1、泥浆倒人100mL的量杯中，用玻璃片盖上，静置24h后、量杯上部泥浆可能澄清为水，测量时其体积如为5mL，则胶体率为1005=95 ，即95。 6失水率（mL3Omin） 用一张12cmx l2cm的滤纸，置于水平玻璃板上，中央画一直径3cm的圆，将2mL的泥浆滴人圆圈内，30min后，测量湿圆圈的平均直径减去泥浆摊平的直径（mm）,即为失水率。在滤纸上量出泥浆皮的厚度（mm）即为泥皮厚度。泥皮愈平坦、愈薄则泥浆质量愈高，一般不宜厚于 23mm 。 7酸碱度 即酸和碱的强度简称，也有简称为酸碱值的。pH值是常用的酸碱标度之一。工地测量pH值方法，可取一条pH试纸放在泥浆面上,0.5s后拿出来与
2、标准：颜色相比，即可读出pH值。也可用pH酸碱计,将其探针插人泥浆。直接读出pH值。 二、混凝土钻孔灌注桩完整性检测 混凝土钻孔灌注桩是桥梁及建筑结构物常用的基桩形式之一；这主要是由于桩能将上部结构的荷载传递到深层稳定的土层上去，从而大大减少基础沉降和建筑物的不均匀沉降，实践也证明它的确是一种极为有效、安全可靠的基础形式。但是，灌注桩的成桩过程是在桩位处的地面下或水下完成，施工工序多，质量控制难度大，稍有不慎极易产生断桩等严重缺陷占据统计国内外钻孔灌注桩的事故率高达510。因此，灌注桩的质量检测就显得格外重要。 灌注桩成桩质量通常存在两方面问题：一是属于桩身完整性；常见的缺陷有夹泥、断裂、缩径
3、 、扩径、混凝土离析及桩顶混凝密实性较差等；二是嵌岩桩，影响桩底支承条件的质量问题，主要是灌注混凝土前清孔不彻底，孔底沉淀厚度超过规定极限，影响承载力。桩基础施工质量的检验，随着长、大桩径及高承载力桩基础迅速增加；传统的静压桩试验已很难实施，目前，常用的钻孔灌注桩质量的检测方法有以下儿种： （一）钻芯检验法 由于大直径钻孔灌注桩的设计荷载一般较大，用静力试桩法有许多困难；所以常用地质钻机在桩身上沿长度方向钻取芯样，通过对芯样的观察和测试确定桩的质量。 但这种方法只能反映钻孔范围内的小部分混凝土质量，而且设备庞大。费工费时，价格昂贵，不宜作为大面积检测方法，而只能用于抽样检查，一般抽检总桩量的3
4、5，或作为对无损检测结果的校核手段。 （二）振动检验法 所谓振动检验法又称动测法。它是在桩顶用各种方法（例如锤击、敲击、电磁激振器、电水花等）施加一个激振力，使桩体乃至桩土体系产生振动，或在桩内产生应力波；通过对波动及振动参数的种种分析，以推定桩体混凝土质量及总体承载力的一类方法。这类方法主要有以下四种： 1、敲击法和锤击法 用力棒或锤子打击桩顶，在桩内激励振动，用加速度传感器接收桩头的响应信号，信号经处理后被显示或记录，通过对信号的时域及频域分析，可确定桩尖或缺陷的反射信号，据此可判断桩内是否存在缺陷。当锤击力足以引起桩土体系的振动时，根据所测得的振动参数，可计算桩的动刚度和承载力。 2.稳
5、态激振机械阻抗法 在桩顶用电磁激振器激振，该激振力是一幅值恒定，频率从20HZ1000 HZ 变化的简谐力。量测桩顶的速度响应信号。由于作用在简谐振动体系上的作用力F，与该体系上某点的速度v之比；称为机械阻抗，机械阻抗的倒数称为导纳（Mobility），因此，可用所谓记录的力和速度经仪器合成，描绘出导纳曲线，还可求得应力波在桩身混凝土中的波速、特征导纳、实测导纳及动刚度等动参数。据此、可判断是否有断桩、缩径、鼓肚、桩底沉渣太厚等缺陷，并可由动刚度估算单桩容许承载力。 3瞬态激振机械阻抗法 用力棒等对桩顶施加一个冲击脉冲力，这个脉冲力包含了丰富的频率成分。通过力传感器和加速度传感器，记录力信号和
