《浅析钻孔灌注桩质量检测方法及原理》由会员分享，可在线阅读，更多相关《浅析钻孔灌注桩质量检测方法及原理（12页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果浅析钻孔灌注桩质量检测方法及原理【摘 要】本文简要介绍了一些钻孔灌注桩检测方法，并主要介绍了反射波法的基本原理及影响基桩质量检测波形的因素，运用应力波反射法检测钻孔灌注桩的施工质量，具有检测速度快、费用低、便于全面普查桩的质量、判别桩的完整性和质量缺陷，是一种值得推广的方法。【关键词】钻孔桩；反波身法；检测Bored pile quality testing methods and its principlesHou Xiao-fEi,Guan Xiang-do
2、ng(Dandong Municipal Engineering Construction Corporation Second Engineering Company Dandong Liaoning )【Abstract】This article describes some of the bored pile testing methods,and introduces the basic principles of reflection wave method and waveform quality test of pile element,the use of stress wav
3、e reflection detection quality of construction of bored piles,with detection speed,low cost,easy to pile a comprehensive survey of quality,integrity and quality of the pile determine defects,is a worthy approach.【Key words】Bored pile;Anti-wave shenfa;Detection 目前在公路施工中，桥梁施工占有较大的比重，一般达到工程总造价的6070%，在一
4、些特殊路段，桥涵所占有的施工金额比例还要高。所以桥涵施工是公路建设中的重点。一方面决定着整个工程的质量，另一方面也决定着施工企业的效益。目前混凝土钻孔灌注桩是桥梁施工结构的主要形式，这主要是由于桩能将上部结构的荷载传递到深层稳定的土层中去，从而大大减少基础沉降和建筑特的不均匀沉降，是一种极为有效，安全可靠的基础形式。1. 采用桩基础的优点： 抗地震性能好。桩的静力特性主要研究其强度和沉降，桩的抗震性能主要决定于其刚度和稳定性，基础刚度大抗震性能好。1.沉降量小和承载力高，桩的沉降量由三部分组成，桩身弹性压缩；桩侧摩阻力向下传递，引起桩侧土的剪切变形和桩端土体压缩变形。1.可以解决特殊地基土的承
5、载力。1.施工噪音小，适用于城市改造和人口密集场地。但是，灌注桩的成孔是在桩位处的地面下或水下完成的，施工工序多，质量控制难度大，稍有不慎易产生断桩等严重缺陷。据统计国内外钻孔灌注桩的事故率高达510%。因此，灌注桩的质量检测就显得格外重要。灌注桩成桩质量通常存在两个方面的问题，一是属于桩身完整性，常见的缺陷有夹泥、断裂、缩颈、护颈、混凝土离析及桩顶混凝土密实度较差等。二是嵌岩桩，影响桩底支承条件的质量问题，主要是灌注混凝土前清孔不彻底，孔底沉淀厚度超过规定极限，影响承载力。2. 灌注桩的缺点： 灌注桩施工工艺比打入桩复杂，容易出现断桩、缩颈、混凝土离析和孔底虚土或沉渣过厚等质量问题。2.由于
