基樁動力檢測技術(shù)[建資薈萃]

1、樁基動力檢測技術(shù)河北省建筑科學研究院路彥13903217722一、基樁檢測的分類1基樁動力檢測1）低應變法檢測樁身質(zhì)量。2）高應變法檢測樁身完整性和單樁承載能力。2靜力試樁檢測樁的承載能力（豎向、水平）二、動力試樁1）低應變法檢測樁身質(zhì)量采用低能量瞬態(tài)或穩(wěn)態(tài)激振方式在樁頂激振，實測樁頂部的速度時程曲線或速度導納曲線，通過波動理論分析或頻域分析，對樁身完整性進行判定的檢測方法。低應變可分為反射波方法，機械阻抗法，擊球法，動力參數(shù)法、水電效應法，火箭法等。2）高應變法用重錘沖擊樁頂，實測樁頂部的速度和力時程曲線，通過波動理論分析，對單樁豎向抗壓承載力和樁身完整性進行判

2、定的檢測方法。高應變可分為Case法動力打樁公式，波形擬合法 錘擊貫入法等。三、幾個定義1樁身完整性反映樁身截面尺寸相對變化、樁身材料質(zhì)量和連續(xù)性的綜合定性指標。2樁身缺陷使樁身完整性惡化，在一定程度上引起樁身結(jié)構(gòu)強度和耐久性降低的樁身斷裂、裂縫、縮頸、夾泥（雜物）、空洞、峰窩、松散等現(xiàn)象的統(tǒng)稱。3鉆芯法測樁用鉆機鉆取芯樣以檢測樁長、樁身缺陷、樁底沉渣厚度以及樁身混凝土的強度、密實性和連續(xù)性，判定樁端巖土性狀的方法。四、反射波法的基本原理1 基本原理：一般樁長都大于樁的直徑（L / D 5：1），因此樁可視為一維彈性桿件，當樁頂作用一脈沖力后，便有應力波沿樁身傳播，遇到（廣義）波阻抗（Z=AC

3、）變化時，應力波在傳播過程中將產(chǎn)生反射、透射等物理現(xiàn)象。若應力波由Z1，傳入Z2則反射系數(shù)：RV=（Z1- Z2）/（Z1+Z2）透射系數(shù)：IV=2Z1/（Z2+Z1）樁遇到斷裂、離析、縮徑時：Z20正相反射擴徑時：Z2Z1 RV0反相反射2 檢測技術(shù)：（1） 傳感器的選擇與安裝（2） 激振技術(shù)3 曲線的判讀方法：樁遇到斷裂、離析、縮徑時：Z20正相反射擴徑時：Z2Z1 RVc/2LIII有明顯缺陷反射波，其他特征介于II類和IV類之間IV2L/c時刻前出現(xiàn)嚴懲缺陷反射波或周期性反射波，無樁底反射波；或因樁身淺部嚴重缺陷使波形呈現(xiàn)低頻大振幅衰減振動，無樁底反射波缺陷諧振峰排列基本等間距，相鄰頻

4、差fc/2L，無樁底諧振峰；或因樁身淺部嚴重缺陷只出現(xiàn)單一諧振峰，無樁底諧振峰注：對同一場地、地質(zhì)條件相近、樁型和成樁工藝相同的基樁，因樁端部分樁身阻抗與持力層阻抗相匹配導致實測信號無樁底反射波時，可按本場地同條件下有樁底反射波的其他樁實測信號判定樁身完整性類別。8.4.4對于混凝土灌注樁，采用時域信號分析時應區(qū)分樁身截面漸變后恢復至原樁徑并在該阻抗突變處的一次反射，或擴徑突變處的二次反射，結(jié)合成樁工藝和地質(zhì)條件綜合分析判定受檢樁的完整性類別。必要時，可采用實測曲線擬合法輔助判定樁身完整性或借助實測導納值、動剛度的相對高低輔助判定樁身完整性。8.4.5對于嵌巖樁，樁底時域反射信號為單一反射波且

