工程检测咨询有限公司
标准化作业指导书
（地基基础检测部）
目录
一、依据的检测标准及技术要求........................................ 2 二、适用范围........................................................ 2 三、试验目的........................................................ 2 四、仪器设备........................................................ 2 五、 试验原理....................................................... 3 六、试验准备........................................................ 5 七、操作规程........................................................ 6 八、数据处理........................................................ 8
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低应变法检测基桩完整性作业指导书
一、依据的检测标准及技术要求
《建筑基桩检测技术规范》（JGJ 106-2014） 二、适用范围
适用于建筑工程中混凝土桩的桩身完整性检测。 三、试验目的
检测混凝土桩的桩身完整性，判定桩身缺陷的程度及位置。 四、仪器设备
低应变法检测基桩完整性的仪器采用RSM-PDT(B)型基桩高低应变检测仪。该仪器为集信号放大、数据采集、显示记录和分析处理于一体的高性能仪器，由主机系统、速度传感器、ICP加速度传感器、手锤、AC-DC电源、信号线等部件组成。检测仪器的主要技术性能指标符合现行行业标准《基桩动测仪》（JG/T 3055-1999）的有关规定。RSM-PDT(B)型基桩高低应变检测仪的主要性能指标见表4.1所示。
表4.1 RSM-PDT(B)型基桩高低应变检测仪主要性能指标 项目 采样时间间隔（μs） 动态范围（dB） A/D分辨率（位） 系统噪声电压 浮点放大倍数 传感器带宽（Hz） 频带宽度（Hz） 指标 5μs～1000μs ≥100 24位瞬时浮点 ＜20μV 1～256 0.5Hz～9000Hz 2Hz～12000Hz 2
五、试验原理
检测低应变法的检测原理是采用低能量瞬态方式在桩顶激振，实测桩顶部的速度时程曲线，或在实测桩顶部的速度时程曲线同时，实测桩顶部的力时程曲线。通过波动理论的时域分析或频域分析，对桩身完整性进行判定的检测方法。测试原理示意见图5.1所示。
手锤击打 RSM-PDT(B)型基桩高低应变检测仪 信号输入 数据处理 参数设定 结果输出 桩低应变反射波法是一维弹性杆平面应力波波动理论为基础。当满足条件：入射波长（λ）〉桩径（D）〈桩长（L）（λ=C/F）时桩可视为一维弹性杆。当桩顶
作用一脉冲力后，便有应力波沿桩身传播。设某一时刻，平面应力波传播到如 图5.2所示界面。 设：σI为入射波应力；
σ
R为反射波应力；
σT为透射波应力； VI为入射波引起质点振动速度； VR为反射波引起质点振动速度； VT为透射波引起质点振动速度。
图5.2 平面应力波传播示意图
并规定：应力以压应力为正，拉应力为负；VI向下为正，VR以向下为正，VT以向上为正。
定义：Z=ρCA为广义波阻抗；
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电 脑 打 印 机 图5.1 低应变反射波法测试原理示意图
Z=ρ1C1A1
I R
T
Z=ρ2C2A2
其中：ρ为桩身材料密度；
