2022基樁分布式光纖測試規(guī)程

PAGE基樁分布式光纖測試規(guī)程

目次總則術語、符號術語符號基本規(guī)定測試內(nèi)容測試工作程序測試適用條件和數(shù)量4儀器設備及光纜選擇儀器設備傳感光纜5傳感光纜的布設6現(xiàn)場測試7數(shù)據(jù)處理和測試報告附錄A:傳感光纜核查表附錄B傳感光纜布設工法附錄C傳感光纜布設記錄表附錄D基樁分布式光纖測試記錄表ContentsGeneralProvisionsTermsandSymbolsTermsSymbolsGeneralRequirementsTestingContentsTestingProcedure3.3TestingConditionsandQuantityInstrumentandOpticalSensingCableInstrumentOpticalSensingCable5InstallationofOpticalSensingCable6FieldTest7DataProcessingandTestReportAppendixAChecklistofOpticalSensingCableAppendixBInstallationMethodsofOpticalSensingCableAppendixCRecordTableofCableInstallationAppendixDRecordTableofTestingProcedurePAGE41總則為統(tǒng)一基樁分布式光纖測試和資料分析，做到技術先進、安全適用、經(jīng)濟合理，制定本規(guī)程。本規(guī)程適用于基樁的樁身內(nèi)力和變形的分布式光纖測試與評價。基樁分布式光纖測試除應執(zhí)行本規(guī)程外，尚應符合國家現(xiàn)行有關標準的規(guī)定。2術語和符號2.1術語2.1.1光纖Opticalfibre由石英玻璃或塑料制成的光傳輸載體，又稱光導纖維。2.1.2傳感光纜Sensingopticalcable將一根或者多根光纖作為傳感和傳輸媒質經(jīng)特定方式封裝后，實現(xiàn)應變和溫度感知的光纖線纜。2.1.3分布式光纖測試Distributedfiberoptictesting在被測物中布設傳感光纜，實現(xiàn)基樁的一維方向上的多物理參量連續(xù)性測試的技術方法。2.1.4布里淵散射光時域反射技術BrillouinOpticalTimeDomainReflectometry是一種采用傳感光纜作為傳感器，基于自發(fā)布里淵散射光原理，利用光時域解調(diào)技術實現(xiàn)對被測物進行分布式溫度和應變測試的技術。簡稱BOTDR。2.1.5布里淵散射光時域分析技術BrillouinOpticalTimeDomainAnalysis是一種采用傳感光纜作為傳感器，基于受激布里淵光原理，利用光時域解調(diào)技術實現(xiàn)對被測物進行分布式溫度和應變測試的技術。簡稱BOTDA。2.1.6布里淵散射光頻域分析技術BrillouinOpticalFrequency-DomainAnalysis是一種采用傳感光纜作為傳感器，基于受激布里淵光原理，利用光頻域解調(diào)技術實現(xiàn)對被測物進行分布式溫度和應變測試的技術。簡稱BOFDA。2.1.7光時域反射技術OpticalTimeDomainReflectometry利用光在光纖中傳輸時的瑞利散射和菲涅爾反射所產(chǎn)生的背向散射，實現(xiàn)光纖長度、傳輸衰減、接頭衰減和故障定位等測量的技術。簡稱OTDR。2.1.8應變隔離長度LengthofStrainIsolation應變傳感光纜的性能指標，指應變衰減至5%的長度。2.1.9應變均勻性StrainUniformity表征一定長度傳感光纜初始應變分布均勻程度的指標，用兩倍均方差表示。2.1.10半高寬FullWidthatHalfMaximum布里淵頻譜峰值高度一半時的譜帶寬度。2.2符號2.2.1抗力和材料性能E—樁身彈性模量；I—樁慣性矩。2.2.2作用與作用效應M(Z)—深度Z處樁身彎矩；Q(z)—深度z處樁身軸力；qs（z）—深度z處樁身摩阻力(kPa）；qp—樁端阻力(kPa）S—樁頂產(chǎn)生的位移量；SS—樁身混凝土壓縮量；Sb—樁端土壓縮量；S（z）—在深度z處樁土相對位移量；—深度z處的撓度；ε—光纖測試應變。2.2.3幾何參數(shù)A—樁身截面面積；D—對稱光纜布設間距；L—樁身長度—樁身周長；Z—光纖測試數(shù)據(jù)點深度。2.2.4計算系數(shù)CS—光纖背向散射光的布里淵頻移與應變的比例系數(shù)；f—光纖的初始布里淵頻移；

