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1、目 录,概 述 第一章 交通工程基桩分类 1、按桩身材料分类 2、按成桩时对地基土的影响程度分类3、按桩的功能分类 4、按成桩工艺分类,第二章 桩土体系的承载传递机理 1、竖向受压荷载作用下的单桩 2、竖向抗拔荷载作用下的单桩 3、水平荷载作用下的单桩,第三章 交通工程常见桩的施工工艺 1、钻（冲）孔灌注桩的施工 2、人工挖孔灌注桩的施工 3、预制钢筋混凝土桩的施工 4、钢桩的施工,第四章 常见的基桩质量缺陷 1.、灌注桩常见质量缺陷 2.、预制桩常见质量缺陷,第五章 动力测桩的理论基础 1、有关的基本力学概念 （1）应力与应变 （2）有关的弹性常数（弹性模量） 2、弹性波的波动方程 3、弹性
2、波的类型 （1）体波 （2）面波 （3）波速与各弹性模量之间的关系 4、弹性波的反射和透射 （1）垂直入射时反射波的形成 （2）垂直入射时透射波的形成 5、基桩动力检测参数,第六章 反射波法动测技术 1、反射波法测桩原理 2、各类桩基缺陷的时程曲线波形特征 （1）混凝土预制桩的桩身缺陷时程曲线波形特征 （2）混凝土灌注桩的桩身常见缺陷时程曲线波形特征3、实际基桩受土阻力作用和具有多个阻抗变化截面时桩顶接收到的速度响应数值解,第七章 检测仪器与设备 1、信号采集及处理仪规定 2、传感器的性能规定 3、激振设备的规定,第八章 现场检测技术 1、检测前准备工作 2、传感器安装规定 3、激振时的规定
3、4、检测工作规定,第九章 检测数据分析与判定 1、桩身波速平均值的确定 2、桩身缺陷位置的确定 3、需要注意的问题 4、桩身完整性类别判定的原则 5、检测报告的内容 6、工程实例,第十章 低应变测试技术的状况及问题讨论 1、低应变测试技术目前的状况 2、检测能力验证 3、影响桩身缺陷反射波波形特征的因素 4、透射波能量损失与衰减 5、土层结构在反射波时程曲线上的反映 主要参考文献,概 述近年来，随着公路等级要求的提高，水运码头的扩展，对公路桥梁、水运码头建设的基础提出了更高的要求。桩基础已成为我国交通工程建设中最重要的基础形式，长桩、大直径桩及单桩单柱的应用已较为常见。桩基础的质量直接关系到工
4、程建设的安危，因此桩基础的质量检验尤为重要。为加强公路工程和港口工程基桩动力检测的管理，统一检测方法及技术规定，确保检测分析成果的质量，中华人民共和国交通部制定了公路工程基桩动测技术规程JTG/T F81-01-2004和港口工程桩基动力检测规程JTJ249-2001及港口工程基桩静载荷试验规程JTJ255-2002。,概 述,目前，基桩质量检测的两项重要内容主要为基桩的承载力检测和桩身完整性检测。其中基桩承载力检测主要方法有单桩竖向抗压（拔）静载试验、单桩水平静载试验、高应变动测法，桩身完整性检测方法主要有低应变反射波法、高应变动测法、声波透射法、取芯法等。单桩竖向抗压（拔）静载试验方法是确
5、定单桩竖向抗压（拔）极限承载力，判定工程桩竖向抗压（拔）承载力是否满足设计要求；单桩水平静载试验是确定单桩水平临界和极限承载力，判定工程桩水平承载力是否满足设计要求以及确定浅层地基土水平抗力系数的比例系数，以便分析工程桩在水平荷载作用下的受力特性；,高应变动测法主要分析桩侧和桩端土阻力，推算单桩轴向抗压极限承载力，检测桩身缺陷位置、类型及影响程度，判定桩身完整性类别，试打桩及打桩应力监测；低应变反射波法是通过分析实测桩顶速度响应信号的特征检测桩身完整性，判定桩身缺陷位置及影响程度，判断桩端嵌固情况以及完整性类别；,概 述,声波透射法是通过预埋在桩身的声测管，用声测换能器的发射和接收，测出被测混
6、凝土介质的声学参数，分析声测管之间混凝土的缺陷位置及影响程度，判定桩身完整性类别；还可利用桩身钻孔取芯检测取芯孔周围混凝土的缺陷及影响程度。取芯法是利用钻孔取芯机械设备，直接对桩身钻孔取芯，检测混凝土灌注桩的桩长、桩身混凝土的强度，桩底沉渣厚度和桩身完整性，判定或鉴别桩端持力层岩土性状。本次学习班，我仅对低应变反射波法测桩的相关内容分别阐述和低应变反射波法测桩的具体方法作扼要讲授。,概 述,第一章 交通工程基桩分类,桩是交通工程桥梁、港口基础中的柱状构件，其基桩分类大致按制桩材料、对地基土的影响、基桩功能、成桩工艺分类。一、按桩身材料分类1. 混凝土桩混凝土灌注桩承载力高、刚度大、耐久性好，可
