桩基础的测试与检测

《桩基础的测试与检测》由会员分享，可在线阅读，更多相关《桩基础的测试与检测（16页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、岩土工程测试技术课程论文学年学期： 20152016学年第2学期 论文题目： 桩基础的测试与检测 院 别： 土木工程学院 专 业： 勘查技术与工程 专业方向： 班 级： 1302班 学 生： 刘爽 学 号： 31300604225 指导教师： 李传金 岩土工程测试技术课程论文成绩评定表班级 勘查1302班 姓名 刘爽 学号 3130604225 评价指标评分标准百分制成绩（分）1学术水平（ 40分）论文有独到的见解，富有新意或对某些问题有较深刻的分析，有较高的学术水平或较大的实用价值（36分）论文有一定的见解，或对某一问题分析较深刻，有一定的学术水平或实用价值(32-36分) 论文能提出自己的

2、看法，选题有一定的价值，能理论联系实际。(28-32分)选题有一定的价值，但论文中自己的见解不多(24-28分)论文不能成立或有重大毛病(24分)2论证能力（ 30分）论点鲜明，论据确凿，论文表现出对实际问题有较强的分析能力和概括能力，文章材料翔实可靠，有说服力（27分）论点正确，论据可靠，对事物有一定的分析能力和概括能力，能运用所学理论和知识阐述有关问题(24-27分)观点正确，论述有理有据，但独立研究体现得不足，论文缺乏一定的尝试，材料能说明观点(21-24分)观点基本正确，并能对观点进行一定的论述，但缺乏分析概括能力和研究能力，照搬他人观点的痕迹较明显(18-21分)观点有错误或主要材料

3、不能说明观点(21分)3文字表达（ 30分）论文结构严谨，逻辑性强，论述层次清晰，语言准确，文字流畅，完全符合规范化要求（27分）论文结构合理，符合逻辑，文章层次分明，语言通顺、准确，达到规范化要求(24-27分)论文结构枯朽合理，文章层次较清晰，文理通顺，基本达到规范化要求(21-24分)论文结构中有不合理部分，逻辑性不强，论述基本清楚但不严密、不完整，或说服力不强(18-21分)内容空泛，结构混乱，文字表达不清，主题不符或文理不通，错别字较多，有抄袭现象，达不到规范化要求。(21分) 总 评 成 绩（分）备 注 教师签名： 日期： 年 月 日桩基础的测试与检测摘要：桩基础是一种应用十分广泛

4、的基础形式，在现代城乡建筑事业中迅速发展，桩基础的质量直接影响到整个建筑物的安危。桩基础的施工具有高度的隐蔽性，发现质量问题难，事故处理更难，因此，桩基础检测工作是整个桩基础中不可缺少的环节，只有提高桩基的检测评定结果的可靠性，才能真正确保桩基工程的质量与安全。但是桩基础的检测方法和技术标准有很多，对于实际工程中要应用哪种桩基检测理论和方法来进行最贴近最合理的评价工程的施工质量有待于进一步探讨和总结。1本文总结介绍桩基检测的几种常用方法、优缺点及适用范围。关键词：桩基础；检测；静力载荷；低应变；高应变桩的动力测试技术已有100余年的历史。最初是利用能量守恒定理和牛顿撞击定律，根据打桩时测得的贯

5、入度与打桩所消耗的能量建立关系式，推算桩的极限承载力。近代的桩基动测技术是以应力波理论为基础发展起来的，60年代波动方程分析方法进入实用阶段。桩基动测技术研究在我国始于20世纪70年代。自20世纪80年代以来，机械阻抗法、水电效应法、共振法、锤击贯入法等10余种方法相继问世，并在各地纷纷进行试验研究和应用。21 单桩静力载荷试验静载试验是模拟建筑荷载条件确定试验对象承载力的原位测试方法，将荷载分级施加到试验对象上，同时观测分级荷载作用下的沉降量，最后绘制荷载与沉降等关系曲线，依据规范确定承载力特征值。静载荷试验费时、费工、费钱，用数量较少的桩作静载试验所得出的结果难以代表全体桩基的质量情况,对

