樁基質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)

1、樁基質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)一 基樁分類1.按成樁方法對(duì)土層的影響分類：（1）擠土樁（打入、壓入、沉管灌注樁）（2）部分?jǐn)D土樁、微排土樁 （3）非擠土樁（挖孔、鉆孔灌注樁）2.按樁的功能分類：（1）抗軸向壓樁（摩擦樁、端承樁、端承摩擦樁）（2）抗側(cè)壓樁（3）抗拔樁3.按成樁方法分類：打入樁就地灌注樁靜壓樁螺旋樁碎石樁水泥土攪拌樁二樁基工程常見(jiàn)的質(zhì)量問(wèn)題1. 沉管灌注樁斷裂拉裂縮頸斷樁離析吊腳樁2. 沖、鉆孔灌注樁斷樁離析塌孔、縮頸、夾泥沉渣過(guò)厚3. 混凝土預(yù)制樁樁身開(kāi)裂樁頭打碎擠折斷破裂三樁基檢測(cè)概論常規(guī)方法：四.樁基檢測(cè)新方法1測(cè)定承載力的自平衡法。2靜動(dòng)法。3檢測(cè)樁身混凝土缺陷的CT掃描等。五灌注樁成

2、孔質(zhì)量檢測(cè)1.成孔質(zhì)量檢驗(yàn)的內(nèi)容2. 孔底沉渣厚度檢測(cè)目前測(cè)量沉渣厚度的方法大致有測(cè)錘法、電阻率法、電容法、聲波法等。六樁基靜載試驗(yàn)包括豎向抗壓靜載試驗(yàn)，單樁豎向抗拔靜荷載試驗(yàn)，單樁水平靜載試驗(yàn)?？箟红o載試驗(yàn)：1.靜載方法原理簡(jiǎn)介利用堆載或錨樁等反力裝置，由千斤頂施力于單樁、復(fù)合地基或天然地基，并記錄被測(cè)對(duì)象的位移變化，由獲得的力與位移曲線（Q-S），或位移時(shí)間曲線（S-Lgt）等資料，按照國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)可確定:（1）單樁、復(fù)合地基或天然地基等極限承載力（2）對(duì)工程樁的承載力進(jìn)行抽樣檢驗(yàn)和評(píng)價(jià)（3）實(shí)測(cè)樁身摩阻力和樁端阻力(研究性試驗(yàn)) 適用范圍：?jiǎn)螛敦Q向抗壓靜載荷試驗(yàn)、單樁水平靜載荷試驗(yàn)、單樁

3、豎向抗拔靜載荷試驗(yàn)、地基處理的靜載荷試驗(yàn)、天然地基的平板豎向靜載荷試驗(yàn)等。2.豎向抗壓靜載試驗(yàn)加載裝置（1）錨樁橫梁反力裝置（2）堆重平臺(tái)反力裝置（3）錨樁堆重聯(lián)合反力裝置（4）地錨反力裝置3. 測(cè)試儀表千斤頂并聯(lián)加載；壓力表測(cè)定油壓，并換算為荷載；應(yīng)力環(huán)或壓力傳感器實(shí)行雙控校正。沉降測(cè)量一般采用百分表或電子位移計(jì)，設(shè)置在樁的2個(gè)正交直徑方向，對(duì)稱安裝4個(gè)；小直徑樁可安裝2個(gè)或3個(gè)。沉降測(cè)定平面離開(kāi)樁頂?shù)木嚯x不應(yīng)小于0.5倍樁徑。4.樁身量測(cè)元件國(guó)內(nèi)：電阻式應(yīng)變計(jì)和振弦式鋼筋應(yīng)力計(jì)；國(guó)外：金屬管及測(cè)桿。5. 加載方法慢速維持荷載法快速維持荷載法多循環(huán)加卸載法等貫入速率法6. 單樁豎向極限承載力

4、的確定豎向抗拔靜荷載試驗(yàn)：1.試驗(yàn)加載裝置一般采用千斤頂加載，其反力裝置一般采有兩根錨樁和承載梁組成，試樁和承載梁用拉桿連接，將千斤頂置于兩根試樁之上，頂推承載梁，引起試樁上拔。應(yīng)盡量利用工程樁為反力錨樁，若灌注樁作錨樁，直沿樁身通長(zhǎng)配筋，以免出現(xiàn)樁身的破損。單樁水平靜載試驗(yàn)：1確定試樁承載能力 試樁的水平承載力可直接由水平荷載和水平位移曲線判定，亦可根據(jù)實(shí)測(cè)樁身應(yīng)變來(lái)判定。2確定試樁在各級(jí)荷載下彎矩分布規(guī)律當(dāng)樁身埋設(shè)有量測(cè)元件時(shí)，可以較精確求得各級(jí)水平荷載作用下樁身彎矩的分布情況，從而為檢驗(yàn)樁身強(qiáng)度，推求不同深度彈性地基系數(shù)提供依據(jù)。3確定彈性地基系數(shù)4推求實(shí)際地基反力系數(shù) 七自平衡法靜載試

