第九章—樁基檢測技術(shù)ppt課件

1、1,第九章樁基檢測技術(shù),2,一、樁基檢測概論 二、灌注樁成孔質(zhì)量檢測 三、樁的靜載試驗 四、樁的低應(yīng)變、高應(yīng)變動力檢測 五、聲波透射檢測 六、鉆芯法檢測 七、動力觸探檢測,主 要 內(nèi) 容,3,第一節(jié) 樁基檢測概論,一、樁基礎(chǔ)在我國的應(yīng)用 二、樁基礎(chǔ)的分類 三、樁基工程常見的質(zhì)量問題 四、樁基檢測的主要方法,4,一、樁基礎(chǔ)在我國的應(yīng)用,在我國各類工程建設(shè)中， 廣泛采用樁基礎(chǔ)： 樁基礎(chǔ)是歷史悠久、應(yīng)用廣泛的一種基礎(chǔ)形式。在我國高層建筑、重型廠房、橋梁、港口碼頭、海上采油平臺以至核電站等工程中，都有普遍應(yīng)用。 7000年前我國就出現(xiàn)了木樁（如上海北宋的龍華塔）； 1820年以后，出現(xiàn)了鑄鐵鋼板樁修筑

2、圍堰和碼頭； 1900年以后，美國出現(xiàn)了大量鋼樁基礎(chǔ)； 1898年俄國提出就地灌注混凝土樁； 1901年美國提出沉管灌注樁，1930左右在我國上海應(yīng)用； 1960年以后，我國研制出預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管樁,5,自此以后，隨著樁基礎(chǔ)應(yīng)用領(lǐng)域的擴寬，機械設(shè)備和施工技術(shù)不斷得到改進與發(fā)展，產(chǎn)生了各種新樁型和新工法，為樁在復(fù)雜地質(zhì)條件和環(huán)境條件下的應(yīng)用注入了勃勃生機。今天樁基礎(chǔ)已成為高層建筑、大型橋梁、深水碼頭和海上石油平臺等采用的主要基礎(chǔ)形式。 目前我國橋梁工程中最大樁徑已超過5m，基樁入土深度已達100m以上,一、樁基礎(chǔ)在我國的應(yīng)用,6,樁基礎(chǔ)在我國高層建筑、重型廠房、橋梁、港口碼頭、海上采油平臺以至

3、核電站等工程中，都得到普遍應(yīng)用,7,二、樁基礎(chǔ)的分類,按成樁方法對土層的影響分類： 1、擠土樁（打入、壓入、沉管灌注樁）； 2、部分擠土樁、微排土樁（I型、H型鋼樁、鋼板樁、開口式鋼管樁和螺旋樁）； 3、非擠土樁（挖孔、鉆孔灌注樁）； 按成樁方法對土層的影響分類： 1、木樁；2、鋼樁； 3、混凝土樁；4、組合樁,8,二、基樁分類,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； 按成樁方法分類： 1、打入樁； 2、就地灌注樁（沉管灌注樁、鉆孔灌注樁、人工挖孔灌注樁、夯擴樁、復(fù)打樁、支盤樁、樹根樁）； 3、靜壓樁；4、螺旋樁；5、碎石樁； 6、水泥土攪

4、拌樁（深層攪拌樁、粉噴樁,9,三、樁基工程常見的質(zhì)量問題,1）沉管灌注樁 1、斷裂（側(cè)向擠土）；2、拉裂（隆起）； 3、縮頸；4、斷樁離析；5、吊腳樁； （2）沖、鉆孔灌注樁 1、斷樁；2、離析；3、塌孔、縮頸、夾泥； 4、沉渣過厚； （3）混凝土預(yù)制樁 1、樁身開裂；2、樁頭打碎；3、擠折斷；4、破裂,10,四、樁基檢測的主要方法,樁基檢測技術(shù)是保證樁基質(zhì)量的重要手段，可分為： 施工前的檢測、施工中的檢測、施工后的檢測； 常規(guī)方法： 1、單樁豎向抗壓靜載試驗； 2、單樁豎向抗拔靜載試驗； 3、單樁水平靜載試驗； 4、鉆芯法； 7、動力觸探法； 5、高應(yīng)變動測； 8、聲波透射法； 6、低應(yīng)變動

5、測； 9、取樣試件試驗,11,12,13,14,15,16,CT樁身質(zhì)量檢測,反力架靜載試驗,17,18,19,高應(yīng)變動力檢測,20,靜載試驗,21,成孔質(zhì)量檢測,22,23,樁基取芯檢測,24,25,樁基低應(yīng)變檢測技術(shù),樁基動測實測曲線,26,27,第二節(jié) 灌注樁成孔質(zhì)量檢測,一、灌注樁成孔質(zhì)量檢測方法 二、孔底沉渣厚度檢測,28,灌注樁的施工分為成孔和成樁兩部分，成孔作業(yè)由于是在地下、水下完成，質(zhì)量控制難度大，復(fù)雜的地質(zhì)條件和施工的失誤，都有可能產(chǎn)生塌孔、縮頸、樁孔偏斜、沉渣過厚等問題。 成孔質(zhì)量檢驗的內(nèi)容： 樁孔位置、孔深、孔徑、垂直度、沉渣厚度、泥漿指標(biāo),一、灌注樁成孔質(zhì)量檢測方法,2

