7-地基基础工程检测技术.doc

7 地基基础工程的质量检测技术7.1 一般规定7.1.1 地基加固效果检测及桩基础检测的一般规定1.桩基础工程和地基加固工程主要是指目前常用的钢筋混凝土预制桩、钢桩、混凝土灌注桩等桩基以及针对软土地基所进行的地基加固，如高压喷射注浆桩地基、土和灰土挤密桩地基等复合地基和预压地基、粉煤灰地基等非复合加固地基。针对以上这些桩基工程及地基处理工程所进行的质量检测，主要有静载荷试验、静力触探试验、标准贯入试验、十字板剪切试验、轻便触探试验、基桩的动力测试等。2.质量检测的目的主要是通过现场试验来确定桩基、复合地基、非复合加固地基（如强夯地基、粉煤灰地基等）的极限承载力以及桩体质量的检测，从而为工程设计提供参数、进行校验和对施工工艺能否达到设计要求进行评价。3.承载力检验的数量应按下列规定：1）复合地基的检验数量为总数的0.5l，但不应少于3处；其中有单桩强度检验要求时，为总数的0.51，但不应少于3根。2）非复合地基的检验数量每单位工程不应少于3点；1000m2以上工程，每100m2至少应有1点；3000m2以上工程，每300m2至少应有1点；每一独立基础下至少应有1点；基槽每20m应有l点。3）对工程桩中的混凝土灌注桩，检验桩数不宜少于总桩数的l，且不应少于3根；当工程总桩数少于50根时，不应少于 2根。4.桩身质量检验的数量应按下列规定：1）混凝土灌注桩的检验数量不应少于总数的 30，且不应少于 20根；混凝土预制桩及地下水位以上且终孔后经过核验的灌注桩，检验数量不应少于总数的10，且不得少于10根。2）其他桩基工程的检验数量下应少于总数的20%，且不应少于10根。3）每个柱子承台下不得少于1根。4.试验完毕须进行试验资料的整理、绘制试验成果曲线，并最终确定基桩或地基土的极限承载力。一般当参加统计的试验点实测值的极差不超过平均值的30时，可取此平均值作为该土层的承载力特征值或基桩的极限承载力。有关部门还应对试验报告进行审核，审核检测报告、检测过程，并作出检测结论。7.1.2 基坑工程检测的一般规定l. 对基坑侧壁安全等级为一级及二级 ,或对构件质量有怀疑的安全等级为三级的支护结构应进行质量检测。2. 基坑工程应以环境保护和动态设计与信息化施工为主要目的，开展相应的基坑支护监测工作。3. 基坑监测工作应由具备相应资质的专业监测机构进行，其成果应及时提供给施工、监理、设计、业主等各方。4. 基坑支护的监测工作是动态设计和信息化施工的依据，是基坑工程的一个重要组成部分。基坑监测必须贯穿整个基坑施工过程。7.2 地基加固效果的检测7.2.1地基土静载荷试验地基土静载荷试验包括平板载荷试验、螺旋板载荷试验和复合地基载荷试验。7.2.1.1 检测目的地基土静载荷试验基本能够模拟建筑物地基的实际受荷条件，比较准确地反映地基土受力状况和变形特征，是直接确定地基土承载力、变形模量和竖向基床反力系数等参数的最可靠方法，也是其他原位测试方法测得的地基土力学参数建立经验关系的主要依据。7.2.1.2 检测方法（1）平板载荷试验是一种常用的对天然地基土的测试方法，它以刚性平底承压板模拟建筑物基础，将竖向荷载均匀传至地基土上，通过实测地基土的变形从而确定承载力。加荷装置宜采用压重平台装置；量测仪器应每年由国家法定计量单位进行率定，并出具合格证；试验装置应有遮挡设施，严禁日光直射基准梁；反力系统可采用地锚式或撑壁式；加载方式一般采用相对稳定法（慢速维持荷载法）对可塑状、坚硬状的黏性土、粉土 砂土、碎石类士等，可根据具体条件采用快速法；承压板底高程应与基础底面设计高程相同；试坑长度和宽度应大于承压板宽度的3倍，压板下宜铺设中、粗砂找平；该试验适用于地表浅部各类地基土。（2）螺旋板载荷试验适用于地下水位以下一定深度处的砂土、软黏士和硬黏土层等天然地基土的测试，它将螺旋形的承压板旋入地面，通过传力杆对承压板施加荷载，由得到的地基土变形来确定承载力。螺旋形承压板应有足够的刚度，螺旋加工准确。加载装置采用油压千斤顶，反力系统采用地锚式。加载方式有应力法（逐级加荷）和应变法（等沉降速率加荷）。（3）复合地基载荷试验的基本原理、仪器设备与天然地基载荷试验基本相同，但由于复合地基是由两种性能不同的材料组成，在载荷作用下的受力状况比较复杂，因此，在实际试验时，可通过对承压板条件的改变来真实地反映地基的实际受力状况。单桩复合地基载荷试验的承压板可用圆形或方形，面积为一根桩承担的处理面积；多桩复合地基载荷试验的承压板可用方形或矩形，其尺寸按实际桩数所承担的处理面积确定。桩的中心（或形心）应与承压板中心保持一致，并与载荷作用点相重合。试验前，应采取措施，防止试验场地地基土含水量变化或地基土扰动，以免影响试验结果。（4）当试验过程中出现下列情况之一时,即可终止对地基土的加载：1）承压板周围的土明显侧向挤出；2）沉降急剧增大；3）累计沉降量已大于承压板宽度或直径的6；4）总加载量已经达到设计要求值的2倍以上。