C为应力波速； A为桩身截面面积。
则在图5.2界面处广义波阻抗发生变化（即桩身的几何尺寸或材料的物理性质发生变化）时，根据平面应力波理论，平面应力波将在界面处发生反射和透射。
由连续条件可知界面两侧质点的振动速度相等，即有：
VI-VR=VT （1）
又由牛顿第三定律可知界面两侧总作用力相等，即有：
A1（σI+σR）=A2σT （2） 另由材料力学公式σ=EV/C及E=ρC2得：
σ=ρCV （3） 联立（1）、（2）、（3）式解得：
VR=（Z2-Z1）V1/（Z2+Z1）=RV1；R=（Z2-Z1）/（Z2+Z1） R称为反射系数。
VR=2Z2V1/（Z2+Z1）= TV1；T=2Z2/（Z2+Z1） T称为透射系数。
在实际工程中V1不易测得，但VR可在该反射波传到桩顶时由安装于桩顶的传感器测到。这样，就可以对桩的完整性作出判断。
a、当Z2〉Z1时，R为正，VR与VI同号，即VR与VI反向；实测波形出现与激励速度峰反向的异常反射峰，即可判断桩身有阻抗增大情况，如扩颈类缺陷。缺陷位置可由反射峰与激励峰之间的时间差△t，据公式L=C×△t/2算出。
b、当Z2〈Z1时，R为负，VR与VI异号，即VR与VI同向；实测波形出现与激励速度峰同向的异常反射峰，即可判断桩身有阻抗减小情况，如缩颈、离析、夹泥（灌注桩）、裂缝、接头不实（预制桩）类缺陷。缺陷位置可由反射峰与激励峰之间的时间差△t，据公式L=C×△t/2算出。
c、当Z2=0时，VR=-VI，这种情况一般为断桩或桩端支承软弱等缺陷。 d、当Z2→∞时，VR=-VI，这种情况一般为嵌岩桩。
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六、试验准备
6.1 收集和了解检测工程概况
（1）工程项目名称，建设、设计、施工、监理单位名称； （2） 场地工程地质勘察报告；
（3） 基本参数：桩型、桩径、桩长、桩身砼强度、持力层及极限承载力； （4） 桩位图及桩基施工记录。 6.2 确认检测数量
（1） 建筑桩基设计等级为甲级，或地基条件复杂、成桩质量可靠性较低的灌注桩工程，检测数量不应少于总桩数的30%，且不应少于20根；其他桩基工程，检测数量不应少于总桩数的20%，且不应少于10根；
（2） 除符合（1）条规定外，每个柱下承台检测桩数不应少于1根； （3）大直径嵌岩灌注桩或设计等级为甲级的大直径灌注桩，应在上述（1）、（2）条规定的检测桩数范围内，按不少于总桩数10%的比例采用声波透射法或钻芯法检测。
6.3制定检测方案
在开展现场检测工作之前，应根据具体检测项目制定检测方案。 6.4校核检测龄期
当采用低应变法检测时，受检桩混凝土强度不应低于设计强度的70%，且不应低于15MPa，以保证各特性参数基本平缓。
6.5 仪器的检查
实施现场检测之前，务必对本次检测所需的检测仪器进行检查、调试。基桩检测用仪器设备必须由法定计量单位定期标定和年检，合格后方可使用。
6.6 基本参数的现场复核
对于受检桩的设计参数，应根据实际情况对其进行实际测量并记录。如果条件允许，可以对桩径、桩间距等参数进行现场测量，以保证检测的准确性。
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七、操作规程
7.1桩头处理
（1）对于灌注桩，应要求检测前凿去桩顶部混凝土疏松层或浮浆至新鲜混凝土面，并截至设计标高，形成平整、密实、水平的检测面。依据测点布置原则用打磨机（如便携式砂轮机）将测点和激振点磨平，测点和激振点的区域直径大约为50mm。
（2）对于桩顶完好坚硬的预制桩，除去桩顶的浮浆、泥水后即可进行检测。如桩顶疏松不平，亦应参照灌注桩的处理要求进行凿除和打磨工作。
（3）对于PHC桩，必须在焊接钢筋和填芯前实施检测。如桩帽松脱或桩顶混凝土外露不平，亦应参照灌注桩的处理要求进行凿除和打磨工作。
