桩身完整性检测仪操作手册PIT操作手册.doc

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//www.c-美国PDI公司桩身完整性检测仪（P.I.T）操作手册

桩身完整性检测仪（P.I.T）

——信号采集器型（Collector型）

欧美大地仪器设备中国有限公司

EarthProductsChinaLimited（EPC）

一、怎样使用你的新型桩身完整性检测仪（P.I.T）采集信号数据

您现在拥有最先进的、高科技水平的信号数据采集系统，可用在桩顶表面冲击的方法，确定桩身完整性。

这一设备小巧灵便，电子噪音低并且具有16位模/数（A/D）转换，这样，即使长桩底部非常微弱的反射信号也能被检测到。

我们称这一设备为P.I.TCollector（桩身完整性检测仪——信号采集器），或者简称“Collector”（信号采集器）。

Collector（信号采集器）能采集、处理、调整、显示和绘制数据、曲线，其结论必须由工程师作出。

这样的结论应该以波的传播理论为依据，并且用户应该熟知这些原理。

一个技术员或者工程师用这种或者任何其它方法所获得的结论的准确性，几乎等于其对这些原理的理解程度，因而需要更严谨认真的用户作进一步的研究分析。

因此，为了对所获结果的负责，只能依靠进行检测和对结果作出报告的人。

对于任何一个特定的情况，无论是对这些测试数据的应用或对其可靠性，PDI（美国桩基动力公司）不承担任何责任。

1、现场桩的准备，锤和加速度计的安装

传感器的安装很简单，但仍需要简述一下：

先将加速度计（测量加速度，其被积分为速度）与Collector标有“Input”（输入）的快速连接器相连。

如果要用带有加速度计的锤测量力，则用同样的方式相联。

注意：

将加速度计与标有“A”（加速度）的插头相连，锤与标有“F”（力）的插头相连。

如果冲击有一个快速上升的脉冲（即短时程），那么，由锤产生的应力波就会在阻抗变化处给出一个清晰的反射，因此，锤的端部应该有一个非常坚硬的平面。

但是，如果冲击输入太大或脉冲太尖锐，那么，非常高的频率成份可能扭曲信号并使其难于分析。

由PDI提供的锤，对这一左右为难的问题考虑了最佳的折中方法。

一般而言，较大的锤产生较长的冲击时程，和较缓慢的上升脉冲，因此较小的锤常常是较好的。

另一方面，高摩阻力的长桩有时需要较大的冲击，便于识辩桩尖反射。

锤的冲击必须施加在非常干净和坚硬的砼平面上。

因此，应该对桩顶表面进行适当的准备：

这包括清除污秽的砼，将不平整的桩顶面磨出一小块光滑的面，这样就可以安装加速度计和（或）用锤敲击桩顶面。

冲击不应该损坏桩顶，因为这会产生不好的信号。

如果桩顶被用力敲击，就会在信号中产生“振荡”；以16位模/数（A/D）转换，外形光滑较柔和的锤击就可足以产生来自桩底部的反射。

如果信号较弱，或桩身较大，试着增大电子增益（放大倍数），以使用该硬件的全量程。

所有上述因素的结合就能产生最好的数据信号，因此也就会得到最准确的数据信号的解释。

合适的锤击占桩身完整性检测技术的80%。

显而易见，加速度计必须被紧紧地安装在桩顶面，这样，在冲击（和反射）过程中，它就能测到向下的响应。

为了得到最好的结果，加速度计应该是轻型的，并被粘结要桩顶面。

为了保证真正的粘结，桩顶面应该是“干净”的（没有灰尘和碎渣），这样，胶合剂只在桩顶面和加速度计之间粘结。

加速度计和电缆线也必须是轻型的，以便于跟踪响应。

用一薄层粘结材料将加速度计粘结在桩顶面（为获得最好的结果，我们推荐随设备一起提供的石蜡，其适应于较大范围的温度条件，也可用其它粘合剂，诸如：

凡士林或蜡泥等材料）；厚厚的软层粘结剂可能滤掉和扭曲信号，因此不提倡这样做。

为了获得好的测试结果必须对桩进行适当的准备（清除、磨平）。

2、数据分析解释

尽管能用加速度曲线进行分析，但是将加速度积分为速度，有时能看到被忽视的细节，从而增强分析精度。

一个桩身完整桩上得到的信号记录将是：

先出现一个脉冲（在曲线的开始，力和速度都有一个正的增长），随后是一个平坦的（零）响应，直到桩底反射（其速度形状类似于冲击的情况——力在冲击后当然总是为零，因为锤回弹并跳离了桩顶表面）。