7.2.1.3 结果判定（1）平板载荷试验由载荷试验PS曲线确定地基土允许承载力时,可采用强度和变形双重安全度控制的方法。按P-S曲线的线型可分为拐点法、相对沉降法和极限荷载法。拐点法适用于硬塑一坚硬的黏性土、粉土、砂土、碎石土等拐点明显或可确定的情况，一般取第一拐点所对应的荷载。相对沉降法是在经过校正后的P-S曲线上取Sb（b为刚性承压板的宽度或直径）一定比值所对应的荷载；太沙基取Sb=0.02，斯坎普顿取Sb=0.03；一般黏性土、粉土宜采用Sb=0.02，砂士宜采用Sb=0.010.015。采用极限荷载法时，取S-lgt曲线上尾部明显向下曲折的前一级荷载；当用PS、lgP-lgS、S-lgP、P-SP、P-St等曲线时，取第二拐点所对应的荷载；当载荷试验未做到破坏荷载，则可用外插作图法确定其极限荷载。（2）螺旋板载荷试验其评定地基土承载力的方法与常规载荷试验基本相同，只不过在螺旋板载荷试验中已考虑了上覆自重压力的因素。（3）复合地基载荷试验当压力-沉降曲线上极限荷载能确定，而其值不小于对应比例界限的2倍时，可取比例界限；当其值小于对应比例界限的2倍时，可取极限荷载的一半。当压力-沉降曲线是平缓的光滑曲线时，可按相对变形值确定；1）对砂石桩、振冲桩复合地基或强夯置换墩：当以黏性土为主的地基，可取sb 或sd等于0.015所对应的压力（当b值或d值大于2m时，按2m计算）；当以粉土或砂土为主的地基，可取sb 或sd等于0.01所对应的压力。2）对土挤密桩、石灰桩或柱锤冲扩桩复合地基，可取sb 或sd等于0.012所对应的压力；对灰土挤密桩复合地基，可取sb 或sd等于0.008所对应的压力。3）对水泥粉煤灰碎石桩或夯实水泥土桩复合地基，当以卵石、圆砾、密实粗中砂为主的地基 可取sb 或sd等于0.008所对应的压力；当以黏性士、黏士为主的地基，可取sb 或sd等于0.01所对应的压力。4）对水泥土搅拌桩或旋喷桩复合地基，可取sb 或sd等于0.0060.010所对应的压力。5）对刚性桩复合地基，可取sb 或sd等于0.010所对应的压力。6) 对有经验的地区，也可按当地经验确定相对变形值。按相对变形值确定的承载力特征值不应大于最大加载压力的一半。7.2.2 静力触探试验静力触探试验包括单桥探头静力触探（测定比贯入阻力ps）、双桥探头静力触探（测定锥尖阻力qc和侧壁摩阻力fs）和带侧孔压的单、双桥探头静力触探，适用于黏性土、粉性土、砂土、素填土、冲填土和新加固的复合地基。7.2.2.1 检测目的静力触探是用准静力将内部装有传感器的探头匀速压入土中，由贯入过程中受到的阻力转换成电信号，再通过贯入阻力与土的工程性质之间的相关关系以及统计关系，来实现取得土层剖面、提供浅基承载力、检验桩身施工质量、选择桩端持力层、预估单桩承载力等的目的。该方法对于地层变化较大的复杂场地以及不易取得原状土样的饱和砂土、高灵敏度的软黏土地层和桩基工程的勘察，具有独特的优越性。7.2.2.2 检测方法（1）静力触探的主要设备由探头、压力装置、反力装置和测试仪器等四部分组成。探头分单桥和双桥两种；将探头压入地层的加压装置常用的有液压传动式、手摇链条式和电动丝杆式三种；反力装置主要采用地锚抗拔或重物加压；常用的电测仪器有电阻应变仪、数字测力仪和自动记录仪三种。（2）在探头匀速贯入土层的过程中记录仪器读数、核对贯入实际深度和记录深度。如遇到薄的坚硬层时，可以用钻探穿透坚硬层或用动力触探锤击穿坚硬层；也可抽出单桥探头内的顶柱后试穿透坚硬层。如贯入深度超过30m，或穿过厚层软土后再进入硬土层时，应配装测斜装置以测读探头偏斜角进行深度修正；也可采取导向护壁。（3）当贯入到预定深度或出现下列情况之一时，可终止试验： 1）触探机的负荷达到额定负荷的120%；2）探头贯入阻力达到额定荷载的120； 3）探杆丝扣部分的应力超过容许强度； 4）反力装置失效。7.2.2.3 结果判定1静力触探试验成果分析应包括下列内容：绘制各种贯入曲线：单桥和双桥探头应绘制ps-z曲线、qc-z曲线、fs-z曲线、Rf-z曲线；孔压探头尚应绘制ui-z曲线、qt-z曲线、ft-z曲线、Bq-z曲线和孔压消散曲线：ut-lgt曲线：其中 Rf摩阻比；ui孔压探头贯入土中量测的孔隙水压力（即初始孔压）；qt真锥头阻力（经孔压修正）；ft真侧壁摩阻力（经孔压修正）；Bq静探孔压系数， uo试验深度处静水压力（kPa）；VO试验深度处总上覆压力（kPa）；ut孔压消散过程时刻t的孔隙水压力。根据贯TY 曲线的线型特征，结合相邻钻孔资料和地区经验，划分土层和判定土类；计算各土层静力触探有关试验数据的平均值，或对数据进行统计分析，提供静力触探数据的空间变化规律。2.根据静力触探资料，利用地区经验可进行力学分层，估算土的塑性状态或密实度、强度、压缩性、地基承载力、单桩承载力、沉桩阻力，进行液化判别等。根据孔压消散曲线可估算土的固结系数和渗透系数。