滑坡防治工程——桩基工程质量检测

1、岩土工程设计与施工桩基检测岩土工程设计与施工岩土工程设计与施工 中国地质大学（武汉）中国地质大学（武汉）China University of Geosciences Yan Shaojun 0. 概述桩基桩基 Pile Foundation桩是深入土层的柱形构件桩是深入土层的柱形构件l垂直受荷垂直受荷l水平受荷水平受荷l复合受荷复合受荷预制桩预制桩现场灌注桩现场灌注桩钻孔灌注桩钻孔灌注桩沉管灌注桩沉管灌注桩冲击成孔灌注桩冲击成孔灌注桩人工挖孔灌注桩人工挖孔灌注桩挤土桩挤土桩非挤土桩非挤土桩端承桩端承桩摩擦桩摩擦桩建筑基桩检测技术规范建筑基桩检测技术规范 JGJ106-2003 JGJ106-

2、2003建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范 GB 5007-2011 GB 5007-2011建筑桩基技术规范建筑桩基技术规范 JGJ 94-2008 JGJ 94-2008公路工程基桩动测技术规程公路工程基桩动测技术规程 JTG/T F81-01-2004 JTG/T F81-01-2004基桩静载试验基桩静载试验 自平衡法自平衡法 JTG/T 738-2009 JTG/T 738-2009超声法检测混凝土缺陷技术规程超声法检测混凝土缺陷技术规程 CECS 21:2000 CECS 21:2000岩土工程设计与施工岩土工程设计与施工 中国地质大学（武汉）中国地质大学（武汉）China

3、University of Geosciences Yan Shaojun 1. 桩基施工质量检测建筑桩基技术规范建筑桩基技术规范JGJ94中成孔质量要求中成孔质量要求成孔成孔深度深度控制控制摩擦型桩摩擦型桩：桩长控制孔深；端承摩擦型既要控制桩长又要控制进入持力层深度；锤击法施工控制桩长为主，贯入度为辅。端承型桩端承型桩：控制进入持力层深度为主；锤击法施工贯入度为主，桩长为辅。灌灌注注桩桩成成孔孔施施工工允允许许偏偏差差岩土工程设计与施工岩土工程设计与施工 中国地质大学（武汉）中国地质大学（武汉）China University of Geosciences Yan Shaojun 1. 桩基

4、施工质量检测孔径与孔形检测孔径与孔形检测钢筋笼式孔径测量钢筋笼式孔径测量u钢筋笼直径略小于设计孔径u能顺利下至设计孔底为OKu并可测试钻孔垂直度EH100%EKH岩土工程设计与施工岩土工程设计与施工 中国地质大学（武汉）中国地质大学（武汉）China University of Geosciences Yan Shaojun 1. 桩基施工质量检测孔径与孔形检测孔径与孔形检测活动井径检测器活动井径检测器Dp6根木条铰接而成活动框架根木条铰接而成活动框架p两条测绳分别连接上下木条两条测绳分别连接上下木条p下部木条配重下坠下部木条配重下坠p两条测绳的相对位移与两条测绳的相对位移与D关系唯一关系唯一

5、p测量时上部测绳固定测量时上部测绳固定 上提下部测绳上提下部测绳p得到钻孔孔径变化得到钻孔孔径变化岩土工程设计与施工岩土工程设计与施工 中国地质大学（武汉）中国地质大学（武汉）China University of Geosciences Yan Shaojun 1. 桩基施工质量检测孔径与孔形检测孔径与孔形检测伞形孔径检测伞形孔径检测p即可测孔径即可测孔径 也可测倾斜及沉渣厚度也可测倾斜及沉渣厚度p接触式接触式 测两个方向测两个方向p下至孔底下至孔底 弹簧撑开测腿弹簧撑开测腿p深度通过孔口滑轮光电编码器自动深度通过孔口滑轮光电编码器自动p测试数据电脑自动采集并处理测试数据电脑自动采集并处理岩