（4）桩头测点布置原则：对于实心桩，测点宜布置在距桩中心2/3半径处，且距离桩的主筋不宜小于50mm。对混凝土灌注桩，当桩径不大于1000mm时，每根桩的测点不得少于2点；当桩径大于1000mm时，每根桩的测点不得少于4点。对混凝土预制桩，当边长不大于600mm时，不得少于2个测点；边长大于600mm时不得少于3个测点。对于空心桩不应小于2个测点，测点宜为桩壁厚的1/2处。各个测点应均匀分布。
7.2 测试参数的设定
传感器与主机连接时要保证类型与接口类型一致，然后开机自检、设置参数。参数包括：日期、工地名称（存盘子目录）、桩基类型、采样间隔等。现场检测时，测试参数的设定，应符合下列规定：
（1）仪器对反射信号进行采集的采样时间间隔，在设置桩长或波速时会自动改变，一般不需要修改；
（2）时域信号记录的时间段长度应在2L/c时刻后延续不少于5ms；幅频信号分析的频率范围上限不应小于2000Hz；
（3）设定桩长应为桩顶测点至桩底的施工桩长，设定桩身截面积应为施工截面积；
（4）桩身波速可根据本地区同类型桩的测试值初步设定，若无相关数据，可参考表7.1设定初步波速。
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表7.1 波速与混凝土强度等级间的对应关系
混凝土强度等级 波速范围（m/s） 混凝土强度等级 波速范围（m/s） C15 2500～3000 C30 3600～4000 C20 2800～3500 C35 3800～4200 C25 3300～3800 C40 4100～4400 附注：波速与混凝土强度只是一种粗略的对应关系，不能依据波速去评定混凝土强度等级，
反之亦然。因此，在使用表7.1时，应慎重对待，避免简单套用而引起误判。
7.3 安装传感器
（1）传感器安装在已打磨好的测点区域内；
（2）安装前应确保安装面上无颗粒物，无泥或混凝土浮浆，无积水； （3）安装传感器使用石膏、黄油、橡皮泥等耦合剂，粘结应牢固，必须保证传感器与桩顶面垂直。
7.4 激振操作
（1）实心桩的激振点宜在桩顶中心部位；空心桩的激振点和测点与桩中心连线形成的夹角宜为90°。
（2）根据桩型和检测目的，选择不同材质和质量的力锤或力棒，以获得所需的激振频率和能量。短桩或浅部缺陷桩的检测宜采用轻锤短脉冲激振；长桩、大直径桩或深部缺陷桩的检测宜采用重锤宽脉冲激振，也可采用不同的锤垫来调整激振脉冲宽度。一般来说，材质越软、碰撞速度越低（提升高度越低）、锤越重、接触面积越大，信号的脉冲宽度就越大、低频就越丰富。工程实践中，依“小钢锤→轻质脆性尼龙锤→轻质木锤→大铁锤→柔性塑料锤→塑料王锤→橡皮锤”，信号脉冲宽度越来越大（0.5→5ms）。
（3）采用力棒激振时，应自由下落；采用力锤敲击时，应使其作用力方向与桩顶垂直。
7.5 波形甄别及采样质量控制
每根被检桩的每个测点均应进行三次或以上的重复测试，波形重复性良好时方能存盘。出现异常波形时，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应具有相似性。
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7.6 原始记录
检测人员认真填写“基桩低应变动测原始记录表”，复核人对表格内容进行复核，重点对有否漏、错和不规范之处进行检查，待确认无误后签字，以示负责。返回公司后，将检测所得的数据从动测仪拷贝到计算机中备档，将“基桩低应变动测原始记录表”妥善保存，和正式报告一并存档。
7.7 环境要求
（1）仪器的工作温度要求为0℃～40℃，空气湿度要求为＜90%RH； （2）空气中不得含腐蚀性气体，无强电磁干扰，避免较大的震动和冲击，液晶屏避免阳光直射。 八、数据处理
8.1 检测数据分析
（1）桩身波速平均值的确定，应符合下列规定：