7.2.3标准贯入试验标准贯入试验是动力触探的一种，适用于难以采取不扰动土样的砂士和粉性土，也可用于一般黏性土。该试验一般结合钻探进行，贯入阻力的大小用贯入器贯入土中30cm的锤击数N63.5来表示。由于影响标准贯入试验的因素很多，如机具设备、落锤方式、试验方法等，这些可通过标准化方法使它们统一，但另外一些因素如杆长、地下水、上覆土压力等的影响无法人为地加以控制，因此就目前的试验水平而言，应通过杆长的修正、上覆土压力的修正和地下水位的修正而对标贯击数进行修正。7.2.3.1 检测目的标准贯入试验是利用一定的锤击能量（锤重63.50.5kg，落距762cm，钻杆直径42cm），将一定规格的对开管式贯入器打入钻孔孔底的土中，根据打入土中的贯入阻力大小来判别土层的变化情况和土的工程性质，如评定砂土的密实度、估算砂土的内摩擦角和压缩模量、评定地基土的极限承载力、估算单桩极限承载力等，利用贯入器中的扰动土样，还可直接对土进行鉴别和颗粒分析。7.2.3.2 检测方法标准贯入试验设备比较简单。主要由探杆、穿心锤、贯入器三部分组成。试验时，应采用自动脱钩的落锤法，并设法减小导向杆与锤间的摩阻力，以保持锤击能量的恒定。为保证试验的钻孔质量，要求采用回转钻进，为保持孔壁稳定，必要时可用泥浆或套管护壁；为保证穿心锤中心施力，贯入器垂直打入，应保持导向杆、探杆和贯入器的垂直度；为保持钻杆受锤击后不产生侧向晃动、影响测试精度，钻杆相对弯曲应小于11000且接头牢固。在地下水位以下钻进时或遇承压含水砂层时，孔内水位或泥浆面应始终高于地下水位足够高度；下套管时要防止套管下过头。当土层较硬时，若累计击数已达50击而贯入度未达30cm时，应终止试验，并记录50击的实际贯入度，按下式换算成贯入30cm时的标准贯入试验锤击数N。 （式7.2.3）式中 S50击时的贯入度（cm）。7.2.3.3 结果判定1.利用锤击数从N63.5（简计为N）确定砂土和粘性土承载力标准值fk（kPa）时，可按照表7.2.3-1和表7.2.3-2进行。表7.2.3-1 砂土承载力标准值fk（kPa）与N值的关系N10153050中、粗砂180250340500粉、细砂140180250340表7.2.3-2 粘性土承载力标准值fk（kPa）与N值的关系N357911131517192123fk105145190235280325370430515600680注：表中N为人工松绳落锤，N（人工）=0741.12N(自动)。2.标准贯人试验成果N可直接标在工程地质剖面图上，也可绘制单孔标准贯入击数N与深度关系曲线或直方图。统计分层标贯击数平均值时，应剔除异常值。3标准贯入试验锤击数N值，可对砂土、粉土、粘性土的物理状态，土的强度、变形参数、地基承载力、单桩承载力，砂土和粉士的液化，成桩的可能性等做出评价。应用N值时是否修正和如何修正，应根据建立统计关系时的具体情况确定。7.2.4 十字板剪切试验十字板剪切试验是一种原位测定饱和软黏土抗剪强度的方法，按照力的传感方式分为电测十字板试验和机械十字板试验两种，对淤泥质黏性土宜采用后者。该试验适用于饱和黏性土，而对夹粉砂或粉性土薄层、或含有粗粒、或含有植物根茎的饱和黏性土不宜采用，但严格地讲，只适用于内摩擦角=0的饱和黏性土。试验所测得的抗剪强度值相当于天然土层试验深度处在上覆压力作用下的固结不排水抗剪强度，在理论上它相当于室内三轴不排水剪总强度或无侧限抗压强度的一半。由于影响十字板剪切试验的因素较多，如存在排水可能性、软土中含有杂物、不同的试验方式等，因此，在实际使用测试结果前，应进行相应的修正。7.2.4.1 检测目的十字板剪切试验是将具有一定高与直径之比的十字板插入土层中，通过钻杆对十字板头施加扭矩使其等速旋转。根据土的抵抗扭矩求算饱和黏性土的抗剪强度、确定饱和黏性土的灵敏度、评估饱和黏性土的极限承载力等。该试验能很好地模拟地基土排水条件和天然受力状态，对试验土层扰动性小、测试精度高。7.2.4.2 检测方法十字板剪切仪主要由十字板头、传力系统、施力装置和测力装置等组成，矩形十字板头采用直径与高度的比例为1：2，板厚宜为23mm；十字板头插入钻孔底的深度不应小于钻孔或套管直径的35倍；十字板插入至试验深度后，至少应静止23mm，方可开始试验；扭转剪切速率宜采用（12）10s，并应在测得峰值强度后继续测记lmin；在峰值强度或稳定值测试完后，顺扭转方向连续转动6圈后，测定重塑土的不排水抗剪强度；对开口钢环十字板剪切仪，应修正轴杆与土间的摩阻力的影响。3.结果判定十字板剪切试验成果分析应包括下列内容：1）计算各试验点土的不排水抗剪峰值强度、残余强度、重塑土强度和灵敏度；2）绘制单孔十字板剪切试验土的不排水抗剪峰值强度、残余强度、重塑土强度和灵敏度随深度的变化曲线，需要时绘制抗剪强度与扭转角度的关系曲线；3）根据土层条件和地区经验，对实测的十字板不排水抗剪强度进行修正。十字板剪切试验成果可按地区经验，确定地基承载力、单桩承载力，计算边坡稳定，判定软粘性土的固结历史。