6、土工程设计与施工岩土工程设计与施工 中国地质大学（武汉）中国地质大学（武汉）China University of Geosciences Yan Shaojun 1. 桩基施工质量检测孔深和孔底沉渣检测孔深和孔底沉渣检测测锤法Hh测锤法：下坠一测锤法：下坠一5 kg锥形锤锥形锤 通过手感判断孔深通过手感判断孔深H和沉和沉渣顶部深度渣顶部深度h电阻率法：利用水、泥浆和沉渣之间具有不同电阻率电阻率法：利用水、泥浆和沉渣之间具有不同电阻率进行测试进行测试测试数据客观准确测试数据客观准确泥浆泥浆沉渣沉渣岩土工程设计与施工岩土工程设计与施工 中国地质大学（武汉）中国地质大学（武汉）China Univ

7、ersity of Geosciences Yan Shaojun 1. 桩基施工质量检测孔深和孔底沉渣检测孔深和孔底沉渣检测声波法：利用声波在不同介质中波速声波法：利用声波在不同介质中波速不一致，在不同介质界面上产生反射不一致，在不同介质界面上产生反射来测试来测试2tcH212ttcHp孔底沉渣顶部测孔底沉渣顶部测p孔口测孔口测C C为沉渣的波速为沉渣的波速岩土工程设计与施工岩土工程设计与施工 中国地质大学（武汉）中国地质大学（武汉）China University of Geosciences Yan Shaojun 1. 桩基施工质量检测桩孔垂直度测试桩孔垂直度测试圆球检测法圆球检测法e

8、Htan( )/e H简单简单精度低精度低钻杆测斜法钻杆测斜法精度高精度高 影响进度影响进度测试与施工需要协调测试与施工需要协调岩土工程设计与施工岩土工程设计与施工 中国地质大学（武汉）中国地质大学（武汉）China University of Geosciences Yan Shaojun 1. 桩基施工质量检测桩孔垂直度测试桩孔垂直度测试钻孔测斜仪钻孔测斜仪钻孔是空间一条线钻孔是空间一条线 方位角和顶角方位角和顶角NS顶角方位角l磁定向磁定向 （电子罗盘）（电子罗盘）l铅垂原理铅垂原理岩土工程设计与施工岩土工程设计与施工 中国地质大学（武汉）中国地质大学（武汉）China Universi

9、ty of Geosciences Yan Shaojun 1.桩基施工质量检测施工完成后将桩的中心点复测并绘制在平面图上施工完成后将桩的中心点复测并绘制在平面图上放点放点施工施工复测复测桩位检测桩位检测岩土工程设计与施工岩土工程设计与施工 中国地质大学（武汉）中国地质大学（武汉）China University of Geosciences Yan Shaojun 1.桩基施工质量检测混凝土取样与强度测试混凝土取样与强度测试新拌混凝土新拌混凝土和易性测试和易性测试现场留样现场留样 制作标准试件制作标准试件单单轴轴抗抗压压强强度度混凝土取样与强度测试混凝土取样与强度测试岩土工程设计与施工岩土工

10、程设计与施工 中国地质大学（武汉）中国地质大学（武汉）China University of Geosciences Yan Shaojun 钻孔取芯钻孔取芯通过钻探，通过钻探， 沿桩长钻取混凝土及桩端岩土，利用现场沿桩长钻取混凝土及桩端岩土，利用现场观察与室内测试，评价成桩质量观察与室内测试，评价成桩质量验证桩身完整性：混凝土胶结情况、松散、断桩、气孔、夹层等验证桩身完整性：混凝土胶结情况、松散、断桩、气孔、夹层等检测混凝土强度是否满足要求检测混凝土强度是否满足要求桩底沉渣是否满足要求桩底沉渣是否满足要求桩底持力层岩土体及厚度是否满足要求桩底持力层岩土体及厚度是否满足要求桩长是否准确桩长是否

