樁基檢測(cè)技術(shù)

1、1. 樁基檢測(cè)的現(xiàn)狀與發(fā)展n目前，隨著國(guó)家基礎(chǔ)建設(shè)的增多，特別是在大量建設(shè)高速公路、高層建筑、特大橋時(shí)涉及若干樁基工程，從安全角度出發(fā)，最好每一根樁都能檢測(cè)到，但實(shí)際上，都是按某種比例抽檢。因此如果能整體檢測(cè)一個(gè)區(qū)域的樁就能更好地控制樁的質(zhì)量。n另外，由于工期普遍縮短，而樁是各種建筑物的基礎(chǔ)，任何后續(xù)工作必須在樁基檢測(cè)合格后才能進(jìn)行，所以如何快速準(zhǔn)確的檢測(cè)是樁基檢測(cè)的一個(gè)發(fā)展方向。n現(xiàn)在，樁的尺寸越來(lái)越大，樁的質(zhì)量控制也越來(lái)越難，出現(xiàn)缺陷的可能就會(huì)更多，給檢測(cè)帶來(lái)了難度。所以如何在不破壞樁的情況下全面檢測(cè)樁的各個(gè)部位也是一個(gè)等待解決的問(wèn)題。n同時(shí)，由于部分樁基檢測(cè)方法會(huì)破壞樁體，降低樁的強(qiáng)度，

2、所以要求無(wú)損檢測(cè)技術(shù)能廣泛的運(yùn)用到樁基檢測(cè)中來(lái)。因此，輕便容易攜帶，操作簡(jiǎn)單省時(shí)，檢測(cè)結(jié)果清楚直觀，會(huì)是將來(lái)樁基檢測(cè)的主要發(fā)展方向。2. 樁基檢測(cè)的目的n目的：目的：檢測(cè)樁基的承載力及其完整性。n樁基承載力：豎向抗拔承載力、豎向抗壓承載力、水平承載力等。n樁基完整性：完整樁、縮勁樁、擴(kuò)勁樁、多缺陷樁等（見(jiàn)示意圖）。完整樁縮頸樁擴(kuò)勁樁多缺陷樁 3. 樁基檢測(cè)技術(shù)分類(lèi)樁基檢測(cè)法開(kāi)挖檢測(cè)法直觀檢測(cè)法勘探孔檢測(cè)法閉路電視檢測(cè)法輻射能檢測(cè)法超聲波檢測(cè)法放射性元素能量衰減法靜力試樁法動(dòng)力試樁法高應(yīng)變法低應(yīng)變法靜荷載試驗(yàn)法鉆樁取芯試驗(yàn)法4. 樁基檢測(cè)特點(diǎn)4.1靜力試樁法（靜載荷試樁法）n優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：真實(shí)地反

3、映了樁基礎(chǔ)的工作狀況，是確定承載力的最直接最可靠方法，為常用的承載力確定方法。n不足：不足： 檢測(cè)周期長(zhǎng)，費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、費(fèi)用昂貴，且為有損檢測(cè)，因此試樁數(shù)量受到限制，抽樣率低、試驗(yàn)結(jié)果代表性差。另外，在對(duì)承載力較高的工程樁檢測(cè)時(shí)，施工前往往要指定靜載試驗(yàn)樁位，因而樁基檢測(cè)不能做到隨機(jī)抽樣，使檢測(cè)結(jié)果的利用價(jià)值降低。4. 樁基檢測(cè)特點(diǎn)4.2動(dòng)力試樁法u高應(yīng)變法n優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：分為凱斯法和凱普維普法即波形擬合法。其中，凱斯法的優(yōu)點(diǎn)是可以快速地對(duì)單樁極限承載力和樁身結(jié)構(gòu)的完整性作出估計(jì)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)分析， 同時(shí)可用來(lái)對(duì)打樁過(guò)程實(shí)行監(jiān)測(cè)和監(jiān)控，對(duì)預(yù)制打入樁特別適合，波形擬合法的優(yōu)點(diǎn)是精度高。同時(shí)，采用先

