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基桩检测技术浙江久正工程检测有限公司范伟2012年6月讲述方法原理实例曲线分析不讲公式演算不讲数据处理图片感性认识抓住规范重点介绍检测技术讲解出发点讲解大纲第1章桩基基础知识第2章低应变动力检测第3章高应变动力检测第4章声波透射法第5章钻芯法检测第6章单桩竖向抗压静载试验第7章单桩竖向抗拔静载试验第8章单桩水平静载试验第9章自平衡法静载试验第10章灌注桩成孔质量检测第11章灌注桩钢筋笼长度检测第12章规范要点及技术总结第1章桩基基础知识第1章桩基基础知识一、地基分类建筑地基分类：天然地基/人工地基均质地基、多层地基：通过改良、置换、夯实、碾压等方式以增强压缩模量复合地基：通过设置增强体，以提高地基土承载力桩基础：通过设置桩，将荷载传递到深层土体中第1章桩基基础知识二、重要术语桩基础——由设置于土体中的桩和联接于桩顶端的承台共同组成的基础单桩基础——采用1根桩（通常为大直径桩）以承受和传递上部结构（通常为柱）荷载的独立基础群桩基础——由2根以上基桩组成的桩基础基桩——桩基础中的单桩第1章桩基基础知识三、桩的分类1、按对土层的影响分类：（1）挤土桩如：预制桩（2）部分挤土桩如：开口式钢管桩（3）非挤土桩如：灌注桩2、按桩的使用功能分类：（1）竖向抗压桩：①摩擦桩；②端承桩；③摩擦端承桩；④端承摩擦桩；（2）水平受荷桩；（3）抗拔桩；（4）复合受荷桩。第1章桩基基础知识3、按成桩方法分类（1）预制桩：①锤击法（柴油锤）②静压法（静压桩机）（2）灌注桩①钻孔灌注桩②挖孔灌注桩③沉管灌注桩④冲抓成孔灌注桩⑤爆扩桩⑥螺旋桩······第1章桩基基础知识四、桩基础事故来源1、勘察：勘察不全面、提供参数不准确，误导设计2、设计：桩选型不当、设计参数不当、经验不足3、施工：人员素质、材料质量、工序方法、质量控制手段4、检测：人员素质、方法选用不合适、检测不规范5、环境：机械挖土触碰桩头、支护失稳滑坡、大面积堆载、重型机械行进、工程桩挤土第1章桩基基础知识第1章桩基基础知识预制桩主要质量事故分析（1）桩身本身质量问题（生产、装卸、运输、堆放）（2）接桩质量（接桩材料、方法）（3）桩身垂直度（垂直度控制、挤土效应、地面超载、基坑开挖、持力层坡度不合理）（4）“拒打”造成质量问题（勘察失实、设计不当、施工锤重锤垫不当、停歇时间长、复杂地质现象。例：罗兰春天）（5）“上浮吊脚”造成承载力不足（挤土上浮）（6）捶打出现桩身质量问题（桩尖软土—中部拉应力、桩尖硬土—桩头拉应力）第1章桩基基础知识第1章桩基基础知识第1章桩基基础知识钻（冲）孔灌注桩主要质量事故分析（1）钻孔倾斜（2）坍孔（护壁不力、钻进速度快、操作碰撞、土质疏松、承压水较强、水头较高）（3）充盈系数过大（左右桩刚度不一致）（4）缩径（钢筋笼过密、地下承压水侵蚀）（5）夹泥（浇注时坍孔）（6）离析（7）断桩（停电、堵管、导管拔出、机械开挖碰撞等）（8）孔底沉渣（9）桩头浮浆第1章桩基基础知识第1章桩基基础知识第2章低应变动力检测第2章低应变动力检测一、目的：检测桩身完整性，判定桩身缺陷程度及位置二、原理：反射波法：通过对桩顶施加激振能，引起桩身及周围土体的微幅振动，用仪表记录桩顶的速度与加速度，利用应力波理论（一维波在直杆中的传播规律）对结果加以分析。第2章低应变动力检测三、基础理论--应力波理论1、概念应力波：当介质的某个地方突然收到一种扰动，扰动产生的变形会沿着介质由近至远传播开去，这种扰动传播的现象称为应力波。