6、9,30,一簡易法檢測,31,32,二、傘形孔徑儀檢測 傘形孔徑儀是由孔徑儀、孔斜儀、沉渣厚度測定儀三部分組成的一個測試系統(tǒng)。 儀器由孔徑測頭、自動記錄儀、電動絞車等組成,33,三、聲波法檢測,34,35,36,二、孔底沉渣厚度檢測,孔底沉渣的厚薄直接影響樁端承力的發(fā)揮，沉渣太厚將使樁的承載能力大大降低，因此樁孔在灌注混凝土之前必須對沉渣厚度進行檢測，必要時須進行再次清孔，直到沉渣厚度滿足要求。 目前測量沉渣厚度的方法大致有測錘法、電阻率法、電容法、聲波法等,37,38,39,第三節(jié) 樁基靜載試驗,一、概述 二、豎向抗壓靜載試驗； 三、單樁豎向抗拔靜荷載試驗； 四、單樁水平靜載試驗； 五、自平

7、衡法靜載試驗技術(shù),40,樁基靜載試驗可分為以下三種; 豎向抗壓靜載試驗； 單樁豎向抗拔靜荷載試驗； 單樁水平靜載試驗； 靜載試驗可確定樁的承載力，可為設(shè)計提供依據(jù)，也可以為工程驗收提供依據(jù)，是獲得樁軸向抗壓、抗拔以及橫向承載力的最基本、最可靠的方法。我國建筑工程中慣用的靜載試驗方法是維持荷載法。又可分為慢速維持荷載法和快速維持荷載法,一、概述,41,靜載方法原理簡介,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，并記錄被測對象的位移變化，由獲得的力與位移曲線（Q-S），或位移時間曲線（S-Lgt）等資料，按照國家行業(yè)標(biāo)準可確定:1、單樁、復(fù)合地基或天然地基等極限承載力2、對

8、工程樁的承載力進行抽樣檢驗和評價3、實測樁身摩阻力和樁端阻力(研究性試驗)適用范圍：單樁豎向抗壓靜載荷試驗、單樁水平靜載荷試驗、單樁豎向抗拔靜載荷試驗、地基處理的靜載荷試驗、天然地基的平板豎向靜載荷試驗等,42,二、豎向抗壓靜載試驗,單樁豎向抗壓靜載試驗，就是采用接近于豎向抗壓樁實際工作條件的試驗方法。荷載作用于樁頂，樁頂產(chǎn)生位移（沉降），可得到單根試樁QS曲線，還可獲得每級荷載下樁頂沉降隨時間的變化曲線Slgt，當(dāng)樁身中埋設(shè)量測元件（傳感器、位移桿）時，還可以直接測得樁側(cè)各土層的極限摩阻力和端承力（成本較高，主要用于大型、重點工程和科研試驗,43,試驗加載裝置,1、錨樁橫梁反力裝置； 2、堆

9、重平臺反力裝置； 3、錨樁堆重聯(lián)合反力裝置； 4、地錨反力裝置,44,45,46,47,48,49,錨樁橫梁反力裝置,50,堆重平臺反力裝置,51,傘形地錨裝置示意圖 地錨反力裝置,2000T樁基靜載設(shè)備，曾用于北京海洋館作靜載試驗,52,測試儀表,一般選用單臺或多臺同型號的千斤頂并聯(lián)加載； 荷載可用并聯(lián)于千斤頂?shù)母呔葔毫Ρ頊y定油壓，并換算為荷載，重要的樁基試驗還需在千斤頂上放置應(yīng)力環(huán)或壓力傳感器實行雙控校正。 沉降測量一般采用百分表或電子位移計，設(shè)置在樁的2個正交直徑方向，對稱安裝4個；小直徑樁可安裝2個或3個。沉降測定平面離開樁頂?shù)木嚯x不應(yīng)小于0.5倍樁徑,53,樁身量測元件,國內(nèi)樁身埋

10、設(shè)的測試元件用得較多的是電阻式應(yīng)變計和振弦式鋼筋應(yīng)力計，用屏蔽導(dǎo)線引出。 在國外，以美國材料及試驗學(xué)會（ASTM）推薦的量測鋼管樁樁身應(yīng)變的方法較為常用，即沿樁身的不同標(biāo)高處預(yù)埋不同長度的金屬管及測桿，用千分表量測桿趾部相對于樁頂處的下沉量，經(jīng)計算求得應(yīng)變與荷載。 樁端阻力一般用埋置于樁端的扁千斤頂量測,鋼筋應(yīng)力計,54,加載方法,一般采用慢速維持荷載法，即逐級加載，每一級荷載達到相對穩(wěn)定后，再加下一級荷載，直至破壞，然后卸載至零。 我國沿海軟土地區(qū)也較多采用快速維持荷載法，即每隔lh加一級荷載?？焖俜ㄋ玫臉O限荷載所對應(yīng)的沉降值比慢速法的偏小百分之十幾。 另外還有多循環(huán)加卸載法（每級荷載達到

