基桩完整性检测作业指导书--低应变

 

基桩完整性检测作业指导书

我公司低应变检测采用武汉岩海公司生产的RS-W(P)基桩动测仪。

RS-W(P)基桩动测仪由主机系统及配件(包括速度传感器、ICP加速度传感器、手锤、电源、信号线等)组成。

一、仪器外观及说明

1.主机正面

图 1.1.1主机正面

充电指示灯:接上直流电源适配器后,充电指示灯亮,表示动测仪机内电池正在(大电流)充电;

电源:直流稳压电源输入接口;

USB口:可接2个标准的USB设备,如U盘(系统不支持NTFS格式的U盘),USB鼠标键盘等等。

2.主机后侧

图 1.1.2主机前面板

主机后面板主要由加速度计接口、速度计接口、外触发口以及剪切波接口组成。

电源开关:电源开关“1”符号表示“开”,接通动测仪电源;“0”符号表示“关”,切断动测仪电源。

加 速 度:低应变反射波法的加速度传感器接口;

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速 度:低应变反射波法的速度传感器接口;

剪 切 波:接剪切波探头的接口。

3.主机背面

图 1.1.3主机背面

电池盖:内置12V/2Ah高性能充电锂电池,当需要更换电池时,打开此电池盖,即可取出机内电池。

4.主机右侧面(如图1.1.4)

图 1.1.4主机侧面

扣环:主机两侧均设有背带扣环一个,用以连接主机和背带。

5.电池与充电

RS-W(P)内置12V/2Ah高性能充电锂电池,正常使用时,锂电池的充放电次数可达500次或更多;但是, 过度放电以及不正确的充电方法会减小锂电池的使用寿命。锂电池的充电与放电注意事项如下: 1、新的锂电池在前三次充电时,充电前必须将电池能量放完(液晶屏右上方电池能量指示只剩下一格或消失),并且每次充电时间不少于12小时;2、充电分为二个阶段,①大电池充电,②小电流充电。在大电流充电时,动测仪面板上的充电指示灯被点亮;在小电流充电时,充电指示灯熄灭。充电时间依电池的放电深度而变化,一般为大电流充电 4~8小时,小电流充电3小时。只有在二个充电过程都完成后,电池才能充满。建议用户在晚上给电池充电(充一晚上)。

6.锂电池的工作(放电)温度范围为-20℃~+60℃:充电温度范围为0℃~+45℃;偏离其温度范围会严 重损伤锂电池。因此,务必注意,在炎热的夏天,决不能在太阳光的曝晒下给锂电池充电。1、动测仪内部装有电池过放保护电路。当电池能量不够时,保护电路会自动切断电池与系统主回路的连接(保护电路仍由电池供电),从而避免电池过度放电。但是,由于保护电路也会消耗电池电能(尽管很小),因此,当电池能量不够时,用户不可以长时期将电源开关置于“开通”状态,以避免电池过度放电而损坏。2、当外接直流电源适配器连接好后,动测仪内部的充电电路便开始对电池充电,充电完毕后自动断开。电源适配器可以同时给电池充电和给动测仪供电。

直流电源适配器的交流输入电压范围为220V±10%,直流输出功率为15V-4A。

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图1.1.5直流电源适配器

二、基本原理

基桩反射波法检测桩身结构完整性的基本原理是:通过在桩

顶施加激振信号产生应力波脉冲,该应力波沿桩身传播过程

中,遇到不连续界面(如蜂窝、夹泥、断裂、孔洞等缺陷)

和桩底面时,将产生反射波,检测分析反射波的传播时间、

幅值和波形特征,就能判断桩的完整性。假设桩中某处阻抗

发生变化,当应力波从介质Ⅰ(阻抗为Z1)进入介质Ⅱ(阻

抗为 Z2)时,将产生速度反射波和速度透射波。

令桩身质量完整性系数 β= Z2/Z1(2.1.1)反射系数为α 由

式(2.1.1)则有

Z11?v2?Z2v2?P2?Z1?Z2Z2?1????????Z1v2?Z2v2?P2?Z1?Z21??1?Z2

(2.1.2)

