BOFDA技术应用于桩身内力监测

第 1 期水　利　水　运　工　程　学　报No. 1 2024 年 2 月HYDRO-SCIENCE AND ENGINEERING Feb. 2024 DOI:10.12170/20221102003孔洋，汪璋淳，何宁，等. 基于BOTDA的砂土地基预应力管桩抗拔静载试验研究[J]. 水利水运工程学报，2024（1）：149-155.（KONG Yang, WANG Zhangchun, HE Ning, et al. Investigation of prestressed pipe piles uplift static load test on sandy ground using BOTDA technique[J]. Hydro-Science and Engineering, 2024（1）: 149-155. （in Chinese））基于BOTDA的砂土地基预应力管桩抗拔静载试验研究孔洋1，汪璋淳1，何宁1, 2，何斌1，张中流1，周彦章1, 2(1. 南京水利科学研究院，江苏南京 210029； 2. 水利部水库大坝安全重点实验室，江苏南京 210029)摘要: 针对砂土地基抗拔桩受力性能与荷载传递机理研究不足问题，将布里渊光时域分析（BOTDA）光纤传感技术应用于长江下游地区厚层砂土地基预应力管桩原位抗拔静载试验研究，采用特殊设计的桩身刻槽钻孔、光纤粘贴保护、接桩过程连续植纤等技术工艺，实现了预应力管桩在拉拔过程中桩身受力变形状态的分布式测量与数据精确定位。

研究结果表明：在上拔荷载作用下，试验桩桩身轴力沿桩身方向逐渐减小；桩侧摩阻力在下桩发挥效果较好，上桩侧摩阻力较小，全桩长侧摩阻力最大值在桩底；抗拔桩随上拔荷载的增加，轴力逐渐向下传递，向下传递的轴力主要由预制管桩侧摩阻力承担；分布式光纤应变传感技术能较好地监测预应力管桩桩身贯入施工因素对抗拔承载特性的影响。