11、相對穩(wěn)定后卸載到零）及等貫入速率法。此法的加荷速率常取0.5 mmmin,加載至總貫人量為5070mm，或荷載不再增大為止,55,試驗資料整理,繪制有關(guān)試驗成果曲線，一般繪制QS（按整個圖形比例橫：豎=2：3，取Q/S的坐標(biāo)比例)、S-lgt、S-lgQ曲線以及其他進行輔助分析所需曲線,56,57,單樁豎向極限承載力的確定,在工程實踐中，除了遵循有關(guān)的規(guī)范規(guī)程外，可參照下列標(biāo)準確定極限承載力： l）當(dāng)Q-S曲線的陡降段明顯時，取相應(yīng)于陡降段起點的荷載； 2）對于緩變型QS曲線，一般可取S4060mm對應(yīng)的荷載； 3）取Slgt曲線尾部出現(xiàn)明顯向下彎曲的前一級荷載,58,59,某樁靜載試驗Qs曲

12、線,圖2 Q-S曲線,圖3lgtS曲線,60,61,三、豎向抗拔靜荷載試驗,高聳建（構(gòu)）筑物往往承受較大的水平力，導(dǎo)致部分樁承受上拔力，多層地下室的底板也會承受較大水浮力，而抗拔樁是重要的措施。 迄今為止，樁基礎(chǔ)抗拔承載力的計算還沒有從理論上得以很好解決，現(xiàn)場原位抗拔試驗就顯得相當(dāng)重要,62,試驗加載裝置,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，直沿樁身通長配筋，以免出現(xiàn)樁身的破損,63,64,65,66,四、單樁水平靜載試驗,單樁水平靜載試驗采用接近于水

13、平受荷樁實際工作條件的試驗方法達到下列目的： 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)實測樁身應(yīng)變來判定。 2確定試樁在各級荷載下彎矩分布規(guī)律 當(dāng)樁身埋設(shè)有量測元件時，可以較精確求得各級水平荷載作用下樁身彎矩的分布情況，從而為檢驗樁身強度，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推求實際地基反力系數(shù),67,68,69,70,71,五、自平衡法靜載試驗技術(shù),傳統(tǒng)單極豎向抗壓靜載試驗需要較大的反力裝置，除非埋設(shè)樁底反力和樁身應(yīng)力、應(yīng)變測量元件，試驗結(jié)果不能劃分樁側(cè)阻力和樁端阻力。 對于大直徑大噸位的樁和大開挖的樁基工程，由于試驗設(shè)備無法安裝

14、，靜載試驗難以進行。靜載試驗工作費時、費力、費錢。以致許多重要的建、構(gòu)筑物的大噸位基樁往往得不到準確的承載力數(shù)據(jù)，基樁的承載潛力不能得到有效地發(fā)揮,72,原理,自平衡法靜載試驗技術(shù)是將千斤頂放置在樁的底部，向上頂樁身的同時，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)場試驗，并分別測得樁側(cè)阻力和樁端阻力以便更有利于指導(dǎo)設(shè)計。利用這種新試驗技術(shù)，還可完成人工挖孔樁持力層原位荷載試驗，對受場地條件限制無法進行常規(guī)靜載試驗的樁進行單樁豎向承載力現(xiàn)場試驗,73,應(yīng)用范圍,自平衡試樁法適用于粘性土、粉土、

15、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)靜載試樁相關(guān)困難的水上試樁、坡上試樁、基坑底試樁，狹窄場地試樁等情況。 1998年10月，Osterberg本人撰文總結(jié)了該試樁法在世界各地10年的應(yīng)用經(jīng)驗。據(jù)稱，該法已成功地應(yīng)用于鉆孔樁、壁板樁、打人式鋼管樁及預(yù)制混凝土樁等樁型共約300余例。單樁最大試驗荷載已達到133MN（13300t），深長達90m，樁徑達3m,74,試驗裝置,自平衡試樁法的主要裝置是經(jīng)特別設(shè)計的液壓千斤頂式的荷載箱，也稱為壓力單元。 荷載箱可以是一次性的，也可以是可回收的?？苫厥盏暮奢d箱一般放置在空心預(yù)制樁的內(nèi)部、離樁底不遠的位置。一對精細加工的卡口事