7、承受较大的荷载；桩的几何尺寸可根据设计要求进行变化，桩长不受限制，且取材方便，因此是当前各国广泛使用的桩型。另一种为预制混凝土桩。预制混凝土桩多为钢筋混凝土桩，主要在工厂集中生产，强度等级一般为C30C60，截面边长250600mm，单节长度几米至十几米，可以根据需要连接成所需桩长。为减少钢筋用量、有效抵抗打桩拉应力，提高桩身抗弯、抗裂和抗腐蚀的能力，又发展了预应力钢筋混凝土桩,目前我国的预应力钢筋混凝土桩多为圆形管桩。管桩按施加预应力工艺的不同，分为先张法预应力管桩和后张法预应力管桩两种，强度等级PC和PTC桩为C60或C70，PHC桩为C80，直径3001200mm，一般单节长度513m，
8、节间连接主要采用电焊连接法，底桩一般采用十字形、锥形或开口型桩尖。就地灌注混凝土桩就是在现场成孔后直接灌注混凝土而成的一种桩型。根据受力需要，桩身可放置不同深度的钢筋笼，也可不配钢筋。桩的直径和长度可根据设计需要确定。,第一章 交通工程基桩分类,2钢桩主要分为钢管桩、型钢桩和钢板桩三种。钢管桩由各种直径和壁厚的无缝钢管制成，不但承载力高，刚度大，而且韧性好，易贯入，具有很高的竖向承载能力和水平抗力；桩长也易于调节，接头可靠，容易与上部结构结合；但其价值昂贵（约为混凝土桩的34倍），现场焊接质量要求严格，使用时施工成本高。型钢桩与钢管桩相比，断面刚度小，承载能力和抗锤击性能差，易横向失稳，但穿透
9、能力强，沉桩过程挤土量小，且价格相对便宜，有重复利用的可能，常用断面形式为H形和I形。钢板桩的承载力高，重量轻，可以打入较硬的土层和砂层，且施工方便，速度快，主要用于临时支档结构或永久性的码头工程，常用断面形式为直线型、U形、Z形、H形和管形。,1非挤土桩非挤土桩也称置换桩，包括干作业挖孔桩、泥浆护壁钻（冲）孔桩、套管护壁灌注桩、抓掘成孔桩和预钻孔埋桩等。这类桩在成桩过程中，会把与桩体积相同的土排除，桩周土仅受轻微扰动，但会有应力松驰现象，而废泥浆、弃土运输等可能会对周围环境造成影响。,二、按成桩时对地基土的影响程度分类,二、按成桩时对地基土的影响程度分类,2部分挤土桩包括开口钢管桩、型钢桩、
10、钢板桩、预钻孔打入桩和螺旋成孔桩等。在类桩的成桩过程中，桩周土仅受到轻微扰动，其原始结构和工程性质变化不明显。3挤土桩包括各种打入、压入和振入桩，如预制方桩、预应力管桩和封底钢管桩和各种沉管式就地灌注桩。在这类桩的成桩过程中，桩周围的土被压密或挤开，土层受到严重扰动，土的原始结构遭到破坏而影响到其工程性质。当施工质量好、方法得当时，挤土桩所提供的承载力较非挤土桩和部分挤土桩高。,三、按桩的功能分类,1抗压桩按桩的承载性状可分为：（1）摩擦型桩：指桩顶荷载全部或主要由桩侧摩阻力承担。根据侧摩阻力分担总荷载的比例，又可分为纯摩擦桩和端承摩擦桩；（2）端承型桩：指桩顶荷载全部或主要由桩端阻力承担。根
11、据端阻力发挥的程度和分担总荷载的比例，又可分为纯端承桩和摩擦端承桩。无论是端承摩擦桩还是摩擦端承桩，其端阻和侧阻分担荷载的大小均与桩径、桩长、桩周土层情况和持力层刚度有关。2抗拔桩主要用来承担竖向上拔荷载，如船坞抗浮力桩基、送电线路塔桩基、易受风荷较大的桥梁桩基等等，其外部上拔荷载主要由桩侧摩阻力承担。3水平受荷桩主要用来承担水平方向传来的外部荷载，如承受地震或风所产生的水平荷载。港口码头工程用的板桩、基坑支护中的护坡桩等都属于这类桩。桩身刚度大小是其抵抗弯矩力的重要保证。,四、按成桩工艺分类,1打（压）入桩主要指预制桩。成桩方法是按预定的沉桩标准，以锤击、振动或静压方式将桩沉入地层至设计标高
