桩身完整性检测外文翻译资料

 2022-08-07 14:14:29

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12 桩身完整性检测

12.1 目标和程序

（1）钻孔桩的质量保证在DIN EN 1536中有规定，DIN EN 12699使用于置换桩，DIN EN 14199使用于微型桩。包含的规定主要与安装的过程有关。相比之下，完整性测试在桩安装之后，用于控制桩的质量和几何机构。

（2）通用的完整性测试方法有:

---无损低应变试验（又称TNO方法、脉冲响应法、脉冲回声法）：通过手锤向桩头施加脉冲，记录和分析桩头的移动，见12.2。术语“低应变”是指由锤击引起的桩头位移，在米的范围内。

---桩身混凝土无损的超声波测试法：“交叉孔”法-发射器之间透射波的测量接收器探头平行移动，进入现浇混凝土桩中的管道，或带有发射器和接收器的“单孔”超声波测井仅在一个钻孔或单个接入管中进行探测，见12.3。

---通过岩芯回收率和岩芯测试和/或视频在桩中钻取岩芯钻孔测量或“单孔”试验，见12.4。（3）在无损“高应变”试验中，脉冲由击锤施加到桩头。对桩头处的应变和加速度进行测量和分析。高应变是指桩在冲击下的产生的高应变。该试验可用于所有桩型。该试验对耦合打入预制混凝土桩尤其有用。此测试通常仅限于与动力桩荷载试验一起进行，见第10节。因为这个测试并不代表一个独立的完整性测试方法，本节将不作进一步讨论。示例图见附件C5。

  1. 在特殊情况下，开挖和清理一段桩是可能的或适宜的，因为通常只能在上部竖井区域进行目视检查和测试，例如混凝土保护层和质量。
  2. 其他应对特殊问题的特殊方法见12.5
  3. EC 7.9和DIN EN 1536使用术语完整性测试，没有精确的定义或分配。可以认为低应变完整性测试是值得参考。
  4. EC 7（第7.9（8）条）中提到的振动试验是未定义的一种方法，因此不允许在EC 7-1手册的范围内进行。
  5. 一些完整性测试仅覆盖桩的有限区域（例如超声波测试和取芯）。因为它们是间接法，低应变，高应变应变完整性测试只能显示质量缺陷。然而，与相邻桩相比，大量的质量缺陷，尤其是差异，大部分可以被识别。
  6. 执行和评估完整性测试需要经验。因此，只能由适当的合格人员执行。

12.2低应变完整性检测

12.2.1低应变完整性检测原则

  1. 低应变测试所需的冲击波是由冲击产生的，通常使用手锤完成。通过监测桩头位移随时间的变化，并将移动的变化识别为反射，可以得出关于桩的不可见嵌入部分的结论。

图12.1检测桩头来识别深处反射

  1. 该方法基于一维波传播[138]，其描述波在可由单个坐标定义的、长厚比大于5的物体中的传播。通过从桩基或不连续处，和横截面的变化在桩头引入的冲击波的反射，给出桩质量的指示。
  2. 如果桩基的反射足够清晰，则可以判断波速或桩长，见12.2.6。

12.2.2测试桩的范围、数量和限制

  1. 该方法的优选应用包括独立式，松散土壤中的现浇混凝土桩，长度介于5 m和25 m之间。然后，脉冲产生的压缩波和在桩基处反射产生的拉伸波可以穿过桩的整个长度和基面反射的清晰信号可以在桩头记录。长桩的成功测试取决于具体情况（尤其是安装方法和地面条件）。
  2. 根据EC 7-1手册和DIN EN 1536，该方法用于在有疑问的情况下检查桩质量，例如桩安装过程中的不规则、不符合质量保证要求、可疑缺陷、现有桩基的不确定性等。
  3. 使用手锤进行完整性测试可以经济快速地每天对大量桩进行测试，并比较相同地面条件下大量桩的测试结果。与给定场地典型信号的任何偏差都表明单个桩可能存在缺陷。
  4. 这种方法越来越多地被用作质量管理的一个要素。测试桩的数量或随机样本的大小取决于安装桩的总数。
  5. 如果可能，对于小于等于20根桩的小桩基，应测试所有桩。
  6. 对于包含20根或更多桩的较大桩基，应至少测试剩余桩的20%和10%，或至少测试给定桩型的3根桩。
  7. 该方法尤其适用于单桩对结构稳定性起决定性作用的情况。
  8. 现有结构下方的桩测试要求桩头外露。因此，只能在边缘桩上进行，并且需要大量费用。
  9. 这种方法在割线桩墙和地下连续墙中很少成功。充其量只能从大量的测量中得出统计结论。通常不可能对单个元素进行有目的的检查。对于长度测量，必须采用12.5中概述的方法之一。缺陷检测几乎是不可能的。
  10. 这种方法不能用于微型桩和地锚。
  11. 对于打入钢桩和板桩，使用手持式锤子通常不足以产生足够强的冲击波来接收桩基的反射。然而，该试验可以作为高应变试验进行。12.5中概述的特殊方法可用于确定板桩和兵桩的长度。