5、驗(yàn)技術(shù)1. 原理自平衡法靜載試驗(yàn)技術(shù)是將千斤頂放置在樁的底部，向上頂樁身的同時(shí)，向下壓樁底，使樁的摩阻力和端阻力互為反力，分別得到荷載一位移曲線，疊加后得到樁頂?shù)某休d力和位移關(guān)系的Qs曲線。這種方法解決了大噸位樁豎向承載力現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，并分別測(cè)得樁側(cè)阻力和樁端阻力以便更有利于指導(dǎo)設(shè)計(jì)。利用這種新試驗(yàn)技術(shù)，還可完成人工挖孔樁持力層原位荷載試驗(yàn)，對(duì)受場(chǎng)地條件限制無(wú)法進(jìn)行常規(guī)靜載試驗(yàn)的樁進(jìn)行單樁豎向承載力現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。2.應(yīng)用范圍自平衡試樁法適用于部分粘土、粉土、砂土、巖層中的鉆孔灌注樁、人工挖孔樁、沉管灌注樁等，特別適用于傳統(tǒng)靜載試樁相當(dāng)困難的水上試樁。坡上試樁、基坑底試樁，狹窄場(chǎng)地試樁等情況。3. 試驗(yàn)

6、裝置自平衡試樁法的主要裝置是經(jīng)特別設(shè)計(jì)的液壓千斤頂式的荷載箱，也稱為壓力單元。八樁基低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)樁基動(dòng)力檢測(cè)是指在樁頂施加一個(gè)動(dòng)態(tài)力（可以是瞬態(tài)沖擊力或穩(wěn)態(tài)激振力）。樁土系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)力的作用下產(chǎn)生動(dòng)態(tài)響應(yīng)信號(hào)（位移、速度、加速度信號(hào)），通過(guò)對(duì)信號(hào)的時(shí)域分析、頻域分析或傳遞函數(shù)分析，判斷樁身結(jié)構(gòu)的完整性，推斷單樁承載力。 根據(jù)作用在樁頂上的動(dòng)荷載能量能否使樁土之間發(fā)生一定彈性位移或塑性位移，把動(dòng)力測(cè)樁分為低應(yīng)變、高應(yīng)變兩種方法。低應(yīng)變作用在樁頂上的動(dòng)荷載遠(yuǎn)小于樁的使用荷載，能量小，只能使樁土產(chǎn)生彈性變形。1. 低應(yīng)變動(dòng)測(cè)技術(shù) 反射波法機(jī)械阻抗法水電效應(yīng)法動(dòng)力參數(shù)法共振法球擊法2. 原理基樁反射波

7、法檢測(cè)樁身結(jié)構(gòu)完整性的基本原理是：通過(guò)在樁頂施加激振信號(hào)產(chǎn)生應(yīng)力波，該應(yīng)力波沿樁身傳播過(guò)程中，遇到不連續(xù)界面（如蜂窩、夾泥、斷裂、孔洞等缺陷）和樁底面時(shí)，將產(chǎn)生反射波，檢測(cè)分析反射波的傳播時(shí)間、幅值和波形特征，就能判斷樁的完整性。 3. 樁身完整性定義樁身完整性類別是按缺陷對(duì)樁身結(jié)構(gòu)承載力的影響程度，劃分為四類：一類：樁身完整； 二類:樁身有輕微缺陷，不會(huì)影響樁身結(jié)構(gòu)承載力的發(fā)揮。 三類:樁身有明顯缺陷，對(duì)樁身結(jié)構(gòu)承載力有影響，一般應(yīng)采用其他方法驗(yàn)證其可用性，或根據(jù)具體情況進(jìn)行設(shè)計(jì)復(fù)核或補(bǔ)強(qiáng)處理。 四類:樁身存在嚴(yán)重缺陷，一般應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理。九樁基高應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)1. 基本原理用重錘沖擊樁頂，使