研究结果可在其他类型抗拔桩受力特性监测项目中推广应用。

【专业知识】桩基检测规范之单桩竖向抗拔静载试验【学员问题】桩基检测规范之单桩竖向抗拔静载试验？【解答】1、适用范围1.1、本方法适用于检测单柱的竖向抗拔承载力。

1.2、当埋设有桩身应力、应变测量传感器时，或桩端埋设有位移测量杆时，可直接测量桩侧抗拔摩阻力，或桩端上拔量。

1.3、为设计提供依据的试验桩应加载至桩侧土破坏或桩身材料达到设计强度；对工程桩抽样检测时，可按设计要求确定最大加载量。

2、设备仪器及其安装2.1、抗拔桩试验加载装置宜采用油压千斤顶，加载方式应符合本规范第4.2.1、条规定。

2.2、试验反力装置宜采用反力桩（或工程桩）提供支座反力，也可根据现场情况采用天然地基提供支座反力。

反力架系统应具有1.2、倍的安全系数并符合下列规定：1、采用反力桩（或工程桩）提供支座反力时，反力桩顶面应平整并具有一定的强度。

2、采用天然地基提供反力时，施加于地基的压应力不宜超过地基承载力特征值的1.5、倍；反力梁的支点重心应与支座中心重合。

2.3、荷载测量及其仪器的技术要求应符合本规范第4.2.3、条的规定。

2.4、桩顶上拔量测量及其仪器的技术要求应符合本规范4.2.4、条的有关规定。

注：桩顶上拔量观测点可固定在桩顶面的桩身混凝土上。

2.5、试桩、支座和基准桩之间的中心距离应符合表4.2.5、的规定。

2.6、当需要测试桩侧抗拔摩阻力分布或桩端上拔位移时，桩身内埋设传感器或桩端埋设位移杆应按本规范附录A．执行。

3、现场检测3.1、对混凝土灌注桩、有接头的预制桩，宜在拔桩试验前采用低应变法检测受检桩的桩身完整性。

为设计提供依据的抗拔灌注桩施工时应进行成孔质量检测，发现桩身中、下部位有明显扩径的桩不宜作为抗拔试验桩；对有接头的预制桩，应验算接头强度。

3.2、单桩竖向抗拔静载试验宜采用慢速维持荷载法。

需要时，也可采用多循环加、卸载方法。

慢速维持荷载法的加卸载分级、试验方法及稳定标准应按本规范第4.3.4、条和4.3.6、条有关规定执行，并仔细观察桩身混凝土开裂情况。

2019年《建筑基桩检测技术规范》JGJ106-2003目录1 总则 (8)2 术语、符号 (9)2.1 术语 (9)2.2 符号 (10)3 基本规定 (13)3.1 检测方法和内容 (13)3.2 检测工作程序 (14)3.3 检测数量 (15)3.4 验证与扩大检测 (17)3.5 检测结果评价和检测报告 (18)3.6 检测机构和检测人员 (19)4 单桩竖向抗压静载试验 (20)4.1 适用范围 (20)4.2 设备仪器及其安装 (20)4.3 现场检测 (21)4.4 检测数据的分析与判定 (23)5 单桩竖向抗拔静载试验 (25)5.1 适用范围 (25)5.2 设备仪器及其安装 (25)5.3 现场检测 (25)5.4 检测数据的分析与判定 (26)6 单桩水平静载试验 (28)6.1 适用范围 (28)6.2 设备仪器及其安装 (28)6.3 现场检测 (29)6.4 检测数据的分析与判定 (29)7 钻芯法 (32)7.1 适用范围 (32)7.2 设备 (32)7.3 现场操作 (32)7.4 芯样试件截取与加工 (33)7.5 芯样试件抗压强度试验 (34)7.6 检测数据的分析与判定 (34)8 低应变法 (37)8.1 适用范围 (37)8.2 仪器设备 (37)8.3 现场检测 (37)8.4 检测数据的分析与判定 (38)9 高应变法 (41)9.1 适用范围 (41)9.2 仪器设备 (41)9.3 现场检测 (41)9.4 检测数据的分析与判定 (43)10 声波透射法 (48)10.1 适用范围 (48)10.2 仪器设备 (48)10.3 现场检测 (48)10.4 检测数据的分析与判定 (49)附录A 桩身内力测试 (54)附录B 混凝土桩桩头处理 (59)附录C 静载试验记录表 (60)附录D 钻芯法检测记录表 (61)附录E 芯样试件加工和测量 (63)附录F 高应变法传感器安装 (64)附录G 试打桩与打桩监控 (66)G.1 试打桩 (66)G.2 桩身锤击应力监测 (66)G.3 锤击能量监测 (67)附录H 声测管埋设要点 (68)本规范用词说明 (69)1 总则1.0.1 为了确保基桩检测工作质量，统一基桩检测方法，为设计和施工验收提供可靠依据，使基桩质量检测工作符合安全适用、技术先进、数据准确、正确评价的要求，制定本规范。

桩的检测之动测法动测法，又称动力无损检测法，是检测桩基承载力及桩身质量的一项新技术，作为静载试验的补充。

动测法是相对静载试验法而言，它是对桩土体系进行适当的简化处理，建立起数学－力学模型，借助于现代电子技术与量测设备采集桩－土体系在给定的动荷载作用下所产生的振动参数，结合实际桩土条件进行计算，所得结果与相应的静载试验结果进行对比，在积累一定数量的动静试验对比结果的基础上，找出两者之间的某种相关关系，并以此作为标准来确定桩基承载力。

另外，可应用波动理论，根据波在混凝土介质内的传播速度，传播时间和反射情况，用来检验、判定桩身是否存在断裂、夹层、颈缩、空洞等质量缺陷。

一般静载试验可直观地反映桩的承载力和混凝土的浇筑质量，数据可靠。

但试验装置复杂笨重，装、卸、操作费工费时，成本高，测试数量有限，并且易破坏桩基。

动测法试验，则仪器轻便灵活，检测快速；单桩试验时间，仅为静载试验的1/50左右；可大大缩短试验时间；数量多，不破坏桩基，相对也较准确，可进行普查；费用低，单桩测试费约为静载试验的1/30左右，可节省静载试验锚桩、堆载、设备运输、吊装焊接等大量人力、物力；据统计，国内用动测方法的试桩工程数目，已占工程总数的70%左右，试桩数约占全部试桩数的90%，有效地填补了静力试桩的不足，满足了桩基工程发展的需要，因此，社会经济效益显著，但动测法也存在需做大量的测试数据，需静载试验资料来充实完善、编制电脑软件，所测的极限承载力有时与静载荷值离散性较大等问题。

1．承载力检验单桩承载力的动测方法种类较多，国内有代表性的方法有：动力参数法、锤击贯入法、水电效应法、共振法、机械阻抗法、波动方程法等，常用的有以下两种。

（1）动力参数法动力参数法是用锤击法测定桩的自振频率或同时测定桩的频率和初速度，用以换算桩基的各种设计参数。

对承压桩，可用竖向频率换算抗压刚度及承载力。

计算模型如图7-109，系将桩基作为单自由度的质量－弹簧体系，则质量－弹簧体系的弹簧刚度K与频率f间的关系可表示为：gQ f K 2)27(π= （7-21） Q ＝Q 1＋Q 2 （7-22）式中 Q 1——桩的折算重量；Q 2——参加振动的土体重量。

bofda技术综述及用于岩土工程监测的可行性研究
近年来，随着新兴技术的普及，天线传感器阵列（BFDA）作为一种能够反映物体场强
的新型特征技术受到了越来越多的关注。