EA令?Z?Z1?Z2Z??cA?(ρ桩密度、c波速、A桩截面积) c

图 2.1.1 现场测试示意图

若β=1,△Z=0时,α=0说明界面无阻抗差异,即没有反射波。

若β<1,△Z>0时,α>0说明界面无阻抗变小,出现与入射波同向的反射波。

若β>1,△Z<0时,α<0说明界面无阻抗变大,出现与入射波反向的反射波。

已知桩长L,桩底一次反射时间为t,应力波在桩身中传播的纵波波速为c.则三者之间的关系为 2L C=(2.1.3) t

该式即为判断桩长或波速的简单关系式。在实际测试分析中C和L其中一个量必须知晓。 如桩存在缺陷,缺陷的程度根据缺陷反射的幅值定性确定,缺陷位置根据反射波的时间 tx 由下式确定

tx Lx= C(2.1.4) 2

三、现场测试方法

1.测试准备

1.1.桩顶应凿至硬实混凝土并大致水平,如检测对象为钻孔灌注桩,应凿除桩顶浮浆,露出新鲜、干硬的混凝土,若为预制混凝土桩,宜在破桩前进行低应变测试,被检桩的桩顶检测面必须平整、密实和水平。

1.2.传感器安装点和激振点应打磨光滑(直径50mm左右),妨碍正常测试的外露主筋应割掉。

清除桩顶石屑、泥砂,冲洗桩顶泥浆,保持桩顶干净、无积水。

2.选锤

现场检测选择不同材质的锤头或锤垫,可激发出低频宽脉冲或高频窄脉冲。低频脉冲有利于检测桩深部缺陷、高频脉冲有利于检测桩浅部缺陷。

2.1. 当遇到大直径长桩时,应选择力棒等激发能量稍大一点的重锤(如桩长超过20m,桩直径大于

800mm)。

2.2.当遇到小直径短桩时,应选择小铁锤或小钣手敲击---注意掌握力度。(如桩长小于5m,桩直径

小于300mm)。

2.3. 其它情况,采用尼龙锤可满足要求。

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3.传感器的安装及手锤敲击要领

传感器装点和锤击激振点的选择应根据不同桩型而定:对混凝土实心桩,激振点宜选在桩顶中心,传感器安装在距桩顶中心2/3半径处;对混凝土空心桩,激振点和传感器宜在桩壁厚1/2处,相互间水平夹角宜为90°。激振点和传感器位置应避开钢筋笼主筋影响(间距>200mm)。

空心桩 D≤0.8m0.8m<D≤1.25m 1.25m<D≤2.0m

4.耦合剂的选择。

较好的耦合剂有:石膏、蜡烛、黄油及其它固态油、凡士林等等。

四、仪器操作指南

主机的运行(注∶用手指甲触摸点击效果更好)正确联接好测试系统,打开电源开关,开机后进入功能选择界面,如图 1.1.6 所示

图 4.1.1功能选择界面

进入WindowsCE桌面,如下图:

图4.1.2 WindowsCE桌面

此时双击pda16图标可返回到功能选择界面(图4.1.1)。

4.1.2所示

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图4.1.3RS-1616W(P)主机采集界面

1.参数设置

点击采样控制对话框中的参数设置选项,弹出如下窗口,如图4.1.4。在参数设置选项内有基本参数、显示参数、其它参数和颜色时间四个设置内容,可进行参数的基本设置、面板颜色调整和时间的修改。

图4.1.4 基本参数设置

1.1.基本参数:共包含工地名称、桩号、设置桩长、采样间隔、设置波速、强度、触发电平、采样通道、触发方式、采样方式、保存位置和加速度自动积分的设置内容。

工程名称:测桩工地名称,触摸工地名称选项窗口将弹出输入面板,可进行工地名称输入和修改。目前为了方便现场操作,工地名不支持汉字。

桩 号: 设置当前桩的桩号。

设置桩长:设置当前桩的桩长,设置桩长后,采样间隔会自动调整为桩长的 2 倍。

采样间隔:设置采样数据的采样的时间间隔。单位是微秒,一般建议值是桩长(桩长单位为米,采样间隔的单位是微秒)的两倍。具体的计算方法,说明书理论部分有讲解。 估计波速:设置当前桩的估计波速,也可以设置混凝土的强度。得到一个经验波速。 估计强度:设置当前桩的混凝土的强度。

触发电平:指当信号值达到最低采集门槛即开始记录信号。一般选择 31mv 这档。可以根据现场环境噪声 的大小,适当的增加或者减小触发电平。

采样通道:根据使用的传感器类型,选择对应的采样通道。有速度通道、加速度两个通道或或者两者同时使用。

触发方式:设有稳态触发、外触发、通道触发。通道触发用于低应变检测。根据当前选择的通道的电压来 确定是否触发。稳态触发用于仪器计量使用。外触发用于剪切波测量。 采样方式:单次采样、连续采样。当使用单次采样时,敲击一锤采集到一个样就退出采样状态。当使用连 续采样时,可以敲击多锤且一直处于采样状态,除非人为操作使之停止采样。

