桩基检测技术

1桩基检测技术一、桩基作用桩具有多种独特的功能，根据工程的特点，桩可以发挥各种不同的作用，桩的作用主要有：1.通过桩的侧面和土的接触，将荷载传递给桩周土体，或者将荷载传给深层的岩层、砂层或坚硬的粘土层，从而获得很大的承载能力以支承重型建筑物；2.对于液化的地基，为了在地震时仍保持建筑物的安全，通过桩穿过液化土层，将荷载传给稳定的不液化土层；3.桩基具有很大的竖向刚度，因而采用桩基础的建筑物，沉降比较小，而且比较均匀，可以满足对沉降要求特别高的上部结构的安全需要和使用要求；4.桩具有很大的侧向刚度和抗拔能力，能抵抗台风和地震引起的巨大水平力、上拔力和倾覆力矩，保持高耸结构物和高层建筑的安全；5.改变地基基础的动力特性，提高地基基础的自振频率，减小振幅，保证机械设备的正常运转。二、桩基适用范围多用于地震区、湿陷性黄土地区、软土地区、膨胀土地区和冻土地区。通常在下列情况下，可以采用桩基础：1.当建筑物荷载较大，地基软弱，采用天然地基时地基承载力不足或沉降量过大时，需采用桩基；2.即使天然地基承载力满足要求，但因采用天然地基时沉降量过大；或是建筑物较为重要，对沉降要求严格时，需采用桩基。3.高耸建筑物或构筑物在水平力作用下为防止倾覆，可采用桩基来提高抗倾覆稳定性，此时部分桩将受到上拔力；对限制倾斜有特殊要求时，往往也需要采用桩基。4.为防止新建建筑物地基沉降对邻近建筑物产生相互影响，对新建建筑物可采用桩基，以避免这种危害。5.设有大吨位的重级工作制吊车的重型单层工业厂房，吊车载重量大，使用频繁，车间内设备平台多，基础密集，且一般均有地面荷载，因而地基变形大，这时可采用桩基。6.精密设备基础安装和使用过程中对地基沉降及沉降速率有严格要求；动力机械基础对允许振幅有一定要求。这些设备基础常常需要采用桩基础。7.在地震区，采用桩穿过液化土层并伸入下部密实稳定土层，可消除或减轻液化对建筑物的危害。8.浅层土为杂填土或欠固结土时，采用换填或地基处理困难较大或处理后仍不能满足要求，采用桩基是较好的解决方法。9.已有建筑物加层、纠偏、基础托换时可采用桩基。不属于上述情况时，可根据具体情况，根据“经济合理、技术可靠”的原则，由设计人员经2分析比较后确定是否采用桩基。三、桩基分类1.按桩身材料不同，可将桩划分为木桩、混凝土桩、钢筋混凝土桩、钢桩、其它组合材料桩。2.按桩的使用功能分类,竖向抗压桩、竖向抗拔桩、水平受荷桩、复合受荷桩。3.按施工方法可分为预制桩、灌注桩两大类。预制桩：预制桩按材料不同可分为木桩、混凝土和钢筋混凝土桩、钢桩。沉桩方式有锤击或振动打入、静力压入或旋入等。灌注桩：灌注桩可分为钻孔灌注桩、沉管灌注桩、人工挖孔桩、爆扩桩等。4.按桩径大小分类：小桩（小于250mm）,中等直径桩(250~800mm),大直径桩(800mm以上)。5.按承载性状分类:可分为端承型桩和摩擦型桩两大类。四、钻孔灌注桩施工方法定桩位——埋设护筒——钻机就位——钻孔（注入泥浆）——清孔——终孔验收——安放钢筋笼——浇混凝土五、泥浆性能的检测相对密度、粘度、静切力、含砂率、胶体率、失水率、酸碱度六、检测内容及检测方法1.灌注桩成孔质量检测桩位偏差桩孔径、垂直度检测孔底沉渣厚度2.单桩承载力检测直接法静荷载试验法静动法动测法：高应变法间接法承载力理论公式经验公式原位测试（标准贯入法，静力触探法）3.桩身质量桩身完整性：扩颈、缩颈、夹泥、离析、断裂清孔不彻底，孔底沉淀厚度过厚直观检查法：钻芯法、开挖检查法超声波法（声波透射法）3动测法：高应变法动测法：低应变法（反射波法、机械阻抗法…….）七、几种缺陷的形成与处治影响钻孔灌注桩施工质量的因素：地质因素、钻孔工艺、护壁、钢筋笼的上浮、混凝土的配制、灌注等。若稍有不慎或措施不严，就会在灌注中产生质量事故，小到塌孔松散、缩颈，大到断桩报废。据1996年10月北京全国桩基动测学术交流会上统计资料表明，在被检测的灌注桩中大约有5～10％是有缺陷的，不良地质中灌注桩缺陷率更高达14.7％。