本文旨在介绍BFDA的技术综述以及用于岩土工
程监测的可行性研究。

首先，简要介绍BFDA技术的基本原理及应用。

BFDA是通过在用于收发的天线阵列中
安装的“单元天线”来实现的，它就是一个由几千个部分组成的天线阵列，它们能够分别
收发天线，以获取关于场强的方位/传播特征信息，用于监测和识别场景中的物体。

此外，BFDA技术还可以用于远程仪器监测，例如分析和识别岩土工程过程中的变化。

BFDA的主
要优势是其精确的方位信息，它可以对接收的场强进行有效的定向，从而提高远程监测的
准确性和可靠性。

其次，介绍了用BFDA技术进行岩土工程监测的可行性研究。

BFDA技术可用于监测岩
土工程中多种物理因素，同时它还能够反映出工程材料的场强特征。

由此可以观察出岩土
工程中隐含的物理因素，如压力、变形等，为岩土工程过程的早期诊断和监测提供有力的
支持。

此外，BFDA技术还可以自动检测岩土工程现场的实时情况，以及跨域的状态数据，从而有助于各项监测工作的有效实施与实现。

桩的承载力检测方法桩的承载力检测是指通过一系列工程测试和试验，来评估桩的承载能力和稳定性，以确保桩在施工和使用过程中的安全可靠性。

常用的桩的承载力检测方法包括静载试验、动载试验、静力触探试验和钻孔灌浆试验等。

下面将详细介绍这些方法。

1. 静载试验：静载试验是常用的桩的承载力检测方法之一。

该方法通过加载预定的静力荷载，来测定桩在负荷作用下的沉降和反力。

静载试验主要有两种形式，即侧向静载试验和端阻力静载试验。

侧向静载试验通常用于测定桩的水平承载能力。

测试时，通过向桩施加侧向水平力，记录桩的侧向变形和水平力。

侧向静载试验结果能够衡量桩在侧向荷载条件下的承载能力。

端阻力静载试验是测定桩的端承载力的常用方法。

试验中，通过施加垂直荷载于桩的顶端，记录桩的沉降和反力。

根据沉降和反力曲线的特征，可以计算出桩的承载力。

2. 动载试验：动载试验是一种较为直接且经济有效的桩的承载力检测方法。

该方法通过施加冲击荷载于桩身，记录桩在冲击荷载下的响应，来评估桩的承载能力。

动载试验适用于各种类型的桩，如沉桩、钻孔灌注桩等。

动载试验一般分为冲击桩试验和振动桩试验两类。

冲击桩试验是通过冲击或打击装置，向桩身施加冲击荷载，观测桩身的振动反应，从而获取桩的动力特性和承载能力。

振动桩试验则是通过施加振动装置，向桩身施加振动荷载，记录桩身的振动参数，来评估桩的承载性能。

3. 静力触探试验：静力触探试验是一种快速、经济的桩的承载力检测方法，适用于各种类型的桩。

该方法通过探针向桩体施加静力荷载，并记录探针在穿越土层和桩中的阻力。

通过解析土层和桩的阻力变化曲线，可以评估桩的承载能力。

在静力触探试验中，一般使用钢制探头，通过液压或机械装置向桩体施加荷载。

根据探针在穿越土层和桩中的阻力变化，可以判断桩的桩底形状、桩端阻力和桩身摩阻力等参数，进而推算桩的承载能力。

4. 钻孔灌浆试验：钻孔灌浆试验是一种常用的桩的承载力检测方法，特别适用于灌注桩和钻孔桩。

桩身内力测试（一）、仪器设备及埋设：1、本工程采用钢筋应变计进行桩身轴力及侧摩阻力量测，采用沉降杆法进行桩身和桩底的位移测试。

2、钢筋应力计的埋设分五个量测断面，每个断面设置在土层分界处，每个断面两侧各设置两个钢筋应力计，平剖面图见图：3、把钢筋应力计在钢筋笼主筋上进行量测，连接测力计的电缆线绑扎在钢筋笼上引至地面，不应张拉太紧，接头处做防水处理。