3基本規(guī)定3.1測試內(nèi)容3.1.1基樁分布式光纖測試技術可用于單樁豎向抗壓和豎向抗拔靜載試驗的樁身內(nèi)力和變形的測試，單樁水平靜載試驗的樁身彎矩、撓度測試，測試內(nèi)容見表3.1.1。表3.1.1測試內(nèi)容試驗方法測試內(nèi)容豎向抗壓靜載試驗樁身軸力、樁側摩阻力和樁端阻力、樁身變形豎向抗拔靜載試驗樁身軸力、樁側摩阻力、樁身變形水平靜載試驗樁身彎矩、撓度3.1.2基樁分布式光纖測試技術可用于基樁在上部荷載作用下的樁身內(nèi)力和變形過程的長期監(jiān)測。3.2測試準備工作3.2.1測試工作前，宜進行下列工作：1明確委托方的要求；2搜集場地的巖土工程勘察報告、場地基樁設計圖紙和靜載荷試驗方案；3進行場地踏勘；4評估布設光纖測試項目現(xiàn)場實施的可行性；5編制測試方案，內(nèi)容包括：工程概況，地基條件，基樁設計概況，分布式光纖測試方法及其依據(jù)的標準，光纜選型及布設方案，測試設備，測試周期，測試報告內(nèi)容，所需的機械或人工配合事項；6搜集樁基施工記錄，了解施工工藝和施工中出現(xiàn)的異常情況。3.2.2測試樁的齡期、樁身強度、休止時間按靜載荷試驗的相關規(guī)定執(zhí)行。3.2.3傳感光纜的布設時間應符合下列規(guī)定：1灌注樁的傳感光纜布設應在鋼筋籠施工過程中完成，然后澆筑成樁；2預制樁和鋼樁的傳感光纜布設應在沉樁施工前完成，黏貼膠體強度應達到其90%時，可以進行沉樁。3.2.4基樁分布式光纖測試宜在樁身完整性測試后進行。3.2.5在進行基樁分布式光纖測試前，應對所用光纖解調(diào)儀進行校準。3.3測試適用條件與數(shù)量3.3.1當設計有要求或滿足下列條件之一時，宜進行基樁分布式光纖測試：1委托方要求時；2巖土條件復雜、施工環(huán)境特殊、施工質量可靠性低的基樁；3采用新樁型或新工藝的基樁；4有長期監(jiān)測要求的基樁。3.3.2同類型靜載荷試驗中，基樁分布式光纖測試數(shù)量不應少于2根。3.3.3傳感光纜的布設數(shù)量宜滿足如下規(guī)定：1灌注樁應均勻布設不少于4根傳感光纜，宜形成U型回路；2樁徑小于等于800mm的預制樁應對稱布設不少于2根傳感光纜，樁徑大于800mm的預制樁應對稱布設不少于4根傳感光纜，均宜形成U型回路；3鋼樁應均勻布設不少于2根傳感光纜，宜形成U型回路。4儀器設備及光纜選擇4.1儀器設備4.1.1應選擇具有分布式光纖應變和溫度測量功能的光纖解調(diào)儀。光纖解調(diào)儀具有數(shù)據(jù)采集、顯示和存儲功能。主要性能指標如下：1工作環(huán)境溫度-10℃～50℃，環(huán)境濕度0%～95%，采樣時間小于15min，應變測量范圍±15000με，定位精度優(yōu)于50cm，采樣間隔優(yōu)于10cm；2采用雙端測量時，精度優(yōu)于10με，重復性優(yōu)于20με，空間分辨率50cm；采用單端測量時，測量精度優(yōu)于35με，測量重復性優(yōu)于50με。4.1.2對同一基樁，應采用同一臺光纖解調(diào)儀進行測試，若采用不同光纖解調(diào)儀，測試參數(shù)應一致。4.1.3光纖解調(diào)儀的選擇應按下列要求進行：1當傳感光纜構成回路時，應采用基于BOTDA、BOFDA等技術的光纖解調(diào)儀；2當傳感光纜未構成回路或光損大于10dB時，可采用基于BOTDR等技術的光纖解調(diào)儀。4.2傳感光纜4.2.1傳感光纜具有分布式應變和溫度感測功能，機械強度應滿足現(xiàn)場施工條件和測試環(huán)境的要求。4.2.2傳感光纜的纖芯應選擇G652B類型，其他參數(shù)按表4.2.2要求進行選擇。