（一）断桩的形成与处治1形成断桩原因分析断桩是严重的质量事故。对于诱发断桩的因素，必须在施工初期就彻底清除其隐患，同时又必须准备相应的对策，预防事故的发生或一旦发生事故及时采取补救措施。断桩产生的原因有以下几个方面：(1)灌注混凝土过程中，测定已灌混凝土表面标高出现错误，导致导管埋深过小，出现拔脱提漏现象形成夹层断桩。特别是钻孔灌注桩后期，超压力不大或探测仪器不精确时，易将泥浆中混合的坍土层误为混凝土表面。因此，必须严格按照规程用规定的测身锤测量孔内混凝土表面高度，并认真核对，保证提升导管不出现失误。(2)在灌注过程中，导管的埋置深度是一个重要的施工指标。导管埋深过大，以及灌注时间过长，导致已灌混凝土流动性降低，从而增大混凝土与导管壁的摩擦力，加上导管采用已很落后而且提升阻力很大的法兰盘连接的导管，在提升时连接螺栓拉断或导管破裂而产生断桩。(3)卡管现象也是诱发断桩的重要原因之一。由于人工配料(有的机械配料不及时校核)随意性大，责任心差，造成混凝土配合比在执行过程中的误差大，使坍落度波动大，拌出混合料时稀时干。坍落度过大时会产生离析现象，使粗骨料相互挤压阻塞导管；坍落度过小或灌注时间过长，使混凝土的初凝时间缩短，加大混凝土下落阻力而阻塞导管，都会导致卡管事故，造成断桩。所以严格控制混凝土配合比，缩短灌注时间，是减少和避免此类断桩的重要措施。(4)坍塌。因工程地质情况较差，施工单位组织施工时重视不够，有甚者分包或转包，施工者谈不上有什么经验，在灌注过程中，井壁坍塌严重或出现流砂、软塑状质等造成类泥沙性断桩。这类现象在本工程的断桩中占有相当大的比例，较为严重。而且位置深、难处理，是导致工期无限延期及经济上大量浪费的重要因素之一。(5)另外，导管漏水、机械故障和停电造成施工不能连续进行，突然井中水位下降等因素都可能造成断桩。因此应认真对待灌注前的准备工作，这对保证桩基的质量很重要。2断桩处理的几种方法(1)原位复桩。对在施工过程中及时发现和超声波检测出的断桩，采用彻底清理后，在原位重新浇筑一根新桩，做到较为彻底处理。此种方法效果好、难度大、周期长、费用高，可根据工程的重要性、地质条件、缺陷数量等因素选择采用。如K32＋686.5万花分离立交桥1#-3桩及K19＋110共产主义总干渠大桥7#-6桩分别采用将孔内回填土经沉淀后用冲击锥二次成孔或直接用冲击锥对已浇成的坏桩进行冲击二次成孔，重新浇注。4(2)接桩。如K7＋954.5小桥0#-6桩，在灌注过程中发生导管焊口破裂，裂缝长30cm，宽0.5cm。设计桩长为26m，当时水下混凝土已灌注17m，为确保工程质量，停止混凝土的浇筑并提前拔出导管。确定接桩方案，首先对桩进行声测确定好混凝土的部位；其次，根据设计提供的地质资料表明桩顶以下10m均为粘土层，确定井点降水-开挖-20#素混凝土进行护壁，护壁内用?12的钢筋箍圈以20cm间距进行加固，护壁间连接筋用?12钢筋以20cm间距布置。第三，挖至合格数处利用人工凿毛，按挖孔法混凝土施工方法进行混凝土的浇注。/SPAN/P(3)桩芯凿井法。这种方法说起来容易做起来难，即边降水边采用风镐在缺陷桩中心凿一直径为80cm的井，深度至少超过缺陷部位，然后封闭清洗泥沙，放置钢筋笼，用挖孔混凝土施工方法浇筑膨胀混凝土。此方法日进度0.6m，如果遇到个别桩水处理不好、降不下去，更是困难重重，导致质量、工期和经济上的重大损失。如K19＋110共产主义大桥6#-3、3#-4、1#-2等几根桩及K12＋087乔庙分离式立交桥3#-1桩均采用此方法，个别桩处理工期长达近6个月，费用达20万元。（二）缩颈的形成与处治在钻孔过程中，由于钻锥磨损或焊补不及时，再或地层中遇到膨胀的软土、粘土、泥岩等，容易产生缩孔现象。