6、加速度信号，然后把两种信号输入信号处理系统，进行快速傅立叶变换，把时域变成频域，信号合成后同样可得到桩的导纳曲线，从而判断桩的质量。 4，水电效应法 在桩顶安装一高约1m的水泥圆筒，筒内充水，在水中安放电极和水听器。电极高压放电，瞬时释放大电流产生声学效应，给桩顶上冲击能量，由水听器接收桩土体系的响应信号，对信号进行频谱分析，根据频谱曲线所含有的桩基质量信息、判断桩的质量和承载力。 （三）超声脉冲检验法 该法是在检测混凝土缺陷技术的基础上发展起来的、其方法是在桩的混凝土灌注前沿桩的长度方向平行预埋若干根检测用管道，作为超声发射和接收换能器的通道。检测时探头分别在两个管子中同步移动，沿不同深度逐
7、点测出横截面上超声脉冲穿过混凝土时的各项参数，并按超声测缺原理分析每个断面上混凝土的质量小。 （四）射线法 该法是以放射性同位素辐射线在混凝土中的衰减、吸收、散射等现象为基础的一种方法。 当射线穿过混凝土时，因混凝土质量不同或因存在缺陷，接收仪所记录的射线强弱发生变化、据此来判断桩的质量。由于射线的穿透能力有限。一般用于单孔测量，采用散射法，以便了解孔壁附近混凝土峋质量，扩大钻芯法检测的有效半径。 从以上所列的常用检测方法可见，桩基检测方法的研究和应用是一个十分活跃的领域。国家建设部、地矿部于1995年12月颁布了基桩低应变动力检测规程（JGJ/T93一95），1997年颁布了基桩高应变动力检
8、测规程（JGT 106-97）。公路桥梁基桩检验多数地区实行普查，因此，基桩低应变检测应用的相当广泛，其检验的基本方法有以下几种。 （一）反射波法 该方法适用于检测桩身混凝土的完整性，推定缺陷类型及其在桩身中的位置，也可以对桩长进行校核，对桩身混凝土强度等级作出估计。 1基本原理 、“ 反射波法源于应力波理论，基本原理是在桩顶进行竖向激振，弹性波沿着桩身向下传播，在桩身存在明显波阻抗界面（如桩底、断桩或严重离析等部位）或桩身截面积变化（如缩径或扩径）部位，将产生反射波。经接收、放大滤波和数据处理，可识别来自桩身不同部位的反射信息。据此计算桩身波速、判断桩身完整性和混凝土强度等级。 当桩嵌于土体
9、中，将受到桩周土的阻尼影响，桩的动力特性满足一维波动方程，即当在桩顶施加瞬时外力F（t）时，桩内只存在下行波，波在不同的波阻抗面上发生反射，从上式中，可推导出应力波在桩体中旅行的时间及其对不同结构介质桩的纵波速度： VP=2L/tb 式中:L一桩长; tb桩底反射波到达时间。当桩身存在缺陷或断桩时，各界面反射波使曲线变得复杂，认真分析波形并选出可靠的缺陷反射时间 ，从而得到缺陷部位距桩顶的距离： L=Vpmtb /2式中：Vpm同一工地内多根已测合格桩桩身纵波速度的平均值； L 缺陷部位距桩顶的距离。 2.仪器设备及要求 （1）仪器宜由传感器、放大器、滤波器、记录、处理、监视系统以及激振设备和
10、专用附件组成。 （2）传感器可选用宽频带的速度型或加速度型传感器。速度型传感器灵敏度应大于300mVcms，加速度型传感器灵敏度应大于100mVg。 （3）放大系统增益应大于60dB，长期变化量应小于1。折合输入端的噪声水平应低于3V 。频带宽度应不窄于101000HZ, ,滤波频率可调整。 （4）模/数转换器的位数不应小于8bit。采样时间宜为 50100S ，可分数档调整。每个通道数据采集暂存器的容量不应小于lkB。 注：bit为二进制计数数字量的位数。 （5）多道采集系统应具有一致性，其振幅偏差应小于3，相位偏差应小于0，1ms。 （6）可根据激振条件试验要求及改变激振频谱和能量，选择符