表4.2.2傳感光纜參數(shù)表樁型安裝方法軸向抗拉（N）側向抗壓（N/m）應變隔離長度（cm）應變均勻性半高寬（MHz）工作溫度灌注樁綁扎≥800≥1300≤80≤2500≤120-20℃～80℃鋼筋黏貼≥15≥500≤20≤500≤85-20℃～80℃預制樁開槽黏貼≥15≥500≤20≤500≤85-20℃～80℃預埋≥800≥1300≤80≤2500≤120-20℃～80℃鋼樁黏貼≥500≥5000（固化）≤20≤500≤85-20℃～80℃注：溫度超出表中規(guī)定范圍時，應采用特制光纜。4.2.3溫度補償應按下列要求進行：1當樁身溫度變化對測試結果有影響時，應進行溫度補償；2溫度補償宜采用應變和溫度同步測量的方法，在基樁內(nèi)同時埋設應變傳感光纜和松套溫度傳感光纜。5傳感光纜的布設5.0.1傳感光纜應由經(jīng)過培訓的技術人員進行安裝布設。5.0.2在傳感光纜布設前應進行如下檢查：1按附錄A對傳感光纜出廠指標進行核查；2當需要時，應采用相關設備對傳感光纜的參數(shù)進行復查，指標應滿足4.2.2條的要求。5.0.3光纜引線應從樁身側面引出，出線位置應在設計樁頂標高0.5m以下。在灌注樁澆筑過程中、預制樁與鋼樁沉樁前應做好樁頭引線的臨時固定與保護。5.0.4在基樁傳感光纜布設時，應加強傳感光纜布設過程的質量控制，避免傳感光纜出現(xiàn)損傷和斷裂。不同樁型的典型布設工法按附錄B執(zhí)行。5.0.5傳感光纜安裝完成后應采用OTDR、紅光筆等技術對傳感光纜的通光完整性進行檢查。5.0.6當發(fā)現(xiàn)測試數(shù)據(jù)異常、光纖測試信號信噪比較低時，應查找原因，采取措施，并重新測試。5.0.7按照附錄C做好傳感光纜的布設記錄。6現(xiàn)場測試6.0.1測試過程應在無干擾的環(huán)境下由專業(yè)的測試人員完成。6.0.2測試現(xiàn)場應具備穩(wěn)定的電源。6.0.3正式測試前應進行試測，根據(jù)測試得到的布里淵頻譜、光損和應變，確定合理的光纖解調(diào)儀測試參數(shù)。6.0.4在基樁靜載試驗加載前，應采集3次有效的應變數(shù)據(jù)，取其平均值作為初讀數(shù)。6.0.5本級數(shù)據(jù)采集應在施加下一級荷載前進行。6.0.6每級數(shù)據(jù)采集完成后，應進行數(shù)據(jù)檢查。當發(fā)現(xiàn)光纖測試數(shù)據(jù)異常、測試信號信噪比較低時，應檢查光路和解調(diào)儀的測試參數(shù)設置，查找原因，重新測試。6.0.7在現(xiàn)場測試時，宜按附錄D對光纖解調(diào)儀的測試參數(shù)、測試次數(shù)、測試時間、數(shù)據(jù)異常以及現(xiàn)場出現(xiàn)的問題或故障進行記錄。6.0.8長期監(jiān)測時，應確保儀器測試參數(shù)一致，加強傳感線路及引線的保護，應按附錄E對現(xiàn)場測試情況進行記錄。7數(shù)據(jù)處理和測試報告7.0.1數(shù)據(jù)處理前，應根據(jù)現(xiàn)場記錄表核對數(shù)據(jù)。7.0.2數(shù)據(jù)預處理應按下列步驟進行：1數(shù)據(jù)標準化：采用數(shù)據(jù)插值或抽稀等方法統(tǒng)一測試數(shù)據(jù)的離散間距；2數(shù)據(jù)對齊：當測試過程中光纜連接線長度發(fā)生變化，應將各測次數(shù)據(jù)的空間位置進行對齊；3數(shù)據(jù)定位：在應變分布曲線上確定樁頂和樁端特征點位置，將測試數(shù)據(jù)曲線與樁身測點位置進行匹配；4數(shù)據(jù)分段截?。焊鶕?jù)定位結果截取測試目標段對應的應變分布曲線；5數(shù)據(jù)平滑：利用多點平均等數(shù)學方法對數(shù)據(jù)進行平滑處理。7.0.3樁身軸力按式（7.0.3）計算：（7.0.3-1）（7.0.3-2）（7.0.3-3）式中：——在深度z處N方向光纖的初始布里淵頻移（MHz）;——荷載p作用下，深度z處N方向光纖的布里淵頻移（MHz）;——荷載p作用下，深度z處N方向的樁身應變;Q(z)——深度z處樁身軸力（kN）；E(z)——深度z處樁身彈性模量(kPa）；CS——光纖背向散射光的布里淵頻移與應變的比例系數(shù)（MHz/με）;——荷載p作用下，深度z處a方向光纖的樁身應變；——荷載p作用下，深度z處a的對稱方向（b方向）的樁身應變；——荷載p作用下，深度z處樁身平均應變；A（z）——在深度z處樁身截面面積(m2)。