a当桩长已知、桩底反射信号明确时，应在地基条件、桩型、成桩工艺相同的基桩中，选取不少于5根Ⅰ类桩的桩身波速值，按下列公式计算其平均值：
1Cm=
nCi=
Ci (8.1)
i1n2000L (8.2) TCi=2Lf (8.3)
式中：Cm—桩身速度的平均值（m/s）；
Ci—第i根受检桩的桩身波速值（m/s），且∣Ci–Cm∣/ Cm≤5%； ； L—测点下桩长（m）
； T—速度波第一峰与桩底反射波峰间的时间差（ms）
，计算时不宜取第一与f—幅频曲线上桩底相邻谐振峰间的频差（Hz）
第二峰；
n—参加波速平均值计算的基桩数量（n≥5）。
b无法满足本条第①款要求时，波速平均值可根据本地区相同桩型及成桩工艺的其他桩基工程的实测值，结合桩身混凝土的骨料品种和强度等级综合确定。
（2）桩身缺陷位置应按下列公式计算：
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xx1 txc （8.4）
20001c （8.5）
2f式中：x—桩身缺陷至传感器安装点的距离（m）；
tx—速度波第一峰与缺陷反射波峰间的时间差（ms）；
c—受检桩的桩身波速（m/s），无法确定时可用桩身波速的平均值替代；
。 f—幅频信号曲线上缺陷相邻谐振峰间的频差（Hz）
（3）检测数据的分析当出现下列情况之一时，宜结合其他检测方法： a超过有效检测长度范围的超长桩，其测试信号不能明确反映桩身下部和桩端情况；
b桩身截面渐变或多变，且变化幅度较大的混凝土灌注桩；
c当桩长的推算值与实际桩长明显不符，且又缺乏相关资料加以解释或验证；
d实测信号复杂、无规律，无法对其进行准确的桩身完整性分析和评价； e对于预制桩，时域曲线在接头处有明显反射，但又难以判断是断裂错位还是接桩不良。
8.2 桩身完整性判断
桩身完整性类别应结合缺陷出现的深度、测试信号衰减特性以及设计桩型、成桩工艺、地基条件、施工情况，按表8.1和表8.2所列时域信号特征或幅频信号特征进行综合分析判定。
表8.1 桩身完整性分类表
桩身 完整性类别 Ⅰ类桩 Ⅱ类桩 Ⅲ类桩 Ⅳ类桩 桩身完整 桩身有轻微缺陷，不会影响桩身结构承载力的正常发挥 桩身有明显缺陷，对桩身结构承载力有影响 桩身存在严重缺陷
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分类原则
表8.2 桩身完整性判定表
类别 Ⅰ 时域信号特征 幅频信号特征 桩底谐振峰排列基本等间距，其相邻频差fc/2L 桩底谐振峰排列基本等间距，其相邻频差fc/2L，轻微缺陷产生的谐振峰与桩底谐振峰之间的频差fc/2L 2L/c时刻前无缺陷反 射波，有桩底反射波 Ⅱ 2L/c时刻前出现轻微缺陷 反射波，有桩底反射波 Ⅳ 2L/c时刻前出现严重缺陷 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陷使波形呈现低频大振幅衰减振动，无桩底反射波 缺陷谐振峰排列基本等间距，相邻频差fc/2L，无桩底谐振峰； 或因桩身浅部严重缺陷只出现单一谐振峰，无桩底谐振峰 附注：对同一场地、地基条件相近、桩型和成桩工艺相同的基桩，因桩端部分桩身阻抗与
持力层阻抗相匹配导致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的其他桩实测信号判定桩身完整性类别。
低应变法检测基桩（增强体）完整性现场记录表
工程名称 检测地点 设计强度： 桩号
设计长度： 桩长（m） 其它主要结构参数 施工单位 检测对象类型 设计桩径： 施工日期 成桩数量： 备注 10
桩径(mm)
填表说明：此表信息由施工单位依据设计图纸和施工记录提供，如因信息错误造成的损失由施工单位承担。 检测： 记录： 复核： 检测日期： 年 月 日
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