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1、基桩检测技术,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
2、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 : 摩擦桩; 端承桩; 摩擦端承桩; 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: 锤击法(
3、柴油锤) 静压法(静压桩机) (2)灌注桩 钻孔灌注桩 挖孔灌注桩 沉管灌注桩 冲抓成孔灌注桩 爆扩桩 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
4、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)
5、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=
6、cA :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
7、、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
8、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。 用宽脉冲获取桩底或桩下部缺陷反射信
9、号 低频:聚乙烯、尼龙、橡胶、木棒等(大质量) 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 波形重复性好 真实反映桩身实际情况, 完好桩桩底反射明显 波形光滑,不含毛刺或 震荡波形 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,1200,嵌岩桩,C30,3#桩:45.7m 桩身完整,桩
10、底同相反 射明显,有沉渣,判为 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,判为类桩,桩底反射,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,800,33m,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,判为类桩。,桩头疏松,第2章 低应变动力检测,3、杭州某花园某楼,夯扩灌注桩,377,5.2m,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 为类桩,开挖验证为 浅部局部离析,激振方式,第2章
11、低应变动力检测,4、杭州绕城北线某标段,钻孔灌注桩,1000,42m,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/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。,缺陷多次反射,第2章 低应变动力检测,5、杭州下沙某高校,钻孔灌注桩,800,33m,C30,处理前: 波形反应在1.5-2m处有严 重缺陷,判为类桩。 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,判为类桩。,浅部缺陷处理,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,1200,22m,C25,波形反应在4m左右扩径,7
12、m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。,扩径与缺陷叠加,第2章 低应变动力检测,7、杭州某中心二期,钻孔灌注桩,800,15.2m,C25,波形呈等间距多次同相反射,2m左右有严重缺陷,判为 /类桩。 开挖验证为1.8m处断裂。,浅部断裂,第2章 低应变动力检测,8、杭州湾大桥,预应力管桩,1200,53m,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,判为类桩。,桩周情况影响,第2章 低应变动力检测,9、上海金磐公寓,H型钢桩,
13、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,判为类桩。,钢板桩,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
14、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: 凿掉桩顶破碎层和软弱混凝土。 主筋直通至桩顶混凝土保护层之下,主筋在同一高度。 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。 桩顶设置钢筋网片2-3层,间
15、距60-100mm。 桩头混凝土强度提高1-2个等级,且不得低于C30。 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” 过小能量不足 过大偏心锤击,力峰值过大,击碎桩顶,加大误差 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