1、,二.抗滑桩低应变法检测,2.2低应变法的适用性,2023/5/2,6,抗滑桩低应变检测技术基本上沿用了常规的检测方式,但鉴于抗滑桩的诸多特点,现场检测在严格遵照建筑基桩检测技术规范（JG J106-2003）的同时,还要采取适应抗滑桩特点的技术才能取得良好的效果。现场检测的控制要点主要为激震要求、传感器的选择安装及多测点布置。,2.3低应变检测的现场技术,2023/5/2,7,低应变检测系统框图,2023/5/2,8,2.3.1 激震要求,低应变检测通常震源为瞬态的脉冲信号。基本的锤击工具为手锤、力棒,锤头根据需要配置尼龙、塑料王、橡皮等缓冲材料,有时还在桩顶面上垫厚度不一的橡皮。,2023
2、/5/2,9,2023/5/2,10,2.3.1 激震要求,实验表明：材质越软、锤越重、接触面积越大，则激发的信号脉宽越大、高频成分越少，反之则激发的信号脉宽小且高频成分增加。选择不同震源的目的本质上是使激发的波动主频更适合在桩内传播，同时尽量减少其它干扰波动,提高信噪比。根据抗滑桩特点，采用重型力棒、中等硬度的材质，根据检测波形信号在桩头垫上合适厚度的橡皮，敲击方向尽量垂直，就能最大限度地减少剪切波等干扰，减少首波后的严重负向波动，突出桩身缺陷及桩底反射信号。,2023/5/2,11,2.3.2传感器的选择与安装,传感器应选择频带宽、高灵敏度的加速度计。传感器的安装应与桩顶面垂直，用耦合剂粘
3、结时，应具有足够的粘结强度。,传感器的安装对现场信号采集工作影响较大，理论上传感器越轻，越贴紧桩面，与桩面之间接触刚度越大，信号传递特性越好，采集到的信号也越接近桩面的质点振动。,常用的耦合剂有黄油、凡士林、橡皮泥等，传感器安装好后方可以进行测试。,2023/5/2,12,2.3.3多测点的布置,由于抗滑桩截面积较大,截面各部位的运动不均匀性也会增加,桩浅部的阻抗变化出现明显的方向性,在桩头对称桩心位置,根据桩径大小布置多个检测点,使检测结果能全面反映桩身完整性的情况也成为其一大特点。目前多点布置检测点的方法逐渐成为抗滑桩低应变检测的基本要求。,2023/5/2,13,完整性分析,完整桩的特点
4、是桩体形状规则,桩身强度均匀,其振动反射曲线规则。桩底反射信号与激振信号相位关系取决于被测桩所进入的持力层的性质。通常情况下桩底反射信号与激振信号同相位,如下图所示,2.4检测结果分析,完整桩,2023/5/2,14,当桩底土层强度高于桩身强度,特别是当被测桩桩端位于较为坚硬的岩层上时,桩底反射信号与激振信号相位相反,如下图所示,完整桩,2023/5/2,15,缺陷类型分析,扩颈桩 扩径桩由于在桩身有部分扩大的变截面,在实测曲线波形特征在扩径处产生与激振脉冲反相位的反射波,整桩波速与完整桩较为一致。,缺陷类型可归纳为6 类,扩颈桩,2023/5/2,16,在灌注桩成桩过程中由于孔口偏位校正而使
5、桩浅部扩大造成扩径。实际灌入混凝土33m3。（设计仅22m3）。充盈系数为1.5。从测试波形可见2-5m严重扩径，并出现多次反射。,扩颈桩,2023/5/2,17,缩颈桩,缩颈桩的实测曲线、波形特征是在桩身缺陷处产生与激振脉冲同相位的反射波,但整桩波速不会下降,与完整桩较为一致。缩径桩在时程曲线上的反映比较规则，缩径部位的缺陷呈先同相后反相，或仅见到同相反射的信号，视严重程度，可能有多次反射，,缩颈桩,2023/5/2,18,缩颈桩,缩颈桩,2023/5/2,19,夹泥桩,桩身夹泥主要是灌注时反扦抽管过高,或孔壁倒塌,造成桩身混凝土夹泥现象,实测曲线、波形特征是在缺陷处与离析桩一样,激振脉冲同
6、相位的反射波形,与完整桩波速相比则有明显下降,一般比完整桩的波速低 400m/s600m/s 左右。,夹泥桩,2023/5/2,20,离析桩,混凝土离析桩实测曲线波形特征是在缺陷处产生与激振脉冲同相位的反射波形,与完整桩波速相比则略有所下降,一般比完整桩的波速低 200m/s300m/s,如果严重离析的情况下,反射波峰值更剧烈,波速可能显得更低。,离析桩,2023/5/2,21,断裂桩,由于在断裂处波阻抗的突变，故形成有以下三种情况：上部断裂往往呈高频多次同相反射、反射波幅值较高，衰减较慢；中部断裂反映为多次同相反射，缺陷的反射波幅值较低；深部断裂波形反映下，类似摩擦桩桩底反射，但算得的波速明
