基桩完整性检测作业标准指导书低应变.docx

基桩完整性检测作业指导书我企业低应变检测采取武汉岩海企业生产RS-W(P)基桩动测仪。RS-W(P)基桩动测仪由主机系统及配件（包含速度传感器、ICP加速度传感器、手锤、电源、信号线等）组成。一、 仪器外观及说明1主机正面图 1.1.1 主机正面充电指示灯：接上直流电源适配器后，充电指示灯亮，表示动测仪机内电池正在（大电流）充电； 电 源：直流稳压电源输入接口；USB 口：可接 2 个标准 USB设备，如 U 盘(系统不支持 NTFS格式 U 盘)，USB 鼠标键盘等等。 2主机后侧图 1.1.2 主机前面板 主机后面板关键由加速度计接口、速度计接口、外触发口和剪切波接口组成。电源开关：电源开关“1”符号表示“开”，接通动测仪电源；“0”符号表示“关”，切断动测仪电源。加 速 度：低应变反射波法加速度传感器接口； 速 度：低应变反射波法速度传感器接口； 剪 切 波：接剪切波探头接口。3主机后面 图 1.1.3 主机后面电池盖：内置 12V/2Ah 高性能充电锂电池，当需要更换电池时，打开此电池盖，即可取出机内电池。4主机右侧面（图 1.1.4）图 1.1.4 主机侧面 扣环：主机两侧均设有背带扣环一个，用以连接主机和背带。5电池和充电 RS-W(P) 内置 12V/2Ah 高性能充电锂电池，正常使用时，锂电池充放电次数可达 500 次或更多；不过， 过分放电和不正确充电方法会减小锂电池使用寿命。锂电池充电和放电注意事项以下： 1、新锂电池在前三次充电时，充电前必需将电池能量放完（液晶屏右上方电池能量指示只剩下一格或 消失），而且每次充电时间不少于 12 小时； 2、充电分为二个阶段，大电池充电，小电流充电。在大电流充电时，动测仪面板上充电指示灯被 点亮；在小电流充电时，充电指示灯熄灭。充电时间依电池放电深度而改变，通常为大电流充电 48 小时，小电流充电 3 小时。只有在二个充电过程全部完成后，电池才能充满。提议用户在晚上给电池充电（充一晚上）。6锂电池工作（放电）温度范围为-20+60：充电温度范围为 0+45；偏离其温度范围会严 重损伤锂电池。所以，务必注意，在炎热夏天，决不能在太阳光曝晒下给锂电池充电。1、动测仪内部装有电池过放保护电路。当电池能量不够时，保护电路会自动切断电池和系统主回路连 接（保护电路仍由电池供电），从而避免电池过分放电。不过，因为保护电路也会消耗电池电能（尽管很 小），所以，当电池能量不够时，用户不能够长时期将电源开关置于“开通”状态，以避免电池过分放电 而损坏。2、当外接直流电源适配器连接好后，动测仪内部充电电路便开始对电池充电，充电完成后自动断开。 电源适配器能够同时给电池充电和给动测仪供电。图 1.1.5 直流电源适配器直流电源适配器交流输入电压范围为 220V10%，直流输出功率为 15V-4A。 二、基础原理基桩反射波法检测桩身结构完整性基础原理是：经过在桩 顶施加激振信号产生应力波脉冲，该应力波沿桩身传输过程中，碰到不连续界面（如蜂窝、夹泥、断裂、孔洞等缺点）和桩底面时，将产生反射波，检测分析反射波传输时间、幅值和波形特征，就能判定桩完整性。假设桩中某处阻抗发生改变，当应力波从介质（阻抗为Z1）进入介质（阻抗为 Z2）时，将产生速度反射波和速度透射波。令桩身质量完整性系数 Z2/Z1 （2.1.1）反射系数为 由式（2.1.1）则有（2.1.2）令 （桩密度、c波速、A桩截面积）图 2.1.1 现场测试示意图若=1，Z=0时，=0说明界面无阻抗差异，即没有反射波。