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采样数据预处理:有加速度自动积分、波形自动反向和自动低通滤波三项供选择。 加速度自动积分:采样时,自动对采集的波形进行积分后显示;

波形自动反向:采样时,对波形自动反向后显示;

自动低通滤波:采样时,自动对采集的波形进行滤波后显示。一般不建议打开此项,如打开。滤波值最小不能低于 1500Hz。

加速度自动积分:当使用加速度传感器采集信号时,勾选该项。

桩 径:选择桩的类型,并且输入正确的桩径值,单位是毫米 。

1.1.1.显示参数:包含显示长度(一般选 512点)、屏幕区数(显示四道)、采样长度(用户不能更改)、曲线 粗细(2级)、水平坐标(以深度为刻度)、自动指数放大(桩比较长或不太明显可选择并根据经验设置倍数)、自动低通滤波(有干扰波时勾选一般建议不低于1800赫兹)、指数放大、波形自动反向(个人喜好)、自动识别桩顶(建议勾选)、显示中轴坐标、显示阴影(个人喜好)、计量用检定模式(仪器检定与检测工作无关)、显示有效值(用于计量用)、自动读出周期(用于计量用)等等。波形是否反向按个人喜好选择。如若不知道怎么设置可以直接点击“恢复出厂设置”。

图4.1.5 显示参数设置

显示长度:

显示512点:在屏幕上显示的是对前512点信号值,后面的512点不显示。

显示1024点:在屏幕上显示的是对整个1024点信号。

屏幕区数:

一道:即将当前屏幕区数改为一道,波形显示窗口只显示一道信号采集标记。

二道:即将当前屏幕区数改为二道,波形显示窗口显示为二道信号采集标记。

三道:即将当前屏幕区数改为三道,波形显示窗口显示为三道信号采集标记。

四道:即将当前屏幕区数改为四道,波形显示窗口显示为四道信号采集标记。

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显示一道 显示二道

显示三道 显示四道

图4.1.6 屏幕区数

1.1.2.其它参数:该项主要用于采集窗口颜色显示设置、文件保存位置和文件命名方式。如图4.1.7

图4.1.7 其它参数设置

保存位置:测试数据保存位置的选择,可保存在 SD 卡上或电子盘上。保存在 SD 卡。采集的数据保存在SD 卡上。数据的位置位于SDMEM\DATA\工地名,以工地名命名的文件夹下面。最少可以保存 25 万根桩的数据。保存在电子盘。采集的数据保存在电子盘上。数据位于NandFlash\DATA\工地名,以工地名命名的文件夹下面。电子盘大约可以保存 4000 根桩的数据。电子盘的读写速度比较快,但是容量有限。

命名方式:数据存盘的时候,文件命名方式。如果是0的话。则按照文件名存盘。文件名是桩号。以名称自动加减一个数字命名。自动加自动加减一个数字命名是按照前一个存盘的文件名最后一个数字自动加自动加减一个数字,如果文件名的最后一位不是数字的话,就在文件名后面加一位,最后一位为1。当然也可以根据自己的需要来命名。

1.1.3.颜色时间: 当前时间:对测试系统时间进行修改。如下图 4.1.8

颜色选择:

背景色:主要用于修改当前测试系统的背景颜色,用户可以根据天气情况,以及自己的喜好,选择合适的背景颜色。让现场得到最好的可视效果;

按钮色:主要用于修改屏幕右边控制栏字体颜色,根 据天气情况以及自己的喜好,选择合适的按钮颜色。让现场得到更好的可视效果;曲线色:主要用于修改 信号颜色和基线颜色。

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图 4.1.8 颜色时间参数

2.信号采样

在基本参数设置好之后,点击确定即可进行信号采样工作。采样方式有单次采样和连续采样两种方式(采 样方式的更改见“参数设置”→“基本参数”)。单次采样是指按一次采样键采样一次;连续采样是指按一 次采样键后采样多次(连续采样),直至用户中断。连续采样方式用于反射波法测桩,将使现场测试简便 和快捷。

以连续采样为例,点击连续采样,如图4.2.1

图 4.2.1 连续采样界面

当屏幕的左下角出现 “等待采样>>>>”的字体时,给几个激振信号可得到数据波形。

3.存盘

待采集到合适信号后,既可完成测试,将所测数据进行存盘。存盘命名方式参见1.1.2所述,可在命名自动加或者减一个数字。

4.文件

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图 4.4.1 存盘界面

包含文件的“打开”、“拷贝文件”、“删除”。

打开:

