采用桩身内激励检测既有桩基完整性的双速度低应变方法
【专利摘要】本发明公开了一种采用桩身内激励检测既有桩基完整性的双速度低应变方法，包括以下步骤：桩顶位置定位，根据施工图找到待测桩中心位置并进行标注；基础及基桩钻孔，用设备在待测桩中心标注位置钻孔并取样；在得到的钻孔的孔壁处分别安装两个传感器，两个传感器分别位于不同的深度；安装激振座，激振座安装于桩顶以下，并且位于上方传感器的上端，激振座与钻孔的孔壁紧密接触，在激振锤地作用下和孔壁不发生滑动；激振锤激振，根据桩径和桩长以及缺陷位置选择激振锤进行多次激振；采样和数据分析，对两个传感器进行同步采样，并对采得的信号进行分析。本发明的有益效果为：该方法原理简明，采集设备简单，结果更加准确可靠，有较强的工程应用和推广前景。
【专利说明】
采用桩身内激励检测既有桩基完整性的双速度低应变方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种采用粧身内激励检测既有粧基完整性的双速度低应变方法.
【背景技术】
[0002]既有粧基完整性检测，对于既有建筑的安全、质量的鉴定有着重要的意义，当对建筑粧基质量有怀疑时，需要进行粧基完整性(粧长、缺陷)检测.由于既有建筑粧基深埋于建筑结构和基础之下，属于隐蔽工程，其检测受上部基础以及结构的影响，粧基的完整性检测较为困难。
[0003]目前采用的最为普遍的方法是低应变法，通过用小锤或力棒在粧顶激励，使用速度或加速度传感器实测粧身速度或导纳曲线，运用波动理论进行分析，对粧身完整性进行判定的方法，低应变检测方法操作较为简单，结果较为可靠，被建筑和交通行业标准推荐为粧身完整性检测的标准方法，在行业内得到了普遍的应用。然而，随着工程实践和研究的深入，常规低应变中发现和暴露了一些的问题，为了克服和解决这些问题，研究人员在常规低应变基础上进行了改进，形成了一些新的方法，主要有“泛频响函数法检测既有建构筑物下高承台粧完整性的方法”(专利公开号:CN103774700A)和“一种粧基质量检测方法及其装置”(专利公开号:CN102296645A)两种。
[0004]“泛频响函数法检测既有建构筑物下高承台粧完整性的方法”是针对既有建构筑物下高承台粧完整性的检测方法，由于常规低应变法要求粧顶为自由表面，而高承台粧受上部结构的影响，导致常规方法无法实施。该方法利用高承台粧露出地表，采用在粧侧对称安装2支应变和2支加速传感器来测出粧身应变和速度响应，运用频响函数分离出上下形波，最后根据上行波判断出粧的缺陷和粧长。
[0005]“一种粧基质量检测方法及其装置”方法针则对常规低应变检测中长粧反射信号微弱，以及浅部缺陷难于判别的问题进行了改进，该方法采用在粧顶激励，在粧顶开一个直径为40cm?60cm左右的孔，孔深0.7m?1.5m左右，孔内安装6?12个速度或加速度传感器，每个传感器间隔8cm?12cm，采用气囊等方式将传感器固定于孔壁。运用形波分离算法压制无关的下形波，使得含有缺陷和粧长的信号的上行波更加清晰，同时通过安装的6?12个速度加速度传感器接收响应的相位和幅值差异判断出开孔深度范围内粧的浅部缺陷位置。
[0006]无论是常规的低应变方法还是上述的两种方法，都是在粧顶或粧顶上部结构上进行激励，然而针对既有建筑粧基，由于上部结构的遮挡，无法直接在粧顶激励，如果在粧顶上部构件表面激励，由于粧顶上部存在承台、基础梁、筏板等构件，则激励信号的能量大部分消耗于基础和上部结构构件，作用于粧基的有效能量较小，特别是在某些情况下(复合地基、抗浮粧或工程质量问题)，粧顶和梁或筏板脱空的情况下，上部的激励往往无法传到粧身，较弱激励导致反射信号也较弱。因此，采用上述方法无论是采用安装单传感器还是多支传感器的方式都很难接收到有效的可靠的信号。