7、显高于正常桩的波速。,2023/5/2,22,该桩径700mm，长54.9m，砼强度C25，由于地下室开挖，造成部分桩断裂,桩头倾斜，经测试曲线呈等距多次同相反射，经开挖在1.6m处裂。,断裂桩,2023/5/2,23,该桩径377mm，桩长16m沉管桩。桩设计C20，钢筋笼长度4.5m，承载力450kN，经测试在1.4ms处有强的同向多次反射，衰减慢，无桩底反射，判为2.8m处断，后开挖2.85m处断裂。属机械开挖时受损之故。,断裂桩,2023/5/2,24,全断桩,全断桩实测曲线、波形与其它缺陷桩的波形是不一样,因为断桩所在位置,应力波无法往下传播,主要因在断裂处空气的波阻抗无穷大于混凝土
8、波阻抗,而实测波形多次反射,反射时间间隔一致,并对反射信号就会自由震荡慢慢的衰减下去,故无法找出桩底反射。,2023/5/2,25,三、抗滑桩高应变法检测,3.1基本原理,高应变法测试桩,用重锤冲击桩顶,桩周土受力产生弹塑变形,通过采集桩顶附近截面的力和速度时程曲线,应用应力波理论进行分析,计算出桩的承载力和桩身的完整性。,高应变法是用瞬态激振，使桩土发生相对迁移，利用波动理论揭示桩土体系在接近极限阶段时的工作性能，评价桩身质量，分析桩的极限承载力。适用于检测基桩的竖向抗压承载力和桩身完整性；检测预制桩打桩过程中的桩身应力、锤击能量传递比，为选择沉桩设备、确定工艺参数和承载力的时间效应及施工桩
9、长提供依据。,2023/5/2,26,3.2波动方程法,波动方程法是由史密斯于1960年创设的方法,他对“锤、桩、土体系”提出了借助质量块、弹簧和阻尼器组成的离散化计算模型,计算过程以锤心初速度作为临界条件,然后借助差分程序编程计算,得到精确的数值解。波动方程法最大的有点是便于计算机编程处理,因此,该方法是大多数现有的基桩高应变动测技术的基础。,3.3 Case 法,这是一种简化分析方法,先列出一定的假设条件求出一维波动方程的一个封闭解,建立一个土阻力和桩顶波之间简单的函数关系,再进一步求出基桩极限承载力和在桩顶所测得的压力及质点速度值的关系,具有简单易用的特点,不过其具有一定的理论缺陷,因此
10、影响了Case法检测的准确度。,2023/5/2,27,3.4波形拟合法,波形拟合法采用了数值试算的方法,能有效地克服Case法的缺陷。其基本思路是:在锤击过程中,采集两组实测曲线:力随时间变化曲线和速度随时间变化曲线。借助分析其中一组曲线,对土阻力、桩身阻抗及其他所有桩土提出假设,进而推求另一组曲线值,再把推求值与另一组实测曲线值比对。比对不满足,需要调整假设值继续试算,一直到计算值与实测值相吻合,此时对应的桩土参数就是实际的桩土参数值。,2023/5/2,28,RSM-24FD分体机,2023/5/2,29,3.5 现场检测,传感器安装 传感器主要有二类。一为应变式力传感器，另一类为加速度
11、计。各二个对称安装在桩的二侧。安装高度为离桩顶大于2倍桩径处。安装处应事先检查，无缺陷，截面均匀，表面平整（或打磨平整）,传感器紧贴桩身，捶击时不产生滑移、抖动。检测仪应符合国家的标准。重锤轻击。调节传感器设置参数。精密测量桩的贯入度。被测桩必须满足最短休止养护期。桩顶处理平整，其轴线与重锤一致。,2023/5/2,30,传感器安装示意图,2023/5/2,31,3.6分析计算,桩身完整性系数 值可按下式计算,式中：X桩身缺陷至传感器安装点之间的距离（m），波速信号第一峰对应的时刻（ms）缺陷反射峰对应的时刻（ms）缺陷以上部位的土阻力的估值；等于反射起始点的力与速度和阻抗积ZV之间的差，可由
12、实测曲线确定。,2023/5/2,32,桩身完整性系数计算,完整性类别 I II III IV,值,2023/5/2,33,四、抗滑桩声波透射法检测,声波透射法是一种比较全面、直观、准确的结构物完整性检测方法,适用于检测声测管、桩径（或边长）不小于600mm的混凝土灌注桩身缺陷及其位置，判定桩身完整性类别。,4.1声波透射法应用现状,4.2超声波在混凝土中的传播规律,超声波是频率在2104Hz1010Hz之间的声波。声波是一种纵波，它在无吸收的无限大均匀介质中的传播可用下面的方程表示,式中，A振幅；角频率；y表示在波线上任一位置的质点在任一瞬时沿波传播方向上的位移。,2023/5/2,34,4
