用旁孔透射波法检测既有建筑物基桩质量的方法.pdf

本发明公开了一种用旁孔透射波法检测既有建筑物基桩质量的方法，它是通过在既有建筑物基桩旁埋设平行于基桩的PVC管，利用工程地震仪沿PVC管深度方向测试经基桩透射过来的地震波，根据检波器所接收到地震波的初至时间和振幅来判断基桩长度和完整性的方法。该测试方法的原理是：地震波在基桩的传播速度远远大于在桩周土，而衰减系数小于桩周土，当检波器远离基桩底端时，接收到的地震波在土壤中传播的距离增大，必然加大初至时间的后延且加速振幅的衰减，同理在基桩缺陷的位置也会出现初至时间的突然增大和振幅的突然衰减，因此可通过对地震波波列初至时间和振幅综合分析，判断基桩长度和完整性。

1、  用旁孔透射波法检测既有建筑物基桩质量的方法，其特征是：
在被测试基桩(12)旁一定范围内钻一平行于基桩(12)的孔，在孔中置一传播地震波的速度小于基桩(12)的管(5)，管内充满清水(6)，在管中放置检波器(7)；
测试时，先连接好仪器，将检波器(7)沿管(5)自管底以一定距离的间隔逐次垂直上拉停止在不同的深度位置，直至将检波器(7)上提到管口，在检波器(7)停止的每个深度位置均激振基桩(12)的承台(11)产生地震波，由检波器(7)接收地震波并将地震波传递给工程地震仪(1)记录保存；
根据现场检测的地震波数据，读取各测点的初至时间、波幅，绘制深度-时间图，从深度-时间图上读取初至时间斜率拐点或波幅大幅衰减的深度位置，从而判别基桩质量。

2、  根据权利要求1所述的用旁孔透射波法检测既有建筑物基桩质量的方法，其特征是所述的用来放入管(5)的孔要尽可能接近被测基桩(12)。

3、  根据权利要求2所述的用旁孔透射波法检测既有建筑物基桩质量的方法，其特征是所述的孔距离被测基桩(12)边缘≤1.5m。

4、  根据权利要求1所述的用旁孔透射波法检测既有建筑物基桩质量的方法，其特征是所述钻的孔深度至少要比被测基桩(12)预测的基桩底端深1.5m。

5、  根据权利要求1所述的用旁孔透射波法检测既有建筑物基桩质量的方法，其特征是所述的管(5)为PVC管。

6、  根据权利要求1或5所述的用旁孔透射波法检测既有建筑物基桩质量的方法，其特征是所述的管(5)下端封闭、上端加盖、管内无异物，管(5)连接处应光滑过渡，管口应高出地面100mm以上。

7、  根据权利要求6所述的用旁孔透射波法检测既有建筑物基桩质量的方法，其特征是所述的管(5)中充满清水，管(5)与周围土体(4)的空隙用水泥砂浆充填或静置一星期以上使周围土体(4)充填空隙。

8、  根据权利要求1所述的用旁孔透射波法检测既有建筑物基桩质量的方法，其特征是将触发器(8)固定在激振锤(9)上并连接至工程地震仪(1)，用激振锤(9)激振基桩(12)的承台(11)。

9、  根据权利要求1所述的用旁孔透射波法检测既有建筑物基桩质量的方法，其特征是在所述管的口部设置一滑轮(3)，所述的检波器(7)经导线(2)连接至工程地震仪(1)，所述的导线(2)绕在所述的滑轮(3)上。