4、所有应力计均用明显标记编号。

5、沉降杆采用32mm圆钢，外管固定在桩身与主筋绑扎，内管下端固定在需测试断面（土层分界处），顶端高出外管100mm，并能与固定断面同步位移。

6、沉降杆应有一定刚度，沉降杆外径与外管内径之差不宜小于10mm,沉降杆接头处应光滑。

7、沉降杆的埋设分两个量测断面，平剖面图见附图： 8、沉降杆的测量仪采用位移传感器或大量程百分表，要求与静载测试同时检测。

（二）、测试原理1、假定同一断面钢筋与混凝土的变形协调，桩身全长混凝土弹性模量相同。

2、桩身轴力Pz计算公式为：Pz=Ec?Ac・εc+Es・As・εs=( Ec?Ac+ Es・As) ・εs----------------(1)Ec 、Es-----砼弹性模量、钢筋弹性模量Ac、As----同一断面处砼面积、钢筋面积（桩身某一断面直径采用实测孔径曲线中数值）。

εc、εs ----同一断面钢筋与混凝土的应变，由于假定同一断面钢筋与混凝土的变形协调，不出现裂缝，故εc=εs3、钢筋应力计计算公式：Ps=k・(F2-F02)=Es・εs・As’ -------------------------------------(2)式中：Ps---钢筋轴向力（KN）F、F0---钢筋测力计的实测频率值、初始频率值（HZ） K---测力计标定系数As’---钢筋应力计面积（cm2）4、桩侧摩阻力计算fifi=(Pzi-Pzi+1)/A侧I--------------------------------------------(3)fi-----i断面至i+1断面之间的桩侧摩阻力（Kpa）(按均布计算) Pzi----i断面的轴力（KN）（i=1、2、3、……）A侧I---i断面至i+1断面之间的桩侧面积（根据孔径测试曲线确定）（cm2）（三）、现场检测1、桩身内力测试与桩的静载荷试验同步进行。

桩基承载力检测方法桩基承载力检测是土木工程中非常重要的一项工作，它可以帮助工程师们了解桩基在承受荷载时的实际承载能力，为工程设计和施工提供重要的依据。

在实际工程中，桩基承载力检测方法有多种，本文将对其中一些常用的方法进行介绍和分析。

首先，静载试验是一种常见的桩基承载力检测方法。

在进行静载试验时，需要在桩顶施加一个或多个已知大小的荷载，通过测量桩身的变形和应力，来计算桩的承载能力。

静载试验可以直接测定桩的承载力，适用于各种类型的桩基，是一种比较可靠的检测方法。

其次，动载试验也是一种常用的桩基承载力检测方法。

在动载试验中，可以利用振动器或者冲击器施加动态荷载，通过观测桩身的振动响应来评估桩的承载能力。

动载试验可以模拟桩基在实际工程中承受的动态荷载情况，对于某些特殊类型的桩基，如动力锤桩、振动锤桩等，动载试验是一种比较有效的检测方法。

另外，无损检测技术也在桩基承载力检测中得到了广泛应用。

无损检测技术可以通过地震波、声波等方式来检测桩基的内部结构和质量，从而评估桩的承载能力。

与传统的静载试验和动载试验相比，无损检测技术无需在桩身上施加荷载，不会对桩基造成破坏，因此更加安全和经济。

最后，近年来，随着科技的发展，一些新型的桩基承载力检测方法也逐渐被引入到工程实践中。

比如，利用激光测距仪和高精度传感器进行桩身变形监测，利用无人机和遥感技术进行桩基质量评估等。

这些新技术的引入，为桩基承载力检测提供了更多的选择和可能性。

综上所述，桩基承载力检测是土木工程中的一项重要工作，不同的检测方法各有特点，工程师们可以根据具体的工程需求和条件选择合适的方法进行检测。

在今后的工程实践中，随着科技的不断进步，相信会有更多更先进的桩基承载力检测方法被引入到工程领域，为工程设计和施工提供更加可靠的技木支持。

分布式光纤感测技术及其在地质工程安全监测中的应用赵晓京李世念宋宏陆金波王铮中国煤炭地质总局勘查研究总院，北京100039摘要：分布式光纤传感具有测量精度高、抗电磁干扰能力强、能实现动态连续监测等优点，在多种地质工程安全监测领域中都有不同程度的研究与应用。