7.0.4樁身摩阻力和端阻力由式（7.0.4-1）和式（7.0.4-2）計算：（7.0.4-1）（7.0.4-2）式中：Q(z)——深度z處樁身軸力（kN）；qs（z）——深度z處樁身摩阻力(kPa）；qp——樁端阻力(kPa）；——樁身周長（m）；L——樁身長度（m）7.0.5樁身軸向變形計算:在豎向荷載作用下，樁頂產(chǎn)生的位移量由樁身混凝土壓縮量和樁端土壓縮量二部分構成(圖7.0.5)，混凝土壓縮量由式（7.0.5-1）計算,樁端土壓縮量由式（7.0.5-2）計算，在z深度處樁土之間的相對位移量S（z）（假設土體未變動）由式（7.0.5-3）計算。圖7.0.5沿樁身分布的壓縮量（7.0.5-1）（7.0.5-2）（7.0.5-3）式中：S——樁頂位移量（m）；Ss——樁身混凝土壓縮量（m）；Sb——樁端土壓縮量（m）；S（z）——在深度z處樁土相對位移量（m）；z——光纖測試數(shù)據(jù)點深度（m）；7.0.6樁身在水平荷載作用下，其側向變形如圖7.0.6，樁體不同深度z處的彎矩M(z)和撓度可由式（7.0.6-1）和式（7.0.6-2）計算。圖7.0.6樁身受水平荷載變形圖（7.0.6-1）（7.0.6-2）式中：M(z)——深度z處的彎矩（kN?m）；——深度z處的撓度（m）D——對稱光纜布設間距(m)；I(z)——深度z處樁身截面慣性矩(m4)。7.0.7測試報告應包含下列內(nèi)容:1工程概況、測試目的、測試依據(jù)、測試數(shù)量、測試日期;2巖土工程條件;3試樁的樁型、樁號、樁身參數(shù)及相關施工情況;4測試方法，測試設備，測試過程;5基樁的測試數(shù)據(jù)，成果曲線、表格和匯總結果;6結論及建議。

附錄A:傳感光纜核查表核查項目方法核查內(nèi)容核查結果品名與廠家資料核查核查傳感光纜是否符合要求，防止誤用通訊光纜外觀檢查肉眼觀察檢查光纜的包裝是否完整，光纜是否受到擠壓、彎折、脫皮、截面不規(guī)則及色差現(xiàn)象長度檢查OTDR采用具有OTDR功能的設備，對光纜長度進行檢查，并核對是否與光纜長度標識一致光損檢查OTDR采用具有OTDR功能的設備，對傳感光纜的平均損耗和單點損耗進行檢查，平均損耗≤1dB/km，單點損耗≤0.5dB附錄B傳感光纜布設工法（資料性附錄）

B.1灌注樁傳感光纜安裝B.1.1將光纜綁在鋼筋籠上的鋼筋周圍，一并澆筑到混凝土土中進行監(jiān)測。B.1.2適用條件：灌注樁、現(xiàn)澆預制樁B.1.3適用光纜：金屬基索狀應變傳感光纜B.1.4安裝步驟1放線：將傳感光纜沿著鋼筋主筋方向放開，穿過各種箍筋和加強筋，讓光纜藏在不易讓外部巖土和混凝土澆灌工具碰到的地方。2預拉繃緊：光纜一端固定，另一端用力拉緊光纜（或利用鎖線器拉緊）后綁緊固定。3綁扎：在拉伸兩點間用尼龍扎帶或膠帶綁扎固定4過彎或出口保護：在光纜彎曲和出混凝土位置，套松套管保護，防止光纜折斷。5混凝土澆筑：將鋼筋籠放入孔內(nèi)，灌入混凝土進行澆筑，此過程中注意將引線覆蓋。6養(yǎng)護成型：等待養(yǎng)護到期后，對樁頭引線進行處理，側面出線保護。B.1灌注樁傳感光纜鋪設示意圖B.2預制樁傳感光纜安裝B.2.1在樁身表面用切割機開一細槽，將光纜放入細槽中，宜采用環(huán)氧樹脂類粘結劑密封，測試樁身變形。B.2.2適用條件：已成型的各類預制樁B.2.3適用光纜：直徑0.25mm～2mm的應變傳感光纜B.2.4安裝基本步驟1定線：根據(jù)傳感光纜軸向受力敏感的特點，要確保所鋪設的傳感光纜與樁身軸向受力方向一致。2開槽：在預制樁的表面，用切割機切割深約5mm的U型凹槽，確保傳感光纜全部埋入。在距樁端50cm處需平滑過渡，彎曲半徑應大于10cm。3清槽：清除開槽過程中產(chǎn)生大量的水泥灰塵，對凹槽進行清洗。同時對部分位置線路重復切割修整平直，避免卡斷光纖。4埋線：先用快干膠將底部光纖定點固定，然后沿著凹槽埋入傳感光纜，應對底部光纖套入加強鎧裝護套，對傳感光纜進行預拉，先使用粘結劑以“定點粘貼”方式固定傳感光纜，在確認無誤后使用粘結劑以“全面粘貼”方式將凹槽填滿。