8、樁土產(chǎn)生足夠的相對(duì)位移，以充分激發(fā)樁周土阻力和樁端支承力，通過(guò)安裝在樁頂以下樁身兩側(cè)的力和加速度傳感器接收樁的應(yīng)力波信號(hào)，應(yīng)用應(yīng)力波理論分析處理力和速度時(shí)程曲線，從而判定樁的承載力和評(píng)價(jià)樁身質(zhì)量完整性。2. 已有的方法(1)打樁公式法(2)錘擊貫人法(3)Smith波動(dòng)方程法(4)波動(dòng)方程半經(jīng)驗(yàn)解析解法，也稱CASE法將樁假定為一維彈性桿件，土體靜阻力不隨時(shí)間變化，動(dòng)阻力僅集中在樁尖。根據(jù)應(yīng)力波理論，同時(shí)分析樁身完整性和樁土系統(tǒng)承載力。(5)波動(dòng)方程擬合法，即 CAPWAP法(6)靜動(dòng)法 3. CASE法和CAPWAP法CASE法和CAPWAP法是目前最常用的兩種高應(yīng)變動(dòng)力試樁方法，也是狹義的

9、高應(yīng)變動(dòng)力試樁法。 它們的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試方法和測(cè)試系統(tǒng)完全相同，通過(guò)重錘（錘重應(yīng)大于預(yù)估的單樁極限承載力的1.01.5）沖擊樁頭，產(chǎn)生沿樁身向下傳播的應(yīng)力波和一定的樁土位移，利用對(duì)稱安裝于樁頂兩側(cè)的加速度計(jì)和特制工具式應(yīng)變計(jì)記錄沖擊波作用下的加速度與應(yīng)變，并通過(guò)長(zhǎng)線電纜傳輸給樁基動(dòng)測(cè)儀；然后采用不同軟件求得相應(yīng)承載力和基樁質(zhì)量完整性指數(shù).CASE法由于分析較為簡(jiǎn)單，可在現(xiàn)場(chǎng)提交，高應(yīng)變動(dòng)力試樁現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試示意圖結(jié)果，因而也稱波動(dòng)方程實(shí)時(shí)分析法；而擬合法因要進(jìn)行大量擬合反演運(yùn)算，一般只能在室內(nèi)進(jìn)行。 （1）CASE法目的：樁的承載力，樁身完整性，樁身應(yīng)力和錘擊能量傳遞。優(yōu)點(diǎn)：具有很強(qiáng)的實(shí)時(shí)測(cè)量分析功能。（

10、2）Case承載力計(jì)算方法1）去除土阻尼的影響。2）對(duì)給定的F和V曲線，正確選擇t1時(shí)刻，使其中所包含的靜阻力充分發(fā)揮。3）對(duì)于樁先于2L/C回彈（速度為負(fù)) 造成樁中上部土阻力凡卸載，需對(duì)此做出修正。4）在試驗(yàn)過(guò)程中，樁周土應(yīng)出現(xiàn)塑性變形，即樁出現(xiàn)永久貫人度，以證實(shí)打樁時(shí)土的極限阻力充分發(fā)揮；否則不可能得到樁的極限承載力。5）考慮樁的承載力隨時(shí)間變化的因素。土阻力表達(dá)式(3) 限制條件1）樁身存在缺陷，無(wú)法判定樁的豎向承載力。2）樁身缺陷對(duì)水平承載力有影響。3）單擊貫人度大，樁底同向反射強(qiáng)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(bào)告中的地質(zhì)條件不符合。4）

11、嵌巖樁樁底同向反射強(qiáng)烈，且在時(shí)間2L/C后無(wú)明顯端阻力反射,也可采用鉆芯法核驗(yàn)。十.灌注樁聲波檢測(cè) 基樁成孔后，灌混凝土之前，在樁內(nèi)預(yù)埋若干根聲測(cè)管作為聲波發(fā)射和接收換能器的通道，在樁身混凝土灌注若干天后開(kāi)始檢測(cè)，用聲波檢測(cè)儀沿樁的縱軸方向以一定的間距逐點(diǎn)檢測(cè)聲波穿過(guò)樁身各截面的聲學(xué)參數(shù)，然后對(duì)這些檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，分析和判斷，以確定樁身混凝土缺陷的位置、程度，從而推斷樁身混凝土的完整性。1. 原理砼結(jié)構(gòu)是一個(gè)多孔漿及侵粗骨料組成的多相體系，當(dāng)一定頻帶寬的超聲脈沖在結(jié)構(gòu)中傳播時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生一系列現(xiàn)象。所有這些信息可以由聲傳播速度和接收信號(hào)強(qiáng)度、波形來(lái)表征它所反映的被測(cè)材料的粘彈力學(xué)特性及缺陷的性