[0007]采用“一种粧基质量检测方法及其装置”方法进行检测时，该方法采用6?12个速度或加速度传感器。采用“泛频响函数法检测既有建构筑物下高承台粧完整性的方法”需要对称安装2支力和和2支速度传感器。两种方法传感器安装数量较多，设备较为复杂，对数据采集系统要求较高，现场操作繁琐耗时。
[0008]另外，常规的低应变方法和上述的两种方法在判定粧长和缺陷位置时，都是根据缺陷或粧底反射波至速度第一峰时间差A t乘波速Wc来确定，由于波速是根据混凝土强度和波速的经验关系确定，随意性较大，结果的误差较大，特别是针对端承粧需要准确确定粧长时往往无能为力，需要采用钻芯法等其他方法来确定。
[0009]针对目前使用低应变法检测建筑既有粧基的效果很不理想，缺陷信号难于分辨，波速和粧长无法准确测得，设备较为复杂，并且尚未提出有效的解决办法。
【发明内容】
[0010]本发明的目的是提供了一种采用粧身内激励检测既有粧基完整性的双速度低应变方法，该方法能够增大对粧基的有效激励，提高粧基缺陷反射信号和接受信号的强度；用较少的传感器测得的速度信号，经过计算分离出上下形波，排除上部结构的干扰；较为准确测得粧身实际波速，从而准确测得粧长和缺陷位置，有效的克服现有技术中的上述不足。
[0011]本发明的目的是通过以下技术方案来实现:
[0012]—种采用粧身内激励检测既有粧基完整性的双速度低应变方法，包括以下步骤:
[0013]步骤1:粧顶位置定位，根据施工图找到待测粧中心位置并进行标注；
[0014]步骤2:基础及基粧钻孔，用设备在待测粧中心标注位置钻孔并取样；
[0015]步骤3:安装传感器，在经步骤2得到的钻孔的孔壁处分别安装两个传感器，所述两个传感器分别位于不同的深度；
[0016]步骤4:安装激振座，激振座安装于粧顶以下，并且位于上方传感器的上端，所述激振座与钻孔的孔壁紧密接触，在激振锤地作用下和孔壁不发生滑动；
[0017]步骤5:激振锤激振，根据粧径和粧长以及缺陷位置选择合适的激振锤进行多次激振；
[0018]步骤6:采样和数据分析，对两个传感器进行同步采样，并对采得的信号进行分析。
[0019]进一步的，在步骤I中，当施工图材料不全时，采用电磁法确定待测粧中心位置。
[0020]进一步的，所述步骤2中，所述设备为取芯机。
[0021]进一步的，在步骤2中，所述钻孔直径60mm?100mm，深度为待测粧粧顶以下
1.5m ?3mο
[0022]进一步的，在步骤2中，当需要判别浅部缺陷时，根据取得的样品依据技术标准对Om?3m的粧身缺陷进行判定。
[0023]进一步的，所述传感器为速度传感器或加速度传感器。
[0024]进一步的，所述两个传感器间距至少为lm，并且位于下方的传感器距离孔底不小于I倍孔径。
[0025]进一步的，所述两个传感器采用机械、云石胶或快干胶固定于孔壁上。
[0026]进一步的，在步骤4中，所述激振座距离上方传感器的距离至少为2倍的孔径。
[0027]进一步的，在步骤6中，采样频率不低于50KHz。
[0028]本发明的有益效果为:本方法利用孔口取得的芯样，可以判定粧身浅部是否有缺陷，采用从粧身内部进行激励，增加了对粧身的有效激励；利用安装于粧身内部两个传感器测得不同位置的速度波，采用互相关性分析求得粧身实际波速；根据应力波理论，通过计算分析，求得上行波；根据上行波求得缺陷和粧底反射时间，并确定其位置；该方法原理简明，操作简单，相对于其他几种低应变测试方法，传感器安装数量大为减少，采集设备简单，结果更加准确可靠，有较强的工程应用和推广前景，有利于市场的推广与应用。