5、與錘擊脈沖信號同向時，應采取其他方法核驗樁端嵌巖情況。8.4.6出現(xiàn)下列情況之一，樁身完整性判定宜結(jié)合其他檢測方法進行：1實測信號復雜，無規(guī)律，無法對其進行準確評價。2樁身截面漸變或多變，且變化幅度較大的混凝土灌注樁。8.4.7低應變檢測報告應給出樁身完整性檢測的實測信號曲線。8.4.8檢測報告除應包括本規(guī)范第3.5.5條內(nèi)容外，還應包括下列內(nèi)容：1樁身波速取值。2樁身完整性描述、缺陷的位置及樁身完整性類別；3時域信號時段所對應的樁身長度標尺、指數(shù)或線性放大的范圍及倍數(shù)；或幅頻信號曲線分析的頻率范圍、樁底或樁身缺陷對應的相鄰諧振峰間的頻差。9 高應變法9.1適用范圍9.1.1本方法適用于檢測基

6、樁的豎向抗壓承載力和樁身完整性；監(jiān)測預制樁打入時的樁身應力和錘擊能量傳遞比，為沉樁工藝參數(shù)及樁長選擇提供依據(jù)。9.1.2進行灌注樁的豎向抗壓承載力檢測時，應具有現(xiàn)場實測經(jīng)驗和本地區(qū)相近條件下的可靠對比驗證資料。9.1.3對于大直徑擴底樁和Q-s曲線具有緩變型特征的大直徑灌注樁，不宜采用本方法進行豎向抗壓承載力檢測。9.2 儀器設備9.2.1檢測儀器的主要技術(shù)性能指標不應低于現(xiàn)行行業(yè)標準基樁動測儀JG/T3055中表1規(guī)定的2級標準，且應具有保存、顯示實測力與速度信號和信號處理與分析的功能。9.2.2錘擊設備宜具有穩(wěn)固的導向裝置；打樁機械或類似的裝置（導桿式柴油錘除外）都可作為錘擊設備。9.2.

7、3高應變檢測用重錘應材質(zhì)均勻、形狀對稱、錘底平整，高徑（寬）比不得小于1，并采用鑄鐵或鑄鋼制作。當采取自由落錘安裝加速度傳感器的方式實測錘擊力時，重錘應整體鑄造，且高徑（寬）比應在1.01.5范圍內(nèi)。9.2.4進行高應變承載力檢測時，錘的重量應大于預估單樁極限承載力的1.0%1.5%，混凝土樁的樁徑大于600mm或樁長大于30m時取高值。9.2.5樁的貫入度可采用精密水準儀等儀器測定。9.3現(xiàn)場檢測9.3.1檢測前的準備工作應符合下列規(guī)定：1預制樁承載力的時間效應應通過復打確定。2樁頂面應平整，樁頂高度應滿足錘擊裝置的要求，樁錘重心應與樁頂對中，錘擊裝置架立應垂直。3對不能承受錘擊的樁頭應加固

8、處理，混凝土樁的樁頭處理按本規(guī)范附錄B執(zhí)行。4傳感器的安裝應符合本規(guī)范附錄F的規(guī)定。5樁頭頂部應設置樁墊，樁墊可采用1030mm厚的木板或膠合板等材料。9.3.2參數(shù)設定和計算應符合下列規(guī)定：1采樣時間間隔宜為50200s，信號采樣點數(shù)不宜小于1024點。2傳感器的設定值應按計量檢定結(jié)果設定。3自由落錘安裝加速度傳感器測力時，力的設定值由加速度傳感器設定值與重錘質(zhì)量的乘積確定。4測點處的樁截面尺寸應按實際測量確定，波速、質(zhì)量密度和彈性模量應按實際情況設定。5測點以下樁長和截面積可采用設計文件或施工記錄提供的數(shù)據(jù)作為設定值。6樁身材料質(zhì)量密度應按表9.3.2取值。表9.3.2樁身材料質(zhì)量密度（t