12、質(zhì)。因此，采用適應(yīng)的超聲檢測(cè)方法，可用來(lái)評(píng)價(jià)樁基的質(zhì)量、澆注均勻性、缺陷的范圍及性質(zhì)等 。2.特點(diǎn)（1）檢測(cè)細(xì)致，結(jié)果準(zhǔn)確可靠。（2）不受樁長(zhǎng)樁徑限制。（3）無(wú)盲區(qū)聲測(cè)管埋到什么部位就可檢測(cè)什么部位，包括樁頂?shù)蛷?qiáng)區(qū)和樁底沉渣厚度。（4）毋須樁頂露出地面即可檢測(cè)，方便施工。（5）可估算混凝土強(qiáng)度。4. 超聲法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度的原理(1)混凝土強(qiáng)度(f)越高，其波速(c)也越快。(2)當(dāng)知道fc之間的關(guān)系曲線后，測(cè)出結(jié)構(gòu)物混凝土的波速就可以推算結(jié)構(gòu)物混凝土的強(qiáng)度。5. 超聲法探測(cè)混凝土內(nèi)部缺陷的原理由于缺陷（空洞、蜂窩區(qū)）的存在，混凝土連續(xù)性中斷，缺陷區(qū)與混凝土之間成為界面（空氣與混凝土）。在這界面

13、上，超聲波傳播情況發(fā)生變動(dòng)發(fā)生反射、散射與繞射?？赏ㄟ^(guò)波的振幅、頻率、波形反映出來(lái)。5. 超聲法檢測(cè)混凝土灌注樁質(zhì)量(1)聲測(cè)管的安裝埋設(shè)（鋼管、PVC管）3550mm。聲測(cè)管是預(yù)留的聲波換能器的通道，需預(yù)先埋設(shè)在灌注樁中。通常是將聲測(cè)管固定在鋼筋籠架立筋的內(nèi)側(cè)，隨鋼筋籠一段段沉人樁孔中，然后澆注混凝土。(2)聲測(cè)管的數(shù)量和布置D（樁徑）800mm，2根；800mD 2000mm，不少于3根；D2000mm，不少于4根。 每?jī)筛暅y(cè)管組成一對(duì)進(jìn)行測(cè)試，稱為一個(gè)測(cè)試面。埋兩根管有一個(gè)測(cè)試面；三根管三個(gè)測(cè)試面；四根管六個(gè)測(cè)試面。（3）樁身混凝土質(zhì)量的判斷和評(píng)定1）樁身混凝土是否存在缺陷及其位置范圍

14、、及性質(zhì)；2）樁身混凝土強(qiáng)度；3）樁身混凝土均勻性。十一.聲 學(xué) 原 理十一. 灌注樁試件強(qiáng)度檢測(cè)與鉆芯法檢測(cè) 混凝土強(qiáng)度是灌注樁施工質(zhì)量驗(yàn)收的主控項(xiàng)目，樁身混凝土強(qiáng)度必須符合設(shè)計(jì)要求。混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)的方法為：在澆注灌注樁混凝土?xí)r預(yù)留一定數(shù)量立方體試件，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)后，在28d齡期，用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測(cè)得試件的抗壓強(qiáng)度，并根據(jù)試件強(qiáng)度評(píng)定樁身混凝土的抗壓強(qiáng)度是否滿足設(shè)計(jì)要求。1. 鉆芯法概述采用巖芯鉆探技術(shù)和施工工藝，在樁身上沿長(zhǎng)度方向鉆取混凝土芯樣及樁端巖土芯樣，通過(guò)對(duì)芯樣的觀察和測(cè)試，用以評(píng)價(jià)成樁質(zhì)量的檢測(cè)方法。檢測(cè)內(nèi)容如下：（1）驗(yàn)證樁身完整性，如樁身混凝土膠結(jié)狀況，有無(wú)氣孔、松散或斷樁等；（