若0时，0说明界面无阻抗变小，出现和入射波同向反射波。若1，Z0时，200mm）。 空心桩 D0.8m 0.8mD1.25m 1.25m”字体时，给多个激振信号可得到数据波形。3存盘待采集到适宜信号后，既可完成测试，将所测数据进行存盘。存盘命名方法参见1.1.2所述，可在命名自动加或减一个数字。4文件图 4.4.1 存盘界面包含文件“打开”、“拷贝文件”、“删除”。打开： 图 4.4.2 打开文件及删除文件拷贝文件： 图4.4.3 拷贝文件位置：仪器内部有两个存放区可供用户保留采集数据文件，一是 SD 卡，二是电子盘。可参见“参数设置”“基础设置”“保留位置”图 4.4.3拷贝文件夹拷贝：当勾选 SD 卡时显示仪器内置 SD 卡中保留测试数据文件；当勾选电子盘时列出电子盘内测试数据文件。全选、全不选：选中全部工地。全部工地全部不选中。选中时候为，没有选中时候为。 仪器外置 USB 口联接上 U 盘勾选上图中“wuhan”，“大同 7 号”,“b-7”触击“拷贝”按钮即可将仪器内 SD 卡或电子盘上数据复制到用户 U 盘。5分析RS-W(P)一如既往为用户保留了机内测桩分析功效，使得用户在第一测试时间即可对所测基桩进行桩身完整性评测。待数据存放完成后，选择右侧菜单栏中分析功效，进入分析菜单栏，图 4.5.1图 4.5.1 分析菜单栏及其界面分析菜单栏关键包含桩型分析、波形编辑、设置桩长、设置波速、设为桩顶、设为桩底、设为缺点等。桩型分析：对所测信号自动进行分析，可显示桩长、波速和指数放大等信息；设置桩长：对测试信号进行长度设置，经过此设置，可计算目前应力波波速 V。点击设置桩长功效，弹出设置桩长窗口，输入桩长即可，图4.5.2图 4.5.2 设置桩长窗口 设置波速：对测试信号进行应力波波速设置，经过此设置，可计算目前桩身长度 L。点击设置波速功效，弹出设置波速窗口，输入波速即可，图 4.5.3图 4.5.3 设置波速窗口设为桩顶：移动竖线光标至桩头信号处（入射波波峰处），点击设为桩顶，桩头信号处画下桩头竖线（虚 线）标识； 设为桩底：移动竖线光标至桩底反射信号处，点击设为桩底，桩底反射信号处画下桩底竖线（虚线）标识；同时在信号波形下方画出桩身模型。同时在桩身模型下显示出桩长、波速和指数放大等信息。 设为缺点：点击波形缺点位置处，在该处出现竖线光标，点击设为缺点，波形缺点位置处画下缺点竖线（虚 线）标识并标示出缺点所在位置长度。波形编辑：波形复原：对编辑后曲线恢复原状。频域分析：对时域曲线做 FFT 变换后对频率分析。波形反向：把波形极性反向。剔除直流：信号假如有直流分量则用该功效剔除。数字积分：可把加速度信号积分成速度信号，或把速度信号积分成位移信号。数字微分：和数字积分相反。波形平滑：把信号一些毛刺平滑掉。波形前清：把目前光标所在位置前信号清零。波形后清：把目前光标所在位置后信号清零。清除：把桩形分析结果清空，重新分析。图 4.5.4 波形编辑指数放大：将目前工作区内波形进行指数放大显示，作用是放大桩底部信号。图 4.5.5图 4.5.5 指数放大窗口数字滤波：该处数字滤波包含低通滤波、高通滤波、带通滤波和带阻滤波四项。点击数字滤波功效键，弹出数字滤波显示窗口，依据传感器类型和信号分析要求，输入对应截止频率即可。数字滤波显示窗口如 图 4.5.6 所表示，图 4.5.6 数字滤波窗口低通滤波：滤去测试信号中高频噪声和高频干扰信号，低应变测试中常选择低通滤波。高通滤波：滤去测试信号中低频噪声和低频干扰信号。