11、合材质和重量要求的激振设备，满足不同的检测目的。 3现场检测及注意事项 （1）被测桩应凿去浮浆，桩头平整。 （2）检测前应对仪器设备进行检查，性能正常方可使用。 （3）每个检测工地均应进行激振方式和接收条件的选择试验，确定最佳激振方式和接收条件。 （4）激振点宜选择在桩头中心部位，传感器应稳固地安置在桩头上，对于大直径的桩可安置两个或多个传感器。（5）当随机干扰较大时，可采用信号增强方式，进行多次重复激振与接收。 （6）为提高检测分辨率，应使用小能量激振，并选用高截止频率的传感器和放大器。 （7）判别桩身浅部缺陷，可同时采用横向激振和水平速度型传感器接收，进行辅助判定。 （8）每一根被检测的单
12、桩均应进行二次及以上重复测试。出现异常波形应在现场及时研究，排除影响测试的不良因素后再重复测试。重复测试的波形与原波形具有相似性。 4实测曲线判读解释的基本方法 由于桩身缺陷种类复杂，实测曲线判读人员的技术水平所限，实测资料的解释是一项较为 困难的工作。下面通过对桩身各种常见缺陷的反射波特征，结合一些典型的实测波形，对反射波法的实测曲线的解释方法加以归纳。 （1）缺陷存在可能性的判读 、 判断桩身缺陷存在与否，需分辨实测曲线中有无缺陷的反射信号，及分辨桩底反射信号，这对缺陷的定性及定量解释是有帮助的。桩底反射明显，一般表明桩身完整性好，或缺陷轻微、规模小。另外，可换算桩身平均纵波速vpm ，从
13、而评价桩身是否有缺陷及其严重 程度。 此外，还应分析地层等资料，排除由于桩周土层波阻抗变化过大等因素造成的“假反射”现象。 （2）多次反射及多层反射问题 当实测曲线中出现多个反射波至时，应判别它是同一缺陷面的多次反射，还是桩间多处缺陷的多层反射，前者，即缺陷反射波在桩顶面与缺陷面间来回反射，其主要特征：反射波至时间成倍增加（倍程），反射波能量有规律递减。后者往往是杂乱的，不具有上述规律性。多次反射现象的出现，一般表明缺陷在浅部，或反射系数较大（如断桩）。它是桩顶存在严重离析或断裂（断层）的有力证据。多层反射不只表明缺陷可能有多处，而且由下层缺陷反射波在能量上的相对差异，可推测上部缺陷的性质及相
14、对规模。 5影响基桩质量检测波形的因素分析 （1）露出于桩头的钢筋对波形的影响 由于灌注桩考虑到以后的承台问题，桩头均有钢筋露出，这对实测波形有一定影响，严重时可影响反射信息的识别。这是因为在桩头激振时，钢筋所产生的回声极易被检波器接收，之后又与反射信息叠加在一起。克服这一影响因素的方法是，将检波器用细砂或粒土屏蔽起来，使检波器收不到声波信息。经多次实验证：明这一方法是有效的。图3一10a）是某工程桩屏蔽前实测的波形，图3一10b）是屏蔽后的实测波形，可以看出，屏蔽后实测波形反射信息清晰易辨，图中i是桩问反射旅行时间，tb是桩底反射旅行时间。 （2）桩头破损对波形的影响 预制桩在贯人过程中，桩