7.3 桩基础检测7.3.1 静载荷试验静载荷试验包括单桩竖向抗压静载荷试验、单桩竖向抗拔静载荷试验、单桩水平静载荷试验以及地基土的静载荷试验。静载荷试验主要是采用千斤顶加压，通过反力装置来对桩基或地基土进行加载；荷载通过放置于千斤顶上的应力环、应变式压力传感器直接测定，也可采用联结于千斤顶上的标准压力表测定油压后换算出实际荷载值；沉降、上拔量或水平位移一般采用百分表或电子位移装置来测定。试桩的制作、观测仪表的安装、加载与卸载的分级、位移的测读时间、终止加载的条件、从成桩到开始试验的间歇时间等都应依现行的规范执行。7.3.1.1单桩竖向抗压静载荷试验1.检测目的单桩竖向抗压静载荷试验的目的是确定单桩竖向抗压极限承载力；当埋设有桩底反力和桩身应力、应变测量元件时，可测定桩周各土层的侧摩阻力和桩端土的端阻力。2.检测方法（1）加载装置一般选用单台或多台同型号的千斤顶并联加载，千斤顶加载的反力装置可根据现场实际条件采取锚桩横梁反力装置、压重平台反力装置或锚桩压重联合反力装置三种形式。荷载测试用的压力表精度等级一般为0.4。沉降测量时，对于大直径桩，应在桩的两个正交直径方向对称安装4个位移测试仪表；中、小直径桩可安装2个或3个。（2）试桩的顶部一般应予以加强，试桩顶部露出地面高度不宜小于50cm，其倾斜度不应大于1。从预制桩打入和灌注桩成桩到开始试验的时间间隔，在桩身强度达到设计要求的前提下，砂类土下应少于7d；一般粘性土不应少于15d；黏土和砂交互的土层可取中间值；淤泥或淤泥质土不应少于25d。（3）加载方式有慢速法、快速法、等贯入速率法和循环法等。（4）当试验过程中出现下列情况之一时，即可终止加载：1）试桩在某级荷载作用下的沉降量大于前一级荷载沉降量的5倍；2）试桩在某级荷载作用下的沉降量大于前一级的2倍，且经24h尚未稳定；3）达到设计要求最大加载量且沉降达到稳定或已达到桩身材料的极限强度以及试桩桩顶出现明显的破损现象；4）按总沉降量控制：若桩长小于等于40m时，总沉降量直按100mm控制；若桩长大于40m，可按桩长每增加10m，总沉降量相应增加1Omm；5）对于灌注桩，当满足l）、2）的条款但未达到最大加载量且总沉降量小于100mm时，宜继续加荷至满足总沉降量控制标准为止。3.结果判定1）通常根据荷载（Q）和沉降量（S）的曲线图（通常称Q-S图）、沉降量（S）与时间的对数（lgt）的曲线图（通常称S-lgt图）以及沉降量（S）与荷载的对数（lgQ）的曲线图（通常称S -lgQ图）等确定抗压极限承载力Qu。（2）当以沉降随荷载的变化特征确定极限承载力时，对于陡降型QS曲线，取相应陡降起点的荷载；对于缓变型Q-S曲线、一般可取S=4060mm对应的荷载。当以沉了随时间的变化特征确定极限承载力时，取S-lgt曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值。（3）对于细长桩（L/D80）和超细长桩（L/D100），一般可取桩顶沉降所对应的荷载或取S=6080mm；对于摩擦型灌注桩，取S-lgQ曲线出现陡降直线段的起始点所对应的荷载值；对于大直径钻孔灌注桩，取桩端沉降 Sb=0.03D0.06D所对应的荷载（大直径取低值，小直径取高值）；对于钢桩，桩长不超过 40m时，可取S=100mm所对应的荷载为极限承载力；桩长超过40m时，可以桩长每增加10m，沉降量相应增加 10mm所对应的荷载为极限承载力；当桩顶沉降量尚小，但因受荷条件限制而提前终止试验时，其极限承载力一般取最大加荷值；在桩身材料破坏的情况下，其极限承载力可取破坏前一级的荷载值。7.3.1.2 单桩竖向抗拔静载荷试验1.检测目的单桩坚向抗拔静载荷试验的目的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竖向抗拔极限承载力。在条件允许时，可埋设桩身应力应变测量元件，以实测桩周各土层的抗拔承载力。2.检测方法（1）加载装置一般采用油压千斤顶，加载反力装置应尽量利用工程桩为反力锚桩。加载方式一般采用慢速法，也可结合工程桩的实际受荷情况采用多循环加卸载法。（2）从成桩到开始试验的时间间隔，在桩身强度达到设计要求的前提下，砂类土不应少于10d；粉土和黏性土不应少于15d；淤泥或淤泥质土不应少于25d。（3） 变形观测时，除了要对上拔量进行观测外，尚应对锚桩的上拔量、桩周地面土的变形情况以及桩身外露部分裂缝开展情况进行观测记录。（4）当试验过程中出现下列情况之一时，即可终止加载：1）桩顶荷载为桩受拉钢筋总极限承载力的 0.9倍；2）某级荷载作用下，桩顶上拔位移量为前一级荷载作用下的5倍；3）对预制桩、预应力桩及灌注桩，试桩的累计上拔位移量超过30mm；对钢桩，试桩的累计上拔位移量超过100mm；4）达到设计要求的预计最大上拔荷载。3.