B.2.1光纜布設示意圖5檢查與補鋪：待全部鋪設完畢后，檢查鋪設線路，觀察是否存在光纖露出未有粘結的情況，并使用粘結劑加涂進行補鋪。6樁頭和樁連接處的保護：當樁身傳感光纜鋪設完畢后，對樁頭和樁身連接處通過軟管和玻璃絲布加強保護，以避免在樁搬運和打入程中破壞傳感光纜。B.2.2預制樁傳感光纜鋪設示意圖B.3點焊安裝B.3.1將光纜利用電焊機焊接在監(jiān)測體進行監(jiān)測B.3.2適用對象：鋼管樁B.3.3適用光纜：金屬基帶式傳感光纜B.3.4安裝步驟1定線：定線方向與鋼管樁的軸向一致,并標注出來。2打磨：通過打磨效去除鋼管樁表面鐵銹，使傳感光纜更好的與鋼管樁內(nèi)側表面粘結。3除塵：對打磨面進行清掃除塵。4焊接固定：將傳感光纜平鋪在打磨面上，并用點焊機進行焊接固定。5全面粘貼：沿鋪設線路使用粘結劑以“全面粘貼”方式將傳感光纜覆蓋，使其與打磨面牢固粘貼。6檢查與補貼：待全部鋪設完后，檢查鋪設中是否存在光纖露出情況，并用粘結劑進行補貼。7鋪設防火材料：待粘結劑發(fā)揮明顯的作用后，在其表面粘貼一層金箔紙或石棉材料防火材料。8焊接槽鋼：在鋼管樁兩側焊接一段6m長的槽鋼以對傳感光纜進行保護。9出線保護：在靠樁內(nèi)上部出口處焊接了四根豎直的鋼條，并把用于后期監(jiān)測的延伸光纖盤繞固定在其上面。B.4粘貼安裝B.4.1適用對象：地層中不含砂礫石的預制樁B.4.2適用光纜：扁平黏貼式光纜B.4.3安裝步驟1定線：使用墨盒、記號筆在鋼管樁上畫線，方向與鋼管樁的軸向一致。2打磨：通過電動打磨機沿標識線路打磨出一條寬約5cm的光滑線路，以便光纜布設安裝（圖B.4.1）。B.4.1定線、打磨示意圖3除塵、清洗：對打磨光滑線路面進行清掃除塵，除塵完畢后，使用酒精清洗光滑線路，避免一些油污影響布設。4涂覆底膠：在光纜布設線路上涂刷一層碳纖維浸漬膠，提高碳纖維與鋼管樁的粘合度（圖B.4.2）。圖B.4.2涂覆底膠示意圖5鋪設傳感光纜：沿打磨線路鋪設光纜，鋪設光纜過程中避免光纜彎曲（圖B.4.2）。圖B.4.2鋪設傳感光纜示意圖6全面粘貼：沿鋪設線路，涂刷環(huán)氧樹脂膠以“全面粘貼”方式將光纜黏貼覆蓋，確保傳感光纜與樁體表面充分粘結（圖B.4.3）。圖B.4.3傳感光纜粘貼示意圖7防焊接燙傷保護：在粘結劑固化后，在其表面粘貼一層鋁箔紙或防火材料隔離保護，防止焊接燙傷傳感光纜。8樁端傳感光纜保護：在鋼管樁底部兩側焊接一段6m以上的槽鋼，覆蓋光纜以進行保護（圖B.4.4）。圖B.4.4傳感光纜保護示意圖9、引線保護固定。采用保護夾具，將光纜中的纖芯轉為高強度的鎧裝光纜進行保護引出，便于后續(xù)的光纜接續(xù)。在靠樁內(nèi)上部出口處焊接了四根豎直的鋼條，并把用于后期監(jiān)測的延伸光纖盤繞固定在其上。在盤繞光纜上覆蓋防火石棉布，用于隔離焊接過程中產(chǎn)生的焊渣（圖B.4.6）。圖B.4.6傳感光纜引線保護示意圖

附錄C傳感光纜布設記錄表工程名稱（填寫工程項目名稱）測樁編號（填寫）項目地址委托單位光纜類型光纜長度光纜參數(shù)直徑：出廠光損：強度：應變隔離度：布線方案（繪制草圖）測線序號方位頂部刻度底部刻度出露標示過程記錄時間完成步驟光路檢查備注（施工照片）1234…完工記錄測線長度完整性出線標識備注：施工人員：記錄人：審核人：附錄D基樁分布式光纖測試記錄表工程名稱測樁編號設備名稱與編號測線編號測線長度測線順序加載級數(shù)最大加載量參數(shù)設置測試距離：空間分辨率：采樣間隔：起始頻率：終止頻率：頻率間隔：序號加載量（kN）測試時間儲存文件名備注（加載沉降值，異?，F(xiàn)象，突發(fā)事件，環(huán)境溫度等）備注：記錄人：審核人：

本規(guī)范用詞說明1為便于在執(zhí)行本規(guī)范條文時區(qū)別對待，對要求嚴格程度不同的用詞，說明如下：1）表示很嚴格，非這樣做不可的：正面詞采用“必須”；反面詞采用“嚴禁”。2）表示嚴格，在正常情況均應這樣做的：正面詞采用“應”；反面詞采用“不應”或“不得”。3）表示允許稍有選擇，在條件許可時首先應這樣做的：正面詞采用“宜”；反面詞采用“不宜”。表示有選擇，在一定條件下可以這樣做的，采用“可”。條文中指定應按其他有關標準、規(guī)范執(zhí)行的寫法為“應按……執(zhí)行”或“應符合……的要求（或規(guī)定）”。