【附图说明】
[0029]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030]图1是根据本发明实施例所述的一种采用粧身内激励检测既有粧基完整性的双速度低应变方法示意图。
[0031]图中:
[0032]1、双通道数据采集仪；2、传感器线缆；3、通道一传感器；4、通道二传感器；5、激振座；6、激振锤；7、基粧；8、钻孔；9、基础；10上部结构。
【具体实施方式】
[0033]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0034]如图1所示，根据本发明实施例的一种采用粧身内激励检测既有粧基完整性的双速度低应变方法，包括以下步骤:
[0035]步骤1:粧顶位置定位，根据施工图找到待测粧中心位置并进行标注；当施工图材料不全时，采用电磁法确定待测粧中心位置。
[0036]步骤2:基础及基粧钻孔，用取芯机在待测粧中心标注位置进行钻孔8并取样；所述钻孔8的直径60mm?100mm，深度为待测粧粧顶以下1.5m?3m ;当需要判别浅部缺陷时，根据取得的样品依据技术标准(如《建筑粧基检测技术标准》JGJ106)对Om?3m的粧身缺陷进行判定。
[0037]步骤3:安装传感器，在经步骤2得到的钻孔的孔壁处分别安装两个传感器，所述两个传感器分别位于不同的深度；所述两个传感器分别为位于上端的通道一传感器3和位于下端的通道二传感器4，所述通道一传感器3和通道二传感器4为速度传感器或加速度传感器；所述通道一传感器3和通道二传感器4间距至少为lm，并且通道二传感器4距离孔底的距离不小于I倍孔径；所述通道一传感器3和通道二传感器4均采用机械、云石胶或快干胶固定于孔壁上。
[0038]步骤4:安装激振座5，激振座5安装于粧顶以下，并且位于通道一传感器3的上端，所述激振座5与钻孔8的孔壁紧密接触，在激振锤6地作用下和孔壁不发生滑动；所述激振座5距离通道一传感器3的距离至少为2倍的孔径。
[0039]步骤5:激振锤6激振，根据粧径和粧长以及缺陷位置选择与粧径和粧长相匹配的激振锤6进行多次激振。
[0040]步骤6:采样和数据分析，对两个传感器进行同步采样，并对采得的信号进行分析，采样频率不低于50KHz。
[0041]首先，将装置设备分别安装在预计的位置处，在基础9上端安装双通道数据采集仪I，所述基础9指的是筏板或基础梁等，其上部可能存在上部结构10，所述上部结构10指的是剪力墙或柱等；所述基础9下端设有基粧7，所述基粧7上设有钻孔8，所述双通道数据采集仪I通过传感器线缆2连接有位于钻孔8内的通道一传感器3和通道二传感器4，用于采集通道一传感器3和通道二传感器4所检测的数据，并且，通过激振锤6锤击激振座5对基粧7进行孔内激励，以便增加测量的准确性。
[0042]具体测量时，I)确定粧身波速，对通道一传感器3和通道二传感器4测得的速度信号V1、V2进行互相关分析。
[0043](N, a) =RiN1, V2)；
[0044]Wc = Δ x*f/N ；
[0045]其中:N为相关系数最大值对应的数组序列值A (t)为通道一传感器3的实测速度波；V2(t)为通道二传感器4的实测速度波；Wc为粧身波速；f为采样频率；△ X为通道一传感器3和通道二传感器4的间隔距离.