实际上，桩侧摩阻力使记录信号变负；扩颈或截面增大同样具有使记录信号变负的效果，扩颈常常也意味着有更大的摩阻力。

截面的减少（缺损）在曲线上产生一个正的反射。

在下列图示中，简单地给出了几根桩身截面变化和土阻力影响的要点。

在附录B中，绘出了更为完整的各影响因素的组合。

其中也包括了进一步作出详细评价的学术论文。

通过对几次记录的平均，很容易去除信号噪音。

在表面短距离范围内，甚至小小的缺损也可能以高频输入的方式使检测器的信号扭曲；在桩顶几个位置检测和锤击可以消除这样的问题。

因为土的摩阻力和/或质量差的混凝土消耗了应力波的能量，所以它们常是完整性检测成功的最大障碍。

只要记录信号中确实含有桩身下部反射而来的可识别的细节，那么随时间的指数放大功能可以有助于解决这些问题。

同样，施加在桩顶部稍后产生的振动也被放大并且也被扭曲，因此，应该谨慎使用放大倍数。

为了确定横截面的变化或桩底部的位置，必须有波的传播。

当桩身很不均匀时，桩尖反射就比较难以检测。

桩身变化越多和越大，桩尖反射就越弱。

桩尖反射可以用来调整波速（在其限值内，因为桩身长度是变量，尤其是对钻孔桩）。

如果桩身有严重的缺损、完全断裂、或可能有一个机械式的拼接（在两个截面之间有一个特定的间隙），那么应力波可能通不过这一“缺陷”，因此，只能对此位置以上的桩身部分做出评价。