6、高承载力桩无能为力。31.1 静载荷试验的发展史新中国成立以前，在国内基本上没有桩基静载测试技术的发展，新中国成立以后，桩基静载测试技术才逐步发展起来。传统静载荷试验采用手动加压、人工操作、人工记录的方式进行。至今，桩基静载试验是一项方法成立，理论上无可争议的桩基检测技术，每种地基基础设计处理规范都把单桩静载试验列入首要位置。一般情况下，桩基静载试验的成果数据，如单桩承载力、沉降量等均认为是准确、可靠的，这已为无数的工程实例证明。21.2 单桩竖向抗压静载荷试验桩基础以承受竖向压荷载为主，采用接近于竖向抗压桩实际工作条件的试验方法，确定单桩的竖向抗压承载力。当桩身中埋设有量测元件时，还可以实测

7、庄周各土层的侧阻力和桩端阻力。1.2.1 检测目的确定单桩竖向抗压极限承载力，判断竖向抗服承载力是否满足设计要求,通过桩身内力及变形测试，测定桩侧、桩端阻力，验证高应变法的单桩竖向抗压承载力检测结果。31.2.2 实验设备加载系统：锚桩横梁反力装置、压重平台反力装置、锚桩压重联合反力装置。观测系统：荷载可用放置于千斤顶的应力环、应变式压力传感器直接测定，或采用压力传感器测油压换算成荷载。1.2.3 试验方法单桩竖向抗压静载试验的试验方法有慢速法、快速法、等灌入速率法和循环法等。按一定要求将荷载分级加到试验桩上，每级荷载维持不变直到桩顶下沉量增量达到规定的相对稳定标准，方可加下一级荷载。当达到规

8、定的终止试验条件时，停止加荷。1.2.4 检测结果与分析填写试验记录表，根据表格绘制有关试验成果曲线，根据竖向荷载沉降（QS）曲线确定单桩竖向承载力。1.3 单桩竖向抗拔静载荷试验单桩竖向抗拔静载荷试验就是采用接近于竖向抗拔桩实际工作条件的试验方法，确定单桩的竖向抗拔极限承载能力。1.3.1 检测目的确定单桩竖向抗拔极限承载力，判定竖向抗拔承载力是否满足设计要求，测定桩的侧摩阻力。1.3.2 试验设备加载系统：采用油压千斤顶，千斤顶的反力装置可以利用工程桩的反力反力锚桩，也可以采用天然地基提供支座反力。量测系统：荷载可用放置于千斤顶上的应力环、应变式压力传感器直接测定，也可以采用连接于千斤顶上

9、的标准压力表测定油压，换算出荷载值。41.3.3 试验方法单桩竖向抗拔静载荷试验一般采用慢速维持荷载法，加载方式和试验方法与单桩竖向抗压静载荷试验基本相同。1.3.4 检测结果与分析填写试验记录表，根据表格绘制有关试验成果曲线，根据竖向荷载沉降（U）曲线确定单桩竖向承载力，同一条件下，单桩竖向承载力特征值应按单桩竖向承载力极限值的一半取值。1.4 单桩水平静载荷试验单桩水平抗拔静载荷试验就是采用接近于水平受荷载桩实际工作条件的试验方法，确定单桩的竖向抗拔极限承载能力。1.4.1 实验目的确定单桩水平临界和极限承载力，推定土抗力参数判定水平承载力是否满足设计要求测定桩身弯矩和挠曲，确定弹性地基系

10、数，确定试桩在各级水平荷载作用下桩身弯矩的分配规律。1.4.2 试验设备加载系统：采用卧式千斤顶加载，用测力环或测力传感器测定施加的荷载，对往复式循环试验可采用双向往复式油压千斤顶。反力系统：利用周围的工程桩或者锚桩作为反力墩，也可根据需要把两根或者多根桩连成一体作为反力墩。量测系统：桩顶水平位移量测，桩身弯矩量测，桩身挠曲变形量测。1.4.3 试验方法实际工程中常用的方法有单向多循环加、卸荷法和双向多循环加、卸荷法或慢速维持荷载法。使用单向多循环加载法时，预估单桩水平承载力的1/151/10作为每级的加载增量。每级加载后恒载4min后读出水平位移，然后卸载到零，停2min后测读残余水平位移，

