桩基础、天然基础检测

天然地基、桩基础检测桩基础具有承载力高、稳定性好、沉降量小而均匀、抗震能力强、便于机械化施工、适应性强等特点，在工程中得到广泛的应用。对下述情况，一般可考虑选用桩基础方案：1、天然地基承载力和变形不能满足要求的高重建筑物；2、天然地基承载力基本满足要求、但沉降量过大，需利用桩基减少沉降的建筑物，如软土地基上的多层住宅建筑，或在使用上、生产上对沉降限制严格的建筑物；3、重型工业厂房和荷载很大的建筑物，如仓库、料仓等；4、软弱地基或某些特殊性土上的各类永久性建筑物；5、作用有较大水平力和力矩的高耸结构物（如烟囱、水塔等）的基础，或需以桩承受水平力或上拔力的其他情况；6、需要减弱其振动影响的动力机器基础，或以桩基作为地震区建筑物的抗震措施；7、地基土有可能被水流冲刷的桥梁基础；8、需穿越水体和软弱土层的港湾与海洋构筑物基础，如栈桥、码头、海上采油平台及输油、输气管道支架等。桩的分类按承载性状摩擦型桩端承型桩按施工方法预制桩灌注桩按桩成型效应挤土桩部分挤土桩按承台地面位置非挤土桩低承台桩高承台桩桩的类型一、按桩的承载性状和竖向受力分类——摩擦型桩和端承型桩摩擦型桩：桩顶竖向荷载由桩侧阻力和端阻力共同承担，但桩侧阻力分担较多荷载。当桩顶竖向荷载绝大部分由桩侧阻力承担，端阻力很小时，称为摩擦桩。下列情况可按摩擦桩考虑：1、桩的长径比很大，桩端分担的荷载很小；2、桩端下无较坚实的土层；3、桩底有较厚虚土和残渣的灌注桩；4、打入邻桩使先前设置的桩上抬，桩端脱空。端承型桩：桩顶竖向荷载由桩侧阻力和桩端阻力共同承受，但桩端阻力分担荷载较多的桩。这类桩的侧摩阻力虽属次要，但不可忽视。主要由桩端阻力分担荷载，而侧阻力很小可以忽视不计时的桩称为端承桩。下列情况可按端承型桩考虑：1、桩的长径比较小（l/d≤10），桩穿过软土层，桩端位于硬土层。2、当桩嵌入完整或较完整岩层时称为嵌岩桩。本工程桩型为摩擦端承桩预制桩预制方桩（预制钢筋砼桩）预制管桩（预应力钢筋砼桩）二、按桩的施工方法分类：——预制桩和灌注桩沉管灌注桩钻孔桩挖孔桩第一节:高应变检测概况一、检测方法简介•1、概念：高应变动力检测是通过重锤锤击桩顶，使桩土系统产生一定的塑性动态位移，并同时测量桩顶附近应变和加速度响应，并借此分析桩的结构完整性和竖向极限承载力的一种动态检测方法。•2、检测目的•••1）、监测预制桩或钢桩的打桩应力，为选择合适的沉桩工艺和确定桩型、桩长提供参考；2）、判断桩身完整性；3）、分析估算桩的单桩竖向极限承载力。3、检测方法分类：现行规范认可方法其他分类方法：•三、检测基本流程1、检测前准备工作•1）、桩头加固处理•2）、准备锤击和配套设备•3）、仪器准备（包括定期标定），仪器功能检查•2、现场检测•1）、传感器安装调试；•2）、锤击设备起吊和锤击•3）、仪器参数设定和信号采集：检测信号的现场评估，如采集到合格信号则可结束测试。•3、检测结果分析及报告编写•1）、数据的预处理；•2）、采用凯司法或波形拟合法进行分析，打印分析结果；•3）、编写报告。检测示意图第一步桩头加固处理第二步安装传感器（一）第二步安装传感器（二）第二步安装传感器（三）第三步准备锤击设备（一）第三步准备锤击设备（二）第四步锤击并采集信号第五步拟合分析（一）第二节、低应变法检测的概念2.1目的根据国家行业标准《建筑基桩检测技术规范》JGJ106-2003、J256-2003对低应变工程检测做必要的细化和补充。低应变检测2.2主题内容与适用范围为了确保现场低应变动力检测的正常进行，取得正确可靠的检测数据，使低应变动力检测工作规范、有序，特制定基桩低应变检测作业指导书。本作业指导书适用于检测各类预制桩和混凝土灌注桩的桩身质量，推定缺陷类型，性质及其部位。低应变检测2.3人员职责检测人员：负责按照低应变方法对被检样品进行检测。复核人员：负责对检测操作是否规范以及检测结果是否准确进行复核。