CN108560617A - 一种桩身缺陷检测方法 - Google Patents

Abstract

一种桩身缺陷检测方法，在桩基旁侧的桩周土中设置激振源，通过设置在桩基顶部侧壁的传感器检测透射的应力波信号，根据时间‑深度波形图中的首波斜率拐点的位置，确定桩基质量以及桩基中的桩身缺陷的位置。其中，通过将待检测桩基检测到的首波时间与标准桩基的首波时间比较，从而能够预先确定桩基是都存在桩身缺陷，在桩基不存在桩身缺陷时，则不再通过不同位置的激振源确定桩身缺陷的位置，在同样的检测效果的情况下，能够减少检测时间，提高检测效率。

Description

一种桩身缺陷检测方法

技术领域

本发明涉及桩基检测技术领域，尤其是涉及一种桩身缺陷检测方法。

背景技术

桩基础作为一种深基础结构形式，在土木工程领域已得到了广泛应用。桩基础能够将上部结构的自重和承受的荷载传递到与桩基础所接触的稳定土层中去，因此很大程度的减小了基础的沉降及建筑物的不均匀沉降。桩基础具有承载力高、沉降量小、抗震能力强等优点，在一些地质条件复杂、土质松软、多地震的地区被大量应用，并已获得可观的效果。

桩基础按制作工艺可分为灌注桩和预制桩，其中灌注桩的使用是较为广泛的，如：桥梁、公路、铁路、高层建筑等工程。但是桩基在施工制作过程中，因施工技术、人员操作、外界条件及材料质量等因素的影响，极易出现断桩、扩颈、缩径、离析、夹泥、沉渣、空洞等缺陷，这些缺陷就是建筑物的潜在隐患，极大地影响了建筑物的质量，一旦缺陷处负荷不了上部结构的质量，就会造成建筑物坍塌，损失极为严重。因此，桩基检测就显得尤为重要，只有及时的检测出缺陷桩，采取有效防治措施，才能极大的提高建筑物质量。

目前，在我国桩基检测方法有多种，包括钻孔取芯法、声波透射法、高应变法和低应变法等。其中低应变发中的反射波法由于其基本原理简单、快速无损、资料判读直观、准确度较高成为检测桩基质量的主流方法。低应变反射波法检测的基本原理：在桩顶施加瞬态激振力，将传感器粘在桩顶来接收桩身信号(如加速度信号、速度信号)。通过分析桩的速度响应曲线及振动响应来判定桩身的缺陷。然而，常规的低应变反射波法通过桩顶产生激振，当基桩长径比过大时会降低桩底反射信号强度，另外桩顶结构也会对激振信号产生干扰。

现有技术中，交通运输部公路科学研究所在CN201510072408.4的发明专利中提出一种桩侧探孔内激振的桩基质量检测装置，其在桩基旁侧的桩周土中设置激振源，通过设置在桩基顶部侧壁的传感器检测透射的应力波信号，根据时间-深度波形图中的首波斜率拐点的位置，确定桩基中的桩身缺陷的位置。

通过CN201510072408.4发明专利的方法，能够避免反射波信号太弱的问题，同时不受桩顶结构的限制，对于施工中的桩基或者在役桩基都能进行检测。然而，工程实践中存在桩身缺陷的桩基通常不会超过20%，该方法中对于每根桩基检测时都需要将激振源从激振波管上端的管口从上往下按一定的间距下放直到激振波管的底部，检测过程复杂，花费时间较多。

发明内容

本发明作为CN201510072408.4发明专利的改进，提出一种桩身缺陷检测方法，能提高检测效率，减少检测过程中的花费时间。

作为本发明的一个方面，提供一种桩身缺陷检测方法，一种桩身缺陷检测方法，包括如下步骤：（1）在无缺陷桩基的桩周土中设置第一激振波管，在桩基顶端部的侧壁设置第一加速度传感器；（2）将激振源放置到第一激振波管的底部进行激振，通过第一加速度传感器检测应力波首波到达第一加速度传感器的时间Tf；（3）在待检测桩基的周土中设置第二激振波管，在待检测桩基顶端部的侧壁设置第二加速度传感器；（4）将激振源放置到第二激振波管的底部进行激振，通过第二加速度传感器检测应力波首波到达第二加速度传感器的时间Ts；（5）数据分析仪根据Tf与Ts的差值判断该待检测桩基是否存在桩身缺陷，如果存在桩身缺陷进入步骤（6）；如果不存在桩身缺陷进入步骤（9）；（6）将激振源通过第二激振波管的管口从上往下按一定的间距下放，每下放到一处位置，激振源开始激振；（7）激振源每次激振时，第二加速度传感器获取应力波信号；（8）数据分析仪接收所述第二加速度传感器的检测信号、激振源的位置信息的检测信号，做出时间-深度波形图，根据时间-深度波形图中首波斜率拐点的位置，确定桩身缺陷的位置；（9）结束所述待检测桩基的质量检测。

