桩基低应变完整性检测

桩基低应变法检测要求随着社会经济的迅速发展，高层建筑物、深基坑工程的项目日益增多。

为满足工程建设的需要，大直径灌注桩、预应力管桩在地基处理中已广泛使用。

但灌注桩出现缩颈、断裂、夹泥、离析，预应力管桩出现桩断裂、错位、对接部位脱焊等质量通病不容忽视。

为确保桩基工程的施工质量，根据《建筑基桩检测技术规范》和《建筑地基基础检测规程》的低应变法有关检测要求，进行桩身完整性的检测，并及时反馈检测结果给质量监督机构、建设单位、设计单位、施工单位，以对桩身质量问题采取补救措施，可以有效的减少工程地基基础质量事故的发生，确保建筑物上部结构的施工质量及安全。

什么样的桩采用低应变法动力检测？低应变法是普查基桩的完整性，判定桩身缺陷程度和位置的一种常用方法。

适合钢筋混凝土灌注桩，预应力混凝土桩(实心放桩、实心圆桩、管桩)等。

高应变动力检测是核验低应变法的有效手段，同时也能检测基桩的承载力。

低应变法检测抽样数量要求：根据《建筑基桩检测技术规范》规定：（1）柱下三桩或三桩以下的承台抽检桩数不得少于1根；（2）设计等级为甲级，或地质条件复杂、成桩质量可靠性较低的灌注桩，抽检数量不应少于总桩数的30%，且不得少于20根；其他桩基工程的抽检数量不应少于总桩数的20%，且不得少于10根；（3）对于地下水位以上且终孔后桩端持力层已通过核验的人工挖孔桩，以及单节混凝土预制桩，抽检数量可适当减少，但不应少于总桩数的10%，且不应少于10根。

根据《建筑地基基础检测规程》规定：（1）混凝土灌注桩桩身完整性采用低应变法，抽检数量不应少于同条件下的总桩数的50%，且不得少于20根，每个承台抽检桩数不得少于1根；对柱下四桩或四桩以上的承台工程，抽检数量还不应少于相应桩数的50%。

对地基基础设计等级为甲级和地质条件较为复杂的乙级桩基工程，应适当增加抽检比例。

（2）预制桩桩身完整性采用低应变法，抽检数量不应少于同条件下的总桩数的30%，且不得少于20根，每个承台抽检桩数不得少于1根；对柱下四桩或四桩以上的承台工程，抽检数量还不应少于相应桩数的30%。

目录摘要 (3)Abstract (4)第一章绪论 (5)引言 (5)桩基分类 (6)桩基工程的常见质量问题 (8)基桩动测法的发展 (11)第二章应力波与桩的完整性 (13)基本概念 (13)桩身完整性 (14)桩身完整性的定义 (14)桩身完整性指标 (15)桩身缺陷指标 (15)第三章低应变反射波法的基本原理 (17)一维波动理论 (17)杆的纵向波动方程 (17)杆的纵向波动方程解答 (19)别离变量法求解波动方程 (19)采用行波理论求解波动方程 (21)3.3 应力波的相互作用在不同阻抗界面上的反射和投射 (23)3.3.1 应力波的相互作用 (23)3.3.2 应力波在杆不同阻抗界面处的反射透射 (24)第四章测试系统 (26)激振设备 (26)瞬态激振设备 (26)稳态激振设备 (27)传感器 (29)压电式加速度传感器 (29)速度传感器 (33)放大器 (36)信号采集分析仪 (36)第五章测试方法及数据处理 (37)5.1 测试方法 (37)测试参数的选择 (37)测试仪器和激振设备的选择 (39)桩头处理 (40)传感器安装和激振操作 (41)现场测试要点 (42)测试结果的计算分析 (43)信号后分析 (43)时域分析 (45)频域分析 (48)各类缺陷〔或桩底〕的波形特征 (49)工程应用 (50)工程及检测概述 (51)第六章反射波法的使用总结 (56)摘要桩基动力检测是指在桩顶施加一个动态力〔动荷载〕，动态力可以是瞬态冲击力或稳态激振力。

桩-土系统在动态力的作用下产生动态响应，采用不同功能的传感器在桩顶量测动态响应信号(如位移、速度、加速度信号)，通过对信号的时域分析、频域分析或传递函数分析，判断桩身结构完整性，推断单桩承载力。