16、先澆筑在試驗樁內(nèi)部樁端的稍上部，試驗時將荷載箱放到卡口的位置，順時針旋轉(zhuǎn)90度，將其鎖住；試驗后再逆時針旋轉(zhuǎn)90度，將其卸下回收，重復(fù)使用。不可回收的千斤頂可以是鍋式的，可以是鞘式的,75,76,第四節(jié) 樁基低應(yīng)變動力檢測,一、概述及原理 二、樁身完整性的定義 三、低應(yīng)變檢測實例,77,樁基動力檢測是指在樁頂施加一個動態(tài)力（可以是瞬態(tài)沖擊力或穩(wěn)態(tài)激振力）。樁土系統(tǒng)在動態(tài)力的作用下產(chǎn)生動態(tài)響應(yīng)信號（位移、速度、加速度信號），通過對信號的時域分析、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，把動力測樁分為低應(yīng)

17、變、高應(yīng)變兩種方法。低應(yīng)變作用在樁頂上的動荷載遠小于樁的使用荷載，能量小，只能使樁土產(chǎn)生彈性變形,一、概述及原理,78,低應(yīng)變動測技術(shù),反射波法 機械阻抗法 水電效應(yīng)法 動力參數(shù)法 共振法 球擊法,青藏線基樁檢測,79,低應(yīng)變反射法原理,基樁反射波法檢測樁身結(jié)構(gòu)完整性的基本原理是：通過在樁頂施加激振信號產(chǎn)生應(yīng)力波，該應(yīng)力波沿樁身傳播過程中，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，將產(chǎn)生反射波，檢測分析反射波的傳播時間、幅值和波形特征，就能判斷樁的完整性,80,低應(yīng)變動測儀器,激振設(shè)備、傳感器、放大器、信號采集分析儀,81,FDP204(B)掌上動測儀,82,83,84,85

18、,86,87,目前傾向于低應(yīng)變法僅能檢測樁身完整性,88,二、樁身完整性定義,樁身完整性類別是按缺陷對樁身結(jié)構(gòu)承載力的影響程度，統(tǒng)一劃分為四類的： 一類樁身完整。， 二類樁身有輕微缺陷，不會影響樁身結(jié)構(gòu)承載力的發(fā)揮。 三類樁身有明顯缺陷，對樁身結(jié)構(gòu)承載力有影響，一般應(yīng)采用其他方法驗證其可用性，或根據(jù)具體情況進行設(shè)計復(fù)核或補強處理。 四類樁身存在嚴重缺陷，一般應(yīng)進行補強處理,89,90,91,92,93,94,95,96,97,98,99,100,三、檢測實例,101,1. 湖南省長沙市黃興路步行街人工挖孔樁無損檢測 湖南省長沙市黃興路步行街人工挖孔擴底灌注樁，樁長7米、樁徑1.2米，混凝土設(shè)計

19、強度C30。采用FDP204PDA一體化掌上動測儀。從檢測波形來看，在5.9米左右出現(xiàn)明顯的擴頸，屬工程設(shè)計的擴底位置。對應(yīng)地質(zhì)資料及人工挖空出露的巖層來看，已經(jīng)到中風(fēng)化巖層。經(jīng)工程質(zhì)量監(jiān)督站證明，檢測結(jié)果符合工程實際情況,102,2云南鋼鐵廠嵌巖樁建筑工程檢測 云南省昆明鋼廠二廠區(qū)擴建工程鉆孔灌注樁，樁長22米、樁徑800mm、砼強度等級C25，本次工程樁試驗采用FDP204PDA掌上動測儀，同時作對比實驗的是美國PIT型低應(yīng)變動測儀，PIT動測儀設(shè)置參數(shù)放大50倍，預(yù)設(shè)樁長和波速， FDP204PDA采集時未做樁底放大和冪放大，樁底清晰，波形歸零情況良好，與 PIT動測儀的測試結(jié)果一致,1

20、03,3貴州省遵義市萬里路某建筑工程檢測 貴州省遵義市萬里路某建筑工程人工挖孔灌注樁，樁長11.5米、樁徑1200mm、砼強度等級C20，本次工程樁試驗采用FDP204(B)動測儀，下圖樁底很清晰，有明顯的擴大頭反射，而且波形的歸零情況良好,104,4武漢市某模型樁檢測測試結(jié)果 武漢市某模型樁，樁長7.5米、樁徑500mm、砼強度等級C20-C25，本次工程樁試驗采用FDP204PL動測儀，下圖樁底清晰，波形的歸零情況良好，距樁頂4.2米左右有夾泥現(xiàn)象,105,106,107,第五節(jié) 樁基高應(yīng)變動力檢測,一、概述 二、CASE法,108,高應(yīng)變動力試樁的基本原理： 用重錘沖擊樁頂，使樁土產(chǎn)生足