优选的，所述待检测桩基与所述无缺陷桩基的规格以及深度相同。

优选的，所述步骤（3）中，第二激振波管与待检测桩基的水平距离与所述步骤（1）中第一激振波管与无缺陷桩基的水平距离相等。

优选的，所述步骤（3）中，第二加速度传感器的高度与所述步骤（1）中第二加速度传感器的高度相等。

优选的，所述步骤（5）中，如果Tf与Ts的差值的绝对值小于或等于阈值，判断该待检测桩基是否存在桩身缺陷；否则，判断该待检测桩基不存在桩身缺陷。

作为本发明的一个方面，提供一种桩身缺陷检测方法，包括如下步骤：（1）在无缺陷桩基的桩周土中设置第一激振波管，在桩基顶端部的侧壁设置第一加速度传感器；（2）将激振源放置到第一激振波管的底部进行激振，通过第一加速度传感器检测应力波首波到达第一加速度传感器的时间Tf；（3）在待检测桩基的周土中设置第二激振波管，在待检测桩基顶端部的侧壁设置第二加速度传感器；（4）将激振源放置到第二激振波管的底部进行激振，通过第二加速度传感器检测应力波首波到达第二加速度传感器的时间Ts；（5）根据Tf与Ts的差值判断该待检测桩基是否存在桩身缺陷，如果存在桩身缺陷进入步骤（6）；如果不存在桩身缺陷进入步骤（11）；（6）在所述激振波管旁边设置差分测量柱；（7）在所述差分测量柱顶端部的侧壁设置差分加速度传感器；（8）将激振源通过第二激振波管的管口从上往下按一定的间距下放，每下放到一处位置，激振源开始激振；（9）激振源每次激振时，第二加速度传感器以及差分加速度传感器获取应力波信号；（10）数据分析仪接收所述第二加速度传感器的检测信号、激振源的位置信息以及所述差分传感器的检测信号，确定待检测桩基中的桩身缺陷的位置；（11）结束所述待检测桩基的质量检测。

优选的，所述待检测桩基与所述无缺陷桩基的规格以及深度相同。

优选的，所述步骤（3）中，第二激振波管与待检测桩基的水平距离与所述步骤（1）中第一激振波管与无缺陷桩基的水平距离相等。

优选的，所述步骤（3）中，第二加速度传感器的高度与所述步骤（1）中第一加速度传感器的高度相等。

优选的，所述步骤（5）中，如果Tf与Ts的差值的绝对值小于或等于阈值，判断该待检测桩基是否存在桩身缺陷；否则，判断该待检测桩基不存在桩身缺陷。

优选的，所述步骤（6）中，所述差分测量柱与所述第二激振波管的距离和待检测桩基与所述第二激振波管的距离相等，其长度也与所述待检测桩基的长度相等。

优选的，所述步骤（7）中，所述差分加速度传感器的水平高度与所述第二加速度传感器的水平高度相等。

优选的，所述步骤（10）中，数据分析仪根据差分加速度传感器的检测信号，确定应力波初始到达差分加速度传感器的时间t1；将接收到的第二加速度传感器的检测时间t2，减去所述应力波初始到达差分加速度传感器的时间t1，得到差分时间t；数据分析仪根据激振源深度，差分时间t，以及对应差分时间t的检测时间t2时加速度传感器的检测信号幅度，生成差分时间-深度波形图，根据差分时间-深度波形图确定首波斜率拐点的位置，则该首波斜率拐点对应的深度为桩身缺陷所在的位置。

附图说明

图1是本发明第一实施例桩身缺陷检测方法流程图。

图2是本发明第二实施例桩身缺陷检测方法流程图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将使用实施例对本发明进行简单地介绍，显而易见地，下面描述中的仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些实施例获取其他的技术方案，也属于本发明的公开范围。

本发明第一实施例的桩身缺陷检测方法参见图1，包括如下步骤：（1）在无缺陷桩基的桩周土中设置第一激振波管，在桩基顶端部的侧壁设置第一加速度传感器；（2）将激振源放置到第一激振波管的底部进行激振，通过第一加速度传感器检测应力波首波到达第一加速度传感器的时间Tf；（3）在待检测桩基的周土中设置第二激振波管，在待检测桩基顶端部的侧壁设置第二加速度传感器；（4）将激振源放置到第二激振波管的底部进行激振，通过第二加速度传感器检测应力波首波到达第二加速度传感器的时间Ts；（5）数据分析仪根据Tf与Ts的差值判断该待检测桩基是否存在桩身缺陷，如果存在桩身缺陷进入步骤（6）；如果不存在桩身缺陷进入步骤（9）；（6）将激振源通过第二激振波管的管口从上往下按一定的间距下放，每下放到一处位置，激振源开始激振；（7）激振源每次激振时，第二加速度传感器获取应力波信号；（8）数据分析仪接收所述第二加速度传感器的检测信号、激振源的位置信息的检测信号，做出时间-深度波形图，根据时间-深度波形图中首波斜率拐点的位置，确定桩身缺陷的位置；（9）结束所述待检测桩基的质量检测。