随着我国国民经济与工程建设的快速发展，基桩检测作为隐蔽工程验收的重要环节，对保证整个工程建设的安全稳定起着十分重要的作用。

在各种检测方法中，反射波法目前应用最广泛、使用最便捷，理论与实践发展也比较成熟，有比较先进的仪器设备及应用分析软件。

低应变法检桩低应变法（Low strain method）是一种常用于桩基检测的无损检测方法。

该方法基于桩与周围土体之间的互作用，并通过测量桩体表面产生的应变来评估桩的质量和完整性。

下面将介绍低应变法的原理、设备以及在桩基工程中的应用。

1. 原理：低应变法是基于桩体与周围土体之间的相互应变影响的原理。

当施加一个小幅度的交变载荷时，桩体表面出现微小的应变变化。

这些变化将沿着桩体传播到土体中，并通过受土体约束的地表上产生的应变信号进行检测和分析。

通过分析这些信号的特征，可以评估桩的质量和完整性。

2. 设备：低应变法的主要设备包括振动器、传感器和数据采集系统。

振动器用于施加小幅度的交变载荷到桩体上，通常通过压电元件或振动器激励器来实现。

传感器用于测量桩体表面产生的应变信号，常用的传感器有应变计和纤维光栅传感器。

数据采集系统用于记录和分析传感器捕获到的数据，通常由计算机软件和硬件组成。

3. 应用：低应变法在桩基工程中有广泛的应用。

它可以用于评估桩的质量、完整性和嵌入深度。

以下是低应变法在桩基工程中的几个常见应用：a. 桩基质量评估：通过监测桩体表面的应变信号，可以评估桩的质量和完整性。

当桩体有缺陷或损坏时，应变信号会显示出特定的图案，可用于判断桩的质量状况。

b. 桩身变形识别：低应变法还可以用于监测桩身在荷载作用下的变形情况。

通过比较不同荷载条件下的应变信号，可以确定桩体的变形特征，并评估其变形性能。

c. 桩基嵌入深度确定：利用低应变法可以确定桩体的嵌入深度。

通过测量桩体表面的应变信号，可以确定桩体与土体之间的互作用区域，并进一步确定桩体的嵌入深度。

d. 桩基施工质量监控：低应变法还可以用于监控桩基施工质量。

在桩基施工过程中，通过实时监测桩体的应变信号，可以及时发现施工质量问题，并采取相应的措施进行调整。

综上所述，低应变法是一种常用的桩基检测方法，通过测量桩体表面产生的应变信号来评估桩的质量和完整性。

它在桩基工程中可以广泛应用于桩基质量评估、桩身变形识别、桩基嵌入深度确定和桩基施工质量监控等方面。

低应变法检测桩基完整性应注意的问题探讨摘要：本文旨在探讨低应变法在桩基完整性检测中的应用。

首先介绍了低应变法的原理和适用范围，然后综述了桩基完整性检测的常用方法及其优缺点。

接着详细阐述了低应变法检测桩基完整性的工作原理和步骤，并提出了在试验过程中需要注意的事项。

关键词：低应变法；桩基完整性检测；试验方法；注意事项；应用案例；发展趋势引言：桩基是土木工程中常用的地基处理方式之一，其稳定性和完整性对结构的安全性至关重要。

因此，对桩基完整性进行准确可靠地检测是工程实践中的重要任务之一。

低应变法是一种常用的桩基完整性检测方法，它通过监测桩身上的应变变化来评估桩体的完整性，具有非破坏性、高灵敏度和实时性等优点。

一、低应变法概述（一）低应变法的原理和基本概念低应变法是一种常用的非破坏性测试方法，用于评估桩基完整性。

其原理基于桩体在受到外部负荷或变形作用时，桩身产生的应变变化。

低应变法通过测量桩身表面的微小应变变化，来判断桩体是否存在损伤或缺陷。

低应变法的基本概念是在桩体表面或附近安装应变测量传感器，例如应变片或光纤传感器。

这些传感器能够实时监测桩体的应变变化，并将数据传输到数据采集系统进行记录和分析。

通常采用应变计算方法，将测得的应变数据转换为桩体受力或变形的信息，以评估桩体的完整性。

（二）低应变法的适用范围低应变法适用于多种桩基类型，包括混凝土桩、钢筋混凝土桩、钢管桩、预制桩等。

在满足桩径比的前提下，无论桩体的直径和长度如何，低应变法都能提供有效的完整性检测。

低应变法适用于各种桩基工况和工程环境。