11、循环5次完成一级荷载检测。1.4.4 检测结果与分析填写单桩水平静载荷试验记录表，根据表格绘制有关试验成果曲线，根据竖向水平力时间位移（HtX）曲线、水平力位移梯度（HX/H），计算弹性地基系数的比例系数，确定单桩水平临界荷载和极限荷载。2 桩基的低应变动测桩基的低应变动测就是通过对桩顶施加激振能量，引起桩身及周围土体的微幅振动，同时用仪表量测和记录桩顶的振动速度和加速度，利用波动理论或机械阻抗理论对结果加以分析。桩基的低应变动测机理清晰、测试方法简便、成果较可靠、成本低，它的局限性，如桩头混凝土松软时，应力波不能从桩头沿桩身往桩底传播，得不到桩底的反射信一号当桩身有一个或两个以匕缺陷时，就不

12、容易测到以后的缺陷反射信号当桩身缺陷变化缓慢时如扩颈或缩颈，缺陷变化界面处的反射信号不明显，易造成误判或漏判受桩长径比的影响，对深部的缺陷反应不灵敏等，对缺陷只定性分析而不能定量分析。2.1 低应变检测的发展史20世纪80年代，以波动方程为基础的低应变法进入了快速发展期，各种低应变法在基础理论、机理、仪器研发、现场测试和信号处理技术、工程桩和模型桩验证研究、实践经验积累等方面，取得了许多有价值的成果。2.2 检测目的检验桩基施工质量，判断桩身完整性，判定桩身缺陷程度及位置等目的。2.3 检测方法基桩动测过程实质也是一种振动的测量过程，而涉及到振动测量，离不开对整个振动试验系统的全面分析，所谓振

13、动试验系统，通常意味着由以下部分组成：激振系统用以激发被测对象产生振动的设备或一套系统；测量系统将振动量加以转换、放大、显示或记录的系统；分析系统可将测量的结果进行分析处理。根据研究目的求得各种参数和图表，目前计算机已成为分析系统的核心被测系统即试验对象，也是最终研究对象。（1） 反射波法将桩头进行平整处理，把传感器固定在桩头，在桩身顶部位置，通过力棒进行桩身激振，所产生的应力波会沿桩身向下进行传播，如应力波在传递过程中，桩身中存在较为明显的波阻抗差异界面，会产生声波反射与透射，发射与透射强度是由介质波阻抗大小来决定的。根据波动理论知识可以分析出，如应力波在传播过程中遇见桩身混凝土存在着质量缺

14、陷，如蜂窝、空洞、裂缝、断裂及缩颈等，因波阻抗较小，所出现的发射波与入射波初动相位基本保持一致。通过波速高低发射波到达时间与振幅大小等，可以实现对桩身缺陷程度、缺陷位置及完整性的判断与分析。5（2） 机械阻抗法机械阻抗法是用理论计算和实测相结合的动态分析方法。机械阻抗法测试系统通过测定施加给桩的激励(输入)函数和桩的动态响应函数来识别桩的动态特性。6在现场测试中，冲击力由冲击棒自由下落冲击桩头产生，棒头上装有压电力传感器测量冲击力的幅度，桩的速度响应由放置于桩顶边沿的速度传感器检测。力信号和速度信号经基桩动测仪放大、滤波后，再由计算机记录并储存下来。分析计算时，由微机对所存两路信号作FFT(快