15、头可能产生破损，灌注桩头表面松散，这将使弹性波能量很快衰减，从而削弱桩间及桩底反射信息，影响了波形的识别。有效途径是：将破损处或松散处铲去。 总之，影响基桩质量检测波形的因素较多，工作中应逐一排除，以便桩间、桩底反射信息的辨识，避免产生误判。 （二）机械阻抗法 机械阻抗法适用范围较为广泛，可用于各种机械结构和土木结构的动力分析。在基桩检测中，本方法有稳态激振和瞬态激振两种方式，适用于检测桩身混凝土的完整性，推定缺陷类型及其在桩身中的部位，当有可靠同条件动、静载对比试验资料时，该方法可用于推算单桩承载力，而本方法有效测试范围为桩长与桩径之比值小于30：对摩擦端承桩或端承桩其比值可小于50。 1基
16、本原理机械阻抗的定义是，作用于某结构物上的力F与该结构的响应X之比,即机械阻抗Z=FX，而这种响应X既可以是位移、速度，又可以是加速度。如果在桩头施加幅值为lFI的正弦激振力时，相应于每一激振频率的弹性波在桩身混凝土中传播速度为 ，则Fv ，就是机械阻抗Z,其倒数为机械导纳N。 系统在动态力作用下的阻抗（或导纳）是以激振频率w为自变量的复函数Z（jw）或N（jw）。对不同的w值，阻抗（或导纳）的幅值和幅角也就不同，这就提供了用阻抗和导纳随频率变化的图像来研究系统（如桩基础）动态特性的可能性。由于桩的动力特性为桩身完整性和桩一土体系相互作用的特性密切相关，通过对桩的动态特性的分析计算，可估计桩身
17、混凝土的缺陷类型及其在桩身中的部位，亦可估算承载力。 2仪器设备及要求 （1）接收传感器的技术特性应符合下列要求： 力传感器 频率响应宜为：515ooHz，其幅度畸变应小于1dB； 灵敏度不应小于1.OpCN； 量程：当稳态激振时，按激振力的最大值确定；当瞬态冲击时，按冲击力最大值确定。 （2）测量响应传感器： 频率响应：宜为5一1500HZ； 灵敏度：对小桩径，速度传感器的灵敏度Sr 应大于300mV/cms，加速度传感器的灵敏度Sa应大于1000pC/g；当桩径较大时, Sr应大于8oomV/cms，Sa 应大于2000pC/g 横向灵敏度不应大于5； 加速度传感器的量程：当稳态激振时，应
18、小于5g;当瞬态激振时，不应小于20g。 （3）接收传感器的灵敏度应每年标定一次。力传感器可采用振动台进行相对标定，或采用压力试验机用准静态标定。进行准静态标定所采用的电荷放大器，其输入电阻不应小于1011 。测量响应的传感器可采用振动台进行相对标定。 （4）测试设备可以采用专用的机械阻抗测试仪器，也可采用通用测试仪器组成的测试装置。 压电传感器的信号放大应采用电荷放大器，磁电式传感器应采用电压放大。频带宽度宜为52000Hz ，增益应大于80dB，动态范围应在40dB以上，折合到输入端的噪声应小于10V。在稳态测试中，应采用跟踪滤波器或在放大器内设置性能相似的滤波器，滤波器的阻带衰减不应小于
19、40dB。在瞬态测试中分析仪器的选择,应具有频域平均和计算相干函数的功能。当采用数字化仪器进行数据采集分析时，其模数转换器位数不应小于12bit。 （5）信号处理分析的记录设备可采用磁记录器、x-y函数记录器、与计算机配合的笔式绘图仪或打印机。磁带记录器不得少于两个通道，信噪比不得低于45dB,频率范围不得低于5kHZ 。采用的各类记录仪的系统误差应小于1。 （6）稳态激振设备及瞬态冲击装置应符合下列要求： 稳态激振应采用电磁激振器，并宜选择永磁式激振器。激振器的技术要求应符合下列规定： 频率范围宜为：51500HZ； 最大输出力：当桩径小于15m时，应大于2ooN;当桩长为1.5 3.0m时