它可以在静态或动态加载情况下进行检测，包括垂直受力、水平受力和弯矩受力等。

无论是新建桩基还是已存在的桩基，低应变法都可以进行检测和评估。

低应变法还适用于不同类型的桩基损伤和缺陷的检测，如桩体断裂、裂缝、夹泥、桩底沉渣等。

它可以检测桩体表面和内部的应变变化，从而提供有关桩体损伤类型、位置和程度的信息。

低应变法是一种广泛适用于不同桩基类型和工程条件的检测方法。

省公路工程试验检测中心有限公司标准化作业指导书（结构所）受控状态：发放编号：持有人：发布日期：2019年月日实施日期：2019年月日省公路工程试验检测中心有限公司标准化作业指导书（结构所）批准：审核人：主要参加编写人员:省公路工程试验检测中心有限公司标准化作业指导书目录省公路工程试验检测中心有限公司基桩完整性（低应变法）标准化作业指导书一、依据的检测标准及技术要求本作业指导书依据的检测标准及技术要求是：1.1《建筑基桩检测技术规范》（JGJ 106-2014）中的“低应变法”；1.2《公路工程基桩动测技术规程》（JTG/T F81-01-2004）中的“低应变反射波法”。

二、适用范围适用于混凝土预制桩（混凝土预制方桩、预应力混凝土管桩）、混凝土灌注桩（钻孔灌注桩、沉管灌注桩、树根桩）等刚性材料桩的完整性检测。

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、试验原理本方法的实质是将混凝土桩视为一维线弹性杆件，当桩顶受一冲击力后，其应力（应变或位移）以波动形式在桩身中传播，遇到波阻抗差异界面后，产生反射波信号，通过分析入射波和反射波的波形、相位、振幅、频率及波的到达时间等特征，达到检测桩身完整性的目的。

检测示意图如图4.1所示：图4.1 低应变法检测示意图五、仪器设备本公司应用于低应变动测的仪器为ZBL-P810型基桩动测仪。

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）和检测规范的有关规定。

ZBL-P810型基桩动测仪的主要性能指标见表5.1所示。

表5.1 ZBL-P810基桩动测仪主要性能指标1. 激振锤2. 加速度传感器3. 基桩动测仪4. 手提式计算机（可选）六、试验准备6.1 收集和了解检测工程概况6.1.1 工程项目名称，建设、设计、施工、监理单位名称；6.1.2 场地工程地质勘察报告；6.1.3 基本参数：桩型、桩径、桩长、桩身砼强度、持力层及极限承载力；6.1.4 桩位图及桩基施工记录。

桩基低应变完整性检测引言近几十年，我国工程建设蓬勃发展，桩基础在高层建筑、大型厂房、桥梁码头、海上钻井平台及核电站等重要工程中被广泛应用。

由于桩基属于地下隐蔽工程，桩基施工过程中受到所处地质条件、施工技术工艺等多种因素的影响，成桩难免存在各种不足，影响成桩的质量和使用效果，比如缩径、扩径、离析或夹泥，甚至断桩等不利缺陷。

如何快速、准确的评价桩身质量，是桩基检测工程一直所关注的话题。

而低应变检测具有设备简单轻便、检测快速等优点被广泛应用于桩基检测工程中。

技术原理反射波法检测是建立在一维波动理论基础上，在数学上模拟桩的一维应力波传播，计算反射、透射和波的叠加，根据波形的异常情况推断桩的完整性。

反射波法检测，是通过敲击桩顶，产生的应力脉冲以波的形式沿桩体传播，应力波在传播的过程中遇到桩体界面变化时，将表现为桩身阻抗变化而产生反射波，通过安装在桩顶的传感器接收到波的变化，由应力波沿桩身向下传播遇到有缺陷的界面或到达桩底产生反射然后返回桩顶的时间来判断桩身内的缺陷位置。

对于嵌固于土体中的桩，由于桩长L一般远大于桩径d，因此，将桩作为一维弹性值杆，考虑桩土相互作用，则桩身质点振动速度v（x，y）满足下面的一维波动方程：在式（1）中：χ-振动质点到震源的距离；t-质点振动的时间；k-桩周土弹性参数；c-桩周土阻尼系数；A-桩的截面积；C-纵波在桩中的传播速度，且满足C=√Eρ关系，其中ρ为桩的密度；E为桩的弹性模量。