波阻抗：Z=ρcAρ：密度；c：应力波速；A：桩横截面积第2章低应变动力检测2、应力波传播模型想得出的结论：由于阻抗变化，引起入射波与反射波方向的关系（1）在自由端完整桩中的传播（空气中）模型1：结论：同相第2章低应变动力检测2、应力波传播模型（1）在自由端完整桩中的传播（空气中）模型2：结论：同相第2章低应变动力检测2、应力波传播模型（1）在自由端完整桩中的传播（空气中）桩模型：第2章低应变动力检测（1）在自由端完整桩中的传播（空气中）模型表明高阻抗低阻抗当应力波从硬材料软材料反射波与入射波同相大截面小截面由此可以类推：当桩身出现缩径、离析、断裂、夹泥、空洞、断裂，嵌岩桩桩底沉渣，摩擦型桩桩底，预制桩脱焊、虚焊、不良焊接等缺陷时，反射波与入射波同相。第2章低应变动力检测2、应力波传播模型（2）在固定端完整桩中的传播模型1：结论：反相第2章低应变动力检测2、应力波传播模型（2）在固定端完整桩中的传播模型2：结论：反相第2章低应变动力检测2、应力波传播模型（2）在固定端完整桩中的传播桩模型：第2章低应变动力检测（2）在固定端完整桩中的传播模型表明低阻抗高阻抗当应力波从软材料硬材料反射波与入射波反相小截面大截面由此可以类推：当桩身出现扩径、桩底嵌岩良好时，反射波与入射波反相。另外：混凝土质量变化、土层变化也会引起反射波的变化。第2章低应变动力检测四、检测设备第2章低应变动力检测五、检测过程1、桩头处理：凿掉浮浆、打磨平整、桩头干净干燥2、传感器安装：（1）安装位置（2）采用橡皮泥、口香糖、黄油、牙膏、石膏等粘结，粘结层尽量薄，不应采用手扶式第2章低应变动力检测3、激振（1）激振位置：桩顶中心部位，避开主筋（2）激振源选择：桩身固有频率与桩长、缺陷深度与程度、桩底情况等有关。长桩固有频率低、短桩高；摩擦桩固有频率低、端承桩高。激振频谱与桩身频谱特性匹配是获得好的应力波信号的前提。①用宽脉冲获取桩底或桩下部缺陷反射信号低频：聚乙烯、尼龙、橡胶、木棒等（大质量）②用窄脉冲获取桩身上部缺陷反射信号高频：铁、钢、铝、铜锤、钢杆（管）等（小质量）（3）激振方向垂直于桩面，锤击干脆，形成单扰动第2章低应变动力检测4、信号采集（1）根据桩径大小，对称布置2-4个监测点，每个检测点记录有效信号不宜少于3个（2）较好波形特征①波形重复性好②真实反映桩身实际情况，完好桩桩底反射明显③波形光滑，不含毛刺或震荡波形④波形最终归零第2章低应变动力检测5、桩身完整性判定第2章低应变动力检测六、实例曲线分析1、杭宁高速公路某标段，钻孔灌注桩，Φ1200，嵌岩桩，C303#桩：45.7m桩身完整，桩底同相反射明显，有沉渣，判为Ⅲ类桩24#桩：32.0m桩身完整，桩底反相反射清晰，嵌岩良好，无沉渣，判为Ⅰ类桩第2章低应变动力检测2、杭州下沙某高校实验楼，钻孔灌注桩，Φ800，33m，C25初测：初测时桩头疏松，曲线呈低频型，经开凿桩头松散。复测：凿去1.2m后，再进行复测，桩身完整，曲线正常，判为Ⅰ类桩。第2章低应变动力检测3、杭州某花园某楼，夯扩灌注桩，Φ377，5.2m，C25尼龙锤测试：呈低频振荡，无法分辨前部缺陷。铁锤测试：测得0.6m处存在同相反射，并呈多次反射，判为Ⅲ类桩，开挖验证为浅部局部离析第2章低应变动力检测4、杭州绕城北线某标段，钻孔灌注桩，Φ1000，42m，C30波形显示4.5m处同相反射明显，并伴有9m，14m等后继多次反射，判为Ⅲ/Ⅳ类桩。经开挖验证，4.5m左右局部离析、露筋，截面缺陷1/4-1/3。第2章低应变动力检测5、杭州下沙某高校，钻孔灌注桩，Φ800，33m，C30处理前：波形反应在1.5-2m处有严重缺陷，判为Ⅲ类桩。经开挖证实2m处严重夹泥达一半桩径。处理后：经凿除后再进行复测，桩身完整，判为Ⅰ类桩。第2章低应变动力检测6、杭州某中心二期，冲击成孔灌注桩，Φ1200，22m，C25波形反应在4m左右扩径，7m后低频振荡，无桩底反应。经取芯证实在7.5-10.4m胶结不良，取芯率为30%-53%，其他部位均密实。第2章低应变动力检测7、杭州某中心二期，钻孔灌注桩，Φ800，15.2m，C25波形呈等间距多次同相反射，2m左右有严重缺陷，判为Ⅲ/Ⅳ类桩。开挖验证为1.8m处断裂。第2章低应变动力检测8、杭州湾大桥，预应力管桩，Φ1200，53m，C60桩头距水面9m，桩身入土处距桩顶19m波形显示：在9m处反相子波为桩入水的反应，在19m处反相子波为桩入土的反应，桩身完整，判为Ⅰ类桩。