20、，应大于4ooN;当桩径大于30m时，应大于600N; 非线性失真应小于1。 悬挂装置可采用柔性悬挂（橡皮绳）或半刚性悬挂。在采用柔性悬挂时应避免高频段出现横向振动，在采用半刚性悬挂时，当激振频率在10 1500HZ 的范围内时，激振系统本身特性曲线出现的谐振峰（共振及反共振）不应超过1个。 瞬态激振应通过试验选择不同材质的锤头进行冲击，使可用于计算的谱宽度大于1500 HZ。在冲击桩头时，冲击锤应保持为自由落体。 激振装置初次使用或经长距离运输，在正式使用前进行调整，使横向振动系数控制在10以下，其谐振时的最大值不应超过25。 （1）桩的振动响应测试点应按下列原则布置： 在桥梁桩基础测试中，
21、可布置1个测点；当只布置2个测点时，其测点应位于顺流向的两侧，当布置4个测点时，应在顺流向两侧和顺桥纵轴方向两侧各布置2个测点。 （2）激振力应位于桩头顶面正中，采用半刚性悬挂时，则粘贴在桩头顶面中心的钢板必须保持水平。 （3）现场测试应按下列步骤进行： 安装全部测试设备，并应确认各项仪器装置处于正常工作状态。 在测试前应正确选定仪器系统的各项工作参数，使仪器在设定的状态下进行试验。 在瞬态激振试验中，重复测试的次数应大于4次。在测试过程中应观察各设备的工作状态,当全部设备均处于正常状态，则该次测试有效。4各种激振下桩的典型导纳曲线机械阻抗法得到的导纳函数或频响函数描述了桩一土系统的动力特性。
22、它与激振和响应量的性质元关，即不论是用简谐稳态激振、瞬态冲击激振或随机激振，得到的导纳函数都是一样的，都能得到相同的导纳曲线，包括幅频曲线、相频曲线、实频曲线、虚频曲线等。差别仅仅在于激振方法不同、检测仪器不同和分析原理不同可能带来的精度不同而已。 在一般情况下，桩的竖向振动包含了低频的刚体运动和高频的波动。同时由于阻尼的存在，实际从桩顶上检测到的导纳函数的典型曲线应是图3一12的形式，图中a）是幅频图；b）是相频图。 在幅频图上，fx0可理解为桩身作刚体运动的谐振频率，后面的f1 、f2 、f3 是桩身波动的阶谐振频率，各谐振频率点之间的频率差均相等。 桩的刚体运动和波动两种状态之间是一种过
23、 渡过程，没有明显的分界频率。一般来说，桩周土质愈软，或者说土的支承刚度愈小，两者在导纳曲线图上区分愈明显，如果桩底支承在岩层上或嵌固在岩层中，则桩身将不会发生刚体运动，只有波动，导纳曲线上亦不存在f m0及其相应的导纳峰。 在相频曲线上，各谐振点的相角都应是零度。 5判别基桩质量的判据 既然导纳函数反映了桩一土系统的动力特性，那么，导纳曲线所具备的各种特征，都可作为判别基桩质量，包括完整性和承载力的数据。对于每根桩的导纳曲线，可以计算：（1） 桩的测量长度vpm整个工地上完好桩（桩长为已知）波速的平均值。（2） 导纳的几何平均值（测量值）P导纳曲线的极大值（峰值）； Q导纳曲线的极小值（谷值
24、）。（3） 导纳曲线的理论值A一一一桩的横截面积。（4） 桩的动刚度Kd式中表示曲线初始端近似为直线部分任一点的频率和导纳值。（5） 确系完好的桩可以计算波速 （6）计算一阶谐振频率和f 的比值 计算出上列各参数以后，再根据导纳曲线的形状即可对桩的质量进行初步估计。如果Lm与桩的实际长度相近；Nm小于各桩的平均值，并与理论值Nt 接近；Kd 接近各桩的平均值；v p3500ms，曲线形状无异常，此时即可断定该桩为质量良好的完整桩。如果存在下列情况之一，就可断定桩有缺陷。 根据f计算出的桩长Lm与建筑实际长度L差别较大或测不出f。此时桩身可能出现断裂、鼓肚或严重离析。这是由于桩身有大的缺陷和断裂