带通滤波：即低通滤波和高通滤波组合使用，只让某一许可特定范围内频率经过， 滤去此频率之外高频或低频信号。带阻滤波：即滤去某一特定范围内频率，但该频段范围之外上限截止频率和下限截止频率容 许经过。波形扩展：即对目前区数内波形进行展开处理。波形压缩：即对目前区数内波形进行压缩处理。6叠加采样 叠加采样：是值得推荐一个采样方法；叠加采样有利于消除干扰，突显桩土系统有用信息；叠加采样 时最多可叠加 100 锤，其间各锤信息均被置于内存中，方便在采样完成后信号回放时使用；叠加信号在屏幕最下方区间显示。选择叠加采样功效，弹出图 4.6.1 叠加采样窗口，点击“是”即可开始叠加 采样，点击“否”推出叠加采样。图 4.6.1叠加采样窗口 叠加采样菜单栏包含叠加采样、停止、回放、上翻页、下翻页、剔除、分析和返回等功效。叠加采样：点击叠加采样功效键，即开始采样。停止：停止叠加采样。回放：“回放”是叠加采样和连续采样伴生功效，实施回放功效，屏幕上将弹出图 1.3.36 所表示回放窗 口，点击“是”，全部参与叠加信号将被依次回放。上翻页：实施回放功效后，点击上翻页，实现对目前屏幕之前信号观看。下翻页：实施回放功效后，点击下翻页，实现对目前屏幕以后信号观看。剔除：对测试不好或不合理信号给予删除。首先选择要剔除信号所在区数，在实施剔除功效，将该 信号给予删除。分析：对叠彩采样信号进行完整性分析。返回：退出叠加采样。7.导出数据RS-W(P)有 2 种文件导出方法。第 1 种在低应变“文件”“拷贝文件“拷贝”文件 操作，可实现对测试数据导出，或“返回引导界面”“拷贝”“拷贝”。图 4.7.1 拷贝文件第 2 种方法简单叙述以下：7.1. 将 U 盘插到仪器 U 盘接口，U 盘指示灯会闪烁；7.2进入 Windows CE 操作界面，双击进入“我设备”，我们会看到在该文件夹内会显示出一个硬盘盘 符，即为我们插入 U 盘盘符。图 4.7.2 所表示，双击进入“SDMEM”，单击“Data”文件夹，然后在菜 单栏中点击“编辑”，选择复制，将“Data”文件夹粘贴到硬盘即可。 当然在这里我们也能够进行单个工地拷贝，而且能够实现对数据删除。图 4.7.2 SDMEM 界面7.3.待 U 盘停止闪烁后，即可拔出 U 盘，完成数据导出工作。五、数据基础编辑处理和分析图 5.1.11双击鼠标进入低应变分析程序 W1616-2.09.exe2“Ctrl+O”：读文件图 5.1.2在“文件类型”点击弹出下拉列表框：SCR是岩海最通用数据格式之一，通常选择此项。3信号曲线选择。鼠标左键单击点选或按“TAB”键：切换选择分析数据道（观察曲线左侧红点）信号选择方法为：首波清楚，洁净，无共振干扰、且无毛刺。 图 5.1.34或鼠标双击任一条曲线或按“x”键：显示单条曲线或按“y”键：显示两条曲线或按“z”键：显示四条曲线5或“”/“”：拉伸压缩曲线6或“Shift+f”：幅度谱（即频域分析） 怎样获取一个高分辨率优质频域曲线应注意以下几点：（1）信号中不应该有和桩土系统无关直流偏移量。直流耦合类仪器或信号经过高倍前 放，其直流偏移量是常常存在，直流偏移量会造成频域信号中零频过于丰富。（2）信号前置延迟点数不可太多，通常接收信号全部有预置延迟点数，较多延迟 点数会造成频域曲线出现振荡。（3）不宜用较短采样点数或较小时域分辨率。因为频率分辨率 f1/(2N*t)，其中 N 为统计长度, t 为时域曲线中点和点间时差，为了确保时域分辨率，t 也较小。