应力波在桩体中的传播时间（Δt）及桩长（L），可用下式计算出不同岩土介质中桩的纵波波速：布置方案根据桩径大小，桩心对称布置2～4个安装传感器的检测点：实心桩检测点宜在距桩中心2/3 半径处：空心桩的激振点和检测点宜为桩壁厚的1/2，激振点和检测点与桩中心连线形成的夹角宜为90°检测采集数据时需要注意的地方主要有以下几点：1.安装传感器部位的混凝土应平整；2.传感器安装应与桩顶面垂直，应与锤击点保持在一个水平面上；3.用耦合剂粘结时，应具有足够的粘结强度；4.传感器安装位置应远离钢筋笼的主筋，以减少外露主筋对测试产生干扰信号。

桩基低应变检测方法
桩基低应变检测方法是一种常用的地基检测方法，它可以用来检测桩基的质量和稳定性。

在桩基施工过程中，低应变检测方法可以帮助工程师及时发现桩基的问题，从而采取相应的措施，保证工程的质量和安全。

桩基低应变检测方法主要是通过测量桩身的应变变化来判断桩基的质量和稳定性。

在测量过程中，需要使用应变计等专业设备，将其安装在桩身上，然后进行数据采集和分析。

通过分析数据，可以得出桩基的质量和稳定性情况，从而判断是否需要采取相应的措施。

桩基低应变检测方法具有以下优点：
1. 非破坏性检测：低应变检测方法不会对桩基造成任何损伤，可以保证桩基的完整性和稳定性。

2. 精度高：低应变检测方法可以精确地测量桩身的应变变化，从而得出桩基的质量和稳定性情况。

3. 操作简便：低应变检测方法操作简单，只需要安装应变计等专业设备，进行数据采集和分析即可。

4. 数据可靠：低应变检测方法可以得出准确可靠的数据，可以帮助工程师及时发现桩基的问题，从而采取相应的措施。

桩基低应变检测方法是一种非常重要的地基检测方法，可以帮助工
程师及时发现桩基的问题，从而保证工程的质量和安全。

在实际工程中，我们应该重视桩基低应变检测方法的应用，从而提高工程的质量和安全性。

浅谈基桩低应变完整性检测的时间效应工程基桩完整性检测开始时间应满足规范《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2022）的要求，同时还要根据现场施工条件。

现在地下室工程越来越多，基坑开挖需要较长时间，就造成基桩施工完成后，很长时间不能进行完整性检测，只能等基坑开挖后，基桩截至设计标高后进行，现在就简单的谈谈基桩施工完成后检测时间不同对桩身完整性的影响。

1 相关规范的规定《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2022）对采用低应变法桩身完整性检测开始时间的要求：1.1 3.2.6.1规定：当采用低应变法或声波透射法检测时，受检桩混凝土强度至少达到设计强度的70%，且不少于15MPa。

1.2 3.2.7规定：施工后，宜先进行工程桩的桩身完整性检测，后进行承载力检测。

当基础埋深较大时，桩身完整性检测应在基坑开挖至基底标高后进行。

2 检测时间不同，桩身完整性恶化的案例随着社会发展，地下室的出现就越来越多，桩身完整性检测应在基坑开挖至基底标高后进行。

从基桩施工完成到基坑开挖结束这段时间，基桩的桩身完整性就可能发生较大变化。

2.1 基坑开挖过程中由于多方原因，会对桩身不同程度造成侧向压力。

众所周知，预应力管桩抗水平推力的能力较差，当出现极限水平推力后，就能造成桩身出现裂缝或断裂，使得桩身完整性恶化，这种情况下往往出现的数量较大，危害较大，特别是对于沿海软土地区，经常出现几十根甚至上百根桩断裂，对社会造成极大浪费。

2.2 现阶段基坑开挖多数采用大型机械开挖，大型机械开挖过程中，对桩身的碾压、碰撞等也很容易造成桩身完整性恶化，这种情况只要稍加注意，现场控制严格，不会造成大量桩桩身完整性恶化的情况。