條文說明3基本規(guī)定3.1測試內(nèi)容3.1.1-3.1.2根據(jù)已有的研究成果和實際工程測試資料（魏廣慶等BOTDR分布式檢測技術在復雜地層鉆孔灌注樁測試中的應用研究，余小奎分布式光纖傳感技術在樁基測試中的應用，宋建學等大直徑超長后注漿鋼筋砼樁身應變分布式光纖監(jiān)測，樸春德等分布式光纖傳感技術在鉆孔灌注樁檢測中的應用，陳文華等分布式光纖傳感技術在樁基水平載荷試驗中的應用，秋仁東等光纖光柵傳感技術在PHC管樁水平載荷試驗中的應用）基樁分布式光纖已經(jīng)應用于豎向抗壓靜載試驗確定樁身軸力、樁側摩阻力和樁端阻力、樁身變形，豎向抗拔靜載試驗確定樁身軸力、樁側摩阻力和樁身變形，水平靜載試驗確定樁身彎矩和撓度，為優(yōu)化基樁設計提供了依據(jù)。如在基礎樁中施工前布設傳感光纜，可以實現(xiàn)基樁在長期荷載作用下樁身內(nèi)力的變化、各土層的樁側摩阻力、樁端阻力的變化以及樁身變形，為研究基樁在長期荷載作用下承載機理的變化提供依據(jù)。3.2測試準備工作3.2.1分布式光纖測試的依據(jù)是業(yè)主或設計人員的委托內(nèi)容，根據(jù)委托方的要求進行測試，在測試前應與委托方充分溝通，理解委托方的意圖和要求，需要現(xiàn)場人員配合的事項等內(nèi)容，測試人員應搜集場地已有的巖土工程勘察報告、場地基樁設計圖紙和靜載荷試驗方案，基樁施工采用的工藝，并進行場地踏勘，對布設光纖測試現(xiàn)場實施的可行性進行評估，對可能遇到的問題提前預判，在此基礎上編制光纖測試方案報請業(yè)主，在現(xiàn)場進行測試前，還要搜集樁基施工記錄，了解施工工藝和施工中出現(xiàn)的異常情況，以便于對測試樁測試結果進行分析判斷。3.2.2分布式光纖測試與靜載荷試驗同時進行，《建筑基樁檢測技術規(guī)范JGJ106》《鐵路工程基樁檢測技術規(guī)程TB10218》等規(guī)范都有規(guī)定，測試樁的齡期、樁身強度、休止時間按此規(guī)范執(zhí)行。3.2.3對于灌注樁，傳感光纜布設在鋼筋籠上，在完成布設和進行必要的保護后，可以與鋼筋籠一起下如孔內(nèi)，完成砼澆筑成樁，對于預制樁和鋼樁的布設可按附錄B的要求，考慮到預制樁和鋼樁的布設要刻槽用黏貼膠體黏結傳感光纜，黏貼膠體強度達不到要求時，預制樁和鋼管樁施工容易造成傳感光纜的脫落，因而規(guī)定黏貼膠體強度應達到其90%時，可以進行沉樁。3.3測試適用條件與數(shù)量3.3.1基樁分布式光纖具有測試精度高，傳感光纜抗腐蝕性能強，對確定樁的側阻力、端阻力和樁的樁的承載特性具有很好的作用，因而，對于巖土條件復雜、施工環(huán)境特殊、施工質量可靠性低的基樁，采用新樁型或新工藝的基樁設計要求確定樁的承載特性時，對于設計有要求的基樁和長期監(jiān)測的基樁，可采用分布式光纖測試和監(jiān)測。3.3.3由于灌注樁、預制樁和鋼樁的感知光纜的布設不同，為了便于測試和數(shù)據(jù)校核，規(guī)定了灌注樁應均勻布設不少于4根傳感光纜，對于預制樁，樁徑小于等于800mm，應對稱布設不少于2根傳感光纜，樁徑大于800mm，應對稱布設不少于4根傳感光纜，對于鋼樁均勻布設不少于2根傳感光纜，所有的傳感光纜宜形成U型回路。4儀器設備及光纜選擇4.1儀器設備4.1.1為了保證基樁的應變測試精度，單端測量技術的性能指標不應低于本規(guī)范的要求。分布式光纖傳感技術的定位精度取決于測量光纜的長度和采樣間隔，計算方法如式（1）所示：±(0.2+2×采樣間隔+2×10-5×距離)(m)（1）空間分辨率是表征測量系統(tǒng)區(qū)分傳感光纜上相鄰最近兩個事件點的能力，一般可以定義為被測信號在過渡段的10%~90%上升時間所對應的空間長度，主要由測量系統(tǒng)的探測光脈沖寬度決定。若探測光脈沖為矩形，脈沖寬度為τ，光纖中光的群速度為ν，那么空間分辨率R可以根據(jù)公式（2）計算R=ν·τ/2（2）應變測量精度的測量條件：平均次數(shù)216，頻率掃描范圍200MHz，掃描間隔5MHz。