所以， 直接用此信号进行频域分析,f 将极大以致于无法深入分析。（4）时域分辨率太低时也会使时域和频域曲线失真。针对上述几点, 1616 k 系列动测仪可对时域信号依以下次序改善:连续按“-”键，降低信号前置点。每按一次“-”将使信号前置点少 10 个, “” 少一个，“”、“”则分别增加 10 点或 1 点。改变前置点数可依据需要进行,比如若分析尾部信号频率成份，可将曲线足够左移。按 23 下“”，压缩使信号时域分辨率降低48 倍,通常来说,在信号不失真 情况下应尽可能压缩时域曲线,为提升频域分辨率发明前提。每按一次“”, 将使时域曲线压 缩一倍，时域分辨率降低一倍，而屏幕中显示时间长度却增加了一倍,“”功效和“” 相反。按“o”,消去信号中存在直流成份。经上述改变后曲线，前屏部分为信号统计段，以后面则为零值填充段(这是提升FFT 频域分辨率一个有效手段)。此时零值填充段有可能出现偏移，为消除这些不合理 偏移，可继续采取下述指令修正。连续按“&”或“”(“shift6”或“shift7”), 直到目测信号统计段基线和坐标轴重合时为止。 利用“”、“”、“,”、“.”四键将虚竖线光标移至信号统计段尾部，稍靠前一 点地方。 按“ctrl+x”键,此键将虚竖线光标以后数值全部填充为零，和其相对应一个键是“？”,它将虚竖线光标以前点赋值为零。 将光标移至信号统计段尾部后反复按“o”和“ctrl+x”也可消除不合理偏移。 按“F”或“(”求原始谱或积分谱,当分析振源和传感器影响时,可求原始谱;而分析桩身完整性,则应视所用传感器而定。因为多种动测方法全部是以速度信号为基础,因 此对速度传感器所测信号应分析原始谱,而对加速度所测信号则应分析积分谱(速度谱)。7或“b”： 数字滤波(低通上限应在速度谱中求得) 数字滤波，依据原始加速度信号速度谱，分析其所存在不合理高频成份，并选 择数字滤波形式，然后对已完成积分和修正后速度曲线进行数字滤波。这种数字滤波全部自 0Hz 开始, 其上限频率常在 2500Hz 以上, 最低不得超出 1000Hz(滤波陡度 为 1 或 2 阶), 不然会引发信号变形； 当信号中存在安装谐振时必需数字滤波，分析步骤通常可按以下方法进行:（1） 利用“”、“o”等指令, 将原始曲线压缩、消直流，观察原始曲线形态走向， 粗步判定桩身和曲线所存在质量问题。（2） 对原始信号作频谱分析,和较理想速度谱图进行对比,判定其所存在不合理成份,尤其是安装谐振成份。完整桩速度谱图中同一缺点引发共振峰应随 着阶数增加而下降,而且总趋势也应逐步下降,在高频端不应该有反常高峰出现。如有这种单一反常高峰,且无周期性现象发生,应被视为安装谐振振荡主频 (图 Fm=1533.20Hz)。（3） 延伸此振荡主频包络路线左侧至轴线,能够简单地将交点所对应频率作为滤波上限截止频率fb (1093.8Hz) 。（4） 依据频域中所选高频截止频率,按“SPACE”键回复到时域原始信号中进行 数字滤波(“b”),其滤波可采取带宽 0fb 进行（低通或带通）。图 5.1.48 “u”：桩形分析 图 5.1.59在工具栏框中输入设计桩长或波速。图 5.1.610 “v”：改变横坐标单位量纲(在时间 t、深度 m 坐标之间切换)11：定义桩头、桩底等 图 5.1.712 e ：指数放大，连续介质体内质点振动是随时间指数衰减，均匀无限介质体内传输一维平面应力波幅值也是随距离而呈指数衰减，正因如此，在我们测试信号中，包含有桩底反射后期质点振动信号幅值通常要比入射波质点振动信号 幅值低很多，以致于在同一计算机屏幕显示前提下（分辨率最多只能有 480 个 点），常常不易识别桩底反射信号。