基桩检测方法讲座

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1、基桩检测方法讲座主讲：孙雪峰1 前言n1.1 桩基作用n1.2 桩基承载机理n1.3 桩的分类n1.4 常见基桩质量通病n1.5 基桩检测内容n1.6 基桩检测方法1.1桩基作用n桩是埋入土中的柱形杆件，其作用是将上部结构的荷载传递到深部较坚硬、压缩性小的土层或岩层上。n优点：抗震性能好，沉降量小和承载力高，同时可解决特殊地基土（液化土、软弱土、湿陷性土、冻土和膨胀土）承载力问题1.2.1 桩基承载机理n在竖向受压荷载作用下，桩顶荷载由桩侧摩阻力和桩端阻力承担，二者的发挥过程反应了桩土体系荷载的传递过程：在初始受荷阶段，桩顶位移小，荷载由桩上侧表面的土阻力承担，以剪应力形式传递给桩周土体，桩身

2、应力和应变随深度递减；随着荷载的增大，桩顶位移加大，桩侧摩阻力由上至下逐步被发挥出来，在达到极限值后，继续增加的荷载则全部由桩端土阻力承担。随着桩端持力层的压缩和塑性挤出，桩顶位移增长速度加大，在桩端阻力达到极限值后，位移迅速增大而破坏，此时桩所承受的荷载达到极限承载力。1.2.2 桩基承载机理n侧阻影响分析：桩土间的相对位移是侧摩阻力发挥的必要条件，粘性土为510mm，砂类土为1020mm n端阻影响分析：桩端土发挥其全部土阻力需更大的位移，持力层的选择对提高承载力、减少沉降量至关重要 1.3.1 桩的分类n按桩身材料：钢筋混凝土桩 钢桩 木桩1.3.2 桩的分类n按桩土相互作用特性：摩擦桩

3、：侧阻80%90%端承桩：端承力60以上 抗拔桩 水平受荷桩：支护桩1.3.3 桩的分类n按成桩方法：打入桩：预制桩、预应力管桩、钢桩 灌注桩：1 非挤土桩：人工挖孔桩、钻孔桩等 2 部分挤土桩：冲孔桩 3 挤土桩：沉管灌注桩、夯扩灌注桩 1.4 常见基桩质量通病常见基桩质量通病 n冲钻孔桩：桩底沉渣厚、孔壁泥皮厚、浇注砼时断桩、离析，塌孔致扩径、缩颈或断桩 n沉管灌注桩：缩颈、夹泥或断桩 n人工挖孔桩：离析n预制桩：桩身拉断、接头焊接质量差、桩身折断、遇孤石爆桩等1.5 基桩检测内容n研究对象：基桩n基桩承载力n桩身完整性 1.6 基桩检测方法n1.直接法：通过现场原型试验直接获得检测项目结

4、果或为施工验收提供依据的检测方法，如静载、钻芯n2.半直接法：在现场原型试验基础上，同时基于一些理论假设和工程实践经验并加以综合分析才能最终获得检测项目结果的检测方法，如低应变、高应变、超声波n3.间接法2 基桩质量检测基本规定n2.1 检测规范n2.2 检测方法及检测目的 n2.3 检测开始时间的确定 n2.4 抽样规则与抽检数量n2.5 检测仪器设备n2.6 检测结果评价 2.1 检测规范n1.建筑基桩检测技术规范JGJ106-2003n2.建筑地基基础设计规范GB50007-2002n3.岩土工程勘察规范GB50021-2002n4.建筑地基处理技术规范JGJ79-2002n5.建筑地基

5、基础工程施工质量验收规范 GB50202-2002 2.2 检测方法和目的n单桩竖向抗压静载试验：确定单桩竖向抗压极限承载力；判定竖向抗压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 2.2 检测方法和目的n钻芯法：检测灌注桩桩长桩身混凝土强度桩底沉渣厚度判定或鉴别桩底岩土性状判定桩身完整性类别 2.2 检测方法和目的n低应变法：检测桩身缺陷及其位置判定桩身完整性类别 2.2 检测方法和目的n高应变法：判定单桩竖向抗压承载力是否满足设计要求检测桩身缺陷及其位置分析桩侧和桩端土阻力 判定桩身完整性类别 2.2 检测方法和目的n声波透