11、准确1.桩基施工质量检测岩土工程设计与施工岩土工程设计与施工 中国地质大学（武汉）中国地质大学（武汉）China University of Geosciences Yan Shaojun 1.桩基施工质量检测钻孔取芯钻孔取芯u主要针对直径大于主要针对直径大于800mmu完整性检测的数目控制完整性检测的数目控制10%p钻孔方式：液压回转钻孔方式：液压回转 金刚石钻头金刚石钻头p钻孔方式：液压回转钻孔方式：液压回转 金刚石钻头金刚石钻头p钻孔直径：两倍粗骨料直径钻孔直径：两倍粗骨料直径 一般控制外径一般控制外径100mm以上以上p钻孔数目：直径小于钻孔数目：直径小于1.2m 1孔孔 靠近中心布置

12、靠近中心布置直径直径1.21.6m 2孔孔 距距0.150.25D布置布置直径直径1.6m 3孔孔 距距0.150.25D布置布置至少至少1个个进入桩端进入桩端持力层持力层p钻孔倾斜：控制在钻孔倾斜：控制在0.5%以下以下岩土工程设计与施工岩土工程设计与施工 中国地质大学（武汉）中国地质大学（武汉）China University of Geosciences Yan Shaojun 1.桩基施工质量检测钻孔取芯钻孔取芯记录钻进过程记录钻进过程描述岩芯描述岩芯评定基桩质量等级评定基桩质量等级岩土工程设计与施工岩土工程设计与施工 中国地质大学（武汉）中国地质大学（武汉）China Univers

13、ity of Geosciences Yan Shaojun 2. 桩基承载力检测影响承载力因素影响承载力因素桩侧与桩端土性能桩侧与桩端土性能桩身与桩形桩身与桩形施工工艺施工工艺桩体材料桩体材料群桩效应群桩效应桩基承载力确定方法桩基承载力确定方法经验系数法经验系数法原位测试法原位测试法载荷试验法载荷试验法静力触探探头静力触探探头ukskkps kppksiiipQQQulAqqacakcRRf A/uakRKQ岩土工程设计与施工岩土工程设计与施工 中国地质大学（武汉）中国地质大学（武汉）China University of Geosciences Yan Shaojun 2. 桩基承载力检测

14、建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范：1%且不少于且不少于3根桩根桩 建筑桩基技术规范建筑桩基技术规范：u甲级桩基甲级桩基u地质条件复杂地质条件复杂 施工质量可靠性低施工质量可靠性低u新桩型新桩型 新工艺新工艺u挤土群桩产生挤土效应挤土群桩产生挤土效应1%且不少于且不少于3根桩根桩 50根不少于根不少于2根根 甲级甲级:载荷法载荷法乙级乙级:条件简单的原位与经验法条件简单的原位与经验法 参考临近场地资料参考临近场地资料丙级丙级:原位测试与经验法原位测试与经验法建筑基桩检测技术规范建筑基桩检测技术规范：静载荷试验静载荷试验是是桩承载力最直接，最可靠的方法桩承载力最直接，最可靠的方法是经验数据

15、的来源是经验数据的来源岩土工程设计与施工岩土工程设计与施工 中国地质大学（武汉）中国地质大学（武汉）China University of Geosciences Yan Shaojun 2. 桩基承载力检测试验加载装置试验加载装置u堆重平台与反力装置堆重平台与反力装置EbEs混凝土混凝土 砂袋砂袋 钢锭钢锭预估极限值预估极限值1.2倍倍测试桩选择自由测试桩选择自由可能倾斜倒塌可能倾斜倒塌岩土工程设计与施工岩土工程设计与施工 中国地质大学（武汉）中国地质大学（武汉）China University of Geosciences Yan Shaojun 2. 桩基承载力检测EbEs试验加载装置试

16、验加载装置u锚桩横梁反力装置锚桩横梁反力装置4根桩提供反力根桩提供反力反力桩桩头加强反力桩桩头加强锚桩配筋必须够锚桩配筋必须够无法随机测试无法随机测试岩土工程设计与施工岩土工程设计与施工 中国地质大学（武汉）中国地质大学（武汉）China University of Geosciences Yan Shaojun 2. 桩基承载力检测EbEs试验加载装置试验加载装置u堆重锚桩联合反力堆重锚桩联合反力u以现有构筑物做反力以现有构筑物做反力u利用山体做反力利用山体做反力根据具体条件根据具体条件极限荷载要求选取极限荷载要求选取岩土工程设计与施工岩土工程设计与施工 中国地质大学（武汉）中国地质大学（武