4、進(jìn)的微電子儀器及信號(hào)處理技術(shù)同時(shí)，采用先進(jìn)的微電子儀器及信號(hào)處理技術(shù),具有設(shè)備輕具有設(shè)備輕便、快速、費(fèi)用低廉等優(yōu)點(diǎn)便、快速、費(fèi)用低廉等優(yōu)點(diǎn)。n不足：不足：分析計(jì)算復(fù)雜, 需要經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)工程技術(shù)人員進(jìn)行信號(hào)擬合分析。4. 樁基檢測(cè)特點(diǎn)4.2動(dòng)力試樁法u低應(yīng)變法n優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：低應(yīng)變法是通過(guò)樁的動(dòng)剛度和動(dòng)靜對(duì)比系數(shù)來(lái)求得樁的承載力。它的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單、檢測(cè)速度快、費(fèi)用低廉, 可以大面積檢測(cè)。n不足：不足：必須依賴(lài)靜載試驗(yàn)以求出動(dòng)靜對(duì)比系數(shù), 精度較差。5. 靜力試樁法（靜載荷試樁法）5.1概念n靜載荷試樁法：靜載荷試樁法：是指對(duì)樁基進(jìn)行靜力原型測(cè)試。其具體做法是按一定要求將荷載分級(jí)加到試樁上，每級(jí)荷載

5、維持不變直至樁頂?shù)南鲁猎隽窟_(dá)到某一規(guī)定的相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)，然后繼續(xù)加下一級(jí)荷載，當(dāng)達(dá)到規(guī)定的終止試驗(yàn)條件時(shí)便停止加荷，再分級(jí)卸荷直至零載。5. 靜力試樁法（靜載荷試樁法）5.2分類(lèi)n按載荷方式分：按載荷方式分：堆載法（見(jiàn)圖4.2-1）、錨樁反力梁法（見(jiàn)圖4.2-2）。n按加載方向分按加載方向分：豎向抗壓靜載試驗(yàn)，豎向抗拔靜載試驗(yàn)，水平靜載試驗(yàn)。圖4.2-1 堆載法圖4.2-2 錨樁反力梁法5. 靜力試樁法（靜載荷試樁法）5.3單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)n檢測(cè)目的：檢測(cè)目的：確定單樁豎向抗壓極限承載力，判斷豎向抗壓承載力是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，通過(guò)樁身內(nèi)力及變形測(cè)試，測(cè)定樁側(cè)、樁端阻力，驗(yàn)證高應(yīng)變法的單樁豎向抗

6、壓承載力檢測(cè)結(jié)果。n檢測(cè)時(shí)間：檢測(cè)時(shí)間：樁身混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。n休止期：砂土-7d； 粉土-10d； 非飽和粘土-15d； 飽和粘土-25d。5. 靜力試樁法（靜載荷試樁法）5.4單樁豎向抗拔靜載試驗(yàn)n檢測(cè)目的：檢測(cè)目的：確定單樁豎向抗拔極限承載力，判斷豎向抗拔承載力是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，通過(guò)樁身內(nèi)力及變形測(cè)試，測(cè)定樁的抗拔摩擦力。n檢測(cè)時(shí)間：檢測(cè)時(shí)間：樁身混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。n休止期：砂土-7d； 粉土-10d； 非飽和粘土-15d； 飽和粘土-25d。5. 靜力試樁法（靜載荷試樁法）5.5單樁水平靜載試驗(yàn)n檢測(cè)目的：檢測(cè)目的：確定單樁水平臨界和極限承載力，推定土抗力參數(shù)，判定水平承載