具体的，步骤（1）中，在无缺陷桩基的水平距离1~2m处设置第一激振波管。第一激振波管与无缺陷桩基平行设置，可以使用PVC管作为第一激振波管，其上端开口，下端封闭，其底部深度比无缺陷桩基的底部深度长3~4m。然后，在无缺陷桩基顶端部的侧壁设置第一加速度传感器，用于检测激振源产生的应力波信号。

步骤（2）中，将激振源放置到第一激振波管的底部，激振源开始激振，产生应力波信号，通过第一加速度传感器检测应力波首波到达第一加速度传感器的时间Tf。

步骤（3）中，在待检测桩基的周土中设置第二激振波管，第二激振波管与第一激振波管的规格以及安装深度相同，第二激振波管与待检测桩基的水平距离与步骤（1）中第一激振波管与无缺陷桩基的水平距离相等。然后，在待检测桩基顶端部的侧壁设置第二加速度传感器，用于检测激振源产生的应力波信号，第二加速度传感器的高度与步骤（1）中第一加速度传感器的高度相等。

步骤（4）中，将激振源放置到第二激振波管的底部进行激振，产生应力波信号，通过第二加速度传感器检测应力波首波到达第二加速度传感器的时间Ts；

步骤（5）中，数据分析仪根据Tf与Ts的差值判断该待检测桩基是否存在桩身缺陷，如果Tf与Ts的差值的绝对值小于或等于阈值，判断该待检测桩基是否存在桩身缺陷，进入步骤（6）；否则，判断该待检测桩基不存在桩身缺陷，结束该待检测装置的测量。其中，该阈值可以根据加速度传感器的检测误差确定。

步骤（6）中，将激振源通过第二激振波管的管口从上往下按一定的间距下放，每下放到一处位置，激振源开始激振，产生应力波信号。优选的，可以例如设置步长为间隔0.3m、0.4m或者0.5m深度产生激振信号，可以通过深度计数器对激振源位置信息的采集，深度计数器将采集到的激振源位置信息输出至数据分析仪。

步骤（7）中，激振源每次激振时，第二加速度传感器获取应力波信号。

步骤（8）中，数据分析仪接收所述第二加速度传感器的检测信号、激振源的位置信息的检测信号，做出时间-深度波形图，根据时间-深度波形图中首波斜率拐点的位置，确定桩身缺陷的位置。

然后进入步骤（9），结束该待检测桩基的测量过程。

本发明第二实施例的桩身缺陷检测方法参见图2，包括如下步骤：（1）在无缺陷桩基的桩周土中设置第一激振波管，在桩基顶端部的侧壁设置第一加速度传感器；（2）将激振源放置到第一激振波管的底部进行激振，通过第一加速度传感器检测应力波首波到达第一加速度传感器的时间Tf；（3）在待检测桩基的周土中设置第二激振波管，在待检测桩基顶端部的侧壁设置第二加速度传感器；（4）将激振源放置到第二激振波管的底部进行激振，通过第二加速度传感器检测应力波首波到达第二加速度传感器的时间Ts；（5）根据Tf与Ts的差值判断该待检测桩基是否存在桩身缺陷，如果存在桩身缺陷进入步骤（6）；如果不存在桩身缺陷进入步骤（11）；（6）在所述激振波管旁边设置差分测量柱；（7）在所述差分测量柱顶端部的侧壁设置差分加速度传感器；（8）将激振源通过第二激振波管的管口从上往下按一定的间距下放，每下放到一处位置，激振源开始激振；（9）激振源每次激振时，第二加速度传感器以及差分加速度传感器获取应力波信号；（10）数据分析仪接收所述第二加速度传感器的检测信号、激振源的位置信息以及所述差分传感器的检测信号，确定待检测桩基中的桩身缺陷的位置；（11）结束所述待检测桩基的质量检测。

具体的，第二实施例的步骤（1）到（5）与第一实施例的步骤（1）到（5）相同。

步骤（6）中，在第二激振波管旁边设置差分测量柱，差分测量柱与第二激振波管平行，其深度和长度也与待检测桩基的深度和长度相等。设置差分测量柱的位置，使其与激振波管的水平距离和待检测桩基与第二激振波管的水平距离相等。从而使应力波通过土层到达待检测桩基以及到达差分测量柱的传播路径相等，传播时间也相同。可以使用整根钢筋作为差分测量柱，从而使应力波在差分测量柱的传播速度大于在待检测桩基中的传播速度。