4.1.2分布式光纖應變測量系統(tǒng)的性能取決于測量參數(shù)的設置。基樁在不同荷載作用下的應變分布及變化均是指與初始狀態(tài)的應變差值，為便于對光纖應變進行對比分析，應保證每次測量的精度相同，即保證測量參數(shù)一致。4.1.3已商品化的分布式光纖應變和溫度解調(diào)技術包括兩大類：一類是以BOTDR為代表的單端測量技術，通過檢測光纖中的自發(fā)布里淵散射光實現(xiàn)對光纖應變和溫度的測量。由于自發(fā)布里淵散射光較微弱，檢測比較困難，傳感器的性能受到很大的制約。但該技術只需將傳感光纜的一端與解調(diào)儀連接即可實現(xiàn)對光纜應變分布的測量，對于工程應用而言是十分方便的。另一類是以BOTDA、BOFDA為代表的雙端測量技術，該技術利用從傳感光纜兩端分別注入的泵浦脈沖光和連續(xù)探測光，使光纖中產(chǎn)生受激布里淵散射。由于檢測信號強度較大，傳感器的測量精度可得到顯著的提高。但該技術需要將傳感光纜的兩端分別與解調(diào)儀連接，才能實現(xiàn)對光纜應變分布的測量，工程應用的難度相對較大。由于雙端測量技術的應變測量精度和空間分辨率均高于單端測量技術，為了提高基樁應變測試的精度，應首選雙端測量技術。對于無法采用雙端測量技術的情況，可采用應變測量精度和空間分辨率較低的單端測量技術。4.2傳感光纜4.2.1當測試過程中基樁的溫度可能會發(fā)生相應的變化時，應分別埋設應變傳感光纜和溫度傳感光纜。應變傳感光纜用于感知樁身軸向的應變分布及變化情況，采用BOTDR、BOTDA、BOFDA等技術測量。溫度傳感光纜用于感知樁身溫度的分布和變化情況，如采用的單模光纖，可以采用BOTDR、BOTDA、BOFDA等技術測量；如采用的是多模光纖，可以采用分布式測溫技術（DTS）測量。4.2.2為避免傳感光纜在運輸、安裝和測試過程中受到損傷，傳感光纜的機械強度，包括軸向抗拉和側向抗壓等指標應滿足表4.2.2的要求。同時，為保證應變傳感光纜的傳感性能，傳感光纜的初始應變分布的均勻性和應變隔離長度也應滿足表4.2.2的要求。表4.2.2中的工作溫度是指基樁在測試過程中溫度范圍。當需要在預制樁工廠生產(chǎn)過程中將傳感光纜預埋到樁體中時，由于預制樁的高溫蒸養(yǎng)，會使樁體的溫度會達到200℃；對于鋼樁，焊接也會使樁體的溫度升高到120℃。為避免傳感光纜受損以及傳感性能的變化，應采用特制的光纜，以滿足傳感光纜在安裝和測試過程中對溫度的要求。應變隔離長度的測試方法：將傳感光纜埋設在水泥構件內(nèi)，埋設長度不少于2m，水泥固化后通過對水泥構件外的光纜進行拉伸，使其應變量達到2000μ?，采用高空間分辨率高于5cm的光纖應變解調(diào)儀BOTDA對埋入水泥構件內(nèi)的光纜應變分布進行測量，應變衰減至100μ?的光纜長度稱為應變隔離長度。應變均勻性的測試方法：當傳感光纜處于自由狀態(tài)，在光纜全長范圍內(nèi)，計算任意1km區(qū)間內(nèi)光纜初始應變的2倍均方差，取最大值作為表征傳感光纜的應變均勻性的指標。4.2.3傳感光纜對應變和溫度交叉敏感，當基樁的溫度發(fā)生變化時，需要對應變傳感光纜進行溫度補償?？梢栽诼裨O應變傳感光纜的同時埋設松套溫度傳感光纜，但需要確?；鶚对诩虞d過程中，松套溫度傳感光纜的纖芯不受力；也可以埋設多模光纜作為測溫光纜，采用分布式測溫技術（DTS）測量基樁加載過程中，樁身的溫度分布和變化情況，進而實現(xiàn)對應變傳感光纜的溫度補償。5傳感光纜的布設5.0.3由于樁頭需要處理并澆注樁帽，為避免損壞傳感光纜，傳感光纜或傳感光纜的引線宜在設計樁頂標高0.5m以下，從樁身側面以適當?shù)膹澢霃揭?，彎曲半徑一般是不得小于光纜外徑的20倍，避免彎折光纜。應根據(jù)樁型、現(xiàn)場施工和試驗的布置情況，合理設置引線的臨時固定和保護裝置，避免引線受到?jīng)_擊、拉伸和彎折。5.0.5對于按U型布設成回路的傳感光纜，且光路完整，可以采用紅光筆對傳感光纜的通光完整性進行初步檢查。如果需要對傳感光纜的光損情況進行檢查，或者對不構成回路的傳感光纜進行檢查時，則需要采用OTDR技術。