如K10＋028.8京广立交桥2#-4桩，设计桩长46m，直径1.5m，在28～30m处出现缩孔，即出现膨胀性软土，俗称探头泥，成孔检验不太仿事，但至下钢筋笼时钢筋笼下不去，拔出钢筋笼用钻锥上下冲扩后仍下不去，回填重新钻孔反复3次，最后下决心在锥头上加焊8cm的合金钢，再度扩大孔径，成孔后重新浇筑，增加混凝土80余方。（三）灌注时发生井壁坍落的形成与处治成孔后灌注水下混凝土时发生坍孔现象，若坍塌不止，应将导管拔出，以粘土回填重新成孔；轻微坍落在施工中不易被察觉，声测时发现局部裹泥或夹砂现象。如K30＋286白马泉小桥1#-3桩，在距声测管顶端6.5～7.0m断面处出现异常情况，AB测面读数均匀正常，但BC、AC面无读数，判定此两面交汇处可能出现裹泥块。该标在C声测管处用钻机干钻一直径为1.2m，距桩顶7m的井，用木板和钢筋圈加固后，派人从距桩顶6.5m处开凿，发现C声测管处有一高32cm、宽14cm、深16cm的黏土块。采用清除-凿出新鲜混凝土2cm-清洗(饱和面干)-高标号混凝土修补，保证了桩的整体性和完整性。根据实际情况还可以采用压浆、旋喷等工艺处理桩芯局部夹泥砂或空洞等缺陷，不再赘述。八、反射波法：建筑基桩检测技术规程JGJ106-2003（一）抽检数量：20％，10根（二）检测时间：混凝土强度达到设计强度的70％，约14天左右（三）检测设备：5RSM—PRT全中文掌上型，饱蘸二十余年专业积淀，挥洒无限科技魅力，焕发无尽纤雅气质。体积更小，功能更强的基桩低应变反射波法检测仪。RSM—PRT低应变检测仪主要特点：瞬时浮点24位A/D,最快10μs,采样间隔:10μs～65536μs连续可调最大增益25600倍,交直流两用即现缺陷位置，完整性判断一目了然兼容各种速度计和加速度计携带方便，实现场地内漫游电性能指标高，机械故障率低内配免维护高能充电电池,连续作业6小时操作简单合理上位机操作软件为WINDOWS风格，全面兼容WINDOWS95/98/2000/XP高灵敏度加速度计一个高阻尼短余振速度计一个组合力棒一套（四）验证检测（五）扩大抽检（六）完整性判定：6（七）适用范围：适用于检测桩身混凝土的完整性，推定缺陷类型及其在桩身中的位置，也可以对桩长进行校核，对桩身混凝土强度等级作出估计。（八）基本原理：反射波法源于应力波理论，基本原理是在桩顶进行竖向激振，弹性波沿着桩身向下传播，在桩身存在明显波阻抗界面(如桩底、断桩或严重离析等部位)或桩身截面积变化(如缩径或扩径)部位，将产生反射波。经接收、放大滤波和数据处理，可识别来自桩身不同部位的反射信息，据此计算桩身波速、判断桩身完整性和混凝土强度等级。tLv2（九）测试系统：激振设备（锤头材料、冲击能量、接触面积、脉冲宽度）传感器放大器信号采集分析仪（十）测试方法：7采样频率桩头处理激振点其它注意问题（十一）优缺点九、机械阻抗法机械阻抗指作用于某结构物上的力与该结构的响应的比值，f2L十、声波法（声波透射法）桥梁、高塔、高层建筑的巨型灌注桩《建筑工程基桩检测技术规程》JGJ106-2003《超声法检测混凝土缺陷技术规程》CECS21:2000（一）检测方式：双孔检测、单孔检测、桩外孔检测8（二）判断桩内缺陷的基本物理量：声时值、波幅、频率、波形（三）检测设备（四）声测管的安装埋设：1.要求联结牢靠不脱开，密封良好不漏水，联结平整不打折，管与管之间相互平行，管内无异物保证通畅。2.采用钢管（焊接管），15m以下短桩可用PVC塑料管或金属波纹管3.声测管内径35～50mm，比换能器大10～20mm4.桩径≤0.8m，2根；0.8～2.0m，3根；2.0m,不少于4根5.钢管宜用螺纹或套筒联结，下端应封闭，上端应加盖6.声测管可焊接或绑扎在钢筋笼的内侧7.浇注混凝土前，声测管内应充满水，可平衡管内外水压，减轻泥浆和水泥浆的进入。（五）测试初读数的标定pwoatttt0仪器（包括换能器）所形成的初读数孔（管）中由耦合介质水由声测管壁形成的初读数022011ttlttl、wwcddt21、ppcddt13（六）现场测试1.检测时间：至少达到设计强度的70％，且不少于15MPa，14d