21、夠的相對位移，以充分激發(fā)樁周土阻力和樁端支承力，通過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，應(yīng)用應(yīng)力波理論分析處理力和速度時程曲線，從而判定樁的承載力和評價樁身質(zhì)量完整性,一、概述,109,已有的方法,1、打樁公式法，用于預(yù)制樁施工時的同步測試，采用剛體碰撞過程中的動量與能量守恒原理，打樁公式法以工程新聞公式和海利打樁公式最為流行； 2錘擊貫人法，簡稱錘貫法，曾在我國許多地方得到應(yīng)用，仿照靜載荷試驗法獲得動態(tài)打擊力與相應(yīng)沉降之間的曲線，通過動靜對比系數(shù)計算靜承載力，也有人采用波動方程法和經(jīng)驗公式法計算承載力； 3Smith波動方程法，設(shè)樁為一維彈性桿，樁土間符合牛頓粘性體和

22、理想彈塑性體模型，將錘、沖擊塊、錘墊、樁墊、樁等離散化為一系列單元，編程求解離散系統(tǒng)的差分方程組，得到打樁反應(yīng)曲線，根據(jù)實測貫人度，考慮土的吸著系數(shù)，求得樁的極限承載力,110,已有的方法,4波動方程半經(jīng)驗解析解法，也稱CASE法，將樁假定為一維彈性桿件，土體靜阻力不隨時間變化，動阻力僅集中在樁尖。根據(jù)應(yīng)力波理論，同時分析樁身完整性和樁土系統(tǒng)承載力； 5波動方程擬合法，即 CAPWAP法，其模型較為復(fù)雜，只能編程計算，是目前廣泛應(yīng)用的一種較合理的方法； 6靜動法，也稱偽靜力法，其意義在于延長沖擊力作用時間（100ms）使之更接近于靜載荷試驗狀態(tài),111,CASE法和CAPWAP法,CASE法和

23、CAPWAP法是目前最常用的兩種高應(yīng)變動力試樁方法，也是狹義的高應(yīng)變動力試樁法。 它們的現(xiàn)場測試方法和測試系統(tǒng)完全相同，通過重錘沖擊樁頭，產(chǎn)生沿樁身向下傳播的應(yīng)力波和一定的樁土位移，利用對稱安裝于樁頂兩側(cè)的加速度計和特制工具式應(yīng)變計記錄沖擊波作用下的加速度與應(yīng)變，并通過長線電纜傳輸給樁基動測儀；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法由于分析較為簡單，可在現(xiàn)場提交，高應(yīng)變動力試樁現(xiàn)場測試示意圖結(jié)果，因而也稱波動方程實時分析法；而擬合法因要進行大量擬合反演運算，一般只能在室內(nèi)進行,112,113,激振設(shè)備： 預(yù)制樁打樁機械 自制自由落錘 錘重應(yīng)大于預(yù)估的單樁極限承載力的1.

24、01.5,114,115,116,117,如圖采用美國PDI公司PAL型基樁高應(yīng)變動測儀檢測樁基，檢測結(jié)果可提供基樁的極限承載力指標(biāo)和樁身結(jié)構(gòu)完整性評價。檢測目的:、判定單樁豎向承載力是否滿足設(shè)計要求、檢測樁身缺陷及位置，判定樁身完整性、分析樁側(cè)和樁端阻力,118,119,120,121,122,123,二、CASE法,凱司法是美國凱司技術(shù)學(xué)院Goble教授等人經(jīng)十余年努力，逐步形成的一套以行波理論為基礎(chǔ)的樁動力測量和分析方法。 這個方法從行波理論出發(fā)，導(dǎo)出了一套簡潔的分析計算公式并改善了相應(yīng)的測量儀器，使之能在打樁現(xiàn)場立即得到關(guān)于樁的承載力。樁身完整性、樁身應(yīng)力和錘擊能量傳遞等分析結(jié)果，其優(yōu)

25、點是具有很強的實時測量分析功能,124,利用疊加原理的打樁總阻力估算公式,初始速度曲線第一峰的時刻為 t1，則在 t2t12L/C時刻，樁頂實測的力和速度記錄中將包含以下四種影響： 1）由土阻力產(chǎn)生的全部上行壓縮土阻力波的總和RT/2； 2）由初始的下行壓力波經(jīng)樁底反射產(chǎn)生的上行拉力波，其大小即為Fd(t1) 但符號為負； 3）由土阻力產(chǎn)生的下行拉力波經(jīng)樁底反射后以壓縮波的形式上行，并與第 (2）項的上行波同時到達樁頂，其大小也為 RT/2； 4）全部的上行波在樁頂反射而形成的下行波Fd(t2,125,土阻力表達式,126,Case承載力計算方法,根據(jù)前式，已經(jīng)得到了應(yīng)力波在2L/C一個完整行