15、速傅利叶变换)运算后再相除即可得到所测桩的导纳幅频曲线，然后用测试分析软件对测试导纳曲线进行分析，而对桩的动态特性的分析计算，即可判断桩身砼的浇注质量、缺陷的类型及在桩身出现的位置。（3） 水电效应法激振装置是通过水中大电流脉冲放电，给桩头施加一瞬态激振力，信号接收及记录装置包括：临时安装在桩头上盛满水的水管、水听器、速度传感器、桩基检测分析仪或信号数据处理机。7根据时域波形曲线进行桩的结构完整性定性判读，即桩底反射是否明显、桩身是否出现多次反射、反射波相位为正或为负，波形衰减快慢和阻尼比大小等。根据频谱图进行桩结构完整性的定量分析，即频谱是一个主峰或多峰及其频率高低，确定桩的完整及缺陷位置；

16、而峰间频率差与理论值比较，及传递函数曲线1/C4值的变化，则用以估算桩径变化。（4） 动力参数法动力参数法检测承压桩的原理亦适用于承推桩，亦即动力参数法检测承推桩的原理也是根据单桩在敲击作用下，桩土振动频率的高低(或频率与初速度)以判断承推桩的强弱。其实质是横向冲击激振桩头，在测定桩土的自振频率fx(或桩土的自振频率fx与桩头初速度v0)后，根据振动理论和碰撞原理，计算单桩水平刚度kx，以kx为基础，计算承推桩的水平承载力和其它参数。83 桩基的高应变动测桩基的低应变动测就是在动测过程中利用外力使桩身产生较大的位移，进而可以对桩身的质量何其承载能力进行判断。相对低应变设备笨重、效率低及费用高，

17、相比静载相对好一些，但激励能量和检测有效深度大，在判定桩身水平整合型缝隙、预制桩接头等缺陷时，能够查明是否影响竖向抗压承载力，但波形分析中不确定性导致其误差较大。高应变检测的理论和方法很多，但其基本原理都类似：即在桩顶作用一个高能量冲击，使得桩土体系产生相对位移，激发出桩侧土的摩阻力，根据加速度传感器和应力传感器测得的数据获得桩身的动应力响应曲线，在一些基本假定的基础上，来预估基桩承载力和完整性。与低应变检测方法相比，不同点在于：高应变测试中，利用高能量锤的冲击会使土体产生永久变形，激发出桩侧土的摩阻力。3.1 高应变检测的发展史高应变动力法测试技术于20世纪80年代随美国PDI公司的PDA仪

18、器引入我国，20世纪90年代初国内类似的仪器和计算软件业相继面世。近几年，随着国内高层建筑数量的增多，该技术得到了广泛的应用和发展。93.2 检测目的判定单桩竖向抗压承载能力是否满足设计要求，检测桩身缺陷及其位置，判定桩身完整性类别，分析桩侧和桩端阻力。3.3 检测方法（1）CASE法CASE法是以行波理论为物理数学基础，它对桩的规定是假定桩为：连续均质的直杆，物理参数在测试的时间内不变。当重锤落到桩顶的时候，桩身上将产生向下传播的压力波，该压力波以波速c向下传播，如果不考虑土的反力作用，把桩看成是一个自由的弹性直杆，那么该应力波在到达桩尖以后会变成一个符号相反、形状和大小相同的向上传播的拉力

19、波，当返回到桩顶以后又变成向下传播的压力波，如此循环不断的反射，求出作用在桩身上的土反力值。10（2） 打桩公式法采用刚体碰撞过程中的动量与能量守恒原理，用于预制桩施工时的同步测试，打桩公式法目前最为流行的是工程新闻公式法和海利打桩公式法。在打桩机型号确定后，用打桩公式法试算该桩的单桩竖向容许承载力值、单桩竖向极限承载力标准值、单桩竖向承载力设计值和打桩经验贯入度；把以上估、试算的单桩竖向承载力三项值和打桩经验贯入度作为控制打桩质量的初步指标，结合高应变动力检测法取得工程桩试桩检测的单桩竖向极限承载力标准值、单桩竖向承载力标准值、最终贯入度和单桩竖向承载力设计值。11以上三种单桩竖向承载力设计