基于这种情况，岩海软件备有一指数放大功效 (“e”), 方便在不影响入射波幅值前提下, 以随时间指数增大方法放大尾部信 号, 确保在同一屏幕中桩底反射清楚可见。 “e”指令键后, 须输入放大倍数并回车。13 ：选择放大。鼠标圈定需放大区间后，按下左键不放并上下拖动。14“f”：平滑它对于毛刺较多信号尤为有效，键“f”程序提醒“请输入平滑点数”，输入平滑点数并回车，即可完成操作，岩海软件中平滑是将以某一点为中心 n(输入平滑点数)个值取平均并充入该点对应值这一方法来进行, 所以平滑点数不可太大, 而且假如一次平滑效果不佳时,还可反复进行,很显然,平滑是另外一个形式数字滤波。15或“空格键”：复原全部曲线。 复原单个目前曲线16“|” “：” “” “”：虚竖线光标以后曲线旋转和归零 消除直流偏移量：（1） 于曲线任意 AB 两点间设一加速度偏移量。A 点设为时间零点（或桩深度零点），将光标移至“B”点,然后键“”，使 B 点幅值为零，曲线绕 A 点旋转。（2） 让 B点以后曲线同时绕【A 点和曲线尾部幅值零点】旋转归零以消除错 误引入加速度偏移量，仍让虚竖线光标在 B 点，然后键“|”。岩海软件中旋转归零，实际上有两个指令，其一为线性旋转归零如上例所 用“|”键, 其物理概念是施加一恒定加速度偏移量；另一指令是“”,为非线性旋转 归零,其前提是施加一加速度值同时确保拐点处加速度改变值连续,即速度信号一 阶微商连续,这也比较符合物理现象,它认为加速度信号偏移应有一个连续暂变过程。结合旋转归零指令，岩海软件中尚备有一一般线性旋转指令“”【双 引号 】，每 按动一次, B 点以后曲线便可线性旋转一定角度。17或“w”打印存盘为打印文件。六、排版打印打印前形成打印文件【*.wr0】菜单“文件”、“打印设置”1打印任务图 6.1.1 经过“上移”，“下移”你能够调整波形打印前后次序在框内修改“工地名”、测试时间、强度、桩号、桩长、波速、桩径等参数。注意修改完成后必需点击“修改全部”或“修改”，不然打印出来参数仍然是未修改参数！2打印格式 图 6.1.2经过调整列数、行数你能够改变每页打印波形条数。 调整页眉设置、页码格式、起始页码、总页码利于不一样汇报格式编制。3打印参数图 6.1.3依据汇报需要选择特定参数。 4打印预览图 6.1.4七、桩身完整性分类和判定1.建筑基桩检测技术规范（JGJ106-）判定标准桩身完整性分类桩身完整性类别分类标准I类桩桩身完整II类桩桩身有轻微缺点，不会影响桩身结构承载力正常发挥III类桩桩身有显著缺点，对桩身结构承载力有影响IV类桩桩身存在严重缺点桩身完整性判定类别时域信号特征幅频信号特征I2L/c时刻前无缺点反射波，有桩底反射波桩底谐振峰排列基础等间距，其相邻频差fc/2LII2L/c时刻前出现轻微缺点反射波，有桩底反射波桩底谐振峰排列基础等间距，其相邻频差fc/2L,轻微缺点产生谐峰和桩底谐振峰之间频差fc/2LIII有显著反射波，其它特征介于II类和IV类之间IV2L/c前出现严重缺点反射波或周期性反射波，无桩底反射波；或因桩身浅部严重缺点使波形展现低频大振幅衰减振动，无桩底反射波桩底谐振峰排列基础等间距，其相邻频差fc/2L,无桩底频振峰；或因桩身浅部严重缺点只出现单一谐振峰，无桩底谐振峰注：在同一场地、地基条件相近、桩型和成桩工艺相同基桩，因桩端部分桩身阻抗和持力层阻抗相匹配造成实测信号无桩底反射波时，可按本场地同条件下有桩底反射波其它桩实测信号判定桩身完整性类别。