2.3 基坑开挖卸荷还会对桩身造成上拔力，对于多节预应力挤土桩，这种影响也非常明显，当基坑开挖深，卸荷大时，就能把桩拉断。

以上三种情况均为随检测时间不同而桩身完整性恶化的情况，以第一种情况和第三种情况危害最大。

下面就简单的介绍一个实例。

实验报告课程：桩基检测与评定题目：低应变检测桩身完整性与桩基超声波透射法院系：土木工程系专业：年级：姓名：指导教师：西南交通大学峨眉校区2012 年7 月 1 日基 桩 反 射 波 法 试 验检 测 报 告一．基本原理基桩低应变动力检测反射波法的基本原理是将桩身假定为一维弹性杆件（桩长>>直径），在桩顶锤击力作用下，产生一压缩波，沿桩身向下传播。

当桩身存在明显波阻抗Z 变化的截面将产生反射和透射波，反射的相位和幅值大小由波阻抗Z 变化决定。

桩身波阻抗Z 由桩的横截面积A 、桩身材料密度ρ等决定即Z=A C ⋅⋅ρ。

假设在基桩中某处存在一个波阻抗变化界面，界面上部波阻抗1Z =111A C ρ，上部波阻抗2Z =222A C ρ①当1Z =2Z 时，表示桩截面均匀，无缺陷。

②当1Z >2Z 时，表示在相应位置存在缩径或砼质量较差等缺陷，反射波速度信号与入射波速度信号相位一致。

③当1Z <2Z 时，表示在相应位置存在扩径，反射波与入射波速度信号相位相反。

当桩身存在缺陷时，根据缺陷反射波时刻与桩顶锤击触发时刻的差值△t 和桩身传播速度C 来推算缺陷位置Lx=△t ²C/2二．现场检测大致流程是用力锤对桩顶作瞬态激振，以产生脉冲应力波，由设置在桩顶的加速度传感器接收入射波和反射波信号，该信号经电荷放大后，经桩基分析系统处理，根据反射波的时差，相位和幅值即可判断桩身的缺陷位置、类型及程度。

传感器的安装对现场信号的采集影响较大，理论上传感器越轻、越贴近桩面、与桩面之间接触刚度越大，传递特性越好，测试信号也越接近桩面的质点振动。

对实心桩的测试，传感器安装位置宜为距桩心2/3～3/4半径处；对空心桩的测试，锤击点与传感器安装位置宜在同一水平面上，且与桩中心连线形成90°夹角，传感器安装位置宜为桩壁厚的1/2处。

传感器的安装必须通过藕合剂垂直与桩面粘接，此次实验使用的是经口加工的口香糖。

低应变法8.1 适用范围8.1.1 本方法适用于检测混凝土桩的桩身完整性，判定桩身缺陷的程度及位置。

8.1.2 本方法的有效检测桩长范围应通过现场试验确定。

8.2 仪器设备8.2.1 检测仪器的主要技术性能指标应符合现行行业标准《基桩动测仪》JG/T 3055的有关规定，且应具有信号显示、储存和处理分析功能。

8.2.2 瞬态激振设备应包括能激发宽脉冲和窄脉冲的力锤和锤垫；力锤可装有力传感器；稳态激振设备应包括激振力可调、扫频范围为10～2000Hz 的电磁式稳态激振器。

8.3 现场检测8.3.1 受检桩应符合下列规定：1 桩身强度应符合本规范第3.2.6 条第1 款的规定。

2 桩头的材质、强度、截面尺寸应与桩身基本等同。

3 桩顶面应平整、密实，并与桩轴线基本垂直。

8.3.2 测试参数设定应符合下列规定：1 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 。

2 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。

3 桩身波速可根据本地区同类型桩的测试值初步设定。

4 采样时间间隔或采样频率应根据桩长、桩身波速和频域分辨率合理选择；时域信号采样点数不宜少于1024 点。

5 传感器的设定值应按计量检定结果设定。

8.3.3 测量传感器安装和激振操作应符合下列规定：1 传感器安装应与桩顶面垂直；用耦合剂粘结时，应具有足够的粘结强度。

2 实心桩的激振点位置应选择在桩中心，测量传感器安装位置宜为距桩中心2/3 半径处；空心桩的激振点与测量传感器安装位置宜在同一水平面上，且与桩中心连线形成的夹角宜为90 °，激振点和测量传感器安装位置宜为桩壁厚的1/2 处。

3 激振点与测量传感器安装位置应避开钢筋笼的主筋影响。

4 激振方向应沿桩轴线方向。

5 瞬态激振应通过现场敲击试验，选择合适重量的激振力锤和锤垫，宜用宽脉冲获取桩底或桩身下部缺陷反射信号，宜用窄脉冲获取桩身上部缺陷反射信号。