本文介绍了布里渊光时域反射（BOTDR）技术的部分应用，分析了利用分布式光纤传感技术对在建基坑工程开展的安全监测实例。

监测结果表明，分布式光纤传感技术能够满足基坑工程中的相关监测指标和需求，具有很好的推广价值和应用前景。

关键词：分布式；光纤传感；BOTDR；地质工程监测中图分类号：TP212文献标识码：ADistributed optical fiber sensing technology and its application in geological engineering safety monitoringZhao Xiaojing Li Shilian Song Hong Lu Jinbo WangzhengGeneral Prospecting Institute，China National Administration of Coal Geology，Beijing 100039 Abstract: Distributed optical fiber sensing technology has the advantages of distributed, high precision, anti-electromagnetic interference and corrosion resistance. In recent years, it has been researched and applied in various geological engineering monitoring fields. This paper introduces the principle of Brillouin optical time-domain reflectometry (BOTDR) technology and its application in the monitoring of the foundation pit engineering safety. The engineering test results verified the reliability of that the distributed fiber monitoring technology. It shows that the distributed optical fiber measurement meets the geological engineering monitoring indicators and requirements, which has a good application prospect.Key words: Distributed, fiber optic sensing, BOTDR, foundation pit monitoring0 引言随着我国城市化进程的不断提高，大型基建工程的建设也在不断增多，地质工程的安全性监测备受重视。

低应变反射波法检测树根桩桩身完整性
张杰;万强
【期刊名称】《中国市政工程》
【年(卷),期】2007(000)005
【摘要】叙述了树根桩的特点,说明用低应变反射波对其进行质量检测的必要性.介绍了低应变反射法检测的特点,从现场采集和室内分析等方面阐述了如何有效地用低应变反射波法检测树根桩的桩身完整性.
【总页数】2页(P74-75)
【作者】张杰;万强
【作者单位】江苏省有色金属华东地质勘查局研究所,江苏,南京,210007;江苏广播电视大学,江苏,南京,210007
【正文语种】中文
【中图分类】TU473
【相关文献】
1.低应变反射波法在基桩桩身完整性检测中的技术实践 [J], 武永明
2.用低应变反射波法检测搅拌桩桩身完整性探讨 [J], 闫军
3.低应变反射波法在灌注桩桩身完整性检测中的应用 [J], 潘崇全;韩建梅
4.基桩低应变反射波法和钻芯法桩身完整性检测对比分析 [J], 吴文军;陈美珍;刘贵军;
5.关于基桩低应变反射波法和钻芯法\r桩身完整性检测对比分析 [J], 刘志华
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

桩基检测技术在建筑工程中的应用林超发布时间：2021-11-04T02:42:13.016Z 来源：基层建设2021年第24期作者：林超[导读] 在建筑工程施工中，桩基的质量直接决定了建筑工程的质量广东逸华交通工程检测有限公司广东中山 528455摘要：。

如果桩基质量存在缺陷，不及时检测，将严重影响工程后续施工。

因此，桩基质量是整个工程的关键。

在桩基质量检测中，检测结果往往受到施工环境、检测方法等因素的影响。

因此，在桩基质量检测的具体实践中，相关检测人员应充分考虑这些因素，准确评价桩基质量。

关键词：桩基检测技术；建筑工程；应用1建筑工程桩基检测工作的内容首先，建筑工程桩基检测要分析成孔质量。

主要包括成孔位置的垂直度、成孔区域的孔深、孔径等。

由于桩孔的实际位置会对建筑工程的承载力水平产生影响，如果不能合理分布，必然会出现受力不均的安全隐患问题，制约工程结构的质量水平。

基于此，需要保证相应的参数在规定的标准范围内，减少结构异化带来的问题。

比如在建筑工程的泥沙检测中，由于泥沙不能直接计算，其实际厚度由岩土条件、成孔工艺和孔深决定，如果地层中含有粗粒土，清孔后粗粒土会迅速沉入新的泥沙中；如果是软土，泥沙悬浮在泥浆中，清孔到浇筑的时间会下沉形成新的泥沙，所以需要重点关注孔深这个参数。

其次，在建筑工程的桩基检测中也要对承载力进行分析，通过静载试验的方式完成相应的分析，对比数据后才能得到匹配的数据，从而保证检测结果的可靠性和真实性得以提高，真正提高检测效率。

再次，要检测桩基的完整性。

为了保证建筑工程应用的合理性，需要对桩基质量的完整性进行分析，获取桩身的完整性进行相应的工作，确定存在的问题区域并进行补救工作。

目前比较常见的方式是借助低应变测量进行分析，借助激发能评价施工桩的稳定性，再配合一维弹性杆件理论判断完整性，减少隐患的滞留。

2建筑工程桩基检测存在的问题2.1检查不到位建筑工程本身就是一个大规模的工程领域，直接影响到工程的安全性和稳定性，只有保证建筑工程桩基信息检索的完整性和规范性，才能实施相应的检测技术。