12、。为减小沉桩阻力和沉桩时的挤土影响，可辅以钻孔沉桩或中掘方式沉桩，当地层中存在硬夹层时，也可辅以水冲方式沉桩，以提高桩的贯入能力和沉桩效率。施工机械包括自由落锤、蒸汽锤、液压锤和静力压桩机等。我国目前常见的打入桩有钢筋混凝土预制桩和钢桩，主要以柴油锤施打。,四、按成桩工艺分类,2就地灌注桩直接在地基土上用钻、冲、挖等方式成孔，就地浇注混凝土而成的桩。按成孔工艺主要分为：（1）钻（冲）孔灌注桩：利用机械设备并采用泥浆护壁成孔或干作业成孔，然后放置钢筋笼、灌注混凝土而成的桩。钻孔的机械有冲击钻、螺旋钻、旋挖钻等。它适用于各种土层，能制成较大直径和各种长度，以满足不同承载力的要求；还可利用扩孔器在桩
13、底及桩身部位进行扩大，形成扩底桩或糖葫芦形桩，以提高桩的竖向承载能力。同打入桩相比，钻（冲）孔灌注桩施工工艺复杂，施工过程不易控制，易出现质量问题，且成孔速度慢，工期长，当有泥浆护壁时，泥浆池占地大且污染环境。,四、按成桩工艺分类,（2）人工挖孔灌注桩：利用人工挖掘成孔，在孔内放置钢筋笼、灌注混凝土的一种桩型。相对钻孔桩和沉管桩，挖孔桩的施工设备简单，对环境的污染少，承载力大且单位承载力的造价便宜，适用于持力层埋藏较浅，地下水位较深，单桩承载力要求较高的工程。这种桩对土层的适用性强，既可用在人工填土层、黏土层，粉土层、砂土层、碎石土层和风化岩层中，又可在黄土、膨胀土和冻土中使用。（3）挤扩多支
14、盘灌注桩：是在原有等截面混凝土桩基础上，使用专用液压挤扩支盘设备挤扩支盘机，经高能量挤压土体而成型支盘模腔，合理地与现有桩工机械配套使用，灌注混凝土而成的一种变直径桩型。由于存在挤扩分支和承力盘的作用，该桩型的侧阻和摩阻得到了较大提高，承载力也较其他灌注桩高。分支和承力盘宜在一般黏性土、粉土、细砂土、砾石、卵石和软硬交互土层中成型，但不宜在淤泥质土、中粗砂层及易液化砂土层中分支和成盘。,第二章 桩土体系的承载传递机理,桩的作用是将上部结构的荷载传递到深部较坚硬、压缩性小的土层或岩土上。总体上可考虑按竖向受荷与水平受荷两种工况来分析桩的承载性状。,一、竖向受压荷载作用下的单桩单桩竖向抗压极限承载
15、力是指桩在竖向荷载作用下到达破坏状态前或出现不适于继续承载的变形所对应的最大荷载，由以下二个因素决定：一是桩本身的材料强度，即桩在轴向受压、偏心受压或在桩身压曲的情况下，结构强度的破坏；二是地基土强度，即地基土对桩的极限支承能力。通常情况下，第二个因素是决定单桩极限抗压承载力的主要因素，也是我们主要讨论的问题。,在竖向受压荷载作用下，桩顶荷载由桩侧摩阻力和桩端阻力承担，且侧阻和端阻的发挥是不同步的，即桩侧阻力先发挥，先达极限，端阻后发挥，后达极限；二者的发挥过程反应了桩土体系荷载的传递过程；在初始受荷阶段，桩顶位移小，荷载由桩上侧表面的土阻力承担，以剪应力形式传递给桩周土体，桩身应力应变随深度
16、递减；随着荷载的增大，桩顶位移加大，桩侧摩阻力由上至下逐步被发挥出来，在达到极限值后，继续增加的荷载则全部由桩端土阻力承担。随着桩端持力层的压缩和塑性挤出，桩顶位移增长速度加大，在桩端阻力达到极限值后，位移迅速增大而破坏，此时桩所承受的荷载就是桩的极限承载力。由此可以看出，桩的承载力大小主要由桩侧土和桩端土的物理力学性质决定，而桩的几何特征如长径比，侧表面积大小，桩的成桩效应均会影响承载力的发挥。,桩土体系的荷载传递特性为桩基设计提供了依据，设计部门可根据土层的分布与特性，合理选择桩径、桩长、施工工艺和持力层，这对有效发挥桩的承载能力、节省工程造价具有十分重要的作用。,1侧阻影响分析从桩的承载
17、机理来看，桩土间的相对位移是侧摩阻力发挥的必要条件，但不同类型的土，发挥其最大摩阻力所需位移是不一样的，如黏性土为510mm，砂类土为1020mm等等。大量实验结果表明，发挥侧阻所需相对位移并非定值，桩径大小、施工工艺和土层的分布状况都是影响位移量的主要因素。成桩效应也会影响到侧摩阻力，因为不同的施工工艺都会改变桩周土体内应力应变场的原始分布，如挤土桩对桩周土的挤密和重塑作用，非挤土桩因孔壁侧向应力解除出现的应力松驰等等；这些都会不同程度的提高或降低侧摩阻力的大小，而这种改变又与土的性质、类别，特别是与土的塑性度、密实度和饱和度密切相关。一般来说，饱和土中的成桩效应大于非饱和土的，群桩的大于单桩的。,