26、程中所遇到的總的土阻力計算公式。但是并不能回答總阻力R，與樁的極限承載力之間的關(guān)系。因為其中包含有土阻尼的影響，也即土的動阻力的影響，是需要扣除的；而根據(jù)樁的荷載傳遞機理，樁的承載力是與豎向位移有關(guān)的，位移的大小決定了樁周土的靜阻力發(fā)揮程度。顯然其中所包含的靜阻力的發(fā)揮程度也需要探究。 所以，需要更具體地考慮以下幾方面問題,127,1）去除土阻尼的影響。 2）對給定的F和V曲線，正確選擇t1時刻，使其中所包含的靜阻力充分發(fā)揮。 3）對于樁先于2L/C回彈（速度為負) 造成樁中上部土阻力卸載，需對此做出修正。 4）在試驗過程中，樁周土應(yīng)出現(xiàn)塑性變形，即樁出現(xiàn)永久貫人度，以證實打樁時土的極限阻力充

27、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間變化的因素,128,Case承載力計算方法,1)假設(shè)土阻尼存在于樁端，只于樁端運動速度有關(guān)； 2）假設(shè)由阻尼引起的樁端土的動阻力與樁端運動速度成正比；Rd=JcZV(toe,t); 3)靜阻力RsRtRd,129,130,131,132,CAPWAP實測曲線擬合法,實測曲線擬合法是通過波動問題數(shù)值計算，反演確定樁和土的力學(xué)模型及其參數(shù)值。 其過程為：假定各樁單元的樁和土力學(xué)模型及其模型參數(shù)，利用實測的速度 （或力、上行波、下行波）曲線作為輸人邊界條件，數(shù)值求解波動方程，反算樁頂?shù)牧Γɑ蛩俣取⑾滦胁?、上行波）曲線。若計算的曲線與實測

28、曲線不吻合，說明假設(shè)的模型或其參數(shù)不合理，有針對性地調(diào)整模型及參數(shù)再行計算，直至計算曲線與實測曲線（以及貫人度的計算值與實測值）的吻合程度良好且不易進一步改善為止,133,若干規(guī)定,1）所采用的力學(xué)模型應(yīng)明確合理，樁和土的力學(xué)模型應(yīng)能分別反映樁和土的實際力學(xué)性狀，模型參數(shù)的取值范圍應(yīng)能限定。 2）擬合分析選用的參數(shù)應(yīng)在巖土工程的合理范圍內(nèi)。 3）曲線擬合時間段長度在t12L/C時刻后延續(xù)時間不應(yīng)小于20ms; 4）各單元所選用的土的最大彈性位移值不應(yīng)超過相應(yīng)樁單元的最大計算位移值。 5）擬合完成時，土阻力響應(yīng)區(qū)段的計算曲線與實測曲線應(yīng)吻合，其他區(qū)段的曲線應(yīng)基本吻合。 6）貫人度的計算值應(yīng)與實測

29、值接近,134,135,136,137,138,139,140,CASE法判定單樁承載力,凱司法與實測曲線擬合法在計算承載力上的本質(zhì)區(qū)別是：前者在計算極限承載力時，單擊貫人度與最大位移是參考值，計算過程與它們無關(guān)。另外，凱司法承載力計算公式是基于以下三個假定推導(dǎo)出的： 樁身阻抗基本恒定； 動阻力只與樁底質(zhì)點運動速度成正比，即全部動阻力集中于樁端； 土阻力在時刻t2=t1+2L/C已充分發(fā)揮； Jc值實際上是一個無明確意義的綜合調(diào)整系數(shù),141,142,限制條件,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）單擊貫人度大，樁底同向反射強烈且反射峰較寬，側(cè)阻力波

30、、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,143,第六節(jié) 灌注樁聲波檢測,一、聲波檢測法基本原理 二、灌注樁超聲波檢測法,144,一、聲波檢測法基本原理,基樁成孔后，灌混凝土之前，在樁內(nèi)預(yù)埋若干根聲測管作為聲波發(fā)射和接收換能器的通道，在樁身混凝土灌注若干天后開始檢測，用聲波檢測儀沿樁的縱軸方向以一定的間距逐點檢測聲波穿過樁身各截面的聲學(xué)參數(shù)，然后對這些檢測數(shù)據(jù)進行處理，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,145,砼結(jié)構(gòu)是一個多孔漿及細粗骨

31、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，將會產(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強度、波形來表征它所反映的被測材料的粘彈力學(xué)特性及缺陷的性質(zhì)。因此，采用適應(yīng)的超聲檢測方法，可用來評價樁基的質(zhì)量、澆注均勻性、缺陷的范圍及性質(zhì)等,一、聲波檢測法基本原理,146,特點,超聲法檢測灌注樁混凝土質(zhì)量是近10多年逐漸發(fā)展起來的一種檢測方法。它具有以下優(yōu)點： 1）檢測細致，結(jié)果準確可靠； 2）不受樁長樁徑限制； 3）無盲區(qū)聲測管埋到什么部位就可檢測什么部位，包括樁頂?shù)蛷妳^(qū)和樁底沉渣厚度； 4）毋須樁頂露出地面即可檢測，方便施工； 5）可估算混凝土強度。 正因為如此，雖然該方