图 4.4.2 打开文件及删除文件

拷贝文件:

图4.4.3拷贝文件

位置:仪器内部有两个存储区可供用户保存采集的数据文件,一是 SD 卡,二是电子盘。可参见“参数设置”→“基本设置”→“保存位置”图 4.4.3 拷贝文件夹

拷贝:当勾选 SD 卡时显示仪器内置 SD

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卡中保存的测试数据文件;当勾选电子盘时列出电

子盘内的测试数据文件。全选、全不选:选中所有的工地。所有的工地全部不选中。选中的时候为√,没有选中的时候为○。 仪器外置 USB 口联接上 U 盘→勾选上图中“wuhan”,“大同 7 号”,“b-7”→触击“拷贝”按钮即可将仪器内 SD 卡或电子盘上的数据复制到用户的 U 盘。

5.分析

RS-W(P)一如既往的为客户保留了机内测桩分析功能,使得用户在第一测试时间即可对所测基桩进行桩身完整性评测。待数据存储完成后,选择右侧菜单栏中的分析功能,进入分析菜单栏,如图 4.5.1

图 4.5.1 分析菜单栏及其界面

分析菜单栏主要包含桩型分析、波形编辑、设置桩长、设置波速、设为桩顶、设为桩底、设为缺陷等。

桩型分析:对所测信号自动进行分析,可显示桩长、波速和指数放大等信息;

设置桩长:对测试信号进行长度设置,通过此设置,可计算当前应力波波速V。点击设置桩长功能,弹出设置桩长窗口,输入桩长即可,如图4.5.2

图4.5.2 设置桩长窗口

设置波速:对测试信号进行应力波波速设置,通过此设置,可计算当前桩身长度 L。点击设置波速功能,弹出设置波速窗口,输入波速即可,如图

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4.5.3

基桩完整性检测作业指导书--低应变设为桩顶:移动竖线光标至桩头信号处(入射波波峰处),点击设为桩顶,桩头信号处画下桩头竖线(虚 线)标记;

设为桩底:移动竖线光标至桩底反射信号处,点击设为桩底,桩底反射信号处画下桩底竖线(虚线)标记;同时在信号波形下方画出桩身模型。同时在桩身模型下显示出桩长、波速和指数放大等信息。

设为缺陷:点击波形缺陷位置处,在该处出现竖线光标,点击设为缺陷,波形缺陷位置处画下缺陷竖线(虚 线)标记并标示出缺陷所在位置的长度。

波形编辑:

波形复原:对编辑后的曲线恢复原状。

频域分析:对时域曲线做 FFT 变换后对频率的分析。

波形反向:把波形的极性反向。

剔除直流:信号如果有直流分量则用该功能剔除。

数字积分:可把加速度信号积分成速度信号,或把速度信号积分成位移信号。 数字微分:与数字积分相反。

波形平滑:把信号的某些毛刺平滑掉。

波形前清:把当前光标所在位置前的信号清零。

波形后清:把当前光标所在位置后的信号清零。

清除:把桩形分析的结果清空,重新分析。

图 4.5.4波形编辑

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指数放大:将当前工作区内的波形进行指数放大显示,作用是放大桩底部信号。如图 4.5.5

图4.5.5 指数放大窗口

数字滤波:该处数字滤波包含低通滤波、高通滤波、带通滤波和带阻滤波四项。点击数字滤波功能键,弹出数字滤波显示窗口,依据传感器类型和信号分析要求,输入相应截止频率即可。数字滤波显示窗口如图4.5.6所示,

图4.5.6 数字滤波窗口

低通滤波:滤去测试信号中的高频噪声以及高频干扰信号,低应变测试中常选用低通滤波。 高通滤波:滤去测试信号中的低频噪声以及低频干扰信号。

带通滤波:即低通滤波和高通滤波组合使用,只让某一允许特定范围内的频率通过, 滤去此频率之外的高频或低频信号。

带阻滤波:即滤去某一特定范围内的频率,但该频段范围之外的上限截止频率和下限截止频率容 许通过。

波形扩展:即对当前区数内的波形进行展开处理。

波形压缩:即对当前区数内的波形进行压缩处理。

6.叠加采样

叠加采样:是值得推荐的一种采样方式;叠加采样有利于消除干扰,突显桩土系统的有用信息;叠加采样时最多可叠加 100 锤,其间各锤的信息均被置于内存中,以便在采样完毕后信号回放时使用;叠加信号在屏幕最下方的区间显示。选择叠加采样功能,弹出如图 4.6.1 叠加采样窗口,点击“是”即可开始叠加 采样,点击“否”推出叠加采样。