7、力是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，通過(guò)樁身內(nèi)力及變形測(cè)試，測(cè)定樁身彎矩和饒曲。n檢測(cè)時(shí)間：檢測(cè)時(shí)間：樁身混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。n休止期：砂土-7d； 粉土-10d； 非飽和粘土-15d； 飽和粘土-25d。5. 靜力試樁法（鉆樁取芯試驗(yàn)法）n檢測(cè)目的：檢測(cè)目的：樁身完整性及樁端持力層情況為檢測(cè)目的：檢測(cè)灌注樁樁長(zhǎng)、樁身混凝土強(qiáng)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(lèi)別（見(jiàn)下圖）。6. 動(dòng)力試樁法（高應(yīng)變法）6.1原理及分類(lèi)n原理：原理：利用重錘沖擊樁頂產(chǎn)生的瞬時(shí)沖擊力，使樁周土產(chǎn)生塑性變形，通過(guò)安裝在樁頂兩側(cè)的力傳感器和加速度傳感器實(shí)測(cè)樁頂力和速度的時(shí)程曲線(xiàn)，并用應(yīng)力波理論分析確定樁的極

8、限承載力以及檢測(cè)樁身結(jié)構(gòu)完整性。n分類(lèi)：分類(lèi)：根據(jù)理論模型和計(jì)算承載力的方法不同又可分多種檢測(cè)方法，具體如下：打樁公式法、錘擊貫入法、波動(dòng)方程半經(jīng)驗(yàn)解析解法（也稱(chēng)Case法）、實(shí)測(cè)曲線(xiàn)擬合法、靜動(dòng)法（Statnamic）等。n目前：目前：實(shí)測(cè)曲線(xiàn)擬合法分析檢測(cè)基樁承載力（高應(yīng)變）是目前得到肯定與推廣的主要?jiǎng)訙y(cè)方法。6. 動(dòng)力試樁法（高應(yīng)變法）6.2目的及檢測(cè)時(shí)間n檢測(cè)目的：檢測(cè)目的：判定單樁豎向抗壓承載力是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，檢測(cè)樁身缺陷及其位置，判斷樁身完整性類(lèi)別；分析樁側(cè)和樁端土阻力。n檢測(cè)時(shí)間：檢測(cè)時(shí)間：樁身混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。n休止期：砂土-7d； 粉土-10d； 非飽和粘土-15d；

9、 飽和粘土-25d。6. 動(dòng)力試樁法（低應(yīng)變法）6.4反射波法及其實(shí)例n反射波法：反射波法：射波是以手錘或力棒敲擊樁頂，給樁一定的能量，產(chǎn)生一縱向應(yīng)力波，應(yīng)力波沿樁身向下傳播，由傳感器(速度型或加速度型)拾取樁身缺陷及不同界面的反射信號(hào)，通過(guò)檢測(cè)和分析應(yīng)力波在樁身中的傳播歷程，便可分析出基樁的完整性，并根據(jù)樁身突然變化界面時(shí)(如：樁底沉渣過(guò)厚、樁身夾泥、斷裂、擴(kuò)徑或縮徑等)所產(chǎn)生的反射和透射波，來(lái)確定樁身缺陷性質(zhì)、估算樁長(zhǎng)或缺陷位置，且根據(jù)應(yīng)力波在樁身中的傳播速度來(lái)估算混凝土的強(qiáng)度（詳見(jiàn)示意圖）。6. 動(dòng)力試樁法（低應(yīng)變法）6.4反射波法及其實(shí)例n完整樁的波形：完整樁的波形：指在樁身內(nèi)的任意截

10、面內(nèi)不產(chǎn)生反射波，樁頂?shù)膫鞲衅鹘邮盏降母鹘缑娴姆瓷洳ǖ男盘?hào)為零(樁底反射信號(hào)除外)，并且應(yīng)力波的波形規(guī)則衰減，波速正常，樁底反射清晰，達(dá)到設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)（如示意圖圖所示）。完整樁波形示意圖6. 動(dòng)力試樁法（低應(yīng)變法）6.4反射波法及其實(shí)例n縮頸樁的波形：縮頸樁的波形：應(yīng)力波通過(guò)灌注樁突然變化的截面(表現(xiàn)為縮頸或擴(kuò)頸等)時(shí)，其反射波、透射波與入射波發(fā)生變化。因縮頸表現(xiàn)為彈性波由樁頂向下傳播時(shí)，下行彈性波將產(chǎn)生反射波和透射波，且反射應(yīng)力波為上行拉力波，由應(yīng)力符號(hào)定義，上行拉力波和下行壓縮波的方向一致，因此入射波到達(dá)樁頂時(shí)，傳感器測(cè)到的應(yīng)力波和初始沖擊壓縮波的方向一致，且反射波的速度、方向也與入射波相同，