20、值均满足了设计者给定的单桩竖向承载力设计值，从而确定用打桩最终贯入度为主，控制打桩质量符合设计要求。（3） 锤击贯入法锤击贯入法是指用一定的重锤以不同的落距由低到高依次锤击桩顶，同时用力传感器量测桩顶锤击力，用百分表量测每次灌入所产生的贯入度，通过对测定结果的分析，判断桩身缺陷，确定单桩承载能力。打桩过程中最后几击的贯入度通常作为沉桩的控制标准，桩的静承载能力和贯入过程中的动阻力是密切相关的。（4） 波动方程法波动方程法，设桩为一维弹性杆，桩土间符合牛顿粘性体和理想塑性体模型，将锤、冲击块、锤垫、桩垫、桩等离散为一系列的单元，编程求解离散系统的差分方程组，得到打桩的反应曲线，根据实测的贯入度，

21、考虑土的吸着系数，从而求得桩的极限承载力。（5） 实测曲线拟合法实测曲线拟合法又称CAPWAPC法，其模型比较复杂，利用编程计算，是目前广泛应用的一种较为合理的方法，在此不多做介绍。4 超声波透射法超声波透射法是利用声波发射系统向桩基发射声波，通过发射换能器，声波在混凝土中传播受其物理力学和结构特征调节，通过接收转换器将声波放大，利用仪器采集数据，导入分析系统及显示器。12检测细致，不受桩长、桩径限制但需要预埋声测管，费用较高，无法定量判断缺陷。机理清晰、测试方法简便、成果较可靠、成本低，它的局限性：如桩头混凝土松软时，应力波不能从桩头沿桩身往桩底传播，得不到桩底的反射信号。4.1 声波透射法

22、的发展史超声脉冲技术应用于基桩检测的历史并不长。1949年,加拿大的莱斯利、切斯曼和英国的琼斯、加特费尔德首先把超声脉冲检测技术应用于结构混凝土的检测,取得了令人鼓舞的效果,引起了世界工程界的极大兴趣。在随后的几十年里,对这方面的研究不断深入、完善,仪器设备不断改进,技术应用越来越成熟、越来越普遍。至今,超声脉冲技术仍是工程结构物质量检测的重要手段之一。134.2 检测目的检测灌注桩桩身缺陷及其位置，判定桩身的完整性类别。4.3 检测设备超声仪主机、声波能量转换器。在超声波主机显示屏幕上可以清晰观察波列图、影响图等各种声参量数据，测试结果一目了然。能够准确的判读首波功能，以及能自动不间断的测距

23、功能缩短了检测时间。检测时对场地条件没限制、桩头混凝土无需处理即可检测大大提升了施工进度。仪器较轻小便于携带，里面配有离子电池能持续较长时间工作。4.4 检测方法（1） 桩内单孔透射法在钻芯取样后或只有一个孔道的可供检测使用的特殊情况下（如果孔内金属声测管，金属管影响超声波的传播路径，不能应用此方法）为了进一步对周围混凝土质量作出鉴定，可以将桩内单孔透射法作为钻芯检测的补充手段。此时，换能器放置于一个孔中，采用专用的一发双收换能器或者将换能器间用隔声材料隔离。14（2） 桩外单孔透射法该方法主要是因为桩上部结构己经施工或是桩内没有预埋声测管，不能将换能器放入桩内部进行检测，在紧靠桩身外侧土层中

24、钻一孔道，将一发射功率较大的平面换能器放在桩顶，另一换能器放在土层孔道中，缓慢提升此换能器，根据测试数据变化情况，大致判断桩身质量，因超声波在土中衰减较快，所以这种方法只能运用在桩长较短，且只能判定桩身是否存在严重缺陷，如断桩，夹层等。5 钻芯法基桩钻芯法是利用钻机设备在桩身中钻取芯样，以直观的方式鉴定桩身质量，检测施工桩长、桩底沉渣厚度和桩身完整性，判定或鉴别桩端岩土性状，并可采取试样进行室内力学试验，检测桩身强度。15基桩钻芯法在反映桩身质量完整性方面更直观、可靠，钻出的岩芯可制作成试件进行强度试验，但只反映小部分混凝土质量，存在盲区，且设备庞大、费工费时、价格高昂。5.1 检测目的检测灌

