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1、桩身完整性检测仪操作手册PIT操作手册桩身完整性检测仪(P.I.T)信号采集器型(Collector型)操作手册欧美大地仪器设备中国有限公司 Earth Products China Limited (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.T Collector (桩身完整性检测仪信号采集器)，或者简称“Collector”（信号采集

2、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Co

3、llector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

4、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

5、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，

6、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

7、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

8、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

9、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，

10、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

11、) 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

12、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

13、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

14、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

15、幕，并将键入新的用户名字见以下“标题改写”(Title Chang)章节。然后按屏幕的任何其它部位都将进入“主菜单”( Main Menu)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

16、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：PIKALTESALTNUMBERS23LETTERSAENTER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PILE23

17、A）。采集器操作者的名字或工地内的一个区域应该输入描述区(Description)。当包括日期在内的所有编辑完成以后，通过左下角的方框返回主菜单（MAIN MENU）。Date（日期）：时间是一个24小时的时钟（如，14:00是2P.M.）。如果需要改变，按“EDIT TIME AND DATE”（编辑时间和日期）方框。日期和时间显示在几个方框内，按键并使要改变的方框闪亮。用+（增大）或-（减小）键改变显示的值，按ENTER，则接收改变值或按ESC退出，则编辑无效。Idno（序号）：这个数字表示当前的储存位置。如果你现在要采集新的数据，Idno将总是处于一个可获得的位置。如果你在室内重新处理数

18、据，那么这个就是要被分析的数据位置；通过按Idno方框，这个位置可以被改变只要在重新处理数据(Reprocess)的状态，显示了当前的数据后，用提供的数字键输入新的数值。按常规，ENTER接收新的数值，或者ESC返回不变。Nblow（锤击数）：这一输入表示了一组数据所需要的最多锤击次数。一般3次或6次已足够了。最大允许值是12次。如果你想要改变这个值，按这一方框。LIst（列表）：数据一旦被采集到以后，那么，有一个数据储存在哪些位置的清单是极其有用的。按List键：如果在数据处理状态(Reprocess)，则List屏幕显示自当前Idno位置开始的4根桩的数据；如果在数据采集状态（Collec

19、t），则LIst 屏幕显示以当前试桩结束的4根桩的数据。IDno 的位置总是与输入的标题描述同时显示。按PgUp 键，可以显示下一页的数据；按PgDn键，可以显示上一页的数据。清单的第一页(FIRST)和最后一页（LAST）也被标明；如果显示的是FIRST，那么你只能按PgDn键，因为按PgUp键没有意义。显示一组数据的IDno；按不同的IDno方框，则显示相应的数据组。接下去，如果你希望调出方框所显示的数据，只要按GOTO键，采集器(Collector)将立即从那组数据进入第一锤的数据，或简单地按一下ESC键，则返回MAIN MENU（主菜单）。Leng(桩身长度)此为桩身全长。按此方框，用

20、闪显的数字键盘作修改。既可以是英尺也可以是米。最大的允许长度是300m。修改了长度以后，在返回MAIN MENU（主菜单）以前，你将被提问要求输入放大延迟长度。对这一参数进一步讨论，见本手册分析屏幕(Analysis Screen)中的MAgn DELAY(放大延迟)。WSpd(波速)桩身材料的波速或者以ft/s（英尺/秒）或者以m/s（米/秒）输入。混凝土典型的取值范围是10,000至15,000ft/s（3000至5000m/s），建议初始值为13000ft/s(4000m/s)。采集器根据给定的值，自动确定长度单位（英尺或米）（大于6000的值，则长度单位为英尺），并且这些长度单位与所有

21、的输出相关（如，绘图）。小于100或者大于20,000的值不被采纳。SEnd （数据传送）按此键，允许数据从Collector（采集器）传送到另一台计算机中，以供储存或作进一步处理；此两项工作仅供选择，不作要求。你必须首先用所提供的串行输出电缆，将Collector（采集器）与计算机相联。两台设备的BAUD率也必须相配，可以用与上述所描述的LIist 功能相同的方式选择数据组传送。BAUD（波特率设置）此为经过串行输出连接器与绘图仪，串行打印机或计算机相联的数据传输速度。此速度必须与目标设备的速度相匹配，以便于数据的成功传输与接收。按BAUD键，然后从六个所提示的选择中，挑选合适的速度。PAt