2.铁路工程基桩检测技术规程（TB10218-）判定标准 桩身完整性类别I类桩桩身完整II类桩桩身有轻微缺点III类桩桩身有显著缺点IV类桩桩身存在严重缺点注：I类、II类桩为合格桩；III类桩需由建设方和设计方等单位研究，以确定修补方案或继续使用；IV类桩为不合格桩。桩身完整性判定时域信号特征幅频信号特征判定2L/c时刻前无缺点反射波，有桩底反射波桩底谐振峰排列基础等间距，其相邻频差fc/2LI类桩2L/c时刻前出现轻微缺点反射波，有桩底反射波桩底谐振峰排列基础等间距，其相邻频差fc/2L,轻微缺点产生谐峰和桩底谐振峰之间频差fc/2LII类桩2L/c时刻前有显著缺点反射波缺点谐峰基础等间距，相邻频差fc/2LIII类桩2L/c前出现严重缺点反射波或周期性反射波，无桩底反射波；或因桩身浅部严重缺点使波形展现低频大振幅衰减振动，无桩底反射波；或按平均波速计算桩长显著短于设计桩长桩底谐振峰排列基础等间距，其相邻频差fc/2L,无桩底频振峰；或因桩身浅部严重缺点只出现单一谐振峰，无桩底谐振峰IV类桩3.公路工程基桩动测技术规程（JTG/T F81-01-）(1) I类桩：桩端反射较显著，无缺点反射波，振幅谱线分布正常，混凝土波速处于正常范围。(2) II类桩：桩端反射较显著，但有局部缺点所产生反射信号，混凝土波速处于正常范围。(3) III类桩：桩端反射不显著，可见缺点二次反射信号，或有桩端反射但波速显著偏低。(4) IV类桩：无桩端反射信号，可见因缺点引发数次强反射信号，或按平均波速计算桩长显著短于设计桩长。八、多种基桩工程质量问题及其成因1灌注桩工程质量问题及其成因1.1桩身混凝土强度低于设计要求a)不按要求配比制作混凝土。b)浇注过程因为涌水或导管渗水造成混凝土稀释;或临桩成孔抽水将未凝固水泥带走，或沉 管灌注桩刚浇注完混凝土桩周承压水涌出带出水泥。c)因为混凝土坍落度过小和易性差或搅拌后放置时间太长。d)因为采取水泥材质太差。1.2桩身结构不完整常见问题有夹泥、空洞、漏筋、断裂、缩颈。a)混凝土浇注导管初始位置离孔底距离过大，或埋入混凝土中太浅。或拔管太快或坍孔（钻 孔冲孔桩）从而引发夹泥。b)混凝土稠度太大造成空洞、桩身不密实。c)孔位歪斜或钢筋笼未绑垫块，或钢筋笼弯曲等造成漏筋。d)沉管灌注桩设计桩距太小，或施工流向不合理，或拔管太快，或密集桩群施工速度快，超 孔压大，地面隆起量大，造成桩身断裂或缩颈。断桩、缩颈位置通常在近地面 24m 以内。1.3桩底虚土、桩壁附着泥浆太厚，桩底虚土多是螺旋钻孔法因有缺点，桩壁附着泥 浆太厚往往是因为浇注时孔内泥浆太稠所致。2预制桩工程质量问题及其成因2.1桩身折断、开裂、桩入土深度不符合设计要求a)桩身接头结构或焊接不良或桩尖贯入碰到障碍物弯曲变向，锤击而折断。b)桩身混凝土标号太低或锤击数太多（大于 1500 次），桩身破裂。c)因为锤击能偏小，和贯入阻力不匹配，无法贯穿硬夹层或无法贯入硬持力层足够深度，使 单桩承载力不够，并形成“树林”，需大量截桩。2.2相邻工序处理不妥，造成大量侧移对于已沉桩（送桩沉入地面以下）深基础坑开挖，降水假如处理不妥，会引发基桩侧移甚至折断。如天津某厂打预制桩 1158 根，基坑 105m150m，深 5m，因为从一侧降水，挖土，土体向一侧位移，致使基桩发生 110倾斜，桩顶侧移最大 110cm，经静载试验，倾斜 10基桩极限荷载降低 70%。