如果桩尖反射不明显，那么检测只能是部分成功。

许多最严重的缺损常常出现在桩身上部。

尽管任何大的缺损总是引人注意的，但是，较深的缺损具有这样的有利因素，即缺损以上的桩身阻力可能是足够的。

检测足够多的桩是有利的，可确定平均或正常的信号，其它的桩能以此为标准做出对比判断。

失真的信号需要进一步评价。

检测的数量应该取决于上部结构的重要性。

Collector可以对大量的桩身进行快速检测，实际上检测的费用可以认为低得足以对每根桩进行校验，毕竟每根桩都可能存在有潜在的缺损。

对于群桩中的桩，必须采集有代表性的信号；如果某一根桩存在缺陷，那么要对同一群桩中的其他桩进行校验。

也建议在桩的灌注过程中进行检测。

如果这一桩基工程是钻孔桩或者是螺旋桩，应该让砼有足够的时间固结。

一般一周或五天已足够了。

对于大工程，一星期检测一次可以较早地检查出问题，并以最少的费用对问题做出整改，因为施工队还在现场，问题仍然可以解决。

其后的混凝土底板、基础和立柱施工都能按计划进行。

等到所有的桩施工完以后，然后才发现问题，这就要花很大的费用去补救。

预制打入桩可以在任何时候检测，因为已不需要等到砼固结了。

对于P.I.T.桩身完整性检测的应用，本章节并不打算成为一部全面的指导手册。

应该注意的是，Collector或P.I.T.方法不可能捏造信号。

一个缺损不可能常产生一个清晰的、可以辨别而又明确的信号，但是，通常情况下对于好的、清晰的、重复性好的信号，一个明确的反射确实可以识别出桩身阻抗的变化。

如果在桩尖以上有了一个清晰的反射，则应该回答下列问题。

1）桩尖信号明显吗？

至少有些特征能表明桩身是一整体并能将荷载传至桩底。

但是，请注意：

如果阻抗在桩身的中部发生变化，那么“桩尖”信号可能是第二个反射。

同样，在上部三分之一处的缺陷可能使第二个反射出现在下部三分之一处，然后再在预期的桩尖处出现。

显然，对于这些可能存在的多次反射，必须进行检验。

2）与其它桩的信号相同吗？

或许是地基土层的影响。

弱软的或者坚硬的地基土层可能使桩身产生不均匀的形状。

例如，在松散的砂性土层中钻孔可能产生扩孔；如果桩身随后进入坚硬的粘性土层，则孔洞的变化只是微小的。

从扩孔至较均匀的孔洞，这一变化可能表现为“桩身截面减少”，但是，对桩身质量无害。

摩阻力的减少可能产生一个类似于桩身截面减少的响应。

3）近桩顶处是怎样变化的？

如果桩身截面变化非常接近桩顶，那么这一截面变化的信号可能部分地隐含在初始的速度上升中。

较宽的速度脉冲可能表明存在着问题，因为较早的反射与输入相叠加。

一把较小的锤可以给出近桩顶处较为明确的变化。

另外，力的测量并与速度相比较，是检测近桩顶处截面变化的较好方法。

4）钻孔记录、混凝土浇灌体积记录、或打桩记录表明有潜在的问题吗？

施工记录常常能揭示出障碍物，不寻常的打桩记录以及混凝土之间相嵌接处的缝隙。

数据信号的采集是令人感兴趣的，但是正如人们常说的那样“只有写出了书面报告，才算是完成了工作”。

因此，应该将所有的记录绘成图形曲线，并附入书面报告。

Collector能够通过串形接口（BAUD率必须匹配）与HP（兼容）绘图仪或者激光绘图打印机相联结，并有串行输出电缆。

二、开始操作

将以上内容牢记后，你现在必须获得数据以供分析评价。

假设你在试桩现场，如果不是这样的话，你总能在身边找到诸如短柱，木棍之类的东西，以供试验。

为了熟悉这一仪器，你甚至可以将加速度传感器安置在地板上。

然后用锤轻击地板。

最好是在没有人观看的时候，在无学习压力时，熟悉这一检测仪器。

到了试桩的工地现场后，你首先必须从运输箱中取出采集器（Collector），加速度计和锤。

希望电池是充满的；这些电池被设计为至少可以延续8小时（一个正常的工作日）。

将背带与采集器侧边的任意两个联结环相联；如果你是右撇子，你可能想与左环和中环相联，这样就不妨碍你用右手接触屏幕。

接上了加速度计，将锤拿在手中，将采集器挎在肩上，你现在可以上工地开始检测桩了！

将采集器打开，在不同的光线条件下，调节对比度。

如果屏幕不显示大写的PDI标语，那未可能是电池太弱，需要更换。

用随仪器提供的快速充电器（充满一组空电池大约需要1.5小时）与INPUT（输入）连接器相接，重新对采集器的电池充电，或者旋开位于反面电池盒盖板上的6只螺丝，更换电池。

完全充满的电池应该工作8小时。

屏幕是“触摸式屏幕”，对你的触摸非常灵敏。

所有的数据输入和控制都可以通过这种快速和便捷的方法完成。

屏幕不断变化并显示不同要求；触摸不同的方块区，就引起特定的动作。

软件版本的日期显示在屏幕的右上角；你随时可以与桩基公司（PDI）联系，看是否可以得到更新的软件，以便于增强你的采集器（Collector）的功用。

屏幕的左上角是“用户名”，其附于所有的输出中（如绘图），通过按标有“用户名”的方框，可以在任何时候改变用户名字，这将显示一个新的屏幕，并将键入新的用户名字[见以下“标题改写”（TitleChang）章节]。

然后按屏幕的任何其它部位都将进入“主菜单”（MainMenu）屏幕，并保持当前的用户名字不变。

三、主菜单

屏幕被划分为几个方框，每一个方框都有一个标题，按了那个方框后，就会提出相应于那个功能的动作要求。

这些功能描述如下：

Title（标题）：

显示当前的标题和日期。

按方框中的任何部位，屏幕更为详细地显示三个标题和日期。

为了编辑三个标题中的任何一个，按其标题左边的方框，就会出现一个新的“键盘屏幕”。

按你所需要字母的相应方框。

如果你的标题需要数字或符号（+-*/=或空格）按“NUMBERS#”（“数字”）键，则显示数字屏幕。

按“S”然后按ALT，可以在各词之间键入“空格”。

如果出错，那么你可以用底部栏的“<”键消除出错的字母。

当标题输入完成后，简单地按一下右下方的“ENTER”键。

按左下方的“ESC”键，则退出标题输入并维持以前的标题不变。

例如，为了输入“PILE23A”，则需要下列过程：

PIK[ALT]ES[ALT][NUMBERS]23[LETTERS]A[ENTER]你应该能快速输入新标题。

作为练习，我们建议你在第三描述区输入你的全名。

三个标题，每一个都有16个字符。

工程名在同上工地，对于所有的桩是相同的，因此只需输入一次。

桩名对于每一根桩应该是变化的。

（如，只需要一个简单的数字2，以便于快速输入而无需上述的PILE23A）。

采集器操作者的名字或工地内的一个区域应该输入描述