9、/m3）鋼樁混凝土預制樁離心管樁混凝土灌注樁7.852.452.502.552.602.407樁身波速可結(jié)合本地經(jīng)驗或按同場地同類型已檢樁的平均波速初步設定，現(xiàn)場檢測完成后應按第9.4.3條調(diào)整。8樁身材料彈性模量應按下式計算E=c2式中：E樁身材料彈性模量（kPa）；c樁身應力波傳播速度（m/s）；樁身材料質(zhì)量密度(t/m3)；9.3.3現(xiàn)場檢測應符合下列要求：1交流供電的測試系統(tǒng)應良好接地；檢測時測試系統(tǒng)應處于正常狀態(tài)。2采用自由落錘擊設備時，應重錘低擊，最大錘擊落落距不宜大于2.5m。3試驗目的為確定預制樁打樁過程中的樁身應力、沉樁設備匹配能力和選擇樁長時，應按本規(guī)范附錄G執(zhí)行。4檢測時

10、應及時檢查采集數(shù)據(jù)的質(zhì)量；每根受檢樁記錄的有效錘擊信號應根據(jù)樁頂最大動位移、貫入度以及樁身最大拉、壓應力和缺陷程度及其發(fā)展情裝飾品綜合確定。5發(fā)現(xiàn)測試波形紊亂，應分析原因；樁身有明顯缺陷或缺陷程度加劇，應停止檢測。9.3.4承載力檢測時宜實測樁的貫入度，單擊貫入度宜在26mm之間。9.4檢測數(shù)據(jù)的分析與判定9.4.1檢測承載力時選取錘擊信號，宜取錘擊能量較大的擊次。9.4.2當出現(xiàn)下列情況之一時，高應變錘擊信號不得作為承載力分析計算的依據(jù)：1傳感器安裝處理混凝土開裂或出現(xiàn)嚴重塑性變形使力曲線最終未歸零；2嚴重錘擊偏心，兩側(cè)力信號幅值相差超過1倍；3觸變效應的影響，預制樁在多次錘擊下承載力下降；

11、4四通道測試數(shù)據(jù)不全。9.4.3樁身波速可根據(jù)下行波波形起升沿的起點到上行波下降沿的起點之間的時差與已知樁長值確定（圖9.4.3）；樁底反射信號不明顯時，可根據(jù)樁長、混凝土波速的合理取值范圍以及鄰近樁的樁身波速值綜合確定。9.4.4當測點處原設定波速墮落有高速后的樁身波速改變時，樁身材料彈性模量和錘擊力信號幅值的高速應符合下列規(guī)定：1樁身材料彈性模量應按本規(guī)范式（9.3.2）重新計算。2當采用應變式傳感器測力時，應同時對原實測力值校正。9.4.5高應變實測的力和速度信號第一峰起始比例失調(diào)時，不得進行比例調(diào)整。9.4.6承載力分析計算前，應結(jié)合地質(zhì)條件、設計參數(shù)，對實測波形特征進行定性檢查：1實

12、測曲線特征反映出的樁承載性狀。2觀察樁身缺陷程度和位置，連續(xù)錘擊時缺陷的擴大或逐步閉合情況。9.4.7以下四種情況應采用靜載法進一步驗證：1樁身存在缺陷，無法判定樁的豎向承載力。2樁身缺陷對水平承載力有影響。3單擊貫入度大，樁底同向反射強烈且反射峰較寬，側(cè)阻力波、端阻力波反射弱，即波形表現(xiàn)出豎向承載性狀明顯與勘察報告中的地質(zhì)條件不符合。4嵌巖樁樁底同向反射強烈，且在時間2L/c后無明顯端阻力反射；也可采用鉆芯法核驗。9.4.8采用凱司法判定樁承載力，應符合下列規(guī)定：1只限于中、小直徑柱。2樁身材質(zhì)、截面應基本均勻。3陰尼系數(shù)Jc宜根據(jù)同條件下靜載試驗結(jié)果校核，或應在已取得相近條件下可靠對比資料