用旁孔透射波法检测既有建筑物基桩质量的方法
技术领域
本发明涉及既有建筑物基桩检测技术，具体地说就是通过旁孔透射波法中地震波初至时间和振幅大小来判断基桩长度和完整性的方法。
背景技术
地基基础工程是建筑工程的重要组成部分，其质量直接关系到整个建筑物的结构安全，直接关系到人民生命财产安全。桩基础是主要的基础形式之一，是许多建筑物的首选或必选基础形式。
基桩质量常规检测手段包括单桩静载荷试验(竖向抗压、竖向抗拔、水平)、钻芯法、高应变和低应变动力检测法、声波透射法等四大类七种检测方法。这些常规检测手段都需直接接触基桩或桩顶，但由于此时上部建筑结构已经存在，直接接触桩的顶部几乎不可能，常规的基桩检测方法无能为力。
因此研究一种适应性强、受限制条件少的既有建筑物下的基桩检测新技术，对客观准确地评定工程质量、解决工程建设中的矛盾纠纷以及完善既有建筑质量评定或危房安全鉴定指标体系等，有着较大的现实意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种既有建筑物基桩无损检测方法，即不损坏基桩和上层既有建筑物，就能检测出已隐蔽的基桩的长度和完整性的方法。为此，本发明采用以下技术方案：
用旁孔透射波法检测既有建筑物基桩质量的方法，其特征是：
在被测试基桩旁一定范围内钻一平行于基桩的孔，在孔中置一传播地震波的速度小于基桩的管，管内充满清水，在管中放置检波器；
测试时，先连接好仪器，将检波器沿管自管底以一定距离的间隔逐次垂直上拉停止在不同的深度位置，直至将检波器上提到管口，在检波器(7)停止的每个深度位置均激振基桩的承台产生地震波，由检波器接收地震波并将地震波传递给工程地震仪记录保存；
根据现场检测的地震波数据，读取各测点的初至时间、波幅，绘制深度-时间图，从深度-时间图上读取初至时间斜率拐点或波幅大幅衰减的深度位置，从而判别基桩质量。
该测试方法的原理是：地震波在基桩的传播速度远远大于在桩周土，而衰减系数小于桩周土，当检波器远离基桩底端时，接收到的地震波在土壤中传播的距离增大，必然加大初至时间的后延且加速振幅的衰减，同理在基桩缺陷的位置也会出现初至时间的突然增大和振幅的突然衰减，因此可通过对地震波波列初至时间和振幅综合分析，判断基桩长度和完整性。
基桩质量解译的评判准则为：A、在时间-深度图中初至时间斜率的变化情况；B、基桩底端以下所接收到能量的大幅衰减情况。
旁孔透射波法是测量经基桩传播的透射波的初至时间与测试深度之间的关系和能量的衰减情况。初至时间与测试深度之间的关系是一条折线，折点位置就是两种不同介质的分界面，对于基桩检测，当透射波在基桩的传播速度远大于桩周土且基桩与孔之间的距离较小时，折点的位置就是基桩底端的位置(或缺陷位置)。地震波在土壤中比在基桩中衰减快，对于同样的锤击能量，当检波器到达基桩底端以下，由于在土壤的传播距离增大，接收到的能量较为微弱，因此可根据幅值大小辅助判别。
本发明的有益效果是：
1、利用地震波传播速度和衰减系数在基桩混凝土与桩周土的差异性，来检测基桩的长度，利用地震波传播速度和衰减系数在基桩混凝土完整性好的地方与缺陷的地方的差异性来检测基桩的完整性，原理清晰可靠；
2、采用一般的工程地震仪和井中检波器探头就能实现，实施推广容易；
3、仅需在桩周土钻孔埋设PVC管，检测成本低，且检测速度快；
4、不需繁琐的数据处理，不需知道波在基桩的传播速度，方法直观简单。
5、与周围土速度存在明显差异的其它基础类型都有其应用价值。
附图说明
图1为实施本发明方法时的基桩和测试孔的剖视图，图中各部分名称的标记如下：
1-工程地震仪，2-导线，3-滑轮，4-桩周土，5-PVC管，6-清水，7-检波器，8-触发器，9-激振锤，10-墙体，11-承台，12-基桩。
图2为实施本发明方法对一建筑物的17#桩检测的结果，左侧为该17#桩桩周围土层情况，右侧为深度-时间图，折线为初至时间的连线，黑色填充面积反映的是振幅大小，箭头为基桩底端的深度位置。
图3为实施本发明方法对一建筑物的166#桩检测的结果，左侧为166#桩桩周围土层情况，右侧为深度-时间图，折线为初至时间的连线，黑色填充面积反映的是振幅大小，箭头为基桩底端的深度位置。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明方法作进一步说明。
如图1所示，本发明的根本构思是：在被测试基桩12旁一定范围内钻一平行于基桩12的孔，在孔中置一传播地震波的速度小于基桩12的管5，管内充满清水6，在管中放置检波器7；测试时，将检波器7沿管5自管底以一定距离的间隔(如0.5m)逐次垂直上拉停止在不同的深度位置，直至将检波器7上提到管口，在检波器停止的每个深度位置均激振基桩12的承台11产生地震波，由检波器7接收地震波并将地震波传递给工程地震仪1记录保存，其间，分析信号质量，若不佳则重新采样，否则保存该测点的波形。
信号采集的质量可以通过仪器测量菜单中的分析功能进行简单的分析，若无法判别质量好坏或波形出现异常时，可多采集几次进行保存，以便室内进一步比较分析，保证采集的质量，避免误判。
根据现场检测的地震波数据，读取各测点的初至时间、波幅，绘制深度-时间图，从深度-时间图上读取初至时间斜率拐点或波幅大幅衰减的深度位置，从而判别基桩质量。该方法的原理在前文已经描述，在此不予赘述。
作为对上述技术方案的进一步完善和补充，在实施本发明时还可以采取下述各段所述的附加的技术手段：
用来放入管5的孔要尽可能接近被测基桩12，如孔距离被测基桩12边缘≤1.5m。这是为了减少周围土壤的影响，孔中心线必须与基桩12中心轴线平行，以保证孔与基桩12之间的距离始终一样。
所述孔的深度至少要比被测基桩12预测的基桩底端深1.5m。这是为了确保采集的数据满足深度的要求，如果钻孔的深度没有超过基桩12底端一定深度，将很难判别基桩长度。
所述的管5为PVC管。且管径要能够放入地震检波器(如90-110mm)，不能使用钢套管，钢材的应力波传播速度比混凝土快，而所有的基础建设材料，波速都高于PVC管，如果使用钢套管，地震波通过钢套管的速度比通过基桩的快，将使检测结果难以解释。
所述的管5下端封闭、上端加盖、管内无异物，管5连接处应光滑过渡，管口应高出地面100mm以上。便于检测。
所述的管5中充满清水，管5与周围土体4的空隙用水泥砂浆充填或静置一星期以上使周围土体4充填空隙。以便检波器7顺利接收到地震波信号。
将触发器8固定在激振锤9上并连接至工程地震仪1，用激振锤9激振基桩12的承台11。保证在锤击的一瞬间触发仪器，使仪器开始记录信号，以保证同时性，避免因人为的延时造成起跳点时间的后移。
在所述管的口部设置一滑轮3，所述的检波器7经导线2连接至工程地震仪1，所述的导线2绕在所述的滑轮3上。确保检波器7在PVC管5中拉动不受阻。
以下介绍两个应用本发明的实例。
既有楼房为六层钢筋混凝土框架结构，基础采用桩基础，基桩类型为Φ426沉管灌注桩，基桩砼等级C20，单桩竖向承载力特征值400kN，受检桩为17#桩和166#桩，场地土层情况见表1。
表1场地土层情况