22、h（路径设置）这一输入是选择所需要显示的数据结果。按此方框可以选择VEL ONLY（只显示速度信号此作为只采集加速度信号时，通常优先显示的结果），VEL+FOR（当使用带传感器的锤时，既显示速度又显示力的信号只适用于既配备了力又配备了加速度传感器的设备系统），或ACC ONLY（只显示原始的加速度数据信号）。MOde（状态设置）这一方框选择是采集数据信号（SAVE AVG），还是对已存储的数据信号进行全新处理（REPROC），选择所希望的状态进行操作。ACal（加速度计的标定值设置）这一功能通过数据键，输入加速度的标定值。大多数加速度计的率定值为16至20g/volt(有些早期的加速度计是10

23、g/volt可采用的输入范围是5至100)。当测量力又测量速度时，必须输入正确的标定值，这样能比较它们的相对大小；对于测量速度的情况，20g/volt值就足以满意了。AGain (电子放大倍数)这是附加的电子放大倍数设置，为的是放大微弱的信号。如果由于敲击轻或桩身质量大而使输入信号太弱，那么增大这个值有助于触发采集器(Collector)，并对数据信号提供附加的分辨率。可以采用1至50的值。COllect在数据采集状态(SAVE AVG)，这是要求你准备接收新的数据信号输入。按此键，将进入数据采集屏幕。对于数据重处理状态（REPROC），按此键将进入下一组数据并进行分析（增大IDno）。Las

24、t（上一次）按此键进入上一次分析的那一锤（在采集状态），或分析前一组数据（减小IDno）（在重处理状态）。以下输入只与测量力的采集有关，并且只有当测量力又测量速度时，才需要输入。如果只测量速度，那么这些输入可以被忽略。FCal（锤上加速度计的率定值设置）这是安装在锤上的加速度计的标定值，用于测量力(F=ma)。这个加速度计的标定值为190至200g/volt（可以采用100至500）；这个特定的标定值应该雕蚀在锤上。FGani（力信号的增益值）这是一个可以调节的附加增益值。如果力太大，或者信号“被削去峰端”（峰部平坦），或者信号太弱，那么可以调节这一附加增益值，以最好的分辨率提供结果。可以采用

25、1至50的值。HWgt (锤的质量)这是锤重（质量），这样可以计算力(F=ma)。由PDI公司提供的锤或者是900dq (2磅)或者是2700克（6磅）。重量值雕蚀在锤上。如果你采用英制输波速（ft/sec），那么你必须使用磅(lb)；如果你采用公制，那么输入的重量单位为克(grams)。ADea（桩身截面积）这是桩身截面积等于(D/2)2，平方英寸或平方厘米，这里等于3.14159，D是直径。最小可以采用的值是10。这个数据用于力和加速度的比较(F=V*密度*波速*面积)，以便于数值大小的直接比较。四、数据采集屏幕在MAIN MENU（主菜单）屏幕当中，按了COLLECT键（在SAVE AV

26、G状态）后，就会出现数据采集屏幕。在肯定了加速度计确实与桩顶粘结牢了以后，采集器(Collector)就等待着你用锤敲击桩顶，输入信号。对于每一次锤击，会迅速地看到信号显示在屏幕上。第一锤同样产生“平均信号（AVG）”，并显示在屏幕底部，同时显示以Nblow为平均的锤击次数；例如：如果Nblow是3，那么第一锤以后，你应该在屏幕的右下部看到“AVG1/3”，在第二锤以后你应该看到“AVG2/3”，第三锤以后，你应该看到“AVG3/3”。你应该按你想要的锤击次数输入，但不能超过上述给定的数值Nblow。那时你将在屏的顶部看到“COMPLETE（结束）”的提示。每一次锤击，在信号在左边都显示一个数

27、值。这个值是最大允许信号的百分数。如果这个值很大，那么信号可能已经被扭曲（对大于97的值）而且如果你敲击的太重的话，下一锤的信号也有可能被扭曲的危险；为了避免这种危险的情况，你或者不必敲击的太重，或者返回MAIN MENU，减小AGain（或FGain）。如果这个值太小，那么最先进的16位模/数转换器的分辨率也不够，所以或者敲击重一点，或者增大AGain（在MAIN MENU中）。30至80是一个较好的取值范围。在屏幕底部，显示着桩的有效时间2L/c的图形，它是以在MAIN MENU中输入的桩长LEng（L）和波速WSpd（C）为依据的。顶部（桩的左端）与信号的起初端齐平。根据桩长和地基土的强