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图4.6.1 叠加采样窗口

叠加采样菜单栏包括叠加采样、停止、回放、上翻页、下翻页、剔除、分析和返回等功能。 叠加采样:点击叠加采样功能键,即开始采样。

停止:停止叠加采样。

回放:“回放”是叠加采样和连续采样的伴生功能,执行回放功能,屏幕上将弹出图 1.3.36 所示回放窗 口,点击“是”,所有参与叠加的信号将被依次回放。

上翻页:执行回放功能后,点击上翻页,实现对当前屏幕之前信号的观看。

下翻页:执行回放功能后,点击下翻页,实现对当前屏幕之后信号的观看。

剔除:对测试不好或不合理的信号予以删除。首先选择要剔除信号所在的区数,在执行剔除功能,将该 信号予以删除。

分析:对叠彩采样的信号进行完整性分析。

返回:退出叠加采样。

7.导出数据

RS-W(P)有 2 种文件导出方法。第1种在低应变“文件”→“拷贝文件→“拷贝”的文件 操作,可实现对测试数据的导出,或“返回引导界面”→“拷贝”→“拷贝”。

图 4.7.1 拷贝文件

第 2 种方法简单叙述如下:

7.1.将 U 盘插到仪器 U 盘接口,U 盘的指示灯会闪烁;

7.2.进入 Windows CE 操作界面,双击进入“我的设备”,我们会看到在该文件夹内会显示出一个硬盘盘 符,即为我们插入的 U 盘盘符。如图 4.7.2 所示,双击进入“SDMEM”,单击“Data”文件夹,然后在菜 单栏中点击“编辑”,选择复制,将“Data”文件夹粘贴到硬盘即可。 当然在这里我们也可以进行单个工地的拷贝,并且可以实现对数据的删除。

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图4.7.2 SDMEM 界面

7.3.待U盘停止闪烁后,即可拔出U盘,完成数据的导出工作。

五、数据的基本编辑处理与分析

图5.1.1

1.双击鼠标进入低应变分析程序W1616-2.09.exe

2.“Ctrl+O”:读文件

图5.1.2

在“文件类型”点击弹出下拉列表框:

《SCR》是岩海最通用的数据格式之一,一般选择此项。

3.信号曲线的选择。鼠标左键单击点选或按“TAB”键:切换选择分析数据道(观测曲线左侧红点)信号的选择方法为:首波清晰,干净,无共振干扰、且无毛刺。

图 5.1.3

4. 或鼠标双击任一条曲线或按“x”键:显示单条曲线

或按“y”键:显示两条曲线

或按“z”键:显示四条曲线

5.

6.或“[”/“]”:拉伸压缩曲线 或“Shift+f”:幅度谱(即频域分析) 如何获取一个高分辨率的优质频域曲线应注意以下几点:

(1)信号中不应当有与桩土系统无关的直流偏移量。直流耦合类仪器或信号经过高倍前放,其直流偏移量是经常存在的,直流偏移量会导致频域信号中零频过于丰富。

(2)信号的前置延迟点数不可太多,一般接收的信号都有预置的延迟点数,较多的延迟点数会导致频域曲线出现振荡。

(3)不宜用较短的采样点数或较小的时域分辨率。因为频率分辨率Δf=1/(2N*Δt),其中N 为记录长度, Δt为时域曲线中点与点间的时差,为了保证时域分辨率,Δt也较小。因此, 直接用此信号进行频域分析,Δf将极大以致于无法深入分析。

(4)时域分辨率太低时也会使时域和频域曲线失真。针对上述几点, 1616 k系列动测仪可对时域信号依如下次序改进:

①连续按“-”键,减少信号的前置点。每按一次“-”将使信号前置点少 10 个,“—”少一个,“=”、“+”则分别增加 10 点或 1 点。改变前置点数可根据需要进行,例如若分析尾部信号频率成分,可将曲线足够左移。

②按 2~3 下“[”,压缩使信号的时域分辨率减少4~8 倍,一般来说,在信号不失真的情况下应尽量压缩时域曲线,为提高频域分辨率创造前提。每按一次“[”, 将使时域曲线压缩一倍,时域分辨率降低一倍,而屏幕中显示的时间长度却增加了一倍,“]”的功能与“[”相反。

③ 按“o”,消去信号中存在的直流成分。经上述变化后的曲线,前屏部分为信号记录段,而后面的则为零值填充段(这是提高FFT 频域分辨率的一个有效手段)

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