6、射法：检测桩身缺陷及其位置判定桩身完整性类别 2.3 检测开始时间的确定n静载、高应变：混凝土强度达到28天龄期或同条件养护试块达到设计强度（灌注桩）、休止时间达到规范要求 n低应变、声波透射：混凝土强度大于设计强度的70且不低于15MPa n钻芯：达到28d龄期或同条件养护试块达到设计强度 2.3 检测开始时间的确定n静载、高应变试验休止时间：考虑时间效应，砂土7天，粉土10天，非饱和粘性土15天，饱和粘性土25天；泥浆护壁灌注桩，宜适当延长休止时间。2.4采用静载试验验收条件n(1)设计等级为甲级的建筑桩基。n(2)地质条件复杂、桩施工质量可靠性低。n(3)本地区采用的新桩型或新工艺。n(

7、4)挤土群桩施工产生挤土效应。2.5 抽样规则与抽检数量n规则：有限的抽样检测下，保证质量安全（见P9规定）n数量：静载：1%，不少于3根；2根（总50根）低应变：20%100钻芯：10%，不少于10根高应变：5%，不少于5根2.6 检测仪器设备n1.检测前应进行检查调试n2.在检定期内使用n3.环境条件符合要求2.7 检测结果评价n承载力评价：承载力特征值是否满足设计要求n桩身完整性：类桩：桩身完整 类桩：桩身有轻微缺陷，不会影响桩身结构承载力的正常发挥 类桩：桩身有明显缺陷，对桩身结构承载力有影响 类桩：桩身存在严重缺陷3.静载试验n分类：单桩竖向抗压静载试验单桩竖向抗拔静载试验单桩水平静

8、载试验3.1 测试数据n位移：沉降量、上拔量、水平位移n荷载n内力测试n极限承载力和侧阻、端阻3.2 仪器设备n设备要求：n1 荷重传感器误差不大于1，压力表优于或等于0.4级。n2 最大加载压力不大于规定工作压力的80n3 沉降测量误差不大于0.1%FS，分辨力优于或等于0.01mm。3.2仪器设备n安装要求n1.测定平面n2.基准梁安装 一端固定一端简支n3.试桩、锚桩、压重平台支墩边、基准桩间距n4.千斤顶对中，型号符合要求n5.桩径大于500mm，安装4个位移测试仪表，小于500mm，安装2个。3.2 仪器设备3.2 仪器设备3.2 仪器设备3.2 仪器设备3.3 现场检测n1 桩顶高

9、出试坑底面n2 试坑底面与承台底标高一致n加卸载n（1）分级荷载 最大加载量1/10，初始加荷为分级荷载2倍n（2）卸载 分级荷载2倍n（3）变化幅度 分级荷载的103.3 慢速维持荷载法n设计依据应采用方法 n施工验收宜采用方法n规定：n1 每级加载后5、15、30、45、60min各测读1次，以后30min。n2 稳定标准：每1小时内沉降量不超过0.1mm，并连续2次。n3 达稳定标准再加下一级n4 卸载：每级1h，15、30、60min测，卸零后测3h。3.3 试桩终止条件n1.Sn15Snn2.Sn12Sn，24h不稳定n3.达设计要求最大加载量n4.工程桩作锚桩时，锚桩上拔量达允许值

10、n5.曲线缓变型，S6080mm3.4 检测数据分析判定n1 Qs陡降型n2 slgt 尾部弯曲n3 超2倍的n4 缓变型 s40mm，大直径桩s0.05Dn5 未达到极限时，抗压极限承载力应取最大试验荷载值n6 特征值为极限承载力统计值的1/23.5 试验曲线Q-s 曲线图081624324007821564234631283910Q(kN)s(mm)s-Lgt 曲线图0816243240101001000Lgt(min)s(mm)782117315641955234627373128351939103.5 典型试验曲线sQQsQs正常曲线正常曲线3.6 相关问题n最大试验荷载、设计值、特征