32、法需預(yù)埋聲測管，費用較高，但仍然得到廣泛采用，特別是橋梁、高層建筑的大型、特大型灌注樁的檢測,147,148,JLTV數(shù)字超聲電視 鉆孔超聲波自動連續(xù)掃描檢測的國際領(lǐng)先設(shè)備,149,150,151,152,153,超聲檢測設(shè)備： 換能器（發(fā)射換能器、接收換能器）和超聲儀,154,聲 學(xué) 原 理,一）波動 波動是物質(zhì)的一種運動形式。波動可分成兩大類：一類是機械波，如水波、聲波、超聲波等，它是由于機械振動在彈性介質(zhì)中引起的波動過程；另一類是電磁波，如無線電波、紅外線、紫外線、可見光等，它是由于電磁振蕩所產(chǎn)生的變化電場和變化磁場在空間的傳播過程,155,二）聲波 聲波是彈性介質(zhì)中的機械波。人們所能聽

33、到聲波的頻率范圍是202x104Hz，這叫可聞聲波。當(dāng)聲波頻率超過2x104Hz時，人耳就聽不到了，這種聲波就叫超聲波。頻率低于20Hz的叫次聲波，人耳也聽不到.（三）波的產(chǎn)生與傳播在彈性介質(zhì)中，任何一個質(zhì)點作機械振動時，因為這個質(zhì)點與鄰近的質(zhì)點間有相互作用的彈性力聯(lián)系著，所以它的振動將傳遞給與之相鄰近的質(zhì)點，使鄰近的質(zhì)點也同樣地發(fā)生振動，然后振動又傳給下一個質(zhì)點，依此類推。這樣，振動就由近及遠向各個方向以一定速度傳播出去，從而形成了機械波,156,四）波的種類和形式,波的種類是根據(jù)介質(zhì)質(zhì)點的振動方向和波的傳播方向的關(guān)系來區(qū)分的。 它分為縱波、橫波、表面波和板波等,157,158,159,16

34、0,聲波在傳播過程的衰減,聲波在介質(zhì)的傳播過程中，其振幅將隨傳播距離的增大而逐漸減小，這種現(xiàn)象稱為衰減。 聲波在任何介質(zhì)中傳播都有衰減存在。聲波衰減的大小及其變化不僅取決于所使用的超聲頻率及傳播距離，也取決于被檢測材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及性能。因此，研究聲波在介質(zhì)中的衰減情況將有助于探測介質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及性能。 1、吸收衰減；2、散射衰減；3、擴散衰減,161,混凝土的聲學(xué)參數(shù),混凝土超聲檢測目前主要采用所謂“穿透法”，即用一發(fā)射換能器重復(fù)發(fā)射超聲脈沖波，讓超聲波在所檢測的混凝土中傳播，然后由接收換能器接收。被接收到的超聲波轉(zhuǎn)化為電信號后再經(jīng)超聲儀放大顯示在屏幕上，用超聲儀測量收到的超聲信號的聲學(xué)參數(shù)。

35、當(dāng)超聲波經(jīng)混凝土中傳播后，它將攜帶有關(guān)混凝土材料性能、內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其組成的信息。準確測定這些參數(shù)的大小及變化，可以推斷混凝土性能、內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其組成情況。 目前在混凝土檢測中所常用的聲學(xué)參數(shù)為聲速（波速）、振幅、頻率以及波形。衰減系數(shù)，在現(xiàn)場檢測中上難以運用，通常只用于室內(nèi)試驗研究中,162,163,164,165,166,167,超聲法檢測混凝土強度的原理,1.混凝土聲（波）速c一般在40005000ms之間變化?；炷翉姸萬與波速c之間有較好的相關(guān)性?；炷翉姸仍礁?，其波速也越快。 理論與實驗都證實，物體的密實性越好，孔隙率越低，其波速越高。對混凝土來說，密實性越好，孔隙率越低，其強度必然越高

36、。因此，混凝土強度和波速之間也有相關(guān)性。 2當(dāng)知道fc之間的關(guān)系曲線后，測出結(jié)構(gòu)物混凝土的波速就可以推算結(jié)構(gòu)物混凝土的強度,168,探測混凝土內(nèi)部缺陷的原理,當(dāng)混凝土無缺陷時，混凝土是連續(xù)體，超聲波在其中正常傳播。當(dāng)換能器正對著缺陷時，情況就不一樣了。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）。在這界面上，超聲波傳播情況發(fā)生變動發(fā)生反射、散射與繞射。超聲波經(jīng)過缺陷后接收波聲學(xué)參數(shù)將發(fā)生如下變化,169,空洞、松散等缺陷部位測得的聲速要比正常部位小,170,接收波振幅的變化,由于缺陷對聲波的反射或吸收比正?；炷链?，所以當(dāng)超聲波通過缺陷后，衰減比