12.2.3桩准备

  1. 为了进行完整性测试，桩头必须足够接近，并切断至完好的混凝土，表面光滑更好。切断后，桩头不应出现任何细线裂缝，并应清除任何松散材料，且桩头表面应干燥。
  2. 试验时，桩混凝土必须足够坚固，以承受锤击而不受损坏，并允许波的传播，通常七天的设置时间就足够了。

12.2.4测试程序

  1. 传感器应垂直、牢牢向下压或固定（粘贴）在桩头上，并与桩轴线平行。
  2. 锤子应自手腕轻轻敲打，不需特殊技术。每次锤击后必须检查屏幕上的信号，以确定是否在桩中产生了冲击波，或仅产生表面波，或钢筋发生振动。
  3. 通常，每根桩的几个信号应记录在桩头平面的不同点上，并相互比较。记录点和撞击点的数量取决于桩直径和测量结果的清晰度。
  4. 通过改变传感器位置，可以检测桩头附近区域的破坏程度。
  5. 如果测试桩嵌入基础垫层混凝土或类似的材料中，检测可能会受到干扰。同时测量也可能受到突出、振动、加固的干扰。
  6. 测量现有结构下方的桩需要在人的高度条件下，安全、干燥地开挖。为了可靠地固定传感器和实施锤击，应在桩身侧面切割凹槽（约5cm深）。
  7. 对于长径比非常大的桩，可能无法充分看到来自桩基的信号。打磨桩的接触面、增加锤的重量或使用较软的锤可以改善这种情况。
  8. 在现有结构下测试桩时，反射可能来自上部结构，使得说明变得更加困难。在这种情况下，多通道记录会有所帮助（见12.5.3）。
  9. 通过额外记录锤击力时程，可以进行扩展评估，例如桩头附近阻抗的偏差。此外，通过频率变换可导出导纳和导纳曲线，并可确定动刚度。

12.2.5测量和仪器

  1. 不同锤头刚度对应不同锤重（不同脉冲频率）用于冲击，要在特定情况下使用最合适的锤子。
  2. 撞击发生时，加速度（或者少见时，是速度）是时间的函数。
  3. 信号在便携式计算机上数字化并在屏幕上进行处理和显示，或存储和打印以备记录（见图12.2）。
  4. 测量仪器应能在10000 Hz的频率范围和1000 g的加速度幅度内有足够精度记录信号。
  5. 记录多个信号并确定平均值，以消除高频干扰。

图12.2低应变试验

12.2.6测量评估

  1. 阻抗曲线的测量和评估提供了计划桩形偏离、潜在颈缩、裂缝或材料特性变化（例如杨氏模量或强度）的证据。
  2. 由于该方法基于一维脉冲波传播，任何关于缺陷位置的结论都与桩轴线有关，即与桩头的距离有关。对于大直径桩的上部区域，垂直于桩轴线的任何缺陷的程度的陈述可能非常有限。
  3. 缺陷轴向范围的识别取决于脉冲持续时间。为了识别纵向长度小于50 cm的缺陷，特别是小的缺陷，必须使用硬锤或其他脉冲感应装置。
  4. 与动态桩荷载试验方法（第10节）必须测量力和位移相反，标准低应变完整性试验仅需要有关桩头位移（速度）的信息。
  5. 通常情况下，根据测量的加速度计算得出的桩头速度v（t），见图12.1，也可以直接评估加速度信号a（t）。
  6. 在（动态）桩荷载试验中确定的桩阻力的结论是不可能的。与此相反，如果影响了桩的横截面，则在一定程度上可以确定地面层的界面。
  7. 在速度与时间的关系图中，时间轴通过波速直接与桩轴相连。速度要么向上拉，因为它被视为表示锤击方向运动的正变量；要么向下拉，说明运动是向下的（见图12.3）。
  8. 如果施加在桩头的冲击波到达了桩基，则冲击波的传播时间可根据速度曲线确定，并在桩头处产生可测量的速度变化。
  9. 对于给定的波速，可以在波反射点的时间轴上直接读取桩长或不连续的深度。
  10. 通过信号偏转在纵坐标上识别不连续的类型和范围：