13、后，采用實測曲線擬合法確定Jc值，擬合計算的樁數(shù)不應少于檢測總樁數(shù)的30%，且不應小少于3根。4在同一場地、地質(zhì)條件相近和樁型及其截面積相同情況下，Jc的極差不宜大于平均值的30%。9.4.9凱司法判定樁承載力可按下列公式計算：式中Rc由凱司法判定的單樁豎向抗壓承載力(kN)；Jc凱司法阻尼系數(shù)；t1速度第一峰對應的時刻(ms)；F(t1)- t1時刻的錘擊力(kN);V(t1)- t1時刻的質(zhì)點運動速度(m/s);Z樁身截面力學阻抗（kNs/m）；A樁身截面面積（m2）；L測點下樁長（m）。注：公式（9.4.9.1）適用于t1+2L/c時刻樁側(cè)和樁端土阻力均已充分發(fā)揮的摩擦型樁。對于土阻力滯

14、后于t1+2L/c時刻明顯發(fā)揮或先于t1+2L/c時刻發(fā)揮并造成上部強烈反彈這兩種情況，宜分別采用以下兩種方法對Rc值進行提高修正：1適當將t1值延時，確定Rc的最大值。2考慮卸載回彈部分土阻力對Rc值進行修正。9.4.10采用實測曲線擬合法判定樁承載力，應符合下列規(guī)定：1所采用的力學模型應明確合理，樁和土的力學模型應能分別反映樁和土的實際力學性狀，模型參數(shù)的取值范圍應能限定。2擬合分析選用的參數(shù)應在巖土工程的合理范圍內(nèi)。3曲線擬合時間段長度在t1+2L/c時刻后延續(xù)時間不應小于20ms；對于此油錘打樁信號，在t1+2L/c時刻后延續(xù)時間不應小于30ms。4各單元所選用的土的最大彈性位移值不應

15、超過相應樁單元的最大計算位移值。5擬合完成時，土阻力響應區(qū)段的計算曲線與實測曲線應基本吻合。6貫入度的計算值應與實測值接近。9.4.11本方法對單樁承載力的統(tǒng)計和單樁豎向抗壓承載力特征值的確定應符合下列規(guī)定：1參加統(tǒng)計的試樁結(jié)果，當滿足其極差不超過平均值的30%時，取其平均值為單樁承載力統(tǒng)計值。2當極差超過30%時，應分析極差過大的原因，結(jié)合工程具體情況綜合確定。必要時可增加試樁數(shù)量。3單位工程同一條件下的單樁豎向抗壓承載力特征值Ra應按本方法得到的單樁承載力統(tǒng)計值的一半取值。9.4.12樁身完整性判定可采用以下方法進行：1采用實測曲線擬合法判定時，擬合所選用的樁土參數(shù)應符合本規(guī)范第9.4.1

16、0條第12款的規(guī)定；根據(jù)樁的成樁工藝，擬合時可采用樁身阻抗擬合或樁身裂隙(包括混凝土預制樁的接樁縫隙)擬合。2對于等截面樁，可按表9.4.12并結(jié)合經(jīng)驗判定；樁身完整性系數(shù)和樁身缺陷位置應分別按下列公式計算：式中樁身完整性系數(shù)；tx缺陷反射峰對應的時刻（ms）；x樁身缺陷至傳感器安裝點的距離（m）；Rx缺陷以上部位土阻力的估計值，等于缺陷反射波起始點的力與速度乘以樁身截面力學阻抗之差值，取值方法見圖表9.4.12樁身完整性判定類別值類別值I=1.0III0.60.8II0.81.0IV0.69.4.13出現(xiàn)下列情況之一時，樁身完整性判定宜按工程地質(zhì)條件和施工工藝，結(jié)合實測曲線擬合法或其創(chuàng)始檢測方法綜合進行：1 樁身有擴徑的樁。2 樁身截面漸變或多變的混凝土灌注樁。3 力和速度曲線在峰值附近比例失調(diào)，樁身淺部有缺陷的樁。4 錘擊力波上升緩慢，力與速度曲線比例失調(diào)的樁。9