室负责人：监督检测操作和结果审核，检测报告的签发。低应变检测2.4检测原理和方法桩基动力检测是指在桩顶施加一个动态力（动载荷），动态力可以是瞬态冲击力或稳态激振力。桩－土系统在动态力的作用下产生动态响应，采用不同功能的传感器在传感器的桩顶量测动态响应信号（如位移、速度、加速度信号），通过对信号的时域分析或传递函数分析，判断桩身结构完整性。用反射波法，对每一根被检测的单桩均应进行二次以上重复测试；对同一根基桩，三次锤击所形成的三条波形曲线在形态、振幅及相位上应基本一致，采集数据方算合格。Z=波阻抗K=常数ρ=密度S=截面积Z=K/ρs正常裂、夹、离、缩Z变大、ρ变小或S变小的过程扩径Z变小S变大的过程断桩t2-t1=t3-t4低应变检测二、低应变法的现场检测2.1/检测数量低应变检测检测系统框图低应变检测2.2对环境条件的要求检测仪器应具有防尘、防潮性能，并应在-10～50℃环境条件下正常工作。在现场检测时，对仪器屏幕应采取防晒措施。当仪器长期不用时，应按要求定期通电。低应变检测2.3检测步骤a/仔细观看图纸和地质勘探报告及打桩施工记录。b/检测前，应进行现场调查，桩头应凿去浮浆，露出密实的混凝土，由于浮浆层不密实，于下部正常混凝土粘结不良，会形成一个不连续的界面。敲击桩头产生的应力波在这一界面上多次反射，影响应力波向下传播，于正常信号叠加后，会掩盖桩下部的信号；激振点与传感器安装位置应凿成大小合适的平面，平面应平整并基本与桩身轴线垂直；激振点及传感器安装位置应远离钢筋笼的主筋，目的是减少外露主筋对测试信号产生干扰。若外露主筋过长，影响正常测试，应将其割短。c/检测前，应对仪器设计进行检查，性能正常方可使用d/被测的灌注桩应达到规定养护龄期方可施测，对打入桩，应在达到地基土有关规范规定的休止期后施测。低应变检测2.4桩的激振点部位和检测（1）实心桩的激振点宜选择在桩头中心部位，传感器应粘贴在距桩中心约2/3R处。敲击产生的应力波除向下传播外，也沿径向周边传播，从周边反射回来的波与圆心外散的波会发生迭加。理论与实践表明，2/3R处波的干扰最小。空心桩的激振点及传感器安装位置应选择在壁厚1/2处且应在同一水平面上，与桩中心连线形成的夹角宜为90°。将加速度计粘贴在磨平过的桩顶表面，粘巾处可用大膏、黄油、橡皮泥作为耦合介质。低应变检测(A)实心桩(B)空心桩图2-2传感器安装点、锤击点布置图R2/3R传感器安装点激振锤击点R(A)(B)低应变检测（2）对直径大于1000mm的桩（含1000），加速度宜设置四个轴对称测点，每个测点需采集一组信号后，将所有信号叠加平均；直径低于600～1000mm的桩（含600），加速度宜设置二个轴对称测点，每个测点采集一组信号进行叠加平均；直径低于600mm的桩，可设置一个测点。（3）测试中手锤均在桩顶中心敲击部位混凝土应平整、坚硬，手锤应与桩顶垂直，避免含有水平分量。（4）测完应做好数据处理和检测记录，检测记录的有效位数和计量单位均以国际标准为准。（5）低应变动力信号处理信号叠加平均应选择重复性好的信号，其次还要除去基线漂移大的信号。低应变激振时桩土体系只产生弹性响应，而要达到极限状态需使桩周土产生弹塑性响应，因此低应变法不能提供桩的承载力。低应变一般适用桩的长/径比在30以内，此时，可得到明显桩底反射，但以下情况除外。i应力波的衰减程度主要不是桩长/径比，而主要是由桩土的刚度比决定的，桩土刚度比愈大，应力波衰减程度就愈小，因此，当细长桩具有较强的摩擦时，应力波沿桩身的传播也会被严重衰减。低应变检测ii遇有连续缩颈、混凝土离析或标号低时应力波将大量被吸收。iii桩截面变化不规则使波的能量在末及桩底前被大量反射。iv同时判别一个以上的桩身非常困难，因为靠上的第一个缺陷已将大部分波的能量被反射的问题。v当桩径较大或脉冲宽度过窄时，部分锤击能量将以表面波的形式在桩顶表面传播即锤击能量不是全部（或大部）以上维波动的形式沿桩身纵向传播。