25、注桩桩长、桩身混凝土强度、桩底沉渣厚度，判断桩身完整性类。5.2 检测设备钻机、钻头及辅助设备。5.3 检测方法通过钻机打孔，监视孔口回水颜色和岩粉是变化，并详细记录，判断桩的质量。芯样取出后按顺序标记记录，将桩基水泥浆回灌封闭，通过对岩芯的处理实验结果判断评价成桩的质量。6 桩基检测的展望在桩基检测中，桩体缺陷程度无法定量分析、桩长评价因波速原因而存在一定误差、完整性分类人为因素较多最为突出。本文总结介绍了桩基检测的多种方法及分类，分析了各类的方法的优缺点及适用工程类型，为桩基检测工作提供了方便的使用方法介绍。桩基工程是地下隐蔽工程，复杂的地质条件等诸多因素的影响，给正确地检测、有效的验证带

26、来较大的困难，桩身质量检测基本上仍处于定性阶段，完全定量化更需要一个艰苦长期研究过程。因此，有必要进行进一步的研究，以期更加完善桩身完整性检测用。桩承载力自平衡试验方法是大承载力桩基静载试验的一种发展方向，但这种技术方法还刚刚兴起，测出的上段桩的摩阻力方向是向下的，与常规方法测出的摩阻力方向相反，这方面还需要做进一步的理论研究与现场对比试验。采用桩底加载法进行试桩,可缩短工期，节省大量人力、 物力。目前较多是用于测定嵌岩桩的嵌固力, 这是传统方法难以做到的。桩底加载法如能及早采用, 实为我国建筑业中的一项飞跃。16中国地域辽阔，工程地质复杂。中国土木工程建设的规模、持续发展的时间、工程建设中遇

27、到的岩土工程技术问题，都是其它国家不能相比的。这给我国岩土工程研究跻身世界一流并逐步处于领先地位创造了很好的条件。展望 21世纪岩土工程的发展，挑战与机遇并存，让我们的共同努力将中国岩土工程推向一个新水平。参考文献1高燕红.浅谈桩基检测技术及其展望.甘肃科技，2010(04):1272孙美迪.桩基检测技术在工程中应用和质量评价结果分析.吉林大学，2009(11):2-33刘冀.桩基检测技术的综合应.中南大学，2011（1）：44高亚威.采用静力载荷测试仪测定单桩承载力.中国水能及电气化，2014（12）：49-505彭雪松.探究低应变反射波法动力检测桩的完整性.水利科学与经济，2014（5）：

28、1136闫红波.机械阻抗法在基桩检测中应注意的几个问题.青岛理工大学学报，2008（1）：1197赵学勋 李达祥.水电效应法桩基检测M.西安公路研究所，1995：618梁文选.动力参数法无损检测承推桩承载力的原理及应用.建筑技术开发，1997（4）：139梁如福.浅谈高应变检测在工程基桩检测上应用以及注意的事项.科学之友，2010（6）：5210梁胜增.高应变桩基承载力检测法的分析与应用研究.西华大学，2009（3）：811张荣生.用经验公式法及打桩公式法与高应变动力检测法相结合控制桩基质量.工程质量，2003（3）：1412杨永亮.超声波透射法在桩基完整性检测中的应用.武汉大学，2012（6）：1813王洪波.声波透射法桩基检测应用研究.长安大学，2011（4）：814王洪波.声波透射法桩基检测应用研究.长安大学，2011（4）：1615吴文军 陈美珍 刘贵军.基桩低应变反射波法和钻芯法桩身完整性检测对比分析.建筑监督检测与造价，2010（5）：3416高燕红.浅谈桩基检测技术及其展望.甘肃科技，2010(04):12912