[0046]2)求解上形波，根据应力波理论，求解得到上下形波；
[0047]V1(I) = V1 (t) I +V1 (t) ? (I)
[0048]V2 (t) = V2 (t) I +V2 (t) ? (2)
[0049]V2 (t) I = V1 (t-N/f)丨(3)
[0050]V2 (t) ? = V1 (t+N/f) ? (4)
[0051]其中:Vi(t) t ,V1Ct) I为通道一传感器3处粧身速度上、下行波；V2(t)个、V2 (t)丨为通道二传感器4处粧身速度上、下行波。
[0052]3、确定缺陷位置和粧长，对上行波进行低通滤波，根据上行波确定缺陷和粧长位置，
[0053]L = WcXtx;
[0054]X = WcXtx;
[0055]其中:L为粧长；X为缺陷位置；tx为粧长和缺陷反射波至第一速度峰的时间间隔。
[0056]本方法利用孔口取得的样品，可以判定粧身浅部是否有缺陷，采用从粧身内部进行激励，增加了对粧身的有效激励；利用安装于粧身内部两个传感器测得不同位置的速度波，采用互相关性分析求得粧身实际波速；根据应力波理论，通过计算分析，求得上行波；根据上行波求得缺陷和粧底反射时间，并确定其位置。该方法原理简明，操作简单，相对于其他几种低应变测试方法，传感器安装数量大为减少，采集设备简单，结果更加准确可靠，有较强的工程应用和推广前景。
[0057]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种采用粧身内激励检测既有粧基完整性的双速度低应变方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1:粧顶位置定位，根据施工图找到待测粧中心位置并进行标注； 步骤2:基础及基粧钻孔，用设备在待测粧中心标注位置钻孔并取样； 步骤3:安装传感器，在经步骤2得到的钻孔的孔壁处分别安装两个传感器，所述两个传感器分别位于不同的深度； 步骤4:安装激振座，激振座安装于粧顶以下，并且位于上方传感器的上端，所述激振座与钻孔的孔壁紧密接触，在激振锤地作用下和孔壁不发生滑动； 步骤5:激振锤激振，根据粧径和粧长以及缺陷位置选择合适的激振锤进行多次激振； 步骤6:采样和数据分析，对两个传感器进行同步采样，并对采得的信号进行分析。2.根据权利要求1所述的采用粧身内激励检测既有粧基完整性的双速度低应变方法，其特征在于，在步骤I中，当施工图材料不全时，采用电磁法确定待测粧中心位置。3.根据权利要求1所述的采用粧身内激励检测既有粧基完整性的双速度低应变方法，其特征在于，所述步骤2中，所述设备为取芯机。4.根据权利要求3所述的采用粧身内激励检测既有粧基完整性的双速度低应变方法，其特征在于，在步骤2中，所述钻孔直径60mm?100mm，深度为待测粧粧顶以下1.5m?3m。5.根据权利要求4所述的采用粧身内激励检测既有粧基完整性的双速度低应变方法，其特征在于，在步骤2中，当需要判别浅部缺陷时，根据取得的样品依据技术标准对Om?3m的粧身缺陷进行判定。6.根据权利要求1所述的采用粧身内激励检测既有粧基完整性的双速度低应变方法，其特征在于，所述传感器为速度传感器或加速度传感器。7.根据权利要求6所述的采用粧身内激励检测既有粧基完整性的双速度低应变方法，其特征在于，所述两个传感器间距至少为lm，并且位于下方的传感器距离孔底不小于I倍孔径。8.根据权利要求7所述的采用粧身内激励检测既有粧基完整性的双速度低应变方法，其特征在于，所述两个传感器采用机械、云石胶或快干胶固定于孔壁上。9.根据权利要求8所述的采用粧身内激励检测既有粧基完整性的双速度低应变方法，其特征在于，在步骤4中，所述激振座距离上方传感器的距离至少为2倍的孔径。10.根据权利要求1所述的采用粧身内激励检测既有粧基完整性的双速度低应变方法，其特征在于，在步骤6中，采样频率不低于50KHZ。
【文档编号】E02D33/00GK105887940SQ201410636966
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年11月13日
【发明人】徐教宇, 常乐, 撖利平, 黄翔, 王德智, 杨森浩
【申请人】中国建筑科学研究院