5.0.6每次測量結束后，應與前期應變和初始應變進行對比，如發(fā)現(xiàn)光纜無應變數(shù)據(jù)，或者應變分布呈鋸齒狀，或者布里淵頻譜的信噪比較低時，應檢查光纜跳線是否工作正常，包括外觀檢查和儀器檢查。確認跳線受損后，應替換跳線，并重新測試。對于部分光纖數(shù)據(jù)正常、部分光纖數(shù)據(jù)異常的情況，應結合傳感光纜的布置情況和測試過程，借助OTDR和紅光筆等技術，對傳感光纜的斷點和光損點進行分析和判斷。當光纜出現(xiàn)斷點，可以采用BOTDR技術分別從光纜的兩端進行測試；當光纜的光損較大時，可以通過調(diào)整解調(diào)儀的測試參數(shù)，如增大空間分辨率重新進行測試，并對測試結果進行分析和評估，以確定數(shù)據(jù)質量是否滿足測試要求。對于光纖應變變化較大的情況，應及時調(diào)整解調(diào)儀的初始掃描頻率和終止掃描頻率，以捕捉到完整的布里淵散射光譜，并重新測試。6現(xiàn)場測試6.0.1基樁分布式光纖測試時要求測試樁基周邊沒有施工、振動等，整個測試過程要求由熟悉測試設備操作的技術人員進行，需經(jīng)設備廠商或專門機構培訓過，熟悉光纜接續(xù)與診斷、光纖應變類測試儀器操作、常見故障處理。6.0.2穩(wěn)定電源以電壓與設備匹配，功率大于設備供電功率，電壓穩(wěn)定無波動。當采用臨時發(fā)電設備取電或現(xiàn)場具有大型電力設備時，易采用UPS設備進行穩(wěn)壓和斷點保護。6.0.3初值測試時，第一步：為初步掃描，該操作采用全帶寬、大掃描步長（20MHz～100MHz）、低平均次數(shù)（210～212）進行出掃描。掃描完成后觀察，確定測試掃描范圍，掃描范圍要包括測試有效段內(nèi)所有布里淵光譜的覆蓋范圍，并留有變形造成頻譜變化值，每1000微應變約留有50MHz余地。當光路光損大于10db，需對光路進行檢查或提升出光功率。第二步：根據(jù)第一測試內(nèi)容確定掃頻范圍，將掃頻步長控制1-5MHz，平均次數(shù)不少于212次，重新掃描后觀察光譜是否滿足測試要求，不滿足重復上面步驟再進行。后續(xù)測試中所有參數(shù)不易改動。6.0.4完成6.0.3的規(guī)定設定后，需要采集數(shù)據(jù)作為初始值，作為測量基準。對于樁基載荷試驗過程中的內(nèi)力與變形測試，需要在載荷試驗加載前進行，當加載過程中斷，重新從初始進行加載時，需要重新采集沒有荷載狀態(tài)的值作為初值。對于長期監(jiān)測的測試，需要在樁施工完成并達到施工影響穩(wěn)定后進行。連續(xù)采集3期數(shù)據(jù)，各期數(shù)據(jù)的有效段應變差異應小于的儀器的重復性視為正常，將3期數(shù)據(jù)的算數(shù)平均值作為初始值，最為后期測量的差值基準。6.0.5數(shù)據(jù)采集應該在本級判穩(wěn)后進行，當加載無法沉降穩(wěn)定時，應采集多期數(shù)據(jù)，以加載噸位最高的對應數(shù)據(jù)作為本級參照。在卸載過程中，應每隔兩級采集一期數(shù)據(jù)，帶卸載完成后2小時后再采集一期數(shù)據(jù)，卸載過程數(shù)據(jù)作為輔助分析。6.0.6測試數(shù)據(jù)常見有以下問題：問題檢查和處理辦法文件未保存或保存不完全重新打開所保存文件，看數(shù)據(jù)是否完整數(shù)據(jù)整體抬升或降低期間改動了測試參數(shù)，使得測試值與前一期數(shù)據(jù)相比發(fā)生了整體平移。調(diào)用初始數(shù)據(jù)源文件或前期數(shù)據(jù)文件，恢復參數(shù)重新測試。長度短缺測試距離發(fā)生顯著變短。常是因為外引線路斷裂造成，需找出斷點位置，重新熔接，并固定保護。當斷點發(fā)生在樁身內(nèi)部，需要從另一端重新接上跳線，進行分段測量。布里淵頻譜不光滑布里淵頻譜有明顯的臺階跳躍、中間缺失和忽高忽低等異?，F(xiàn)象，常因為跳線接口松弛或測試時引線受到風吹、腳踩、拉伸等擾動折彎原因造成，需要擰緊接頭，重新固定引線，重新采集數(shù)據(jù)，采集過程中不要觸碰引線。措施采取后異常未消失，可考慮是采集設備原因，需返回廠家檢測。布里淵整體能量偏低布里淵光譜能量較前一期發(fā)生明顯下降，