结果判定通常根据荷载（U）和上拔量（）的曲线图（通常称U-图）、上拔量（）与时间的对数（lgt）的曲线图（通常称lgt图）等确定抗拔极限承载力Uu。对于陡变形的U-曲线，取其第三段直线起始点对应的荷载值；对于缓变形的U-曲线，一般取lgt曲线尾部显著弯曲的前一级荷载。如根据lgU- lg的曲线来确定极限承载力，可取该曲线第二拐点所对应的荷载值；如根据-lgU曲线来确定极限承载力，可取该曲线的直线段的起始点所对应的荷载值。也可取桩顶残余变形=0.025D或 0.03D或3050mm所对应的荷载。7.3.1.3 单桩水平静载荷试验单桩水平静载荷试验一般以桩顶自由的单桩为对象，采用接近于水平受荷桩实际的工作条件。1.检测目的单桩水平静载荷试验的目的除用以确定试桩的水平承载力外，还可以通过在桩身粘贴应变量测元件和桩内预埋测斜管，确定在各级水平荷载作用下桩身的弯矩分布规律和弹性地基系数，并能得到桩侧土的水平抗力和桩身挠度之间的关系曲线。2.检测方法（1）加载装置一般采用卧式千斤顶，并有较大的引程；对往复式循环试验可采用双向往复式油压千斤顶；反力装置常利用试桩周围的工程桩或竖向静载荷试验用的锚桩，也可利用周围现有结构物；千斤顶与试桩接触处应安置一球形铰座，以保证施加的作用力能水平通过桩身轴线、在桩身荷载作用点处一般需用钢块进行局部加强；（2）加载时间应尽量缩短，测量位移的时间间隔应准确，试验也不得中途停息，检测数量不宜少于2根。（3）从成桩到开始试验的时间间隔，砂性土中的打入桩不应少于3d；黏性土中的打入桩不应少于14d；钻孔灌注桩，从灌注混凝土到试桩的时间间隔一般不少于28d。（4）加载方式常用的有单向多循环加卸荷法和双向多循环加卸荷法。当试验过程中出现下列情况之一时，即可终止加载：l）桩身折断；2）已达到试验要求的最大荷载或最大位移量；3）桩身水平位移超过3040mm（软土中取大值）；4）在恒定荷载作用下，桩身位移急剧增加，位移速率逐渐加快。3.结果判定通常根据荷载（H）、时间（t）和水平位移（X）的曲线图（通常称Ht-X图）等确定水平极限承载力HU。可取H-tX曲线明显陡降的前一级荷载；也可取HX/H曲线第二直线段的终点所对应的荷载；也可取桩身折断或钢筋应力达到流限的前一级荷载。当作用于桩顶的轴向荷载达到或超过其坚向极限荷载的0.2倍时，单桩水平极限荷载将有一定程度的提高，因此,当条件许可时，可模拟实际荷载情况，进行桩顶同时施加轴向压力的水平静载荷试验，以更好地了解桩身的受力情况。7.3.2基桩的动力测试基桩的动力测试一般是在桩顶施加一激振能量引起桩身的振动，利用特定的仪器记录下桩身的振动信息并加以分析，从中提取能够反映桩身性质的信息，以确定桩身材料强度、检查桩身的完整性、评价桩身施工质量和桩身的承载力等。适用于预制桩、预应力桩、钢桩及各种类型的灌注桩。按照测试时桩身和桩周土所产生相对位移大小的不同，基桩的动力测试时分为高应变法和低应变法。7.3.2.1 高应变动测高应变动测是指采用重锤冲击桩顶，使桩身产生较大的位移、桩周土进入塑性状态，进而对基桩进行判断。在确定地基土对单桩坚向极限支承力时，应采用实测曲线拟合分析程序进行分析计算，且使用的参数必须在工程经验的合理范围内；在检测桩身质量时，宜采用实测力波与实测速度波的波形相比较或分离上、下行波的方法。高应变动测宜作为验收依据，不宜作为设计依据；而静载荷试验宜作为设计依据。1.检测目的高应变动测可以用于确定单桩竖向承载力、检测桩身结构完整性和桩身锤击应力，进行桩锤效率的监测、选择沉桩设备与工艺参数，选择合理的桩型和桩长；在采用实测曲线拟合分析时，可以得到桩侧与桩端阻力分布，模拟静载荷试验的Q-S曲线。2.检测方法高应变动测常用的方法有锤击贯入法、波动方程法和Case法三种，其测试设备主要由锤击装置、锤击力量测和记录设备、贯入度量测设备（Case法中不需要）三部分组成。检测前必须检查仪器的使用状态，所用的量测仪器必须是经过计量行政主管部门授权的检定单位检定合格的仪器，包括力传感器和加速度传感器每年均应进行率定。试验用锤击设备必须具备足够的锤击能量，试验时所选用的落锤重量不宜小于预估的试桩极限承载力的110（Case法中宜取为l）；锤击方向必须与桩的纵轴线重合；锤与桩顶之间应设置有效垫层。对于灌注桩，一般要求桩身强度达到设计要求后再作测试；对于预制桩，当桩周土为碎石类土、砂土、粉土、非饱和黏性土和饱和黏性土时，从沉桩至试验的时间间隔分别为3、7、10、15d和25d。桩头宜高出地面0.5m左右。为避免试验对桩头的破坏，须凿除桩顶顶部混凝土强度较低部分、损坏部分或浮浆部分，并将桩接长至地坪以上1.52倍桩径处，所有主筋均需接至桩顶保护层以下并对桩须进行加强保护，桩顶混凝士强度C30。在桩身两侧应对称安装两只加速度传感器和应变传感器，它们与桩顶之间的距离应不小于1.5倍的桩径。在进行高应变动测时，必须同时量测每次锤击下桩的最终贯入度。为使桩周土产生塑性变形，单击贯入度不宜小于 2.0mm。