步骤（7）中，在差分测量柱顶端部的侧壁设置差分加速度传感器，用于检测激振源产生的应力波信号，该应力波通过地面土层以及差分测量柱传播到差分加速度传感器。设置差分加速度传感器的水平高度与第二加速度传感器的水平高度相等，从而使应力波在待检测桩基的传播距离和差分测量柱的传播距离相等。

步骤（8）中，将激振源通过第二激振波管的管口从上往下按一定的间距下放，每下放到一处位置，激振源开始激振，产生应力波信号。应力波分别通过相同路径长度的地面土层传播到待检测桩基以及差分测量柱，然后传播到第二加速度传感器以及差分加速度传感器。优选的，可以例如设置步长为间隔0.3m、0.4m或者0.5m深度产生激振信号，可以通过深度计数器对激振源位置信息的采集，深度计数器将采集到的激振源位置信息输出至数据分析仪。

步骤（9）中，激振源每次激振时，第二加速度传感器检测通过地面土层以及待检测桩基传播到其位置的应力波信号；差分加速度传感器检测通过地面土层以及差分测量柱传播的其位置应力波信号。加速度传感器以及差分加速度传感器将检测信号传送给数据分析仪60。

步骤（10）中，数据分析仪接收第二加速度传感器的检测信号、激振源的位置信息以及差分加速度传感器的检测信号，确定待检测桩基中的桩身缺陷的位置。具体的， 数据分析仪根据差分加速度传感器的检测信号，确定应力波初始到达差分加速度传感器的时间t1；将接收到的第二加速度传感器的检测时间t2，减去所述应力波初始到达差分加速度传感器的时间t1，得到差分时间t；数据分析仪根据激振源深度，差分时间t，以及对应差分时间t的检测时间t2时加速度传感器的检测信号幅度，生成差分时间-深度波形图，根据差分时间-深度波形图确定首波斜率拐点的位置，则该首波斜率拐点对应的深度为桩身缺陷所在的位置。

然后，进入步骤（11），结束该待检测桩基的测量过程。

本发明的上述实施例中，通过将待检测桩基检测到的首波时间与标准桩基的首波时间比较，从而能够预先确定桩基是都存在桩身缺陷，在桩基不存在桩身缺陷时，则不在通过不同位置的激振源确定桩身缺陷的位置，在同样的检测效果的情况下，能够提高检测效率，降低检测时间。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。本发明中描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种桩身缺陷检测方法，包括如下步骤：（1）在无缺陷桩基的桩周土中设置第一激振波管，在桩基顶端部的侧壁设置第一加速度传感器；（2）将激振源放置到第一激振波管的底部进行激振，通过第一加速度传感器检测应力波首波到达第一加速度传感器的时间Tf；（3）在待检测桩基的周土中设置第二激振波管，在待检测桩基顶端部的侧壁设置第二加速度传感器；（4）将激振源放置到第二激振波管的底部进行激振，通过第二加速度传感器检测应力波首波到达第二加速度传感器的时间Ts；（5）数据分析仪根据Tf与Ts的差值判断该待检测桩基是否存在桩身缺陷，如果存在桩身缺陷进入步骤（6）；如果不存在桩身缺陷进入步骤（9）；（6）将激振源通过第二激振波管的管口从上往下按一定的间距下放，每下放到一处位置，激振源开始激振；（7）激振源每次激振时，第二加速度传感器获取应力波信号；（8）数据分析仪接收所述第二加速度传感器的检测信号、激振源的位置信息的检测信号，做出时间-深度波形图，根据时间-深度波形图中首波斜率拐点的位置，确定桩身缺陷的位置；（9）结束所述待检测桩基的质量检测。

2.根据权利要求1所述的桩身缺陷检测方法，其特征在于：所述待检测桩基与所述无缺陷桩基的规格以及深度相同。

3.根据权利要求2所述的桩身缺陷检测方法，其特征在于：所述步骤（3）中，第二激振波管与待检测桩基的水平距离与所述步骤（1）中第一激振波管与无缺陷桩基的水平距离相等。

4.根据权利要求3所述的桩身缺陷检测方法，其特征在于：所述步骤（3）中，第二加速度传感器的高度与所述步骤（1）中第二加速度传感器的高度相等。

5.根据权利要求4所述的桩身缺陷检测方法，其特征在于：所述步骤（5）中，如果Tf与Ts的差值的绝对值小于或等于阈值，判断该待检测桩基是否存在桩身缺陷；否则，判断该待检测桩基不存在桩身缺陷。