11、在波形上表現(xiàn)為振動(dòng)方向一致（如示意圖所示）。 縮頸樁波形示意圖6. 動(dòng)力試樁法（低應(yīng)變法）6.4反射波法及其實(shí)例n擴(kuò)頸樁的波形：擴(kuò)頸樁的波形：對(duì)于擴(kuò)頸表現(xiàn)為彈性波由樁頂向下傳播，由小截面到大截面上時(shí)，上行的壓縮波與下行的壓縮波的方向相反，因此，反射波到達(dá)樁頂時(shí)，傳感器測(cè)到的應(yīng)力波與初始沖擊壓縮波的方向相反，且速度反射波也與入射波方向相反，在波形上表現(xiàn)為振動(dòng)方向相反（如示意圖所示）。擴(kuò)頸樁波形示意圖6. 動(dòng)力試樁法（低應(yīng)變法）6.4反射波法及其實(shí)例n夾泥或離析樁的波形：夾泥或離析樁的波形：當(dāng)樁身某處局部夾泥離析時(shí)產(chǎn)生的反射波形同“縮頸”波形相似，與激發(fā)脈沖波形是同相位的。但夾泥離析對(duì)整樁平均縱波

12、速與縮頸不同，縮頸現(xiàn)象對(duì)整樁波速影響不大，而局部離析樁的整樁平均波速則會(huì)有所下降且樁底反射較弱（如示意圖所示）。夾泥或離析樁波形示意圖6. 動(dòng)力試樁法（低應(yīng)變法）6.4反射波法及其實(shí)例n斷樁的波形：斷樁的波形：當(dāng)樁身內(nèi)出現(xiàn)水平斷裂缺陷時(shí)，反射波波形尖銳，相位與初始相位相同，且能量強(qiáng)，在樁身可連續(xù)追蹤兩次以上等距多次反射波，難以判定樁底反射，多次反射能量逐步衰減。若兩個(gè)以上斷裂并存時(shí)，波形畸變，能量相互干涉，除了第一斷裂位置易于判斷外，難以判斷第二斷裂位置，出現(xiàn)若干小振幅、不規(guī)則的高頻波（如示意圖所示）。夾泥或離析樁波形示意圖7. 其他檢測(cè)方法簡(jiǎn)介n射線(xiàn)法：射線(xiàn)法：屬于放射性元素能量衰減法中的一種，是根據(jù)射線(xiàn)穿過(guò)混凝土?xí)r，混凝土質(zhì)量的差異將會(huì)產(chǎn)生不同的輻射效應(yīng)，以此來(lái)檢驗(yàn)樁基的質(zhì)量。該法所用儀器設(shè)備復(fù)雜昂貴，又要在樁中預(yù)埋管道，操作時(shí)易危及人的安全。7. 其他檢測(cè)方法簡(jiǎn)介n超聲波法：超聲波法：是以彈性波理論為基礎(chǔ)，采用由壓電材料制成的聲-電換能器在不同位置發(fā)射和接收聲波，測(cè)量并記錄聲波穿透介質(zhì)所需要的時(shí)間和波形，計(jì)算聲波的傳播速度，結(jié)合聲波幅度、頻率等特征來(lái)分析介質(zhì)的性質(zhì)。聲波透射法分辨能力很高，可以從微觀角度分析介質(zhì)的聲學(xué)性質(zhì)