在检测过程中要不断比较桩身材料实测阻抗与理论阻抗的关系，锤击时实测力与速度峰值应成正比，如果不符应立即停锤检查、应力和加速度必须随时间连续测定和采样。高应变动测的检测数量不宜少于总桩数的5并不少于5根；当采用实测曲线拟合分析确定Case阻尼系数值时，拟合计算桩数不宜少于试桩总数的30，并不少于5根。在试验过程中应随时绘制桩顶最大锤击力与累计贯入度（Qmaxe）的关系曲线。当出现下列情况之一时，即可停止锤击：（1）开始数击的Qmaxe基本上呈直线按比例增加，随后数击Qmax值增加变缓，而e值增加明显乃至徒然急剧增加；（2）单击贯入度大于2mm，且累计贯入度e大于20mm；（3）Qmax已达到力传感器的额定最大值；（4）桩头已严重破损，或桩头发生摇摆、倾斜，或落锤对桩头发生明显的偏心锤击时；（5）其他异常现象发生时。3.结果判定检测承载力时选取锤击信号，宜取锤击能量较大的击次。当出现下列情况之一时，高应变锤击信号不得作为承载力分析计算的依据：1） 传感器安装处混凝土开裂或出现严重塑性变形使力曲线最终未归零；2） 严重锤击偏心，两侧力信号幅值相差超过1倍；3） 触变效应的影响，预制桩在多次锤击下承载力下降；4） 四通道测试数据不全。桩身波速可根据下行波波形起升沿的起点到下行波下降沿的起点之间的时差与已知桩长值确定（图7.3.2.1-1）；桩底反射信号不明显时,可根据桩长、混凝土波速的合理取值范围以及邻近桩的桩身波速值综合确定。图7.3.2.1-1 桩身波速的确定当测点处原设定波速随调整后的桩身波速改变时，桩身材料弹性模量和锤击力信号幅值的调整应符合下列规定：1） 桩身材料弹性模量应按下式重新计算。 （式7.3.2.1-1）式中 E桩身材料弹性模量（kPa）； c桩身应力波传播速度（m/s）； 桩身材料质量密度（t/m3）。2） 当采用应变式传感器测力时，应同时对原实测力值校正。高应变实测的力和速度信号第一峰起始比例失调时，不得进行比例调整。承载力分析计算前，应结合地质条件、设计参数，对实测波形特征进行定性检查：1） 实测曲线特征反映出的桩承载性状。2） 观察桩身缺陷程度和位置，连续锤击时缺陷的扩大或逐步闭合情况。以下四种情况应采用静载法进一步验证：1） 柱身存在缺陷，无法判定桩的竖向承载力。2） 桩身缺陷对水平承载力有影响。3） 单击贯入度大，桩底同向反射强烈且反射峰较宽，侧阻力波、端阻力波反射弱，即波形表现出竖向承载性状明显与勘察报告中的地质条件不符合。4） 嵌岩桩桩底同向反射强烈，且在时间2Lc后无明显端阻力反射；也可采用钻芯法核验。采用凯司法判定极承载力，应符合下列规定：1） 只限于中、小直径桩。2） 桩身材质、截面应基本均匀。3） 阻尼系数Jc宜根据同条件下静载试验结果校核，或应在已取得相近条件下可靠对比资料后，采用实测曲线拟合法确定Jc值，拟合计算的桩数不应少于检测总桩数的30，且不应少于3根。4） 在同一场地、地质条件相近和桩型及其截面积相同情况下，Jc值的极差不宜大于平均值的30。凯司法判定单桩承载力可按下列公式计算： （式7.3.2.1-2） （式7.3.2.1-3）式中 RC由凯司法判定的单桩坚向抗压承载力（kN）； Jc凯司法阻尼系数； t1速度第一峰对应的时刻（ms）；F（t1）t1时刻的锤击力（kN）； V（t1）t1时刻的质点运动速度（ms）； Z桩身截面力学阻抗（kNsm）； A桩身截面面积（m2）； L测点下桩长（m）。注：公式（7.3.2.1-2）适用于t1+2Lc时刻桩侧和桩端土阻力均已充分发挥的摩擦型桩。 对于土阻力滞后于t1+2Lc时刻明显发挥或先于t1+2Lc时刻发挥并造成桩中上部强烈反弹这两种情况 宜分别采用以下两种方法对RC值进行提高修正：1） 适当将t1延时，确定RC的最大值。2） 考虑卸载回弹部分土阻力对RC值进行修正。采用实测曲线拟合法判定桩承载力，应符合下列规定：1） 所采用的力学模型应明确合理，桩和土的力学模型应能分别反映桩和土的实际力学性状，模型参数的取值范围应能限定。2） 拟合分析选用的参数应在岩土工程的合理范围内。3） 曲线拟合时间段长度在t1+2Lc时刻后延续时间不应小于20ms；对于柴油锤打桩信号，在t1+2Lc时刻后延续时间不应小于30ms。4） 各单元所选用的土的最大弹性位移值不应超过相应桩单元的最大计算位移值。5） 拟合完成时，土阻力响应区段的计算曲线与实测曲线应吻合，其他区段的曲线应基本吻合。6） 贯入度的计算值应与实测值接近。本方法对单桩承载力的统计和单桩竖向抗压承载力特征值的确定应符合下列规定：1） 参加统计的试桩结果，当满足其极差不超过平均值的30时，取其平均值为单桩承载力统计值。2） 当极差超过30时，应分析极差过大的原因，结合工程具体情况综合确定。必要时可增加试桩数量。3）单位工程同一条件下的单桩竖向抗压承载力特征值Rc应按本方法得到的单桩承载力统计值的一半取值。