第2章低应变动力检测9、上海金磐公寓，H型钢桩，L=18m边长450mm，板厚40mm，板距500mm波形显示：曲线规则，桩底反射明显，桩身完整，判为Ⅰ类桩。第3章高应变动力检测第3章高应变动力检测一、目的1、判定单桩竖向抗压承载力是否满足设计要求；2、检测及判定桩身完整性；3、分析桩侧和桩端土阻力；4、预制桩打桩监测。二、原理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以分析桩的结构完整性和竖向极限承载力第3章高应变动力检测三、关键要点1、适用范围：对于大直径扩底桩和Q-s曲线具有缓变型特征的大直径灌注桩，不宜采用本方法。2、重锤要求：铸铁或铸钢整体铸造、材质均匀、形状对称、锤底平整、高径（宽）比在1.0-1.5范围内。锤重应大于预估单桩极限承载力的1.0%-1.5%，桩径大于600mm或桩长大于30m时取高值。第3章高应变动力检测三、关键要点2、重锤种类：整锤拼锤（连击）第3章高应变动力检测三、关键要点3、桩头处理：（1）顶面平整、高度满足传感器安装要求。（2）对不能承受锤击的桩头应加固处理：①凿掉桩顶破碎层和软弱混凝土。②主筋直通至桩顶混凝土保护层之下，主筋在同一高度。③距桩顶1倍桩径范围内，用厚度为3-5mm的钢板围裹或距桩顶1.5倍桩径范围内设置箍筋，间距不大于100mm。④桩顶设置钢筋网片2-3层，间距60-100mm。⑤桩头混凝土强度提高1-2个等级，且不得低于C30。⑥桩头与桩身中轴线重合，截面尺寸相同。第3章高应变动力检测三、关键要点3、桩头处理示意图第3章高应变动力检测三、关键要点4、传感器安装：（1）桩侧表面对称安装加速度传感器、力传感器各2个（2）距桩顶高度≮2D（大直径桩≮1D）（3）传感器中心位于同一水平线（4）安装表面材质应均匀、密实、平整（磨平）第3章高应变动力检测三、关键要点5、锤击要点：（1）桩锤重心与桩顶对中（2）桩头设置桩垫（木板、胶合板）或细砂10-30mm（3）落高要求：“重锤低击”①过小—能量不足②过大—偏心锤击，力峰值过大，击碎桩顶，加大误差③一般1.0-2.0m，最大不应超过2.5m第3章高应变动力检测三、关键要点6、采集信号选取，以下信号无效：（1）传感器安装处混凝土开裂（2）力曲线最终未归零（3）严重锤击偏心（4）四通道数据不全（5）预制桩多次锤击，承载力下降第3章高应变动力检测四、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3、检测结果分析及报告编写（1）数据的预处理（2）采用CASE法或曲线拟合法分析结果（3）编写报告第3章高应变动力检测五、典型曲线定性评价判别依据：1、F和ZV曲线相对位置，分开距离大小；2、桩尖反射的方向，以及桩阻抗变化处特征反射的方向。例1：波形于打桩期间测试，桩很容易打入，几乎无桩侧、端阻力例2：桩侧阻力很小，几乎无端阻力第3章高应变动力检测五、典型曲线定性评价判别依据：1、F和ZV曲线相对位置，分开距离大小；2、桩尖反射的方向，以及桩阻抗变化处特征反射的方向。例3：桩侧摩阻力很大例4：侧摩阻力小，端阻力大第4章高应变动力检测五、典型曲线定性评价判别依据：1、F和ZV曲线相对位置，分开距离大小；2、桩尖反射的方向，以及桩阻抗变化处特征反射的方向。例5：仅桩端有阻力，无侧摩阻力例6：侧摩阻力较大，端阻力很大第4章声波透射法第4章声波透射法一、目的检测灌注桩桩身缺陷及位置，判定桩身完整性类别二、原理超声波在传播路径中遇到混凝土缺陷时，如断裂、裂缝、夹泥和密实度差时，将发生下列变化：1、声时t、声速v：声波要绕过缺陷或在传播速度较慢的介质中通过，造成传播时间延长，声速降低。2、波幅A：混凝土缺陷使声波波幅发生明显衰减，波形畸变。3、频率f：声波频率发生改变，主频率变低。第4章声波透射法三、基本方