6、钻孔桩质量不够稳定，要抽检更多数量的桩进行检验，增加检测费用。3. 缺陷产生的原因灌注桩的质量问题与其成桩工艺密切相关，属于桩身完整性的常见质量缺陷有夹泥、断裂、缩颈、扩颈、空洞、混凝土离析等。分析这些缺陷产生的原因，大致有： 灌注混凝土过程中，导管埋入混凝土中的深度不够，致使新灌混凝土上翻，或提升导管速度过快，导致导管中翻水，造成两次灌注，使桩身形成夹泥的断裂界面。3.孔中水头下降，对孔壁的静水压力减小，导致局部孔壁土层失稳坍落，造成混凝土桩身夹泥或缩颈。孔壁坍落部分留下的窟窿，成桩后形成护颈。3.混凝土搅拌不均匀，或运输路径太长、或导管漏水，混凝土受水冲泡等，使粗骨料集中在一起，造成桩身混
7、凝土离析。由于钻孔桩在施工过程中容易产生一些缺陷，故在施工中加强管理，保证工程质量。同时加强对成桩质量进行检查，使工程在施工过程中不留隐患。桩的检验目的，一是了解其承载力；二是检验桩本身混凝土质量是否符合质量要求；三是查明桩身的完整性，查清缺陷及其位置，以便对影响桩承载力和寿命的桩身缺陷进行必要的补救，以保证工程质量，不留下事故隐患。4. 目前国内外常用的桩基检测方法： 钻芯检测法：由于大直钻孔灌注桩的设计荷载一般较大，用静力试桩法有许多困难，所以常用地质钻机在桩身上沿长度方向钻取芯样，通过对芯样的观察和测试确定桩的质量。但这种方法只能反映钻孔范围内的小部分混凝土质量，而且设备庞大、费工费时、
8、价格昂贵，不宜作为大面积检测方法，而只能用于抽样检查，一般抽检总桩量的35%，或作为无损检测结果的校核手段。4.振动检测法：又称动测法。它是在桩顶用各种方法施加一个激振力，使桩体及至桩土体系产生振动。或在桩内产生应力波，通过对波动及波动参数的种种分析，以推定桩体混凝土质量及总体承载力的一种方法。这类方法主要有四种，分别为敲击法和锤击法、稳态激振机械阻抗法、瞬态激振机械阻抗法、水电效应法。4.超声脉冲检验法：该法是在检测混凝土缺陷的基础上发展起来的。其方法是在桩的混凝土灌注前沿桩的长度方向平行预埋若干根检测用管道，作为超声检测和接收换能器的通道。检测时探头分别在两个管子中同步移动，沿不同深度逐点
9、测出横断面上超声脉冲穿过混凝土时的各项参数，并按超声测缺原理分析每个断面上混凝土质量。4.射线法：该法是以放射性同位素辐射线在混凝土中的衰减、吸收、散射等现象为基础的一种方法。当射线穿过混凝土时，因混凝土质量不同或因存在缺陷，接收仪所记录的射线强弱发生变化，据此来判断桩的质量。4.常用的其他方法还有：(1)动力打桩法 ；(2)波动方程打桩分析法；(3)高应变法；(4)Case法 ；(5)波形拟合法 ；(6)应力波反射法 ；(7)稳态激振法 ；(8)机械阻抗法 ；(9)桩动测方法；(10)瞬态激振法 ；(11)低应变法；(12)动参数法 ；(13)水电效应法 ；(14)球击法；(15)火箭激振法
10、；(16)单孔反射法；(17)声波透射法；(18)双孔反射法。 5. 检测时均应符合下列要求： 目前对钻孔灌注桩质量检测一般都采用对桩身无破损的动力检测法。灌注桩应以低应变动力检测法对桩的匀质性进行检测，检测时均应符合下列要求： 对各墩台有代表性的桩用低应变动测法进行检测。重要工程或重要部位的桩宜逐根进行检测。无条件采用低应变动测法检测钻孔桩的柱桩时，应须取钻取芯样法，对总根数的至少35%桩进行检测；对于柱桩并应钻到桩底米以下。5.对质量有怀疑的桩及因灌注故障处理过的桩，均应用低应变动测法检测桩的质量。根据作用在桩顶上动荷载能量是否使桩土之间发生一定塑性位移或弹性位移，而把动力测桩分为高、低应