17、汉）China University of Geosciences Yan Shaojun 2. 桩基承载力检测桩头压力变形测试桩头压力变形测试基准桩基准桩p高精度油压表：精度高精度油压表：精度0.4级级 p最大压力不大于系统工作最大压力不大于系统工作压力的压力的80%p变形监测：误差变形监测：误差40mm12nnSS 第第n级级且且24小时不稳定小时不稳定ukQQ设计加载系统已经达到极限加载系统已经达到极限Q-S缓变型的，缓变型的，S可达可达6080mm当试验当试验卸荷：卸荷：1小时小时1级，完成后观察级，完成后观察3小时小时变形读数间隔变形读数间隔加载：加载：5、15、30、45、60、9

18、0、120.卸荷：卸荷：5、15、30、60、90、120、150、180岩土工程设计与施工岩土工程设计与施工 中国地质大学（武汉）中国地质大学（武汉）China University of Geosciences Yan Shaojun 2. 桩基承载力检测p数据处理与单轴极限承载力确定数据处理与单轴极限承载力确定S-lg(t)曲线曲线Q-S曲线曲线6400KN19200KN22400KN25600KN28800KN32000KN9600KN12800KN16000KN岩土工程设计与施工岩土工程设计与施工 中国地质大学（武汉）中国地质大学（武汉）China University of Geo

19、sciences Yan Shaojun 2. 桩基承载力检测p数据处理与单轴极限承载力确定数据处理与单轴极限承载力确定单桩极限荷载确定单桩极限荷载确定pQ QS S曲线的陡降段明显时，取相应于陡降段起点的荷载；曲线的陡降段明显时，取相应于陡降段起点的荷载；pS Slgtlgt曲线尾部出现向下弯曲的前一级荷载；曲线尾部出现向下弯曲的前一级荷载；12nnSS p当当 且且2424小时不稳定小时不稳定, , 取前一级荷载取前一级荷载p对于对于L/D80L/D80的，考虑桩身变形的，考虑桩身变形2S=+20mm3QLEASQ单桩极限承载力标准值单桩极限承载力标准值u极差小于平均值的极差小于平均值的3

20、0%30%时时 平均值为极平均值为极限承载力标准值限承载力标准值u极差大于平均值的极差大于平均值的30%30%时时 分析原因分析原因 加加大测试桩数大测试桩数u3 3根桩及以下承台根桩及以下承台 取低值取低值岩土工程设计与施工岩土工程设计与施工 中国地质大学（武汉）中国地质大学（武汉）China University of Geosciences Yan Shaojun 3. 桩基动测方法分类与现状方法分类与现状低应变低应变高应高应变变声波声波测试测试在桩顶以低能量瞬态或稳态激振，在桩顶以低能量瞬态或稳态激振，实测顶部的速度时程曲线或速度实测顶部的速度时程曲线或速度导纳曲线，通过波动理论或频域

21、导纳曲线，通过波动理论或频域分析，对桩身完整性进行检测分析，对桩身完整性进行检测采用重锤冲击桩顶，实测桩顶采用重锤冲击桩顶，实测桩顶速度与力时程曲线，通过波动速度与力时程曲线，通过波动理论分析，对单桩的抗压承载理论分析，对单桩的抗压承载力和桩身完整性进行检测力和桩身完整性进行检测桩身预埋声测管之间发射并接收桩身预埋声测管之间发射并接收声波，通过实测声波在混凝土介声波，通过实测声波在混凝土介质中的传播声时、频率和波幅衰质中的传播声时、频率和波幅衰减等声学参数来检测桩身完整性减等声学参数来检测桩身完整性检测速度快检测速度快费用低费用低抽检率高抽检率高间接方法间接方法理论基础复杂理论基础复杂解释困难