vi锤击信号的脉冲宽度愈窄，脉冲中的高频分量的波长也愈短，当高频分量的波长和桩径属同一数量级时，会使应力波产生严重的弥散，但往往为了探测浅层缺陷，又不得不采用短脉冲。低应变检测三、检测数据的分析和结果判断3.1根据波列图中的入射波和反射波的波形、相位、振幅、频率及波的到达时间等特征，来推断单桩完整性。i反射波波形规则，波列清晰，桩底反射波明显，易于读取反射波到达时间，及桩身混凝土平均波速较高的桩为完整性好的单桩；ii反射波到达时间晚于桩底反射波到达时间，且波幅较大，往往出现多次反射，难以观测到桩底反射波的桩，系桩身断裂；iii桩身混凝土严重离析时，其波速较低，反射波幅减少，频率降低；低应变检测iv缩径与扩径的部位可按反射历时进行估算，类型可按相位特征进行判别。v当有多次缺陷时，将记录到多个相到干涉的反射波组，形成复杂波列。此时应结合工程地质资料、施工原始记录进行综合分析。3.2根据中华人民共和国国家行业标准《建筑基桩检测技术规范》JGJ106-2003、J256-2003的规定，将桩身质量等级划分为四类，即：类别时域信号特征幅频信号特征Ⅰ2L/c时刻前无缺陷反射波，有桩底反射波桩底谐振峰排列基本等间距，其相邻频差Δf≈c/2LⅡ2L/c时刻前出现缺陷反射波，有桩底反射波桩底谐振峰排列基本等间距，其相邻频差Δf≈c/2L，轻微缺陷产生的谐振峰与桩底谐振峰之间的频差Δf’c/2LⅢ有明显缺陷反射波，其特征介于Ⅱ类与Ⅳ类之间Ⅳ2L/c时刻前出现严重缺陷反射波或周期性反射波，无桩底反射波；或因桩身浅部严重缺陷使波形呈低频大振幅衰减振动，无桩底反射波。缺陷谐振峰排列基本等间距，相邻频差Δf’c/2L，无桩底谐振峰；或因桩身浅部严重缺陷只出现单一谐振峰，无桩底谐振峰。低应变动测桩身完整性判定(JGJ106－2003)三角观测法超过中线3类桩，低于中线的2类桩或1类桩低应变检测3.3在检测过程中发现生异常现场时的处理方法在检测过程中出现异常波形时，应在现场及时研究，排除影响测试的不良因素后再重复测度。重复测试的波形与原波形应具有相似性。3.4在检测过程中发生意外事故时的处理方法A:正在检测过程因外界干扰和其它不可预见的事故时，应关机停止检测。若发生干扰影响测试结果，则应重新检测；若干扰消除后不影响试验结果，则可继续测试。B:因检测仪器，设备发生意外损坏而中断试验，可用备用仪器重新检测，若无备用仪器，则须将损坏的仪器设备进行修复，经检定合格后，再重新检测。低应变检测3.5注意事项对同一场地、地质条件相近、桩型和成桩工艺相同的桩基，因桩端部分桩身阻抗与持力层阻抗相匹配导致实测信号无桩底反射波时，可按本场地同条件下有桩底反射波的其他桩实测信号判定桩身完整性类别。3.6低应变检测法试验报告包括下内内容：i工程名称、工程地点、试验目的和试验日期。ii施工单位、设计单位、拟建上部建筑结构形式。iii试验场地的工程地质概况，试桩平面图。iv试验仪器设备以及对试验过程中出现的异常现象的说明。v实测波形，试验数据整理，分析方法，拟合波形和试验结果。vi结论。Vii出具报告单位名称，试验负责人，报告审核，审定人。663.1试验设备和方法一、试验设备动力触探使用的设备如图3-1，包括动力设备和贯入系统两大部分。动力设备的作用是提供动力源，为便于野外施工，多采用柴油发动机；对于轻型动力触探也有采用人力提升方式的。贯入部分是动力触探的核心，由穿心锤、探杆和探头组成。圆锥动力触探67图3-1现场动力触探试验68现场动力触探试验69根据所用穿心锤的质量将动力触探试验分为轻型、中型、重型和超重型等种类。动力触探类型及相应的探头和探杆规格见表3-1。70图3-2轻型动力触探仪（单位：mm）图3-3偏心轮缩径式脱钩装置71国际上使用的探头规格较多，而我国的常用探头直径约5种，锥角基本上只有60一种。图3-4是重型和超重型探头的结构图。标准贯入使用的仪器除贯入器外与重型动力触探的仪器相同。我国使