13、.3测试方法-对测法,如右图，将超声波发射探头F和接收探头S分别置于两根声测管的同一深度处，超声检测仪经信号电缆由发射探头F发射超声波，超声波穿过桩身混凝土后，到达接收探头S，并经信号电缆由超声检测仪记录和存储。,2023/5/2,35,4.4声测管的布置,抗滑桩一般为长方形截面,声测管埋设数量根据桩截面积大小设置2 6根,对称桩心分布。其编号方法:设定坡顶方向为前进方向,将最前（左）方的一根声测管编为A,其余几个依顺时针方向顺编为B、C、D,如下图所示,2023/5/2,36,4.5声测管的材料选择,声测管最好选用硬质管材。抗滑桩是滑坡设计中重要永久结构物,声测管作为声波检测的通道,其使用价
14、值不应该在检测后就完成,作为永久性的检测通道予以保护对处于探索性的滑坡设计及施工显得更有价值。PVC 管成本低但容易破损,在混凝土浇灌及检测 期间极容易损坏,部分声测管在检测或抽检时就已经损坏,无法完成所有剖面的检测,难以得出全面的检测结论,不得不用精度更低的低应变法进行“补充”,这是地灾治理声波检测中存在的值得注意的问题。另外,PVC 管在混凝土中容易出现松动,主要出现在桩顶几米范围内,对声幅影响极大。,2023/5/2,37,4.6检测剖面的布置,埋设4根以上声测管的抗滑桩应对各管形成的每一个剖面进行检测。注意：抗滑桩的两短边形成的剖面必须检测,因为声波透射各个剖面所覆盖的有效检测范围有限
15、,短边不检测就是放弃桩身该部位的混凝土完整性的控制,这是比较危险的,桩身的任何部位的微小缺陷均可能对抗滑桩中钢筋的抗腐蚀性受到影响,而这点对抗滑桩是相当重要的。,2023/5/2,38,五、检测结果的分类,超声法检测混凝土缺陷技术规程（CECS21:2000）基桩低应变动力检测规程（JGJ/T 93-95）。建筑基桩检测技术规范（JGJ106-2003）,地质灾害治理工程中抗滑桩的检测没有专门的规范标准,能够依据的规范有：,虽然标准的使用上存在着变化,但是检测的分类标准仍沿用了其它行业的一些习惯。,2023/5/2,39,5.1抗滑桩低应变法完整性现行分类及判别标准,类桩:桩身砼结构完整。桩底
16、反射合理,实测波速在合理范围内,桩底反射波到达前,无同相反射信号出现。类桩:桩身砼结构基本完整,存在轻微缺陷。桩底反射基本合理,实测波速在合理范围之内,缺陷反射波幅值相对较弱。桩身砼结构完整性介于类和类之间,一般存在明显缺陷,宜采用钻芯法或声波透射法等其它方法进一步判断或直接进行处理。,2023/5/2,40,5.1抗滑桩低应变法完整性现行分类及判别标准,记录到多个同相反射信号,形成复杂波列,且无合理的桩底反射信号。依反射信号和提供桩长计算的波速明显偏离同类完整桩平均波速;时域信号存在较强的异常同相反射;嵌岩端承型桩的桩底反射波与入射波相位相同。类桩：桩身砼结构存在严重缺陷,就其结构完整性而言
17、不能使用。未见桩底反射。出现多次幅值较强的同相、等间距反射信号;信号幅值明显较强并以大低频形式出现,当振源脉冲宽度极窄时,同时伴有连续的时间间隔很小的同相反射（频域为双峰）,此为典型的浅部断桩特征。,2023/5/2,41,5.2抗滑桩声波透射法完整性现行分类及判别标准,类桩:测点波速、波幅正常,无超判据现象。桩身完整。剖面局部范围波速偏低、超判据且波幅及频率无明显异常。为基本可用桩。剖面局部范围波速严重偏低、超判据且波幅及频率有明显异常。须经处理后方可使用。剖面多处或较长部位波速严重偏低、超判据且波幅及频率有明显异常。为废桩。,5.2.1预埋两根声测管的抗滑桩检测结果,2023/5/2,42,5.2.2预埋多根声测管的抗滑桩检测结果,类桩:单一剖面波速偏低、超判据;两剖面同一深度波速偏低、超判据且波幅及频率无明显异常。三剖面同一深度局部波速严重偏低、超判据且波幅及频率有明显异常。四剖面同一深度连续较长部位或多处波速严重偏低、超判据且波幅及频率有明显异常。,2023/5/2,43,谢谢！,