11、值关系n单桩竖向抗压极限承载力统计值n堆载量n地基土承载力n主梁和平台梁承载力n基准梁的温度影响3.7 单桩竖向抗拔静载试验n1 反力架系统安装n2 终止加载条件3.8 单桩水平静载试验n1 单向多循环加载法或慢速维持荷载法n2 概念n （1）单桩水平临界荷载n （2）单桩水平极限承载力3.9 复合地基载荷试验n1 依据建筑地基处理技术规范n2 采用的载荷板面积：按实际桩数处理面积n3 试验稳定、终止条件n4 复合地基承载力特征值确定4.1 低应变测试原理n一维弹性杆件模型 +dx x x d x u 222221tucxu4.1 低应变测试原理Z1 V1 V1 F1 F1 F2 F2 V2

12、V2 Z2 图 2-3 桩截面变化的情况 桩截面变化情况入射波、反射波、透射波连接面处条件：1位移连续条件2力连续条件3速度连续条件4应力应变关系4.1 低应变测试原理n1 桩身声阻抗 ZEA/Cn2 a=Z2/Z1n3 反射波FbFa(a-1)/(a+1)n4 透射波Fc=Fa*2a/(a+1)n5 反射波ub=-ua(a-1)/(a+1)n6 透射波uc=ua*2a/(a+1)n7 同向反射和反向反射4.2 低应变检测仪器设备4.3 现场检测n1 桩头处理n2 测试响应系统和激振设备选择n3 传感器连接方式n4 传感器安装及激振点选择n5 信号采集和筛选4.3 现场测试n RRR23 实心

13、桩 空心桩传感器安装点激振锤击点4.4 测试曲线4.5 结果分析n桩身完整性判定 n缺陷位置 xc t/25.1 高应变测试原理n用重锤锤击桩顶，使桩土之间产生一定的塑性位移，即桩被打出一定的贯入度，从而激发桩周和桩尖土阻力。在桩顶附近的两侧各安装一对力及加速度传感器，量测被激发的土阻力及桩身缺陷产生的应力波和速度波。通过对实测波形曲线进行分析计算，来判定基桩的极限承载力和评价桩身的完整性。5.1 高应变测试原理5.1 高应变测试原理n凯斯法 n依据行波理论极限承载力公式n Rc=(1-Jc)(F(t1)+Z V(t1)/2+n (1+Jc)(F(t1+2L/c)-Z V(t1+2L/c)/2

14、n Z=EA/c E=c25.1 高应变测试原理n实测曲线拟合法5.2 现场测试n1 仪器设备要求n2 试验时间n3 桩帽加固n4 传感器安装n5 重锤落距n6 单击贯入度5.3 仪器设备5.4 测试曲线T N O W A V E D Y N.L O A D T E S T I N G S I G N A L M A T C HFPDS TNODLT V6.5.1 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 01 0 0-1 2.0-8.0-4.0 0.0 4.0 8.0 1 2.0 1 6.0 2 0.0 2 4.0 2 8.0 M N T i m e m s M

15、 e a s u r e d F o r c e a n d V e l o c i t y x I m p e d a n c e 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 01 0 0-1.2-0.8-0.4-0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 2.4 2.8 m/s T i m e m s _ _ _ _ _ C a l c u l a t e d a n d _ _ m e a s u r e d v e l o c i t i e s5.5 结果分析n桩身极限承载力n桩身完整性 值n侧阻n端阻6.1 钻芯法检测n 钻芯法优点科学 直观 实用

16、适用范围 大直径砼灌注桩桩径不宜小于800mm长径比不宜大于306.1 钻芯法设备n1 钻机n2 钻头n3 水泵n4 锯切机n5 补平器n6 磨平机6.1 钻芯法设备6.2 现场操作n1 钻芯孔数和钻孔位置n2 钻机设备安装n3 钻芯孔垂直度 不大于0.5n4 回次进尺 宜小于1.5mn5 芯样标识和记录6.3 芯样照片6.4 芯样截取加工n1 芯样组数n2 选样位置6.5 芯样试件抗压强度n标准试件 150150150nfcu=4P/(d2）n：芯样试件抗压强度折算系数，无统计值时宜取1.0n芯样抗压强度和标准试件关系6.6 检测数据分析与判定n芯样试件抗压强度代表值n桩身完整性判定n是否满足设计要求7.做好基桩检测工作建议 n1.提高理论水平：岩土工程、地质勘察、材料力学、施工工艺、检测方法、规范规程n2.理论和实际相结合：地区地质情况等n3.各种检测方法综合分析