桩身完整性判定可采用以下方法进行：1） 采用实测曲线拟合法判定时，拟合所选用的桩土参数应符合本规范第条第l2款的规定；根据桩的成桩工艺，拟合时可采用桩身阻抗拟合或桩身裂隙（包括混凝土预制桩的接桩缝隙）拟合。2）对于等截面桩，可按表7.3.2.1并结合经验判定；桩身完整性系数和桩身缺陷位置x应分别按下列公式计算： （式7.3.2.1-4） （式7.3.2.1-5）式中 成身完整性系数； tx缺陷反射峰对应的时刻（ms）；x桩身缺陷至传感器安装点的距离（m）； Rx缺陷以上部位土阻力的估计值，等于缺陷反射波起始点的力与速度乘以桩身截面力学阻抗之差值，取值方法见图7.3.2.1-2表7.3.2.1 桩身完整性判定类别值类别值=1.00.60.80.81.00.6图7.3.2.1-2 桩身完整性系数计算出现下列情况之一时，桩身完整性判定宜按工程地质条件和施工工艺，结合实测曲线拟合法或其他检测方法综合进行：1） 极易有扩径的桩。2） 桩身截面渐变或多变的混凝土灌注桩。3） 力和速度曲线在峰值附近比例失调，桩身浅部有缺陷的桩。4） 锤击力波上升缓慢，力与速度曲线比例失调的桩。高应变检测报告应给出实测的力与速度信号曲线。检测报告除应包括相关规范要求的一般内容外，还应包括下列内容：1） 计算中实际采用的桩身波速值和Jc值；2） 实测曲线拟合法所选用的各单元桩土模型参数、拟合曲线、土阻力沿桩身分布图；3） 实测贯入度；4） 试打桩和打桩监控所采用的桩锤型号、锤垫类型，以及监测得到的锤击数、桩侧和桩端静阻力、桩身锤击拉应力和压应力、桩身完整性以及能量传递比随入土深度的变化。7.3.2.2低应变动测低应变动测是通过对桩项施加激振能量，引起桩身及周围土体的微幅振动而产生应力波，应力波沿桩身传播，当遇到波阻抗存在差异的界面，就会产生反射信号，再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记录结果加以分析，进而对基桩进行判断。低应变动测技术主要适用于预制桩、预应力桩以及各种类型的灌注桩的桩身质量检测，对于任何类型的超长桩宜慎用。采用低应变动测检测桩身质量时，其评定等级宜按表7.3.2.2-1的规定。表7.3.2.2-1 桩身完整性分类表桩身完整性类别分类原则类桩无缺陷的完整桩类桩有轻度缺陷，但不影响或基本不影响原设计桩身结构强度的桩类桩有明显缺陷，影响原设计桩身结构强度的桩类桩有严重缺陷的桩或断桩l.检测目的主要对基桩进行质量普查，检查桩身完整性，对于各类灌注桩判断是否有断桩、夹泥、离析、缩颈等缺陷存在及缺陷位置估计；对钢筋混凝土预制桩、预应力混凝土桩、钢管桩等桩，主要用于检查接桩质量及桩身裂缝；评估单桩的极限承载力。对同一工程中的同一批桩中有异议的桩，宜采用多种方法同时进行检测，并进行综合分析。2.检测方法在工程中应用比较广泛、效果较好的低应变动测的方法有反射波法、机械阻抗法和动力参数法等。低应变动测中主要的设备包括激振装置、量测装置（传感器、放大器）和数据处理装置三大部分。检测仪器应具有防尘、防潮性能，并可在-1050的环境温度下正常工作；测试仪器每年进行一次全面检查和调试，长期不使用时应定期通电；测试仪器长途搬运时，必须有防振保护、检测前，应选定合适的测试方法和仪器参数；对于灌注桩，检测前须先进行截桩处理至设计标高，凿去疏松部分后用砂轮磨平。根据桩身材料和桩周土强度的变化规律，从成桩到进行测试的时间间隔，钻孔灌注桩不应少于 28d，打入桩的间隔时间可适当缩短，但砂土中不应少于 3d，黏土中不应少于 14d。低应变试验的检测数量，对于多节打入桩或压入桩，不应少于总桩数的2030，并不得少于10根；对于灌注桩，必须大于50；对于采用独立承台形式的桩基工程、桥梁工程、一柱一桩形式的工程以及重要建筑的桩基工程，必须增加比例直至100；当动测评定的质量不合格的桩比例过大时（占抽检总数5以上）宜以相同的百分比进行扩大抽检；设计单位也可以根据结构的重要性和可靠性要求决定增加桩的检测比例直至普测。3.结果判定桩身波速平均值的确定应符合下列规定：1） 当桩长已知、桩底反射信号明确时，在地质条件、设计桩型、成桩工艺相同的基桩中，选取不少于5根I类桩的桩身波速值按下式计算其平均值： （7.3.2.2-1） （7.3.2.2-2） （7.3.2.2-3）式中 cm桩身波速的平均值（m/s）； ci第i根受检桩的桩身波速值（m/s），且； L测点下桩长（m）； T速度波第一峰与桩底反射波峰间的时间差（m/s）； f幅频曲线上桩底相邻谐振峰间的频差（Hz）； n参加波速平均值计算的基桩数量（n5）。2）当无法按上款确定时，波速平均值可根据本地区相同桩型及成桩工艺的其他桩基工程的实测值，结合桩身混凝土的骨料品种和强度等级综合确定。桩身缺陷位置应按下列公式计算： （7.3.2.2-4） （7.3.2.2-5）式中 x桩身缺陷至传感器安装点的距离（m）；tx速度波第一峰与缺陷反射波峰间的时间差（m/s）； c受检桩的桩身波速（ms），无法确定时间cm值替代； V幅频信号曲线上缺陷相邻谐振峰间的频差（Hz）。