28、度，你可能看到此时的桩尖部分（桩的右端），也可能看不到。要确定数据信号的质量必须令人满意，这一点是非常得要的。锤击信号应该是：a)连续不断的，b)回到零线附近，c)信号中特别不能有较大的“回荡”（高频信号）并且所有的锤击信号相互间应该及时的校准。无论什么原因，如果大多数锤击信号不好，最好是START AGAIN（重新开始）。如果大多数锤击信号可以被采用，那么可以用SELECT（选择）功能键，删除不好的信号。按了SELECT键后，新出现的方框屏幕叠加在屏幕的右侧，提醒你是否将那一锤计入平均值中；按此方框则从平均值中删除这一不好的锤击信号，如果要想重新设置这一“已被删除的锤击信号”，则再按一次方框

29、。如果有大于三锤的信号（屏幕的最大容量），按一下“More Date（更多的信号）”方框就会出现其余信号的采集过程。第一锤和最后一锤的信号被标明着，这样你就知道处于哪一组数据信号中。如果你决定直接返回MAIN MENU，那么采集和显示的数据将不被储存，并有一个信息提示你将丢失这组数据信号。当所有的数据信号是可以采用的（或者不好的信号由SELECT功能键删除了），按ANALYZE（分析）键，继续数据信号的分析。你将进入ANALYSIS SCREEN（分析屏幕），并且只有在此时，这组数据信号才被“永久”地储存起来。五、分析屏幕在采集了新的数据信号或者重新处理了Last(最后)或NEXT（下一次）的

30、锤击信号以后，你准备更为全面地查验这些数据信号。在这一屏幕上，以展开的形式显示平均的结果。由Leng和WSpd模拟的桩长以水平线条（桩顶在左侧）表示，并每隔10英尺或4米，用“记号”标明。（时间标记T1(左)和T2（右）也被显示）。在桩模拟图的下方，显示工程名和桩名，并标明信号的IDno位置。从这个屏幕可以直接调整初始假设的波速(WSpd)和/或者桩长(LEng)。如果信号混有不希望想要的高频成份，那么可以用低通功能键，（LO）对记录信号进行光滑；其输入以长度为单位，所滤频率以下式计算，A为输入的长度。所采用的A最高限值屏幕上已给出。进行了低通以后，如果看到了桩尖反射，那么就可以对信号进行放大

31、。所采用的放大功能对于信号的早期输入部分无效，但是，随着时间（长度）的指数放大，这样Magn键功能在桩尖充分发挥效果。在确定了桩尖以后，Magn放大也适用于全时程（长度）。建议在同一个工地，对于相同长度的桩选择相同放大倍数；或者单独改变，那么，直到桩尖反射（希望与输入的波形相同）基本上与输入信号的大小相同，与输入信号大小基本相同的桩尖反射被认为是“弥补”了桩身分布的地基土的阻尼影响。桩身中部反射的确切解释可以参阅其他的参考资料，用户应该充分利用这些资料，这样就能对各种横截面变化的影响有完整的了解。信号按上述要求（LO, Magn和WSpd和LEng确定了的正确的2L/c）处理以后，就可以采用O

32、THER（其他）功能键；按ESC键，你可以返回MAIN MEUN。按ADJUST功能键，可以对信号进行其他的调整。Pivot键允许信号“旋转”；如果曲线渐变地高出零点基准线，那么设置一个负的Pivot值（如：“-10”）将使曲线降低。一个正的Pivot值将使曲线升高。Pivot为“10”，近似表示调整了全比例的百分之10。第二个调整是MOVE TIME LINES。使相应的时间标T1或T2的方框闪亮，就可以切换左边的T1或右边的T2时间标。也可以用闪亮的方式FAST或SLOW，确定时间标的移动速度。如果移动任意一条时间标，那么时间（=2L/c）就会改变。这时，就会在屏幕的顶部显示一个新的波速*WS（由2L/c和输入值Leng计算得到）和/或者一个新的桩长LE（由2L/c和输入值Wspa计算得到），以便于对桩长或波速作进一步的调整。当调整时间标至被判断为最好地表示了桩顶和桩尖的位置时，按ESC键，返回主ANALYZE（分析）屏幕（Magn, LO, WSpd, Leng）。时间标仍按调整和计算了的*WS和*LE显示；如