15、2）檢測(cè)樁身混凝土強(qiáng)度是否符合設(shè)計(jì)要求；（3）樁底沉渣是否符合設(shè)計(jì)或規(guī)范的要求；（4）樁底持力層的巖土性狀（強(qiáng)度）和厚度是否符合 設(shè)計(jì)或規(guī)范要求；（5）施工記錄樁長(zhǎng)是否真實(shí)。2. 鉆進(jìn)取樣方法鋼粒鉆進(jìn)硬質(zhì)合金鉆進(jìn)金剛石鉆進(jìn)3. 檢測(cè)設(shè)備巖芯鉆機(jī)鋸切機(jī)磨平機(jī)補(bǔ)平器壓力機(jī)4. 鉆孔數(shù)量（1）樁徑小于1.2m的鉆1孔，樁徑為1.21.6m的樁鉆2孔，樁徑大于1.6m的樁鉆3孔。（2）當(dāng)鉆芯孔為一個(gè)時(shí)，為避開(kāi)導(dǎo)管附近的混凝土質(zhì)量相對(duì)較差、不具有代表性的部位，宜在距樁中心10-15cm的位置開(kāi)孔；當(dāng)鉆芯孔為兩個(gè)或兩個(gè)以上時(shí)，開(kāi)孔位置宜在距樁中心(0.150.25)D內(nèi)均勻?qū)ΨQ布置。5. 鉆進(jìn)取芯鉆進(jìn)回次

16、進(jìn)尺長(zhǎng)度，在膠結(jié)良好的混凝土層，宜控制在1.5m；膠結(jié)不良層、斷樁層、縮徑部位等的回次進(jìn)尺宜控制在0.5m左右；開(kāi)孔鉆進(jìn)，樁底持力層面以上1.0m以內(nèi)及持力層鉆進(jìn)，回次進(jìn)尺以不超過(guò)1.0m為宜。5. 補(bǔ)孔當(dāng)單樁質(zhì)量評(píng)價(jià)滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，樁上留下的孔洞應(yīng)及時(shí)修補(bǔ)；否則應(yīng)封存鉆芯孔，留待處理。 鉆芯孔用水泥漿回灌封閉。終孔后下入鉆桿，向鉆孔內(nèi)泵入清水，將孔內(nèi)巖粉、樁底沉渣沖洗干凈，排出孔外；洗孔后用鉆桿向孔內(nèi)泵壓配制好的水泥凈漿，將孔內(nèi)清水壓出孔外；孔口返出水泥漿后，逐漸減少孔內(nèi)鉆桿數(shù)，繼續(xù)向孔內(nèi)壓漿，充滿全孔后起撥套管。灌漿壓力視孔深而定，一般為0.51.OMPa。6. 混凝土芯樣強(qiáng)度檢驗(yàn)在灌注樁

17、上鉆孔取芯后，應(yīng)抽取一定數(shù)量的混凝土芯樣，將芯樣加工成抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)試件，在壓力機(jī)上作抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，驗(yàn)證樁身混凝土的實(shí)際強(qiáng)度。（1）芯樣試件截取。 （2）芯樣試件加工, 選取芯樣后，應(yīng)將混凝土芯樣加工成強(qiáng)度試驗(yàn)所需的試件。（3）磨平機(jī)上磨平。（4）用水泥砂漿（或水泥凈漿）或硫磺膠泥（或硫磺）等材料在專用補(bǔ)平器上補(bǔ)平；（5）抗壓試驗(yàn)、強(qiáng)度檢驗(yàn)。十二.動(dòng)力觸探檢測(cè)法 動(dòng)力觸探是工程地質(zhì)勘探中一種常用的方法。它是利用一定的錘擊動(dòng)能，將一定規(guī)格的圓錐探頭打人土中，根據(jù)打入士中的阻抗大小判別土層的變化，對(duì)土層進(jìn)行力學(xué)分層，并確定土層的物理力學(xué)性質(zhì)，對(duì)地基土作出工程地質(zhì)評(píng)價(jià)。通常以打入土中一定深度所須的錘擊數(shù)來(lái)表示上的阻抗，也有以動(dòng)貫入阻力來(lái)表示土的阻抗。 圓錐動(dòng)力觸探的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、工效較高、適應(yīng)性廣，并具有連續(xù)貫入的特性。對(duì)難以取樣的砂土。粉土、碎石類土等，對(duì)靜力觸探難以貫人的土層，動(dòng)力圓錐觸探是十分有效的勘探測(cè)試手段。圓錐動(dòng)力觸探的缺點(diǎn)是不能采樣對(duì)土進(jìn)行直接鑒別描述，試驗(yàn)誤差較大。1. 檢驗(yàn)方法（1）檢驗(yàn)設(shè)備:輕型動(dòng)力觸探檢驗(yàn)設(shè)備主要由圓錐頭、觸探桿、穿心錘三部分組成。（2）檢驗(yàn)時(shí)間：水泥土攪拌樁成樁后7d內(nèi)。2.檢驗(yàn)要點(diǎn)(1)落錘方式：對(duì)錘擊能量的影響極大，應(yīng)采用固定落距的自由落錘的錘擊方式。 (2)先用輕便鉆具在樁身