桩身完整性类别应结合缺陷出现的深度、测试信号衰减特性以及设计桩型、成桩工艺、地质条件、施工情况，按本规范表7.3.2.2-1的规定和表7.3.2.2-2所列实测时域或幅频信号特征进行综合分析判定。表7.3.2.2-2 桩身完整性判定类别时域信号特征幅频信号特征2L/c时刻前无缺陷反射波，有桩底反射波桩底谐振峰排列基本等间距，其相邻频差fC/2L2L/c时刻前出现轻微缺陷反射波，有桩底反射波桩底谐振峰排列基本等间距，其相邻频差fC/2L，轻微缺陷产生的谐振峰与桩底谐振峰之间的频差fC/2L有明显缺陷反射波，其他特征介于类和类之间2L/c时刻前出现严重缺陷反射波或周期性反射波，无桩底反射波；或因桩身浅部严重缺陷使波形呈现低频大振幅衰减振动，无桩底反射波缺陷谐振峰排列基本等间距，相邻频差fC/2L，无桩底谐振峰；或因桩浅部严重缺陷只出现单一谐振峰，无桩谐振峰注：对同一场地、地质条件相近、桩型和成桩工艺相同的基桩，因桩端部分桩身阻抗与持力层阻抗相匹配导致实测信号无桩底反射波时，可按本场地同条件下有桩底反射波的其他桩实测信号判定桩身完整性类别。对于混凝土灌注桩，采用时域信号分析时应区分桩身截面渐变后恢复至原桩径并在该阻抗突变处的一次反射，或扩径突变处的二次反射，结合成桩工艺和地质条件综合分析判定受检桩的完整性类别。必要时，可采用实测曲线拟合法辅助判定桩身完整性或借助实测导纳值、动刚度的相对高低辅助判定桩身完整性。对于嵌岩桩，桩底时域反射信号为单一反射波且与锤击脉冲信号同向时 应采取其他方法核验桩端嵌岩情况。出现下列情况之一，桩身完整性判定宜结合其他检测方法进行：1） 实测信号复杂，无规律，无法对其进行准确评价。2） 桩身截面渐变或多变，且变化幅度较大的混凝土灌注桩。低应变检测报告应给出桩身完整性检测的实测信号曲线。检测报告除应包括相关规范要求的一般内容外，还应包括下列内容：1） 桩身波速取值；2） 桩身完整性描述、缺陷的位置及桩身完整性类别；3） 时域信号时段所对应的桩身长度标尺、指数或线性放大的范围及倍数；或幅频信号曲线分析的频率范围、桩底或桩身缺陷对应的相邻谐振峰间的频差。7.4 基坑工程监测7.4.1监测目的借助仪器设备和其他一些手段对支护结构、周围环境（主体、建筑物、构筑物、道路、地下管线等）的应力、位移、倾斜、沉降、开裂及对地下水位的动态变化、土层孔隙水压力变化等进行综合监测，以达到及时比较勘察、设计所预期的性状与监测结果的差别，对原设计成果进行评价，并判断现行施工方案的合理性。通过反分析方法计算和修正岩土力学参数，预测下阶段施工过程中可能出现的新动态，为优化和合理组织施工提供可靠信息，对后期开挖方案与开挖步骤提出建议，对施工过程中可能出现的险情进行及时的预报。当有异常情况时，立即采取必要的工程措施，将问题消灭于萌芽状态，以确保工程安全。7.4.2监测内容7.4.2.1 支护结构监测的内容有：完整性及强度监测、顶部水平位移监测、倾斜监测、沉降监测、应力监测、受力监测。7.4.2.2 周围环境监测的内容有：邻近建筑物沉降、倾斜和裂缝发生时间及发展过程的监测；邻近构筑物、道路、地下管网等设施变形的监测；表层土体沉降、水平位移以及深层土体分层沉降和水平位移的监测；桩侧土压力测试；坑底隆起监测；士层孔隙水压力测试；地下水位监测；基坑渗漏、周围地表超载、地表开裂的监测；气温、降雨等气象变化的监测。7.4.2.3 基坑工程监测项目可根据基坑侧壁安全等级按表7.4.2.3选择。表7.4.2.3 基坑监测项目选择表监测项目基坑侧壁安全等级支护结构侧移监测范围内建（构）筑物、地下管线变形地下水位锚杆拉力支撑轴力或变形立柱变形桩墙内力土体侧向变形孔隙水压力土压力一级二级三级注：必须测项目； 应测项目；可不测项目。7.4.3监测仪器1.基坑监测时所使用的仪器主要有：水准仪和经纬仪、测斜仪、深层沉降标、土压力计（盒）、孔隙水压力计、水位计、钢筋应力计、温度计、混凝土应变计、低应变动测仪和超声波无损检测仪。2.应变计、应力计、孔隙水压力计、土压力盒等各类传感器在埋设前都应从外观检验、防水性检验、压力率定和温度率定等几方面进行检验和率定；水准仪、经纬仪、测斜仪等除须满足设计要求外，也应每年由国家法定计量单位进行检验、校正，并出具合格证。7.4.4监测方法7.4.4.1 一般规定1.施工前，应对周围建筑物和有关设施的现状、裂缝开展情况等进行调查，并作详细记录。对于同一工程，监测工作应固定监测人员和仪器，采用相同的监测方法和监测线路，在基本相同的情况下施测。2.水准点应在施工前埋设，经监测确定其已稳定时方可投入使用；水准点一般不少于2个，并设在施工影响范围外，监测期间应定期联测以检验其稳定性；在整个施工期内，应采取有效保护措施，确保其在整个施工期间正常使用。3.在施工之前应进行初始监测，初始监测不宜少于两次。支护结构施工期间、基坑开挖期间一般每天监测一次，当监测值相对稳