25、时，波动的传播只在桩中断处以上的长度范围之内。这样，就使测出的Lm 值较短，而该值即为缺陷距离桩顶面的位置。桩身断面局部扩大，即所谓鼓肚或由于硬的侧向土引起的再向下传播的信号大幅度衰减，大部分信号被反射回来，波动的传播基本上只在鼓肚的下底面和桩顶间传播，此时测出的桩长就比较短。由于上述两种缺陷都导致测出的桩长较短，要进一步判断是属哪一种类型的缺陷时，就必须结合测得的其它参数进行综合判断分析。桩断裂的缺陷，常常使桩的承载力下降，定值力作用下的导纳增大。如果测出的Lm偏小，而动刚度Kd 小于各桩平均值较多，导纳测量值大于各桩平均值和理论值较多，即可判断为桩身断裂。反之，如桩身出现鼓肚，承载力得到加
26、强，其动刚度就偏大，导纳测量值Nm就偏小了。 如果桩身严重离析，波动的传播受到不规则的漫反射，桩顶布置的传感器测不出规律的谐振峰值，f就难于正确地辨认了。此外，沿桩长方向桩恻表面不规则的变化也会引起波的多次反射，无法采用测出的f计算出正确的桩长。 导纳的几何平均值Nm 大于理论值Nt ，和同一工地各桩的平均值很多，这种现象实际上就是在定值激振力作用下，桩的响应比预期的大，说明桩的承载能力下降。几乎桩的各种不利缺陷，如断裂、颈缩、下有软垫层、离析等，都有Nm值偏大的情况。相反，在桩有鼓肚，横截面局部扩大等有利缺陷时，Nm就较正常值为低。在判别时，Nm通常结合桩的其他参数进行综合分析。当Nm值随频
27、率而变化时，则表示桩的断面沿轴向变化。 声波在混凝土中的传播速度vp 3500ms。vp与桩身混凝土的抗压强度有明确的相关关系。当vp值偏小时，即表明混凝土质量不佳，可能出现离析、贫混凝土等缺陷。 桩的各种不利缺陷最终都表现为承载力的下降。因此Kd是判定桩是否正常的一个很重要的参数。当桩身混凝土完好无缺陷时，Kd值的降低往往意味着桩底持力层不佳，或有较厚的沉渣等。 如果桩的导纳曲线与正常圆柱桩的典型曲线有较大出入，则桩身有可能出现各种缺陷。如果曲线类似调制波形（如图3-13所示），则大峰之间的f1 表示了桩身缺陷处的反射，小峰之间的f2表示了桩底的反射或桩身更深部位缺陷的反射。如果桩的导纳曲线
28、各峰值逐渐加大或减小，而各峰之间的f均相等，则桩身横截面可能沿深度向下扩大或缩小。（6） 如果桩的导纳曲线各峰幅值有较大差异而其间的f又有较大差异时，由于在通常情况下最大的峰幅值往往出现在较高的频率上，此时可以认为最大的峰幅值表示接近桩顶处有较明显的缺陷。此时可以单独计算最大峰幅值处的导纳几何平均值。PM 一一最大峰幅值； QM 一一与最大峰相邻的谷幅值。如果缺陷对桩身截面削弱愈多，或缺陷位置愈接近桩顶，则Nmp愈大。为便于距桩顶不同深度处Nmp值进行比较，可以由下式计算相对最大Nmp值：LR 一一由最大峰但计算出的缺陷距桩顶的长度。 在对实测桩的导纳曲线分析中，有时由于各种干扰和一些不可预知情况的出现、在谐振峰中掺杂了一些假峰。特别是在判定是否有桩底反射时，假峰的干扰会增加判读和分析的困难。此时，就可借助相频曲线和相干函数来剔除假的谐振峰干扰。一般来说，相频曲线由负值变化到正值通过零相位点所对应的幅频曲线上的波峰即为有效的波峰。如果某一波峰或波谷处的相干函数值在0.5以下时，可以认为该峰可信度较低。上述各种情况往往是伴随出现的，因此在判别桩可能出现的缺陷类型时，必须进行综合分析，结合在多次测试中积累的经验和钻探施工记录进行验证，才能作出符合实际的正确结论。表3-17及表3-18是按机械导纳曲线推定桩身结构完整性的一些结论，供大家参考。 6