--minus;从桩头处的速度-时间图可以识别出与计划桩横截面的偏差。

--minus;与输入信号方向相同的偏差表示拉伸波的反射，例如阻抗降低，见图12.3左。相反方向的偏差是压缩波的反射，例如阻抗增加，见图12.3右。

  1. 该方法假设桩中混凝土的杨氏模量和密度仅受到微小波动的影响。因此，阻抗的变化通常与横截面的变化有关。任何结论应根据混凝土质量数据、桩施工文件和地面调查结果进行合理性检查。

图12.3 阻抗减小（左）；阻抗增大（右）；

顶部：正速度向上拉；

底部：向下拉的正速度

  1. 现场大多数桩体中出现的信号可视为当地条件和普遍桩-地系统的特征。应特别注意与该信号的偏差。
  2. 任何鉴定的不连续处的大小只能在有限的程度上确定。通过感应波和反射波振幅的差异定量确定桩横截面中的偏差，需要对地面和桩中的阻尼进行实际估计。
  3. 如果桩身产生的反射波相互叠加，并且叠加在桩基的反射上，则信号评估可能会很困难或不明确。

注：在这种情况下，试验报告应指出无法进行评估，也无法得出有关质量的结论。

  1. 桩的阻抗剖面也可以通过信号匹配程序或基于波动理论，通过积分速度-时间历程来确定。但应优先考虑速度剖面的直接解释。

12.2.7阻抗和波速

（1）关于桩身质量的任何结论都是指动刚度或阻抗E·A/c的变化，

此处

E 桩材料的杨氏模量；

A 桩的横截面积；

C 桩体材料的波速。

当E=csup2;·rho; 时，阻抗也隐含地包括桩的密度材料。

（2）阻抗降低通常由混凝土结构（蜂窝混凝土、裂缝形成）的横截面减小或显著变化引起，通常可以在现场的特定条件下找到解释，并与其他桩进行比较（例如地下水流、地层变化、混凝土浇筑中断、嵌入地下的结构）。如果找不到这样的解释，那么确定阻抗降低的原因以及确定阻抗降低是否由任何缺陷引起可能需要时间和费用，并且需要使用破坏性试验方法（取芯或挖掘）。

  1. 给定清晰的基底反射的条件下，波速c根据规划长度Lplan确定，作为评估标准：

C= (12.1)

式中：

Lplan 桩的设计长度

Tgemessen 反射波到达桩头的时间

  1. 对于简单的一维压缩波（也称为“杆波”）

C=[m/s]

式中：

Edyn 桩材料的杨氏模量，单位kN/msup2;;

rho; 桩材料密度，单位t/msup3;.

对于现浇预制混凝土桩中波速影响的详细讨论，参考[113]和[127]。

  1. 因此，波速取决于养护时间和混凝土质量。除这些材料参数外，还可能受到其他影响（例如波长/直径比、地面约束、裂缝、反射引起的波特性变化、计划的土壤包裹体，例如阿特拉斯桩）。
  2. 在使用普通混凝土类型和强度并在7天后进行测试的桩中，波速c通常在3500 m/s到4000 m/s之间。如果测试桩的年龄有很大差异，则波速随时间的增加应是明显的。
  3. 如果波速小于3500 m/s，则应检查桩是否比预计的长，桩头是否尚未切割到计划水平，或是否有混凝土质量降低的迹象。
  4. 如果波速大于4000 m/s，则应检查桩头是否在计划水平以下被切断，是否有混凝土质量提高的迹象，或桩短于计划。这种偏差应在报告中加以说明。
  5. 当测试锤击和传感器之间的距离大于20 cm的大直径桩时，则必须考虑锤击接触和触发传感器之间的时间。时间间隔允许为十分之几毫秒。因此，如12.1所述计算的波速可能过高，因为确定的传播时间太短。
  6. 在可能的情况下，应始终根据现场特定统计数据（平均值、最大值和最小值）检查上述波速限值，见图12.4。
  7. 基于上述标准的评估假设了桩的实际长度与计划长度一致。然而，这并不总是成立，例如，如果对执行有疑问，或在没有可靠文件的现有建筑物中。然后，可以使用公式（12.1）通过长度偏差或波速变化来解释传播时间的任何偏差。在这些情况下，应采用估计波速（长度误差约为10%），或根据附加信息或使用补充监测方法进行校准，见12.5。

图12.4波速变化

12.2.8评价等级

（1）由于速度时程受大量因素的影响，根据该理论只能在极少数情况下识别一维波传

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