37、正?；炷链?，即接收波的振幅將減少。因此，和聲時（速）一樣，根據(jù)接收波首波振幅的異常變化也可以發(fā)現(xiàn)缺陷的存在。 如果傳播路徑中遇到裂縫，由于裂縫對聲波的強烈反射，只有很少的聲波通過裂縫，接收波振幅將大大降低，振幅的變化可以較靈敏地發(fā)現(xiàn)裂縫的存在,171,接收波主頻率的變化,對接收波信號的頻譜分析證明，不同質(zhì)量的混凝土對超聲脈沖波中的高頻分量的吸收、衰減不同。因此，當(dāng)超聲波通過不同質(zhì)量的混凝土后，接收波的頻譜（各頻率分量的幅度）也不同，質(zhì)量差或有內(nèi)部缺陷、裂縫的混凝土，其接收波中高頻分量相對減少而低頻分量相對增大，接收波的主頻率值下降，從而反映出缺陷和裂縫的存在,172,接收波波形的變化,當(dāng)超聲

38、波通過混凝土內(nèi)部缺陷時，由于混凝土的連續(xù)性已被破壞，使超聲波的傳播路徑復(fù)雜化，直達波、繞射波等各類波相繼到達接收換能器，它們具有不同的頻率和相位，這些波的疊加有時會造成波形的畸變,173,174,175,176,聲測管的數(shù)量和布置,D（樁徑）800mm，2根； 800mD 2000mm，不少于3根； D2000mm，不少于4根。 每兩根聲測管組成一對進行測試，稱為一個測試面。埋兩根管有一個測試面；三根管三個測試面；四根管六個測試面,177,178,179,樁身混凝土質(zhì)量的判斷和評定,對樁身混凝土質(zhì)量的判斷和評定包括以下三個方面：樁身混凝土是否存在缺陷及其位置范圍、及性質(zhì)；樁身混凝土強度；樁身混

39、凝土均勻性。其中對缺陷的判斷和評定是最主要的。 對缺陷的判斷主要根據(jù)二個聲學(xué)參數(shù)：波速和振幅，必要時輔以主頻率值和波形,180,181,182,183,第七節(jié) 鉆心檢測法,一、概述 二、檢驗設(shè)備及方法,184,混凝土強度是灌注樁施工質(zhì)量驗收的主控項目，樁身混凝土強度必須符合設(shè)計要求?；炷翉姸葯z驗的方法為：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)準養(yǎng)護后，在28d齡期，用標(biāo)準試驗方法測得試件的抗壓強度，并根據(jù)試件強度評定樁身混凝土的抗壓強度是否滿足設(shè)計要求。 預(yù)留混凝土試件強度檢驗方法是現(xiàn)行標(biāo)準規(guī)定的混凝土強度驗收方法，現(xiàn)場混凝土強度的無損檢測方法不能代替該方法。當(dāng)混凝土試件強度評定不

40、合格或?qū)υ嚰拇硇杂袘岩蓵r，可采用鉆芯法推定樁身混凝土的強度，檢測結(jié)果符合設(shè)計要求可按合格驗收,一、概述,185,樁基抽芯檢測,進口HD-120S-A全液壓錨桿鉆機,186,檢測目的：檢測灌注樁樁長、樁身混凝土強度、樁底沉渣厚度，判定或鑒別樁端巖土性狀，判定樁身完整性類別,福寧高速公路鉆芯檢測樁身完整性及樁端持力層情況，(樁長50m,樁徑800mm,持力層微風(fēng)化花崗巖,187,鉆芯法概述,采用巖芯鉆探技術(shù)和施工工藝，在樁身上沿長度方向鉆取混凝土芯樣及樁端巖土芯樣，通過對芯樣的觀察和測試，用以評價成樁質(zhì)量的檢測方法稱為鉆孔取芯法，簡稱鉆芯法。檢測內(nèi)容如下： 1）驗證樁身完整性，如樁身混凝土膠結(jié)

41、狀況。有無氣孔、松散或斷樁等； 2）檢測樁身混凝土強度是否符合設(shè)計要求； 3）樁底沉渣是否符合設(shè)計或規(guī)范的要求； 4）樁底持力層的巖土性狀（強度）和厚度是否符合 設(shè)計或規(guī)范要求； 5）施工記錄樁長是否真實,188,鉆進取樣方法,鋼粒鉆進、硬質(zhì)合金鉆進和金剛石鉆進； 鋼粒鉆進與硬質(zhì)合金鉆進因存在芯樣直徑小、易破碎、磨損大等缺點不適用于基樁鉆芯法檢測。 金剛石鉆頭切削刀細、破碎巖石平穩(wěn)、鉆具孔壁間隙小、破碎孔底環(huán)狀面積小，且由于金剛石較硬、研磨性較強，高速鉆進時、芯樣受鉆具磨損時間短，容易獲得比較真實的芯樣，應(yīng)采用,189,二、檢測設(shè)備及方法,1、巖芯鉆機； 2、鋸切機； 3、磨平機； 4、補平器； 5、壓力機,190,191,