11、变两种方法。动力检测法又有高应变与低应变之分。对桩顶施加锤击，使桩身不沉应变达到以上的称为高应变动测法，否则称为低应变动测法。前者对了解桩的承载力效果较好，后者对检验桩身混凝土匀质性效果较优；前者检测设备较笨重，价格贵，且因要求锤与桩的重量比须大于，因此检测大直径、深长的灌注桩，锤的质量要求大于10吨以上，相应的吊张、搬运设备都显得笨重；后者设备较轻便，价格低些。高应变法，作用在桩上能量大，应力和应变水平接近或达到工程桩的应力、应变水平，动荷载使桩克服土阻力产生贯入度，从而使桩、土之间产生塑性位移。桩对外的抗力主要通过位移产生，有了位移，桩侧和桩尖土阻力得到一定程度的产挥。在桩顶量测到的桩，土
12、响应信号包括承载力因素，所以高应变试桩可以对单桩承载力进行判定，也可以评价桩身结构完整性。低应变法，作用在桩顶上的动荷载小于使用荷载，其能量小，只能使桩产生弹性变形，一般情况下只产生105动应变。它是通过应力波在桩身中传播和反射原理，对桩身结构完整性进行评价；根据振动理论对承载力进行推算。低应变法从原理上不能直接得到承载力的推断，而是由实测动刚度和静动对比的修正进行推算，因此带有很大的地区经验和人为因素。6. 桩动测法的优点： 仪器设备轻便，检测速度快和费用较低。6.具有静荷载试桩不具备的功能。动力试桩除了和静力试桩一样，可检测单桩承载力外，还有桩身结构完整性检测、沉桩能力分析、桩工机械监控和
13、桩动态特性测定等功能。6.可区分破坏模式是土的破坏还是桩身结构破坏。6.可对工程桩进行普查。低应变法检测速度快，费用低，可对工程桩进行普遍检查，然后有针对性对质量稍差的桩进行承载力检测，更好地保证工程质量。6.波形拟合法不仅可得到单桩总承载力，还可进行侧阻力分布和端阻力值的估计。7. 目前在桥梁桩基检测过程中最常用的方法是应力反射波法。下面简要介绍一下应力反射波法的原理及其应用. 反射波法的基本原理：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。在桩身明显存在波阻抗界面或桩身截面积变化部位，将产生反身波。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
14、息。据此计算桩身波速、判断桩身完整性和混凝土强度等级。当桩嵌于土体中，将受到桩周土的阻尼作用，桩的动力特性满足一维波动方程。即：V质点振动位移X振动质点到振源的距离t质点振动的时间n阻尼系数A桩的截面积Vp纵波在桩中传播的速度Vp=E/桩的质量密度当在桩顶施加瞬时外力F时，桩内只存在下行波，波在不同的波阻抗面上发生反射。从上式中，可推导出应力波在桩体中旅行的时间及其对不同结构介质桩的纵波速度：Vp=2L/tbL桩长tb桩底反射波到达时间当桩身存在缺陷或断桩时，各界面反射波使曲线变得复杂，认真分析波形并选出可靠的缺陷反射时间t，从而得到缺陷部位距桩顶的距离：L=Vpmt/Vpm同一工地多根已检合
15、格桩桩身纵波速度的平均值。t缺陷部位距桩顶的距离。7.现场检测及注意事项： 安装全部测试设备，并应确认各项仪器装置处于正常工作状态。在测试前应正确选定仪器系统的各项工作参数，使仪器在设定的状态下进行试验。在瞬态激振试验中，重复测试的次数应大于4次。在测试过程中应观察各设备的工作状态，当设备均处于正常状态，则该次测试有效。7.实测曲线判读解释的基本方法：由于桩身种类复杂，实测曲线判读人员的技术水平有限，实测资料的解释是一项较为困难的工作。 缺陷存在可能性的判读。判断桩身缺陷存在与否，需分辨实测曲线中有无缺陷的反射信号，及分辨桩底反射信号，这对缺陷的定性及定量解释是有帮助的。桩底反射明显，一般表明桩身完整性好，或缺陷轻微、规模小。另外计算桩身平均波速，从而评价桩身是否有缺陷及其严重程度。此外，还应分析地层等资料，排除由于桩周土层波阻抗变化过大等因素造成的假反射现象