22、解释困难岩土工程设计与施工岩土工程设计与施工 中国地质大学（武汉）中国地质大学（武汉）China University of Geosciences Yan Shaojun 3. 桩基动测桩基低应变动力检测桩基低应变动力检测(a) 反射波法反射波法桩顶竖向激振，弹性波沿桩身向下传播，当桩顶竖向激振，弹性波沿桩身向下传播，当桩身遇到明显波阻抗差异界面时，将产生发桩身遇到明显波阻抗差异界面时，将产生发射波。射波。Z= cA=EA/c广义波阻抗广义波阻抗:桩混凝土密度:c 纵波波速:A 桩截面面积:E 混凝土弹性模量1 11Z=c A222Z=c A界面上下速度应力相等界面上下速度应力相等IRTvv

23、v12()IRTAA波阵面动量守恒波阵面动量守恒12()IRTZ vvZ v21 11 122IRTAccc1 11222c Ac An1211211212112112111121()2()()()RTRTZZZZFZZZTvvZZZZFvvv ZZZnTv 1121nFnTn反射系数反射系数透射系数透射系数岩土工程设计与施工岩土工程设计与施工 中国地质大学（武汉）中国地质大学（武汉）China University of Geosciences Yan Shaojun 3. 桩基动测桩基低应变动力检测桩基低应变动力检测(a) 反射波法反射波法Z= cA11 112222c Ac AZZn11

24、11RTRTFTvFvvnTv 1121nFnTnu波阻抗近视不变波阻抗近视不变12ZZ1n 01FT无反射无反射全透射全透射u波阻抗减少波阻抗减少12ZZ1n 01FT反射波为上行拉力波反射波为上行拉力波符号与输入一致符号与输入一致10FT RIRIvv 断桩处应力断桩处应力=0=0速度加倍速度加倍u波阻抗增加波阻抗增加12ZZ1n 01FT反射波为上行压缩波反射波为上行压缩波符号与输入相反符号与输入相反12FTRIRIvv 速度速度=0=0应力加倍应力加倍n 0n 岩土工程设计与施工岩土工程设计与施工 中国地质大学（武汉）中国地质大学（武汉）China University of Geos

25、ciences Yan Shaojun 3. 桩基动测桩基低应变动力检测桩基低应变动力检测(a) 反射波法反射波法u波阻抗减少波阻抗减少12ZZ符号与输入一致符号与输入一致u波阻抗增加波阻抗增加12ZZ符号与输入相反符号与输入相反Z= cA完整桩完整桩 桩端阻抗减少桩端阻抗减少12ZZ局部缩颈桩局部缩颈桩 阻抗减少阻抗减少形成与入射波极性一致反射波形成与入射波极性一致反射波12ZZ局部扩颈桩局部扩颈桩 阻抗增加阻抗增加形成与入射波极性相反反射波形成与入射波极性相反反射波岩土工程设计与施工岩土工程设计与施工 中国地质大学（武汉）中国地质大学（武汉）China University of Geos

26、ciences Yan Shaojun 3. 桩基动测桩基低应变动力检测桩基低应变动力检测(a) 反射波法反射波法频域分析频域分析Lkux直杆纵向微分方程直杆纵向微分方程222221uuxct纵向振动位移纵向振动位移：u(x,t)( , )( sincos)(sincos)u x tAtBt CxDxcc通解为：通解为：00 xx LAAxukuEuEx 边界条件：边界条件：桩头自由端桩头自由端桩底弹簧力桩底弹簧力0C tankcLcEA桩土系统固有频率：桩土系统固有频率：11tan22nnkccfnLf EA岩土工程设计与施工岩土工程设计与施工 中国地质大学（武汉）中国地质大学（武汉）Chi

27、na University of Geosciences Yan Shaojun n=1，2，3. f1 1基频基频3. 桩基动测桩基低应变动力检测桩基低应变动力检测(a) 反射波法反射波法频域分析频域分析Lkux11tan22nnkccfnLf EA(1)当当k0桩底绝对柔性桩底绝对柔性 约为摩擦型桩约为摩擦型桩122ncncffLL(2)当当k 桩底绝对刚性桩底绝对刚性 约为端承型桩约为端承型桩1(0.5)24nc ncffLL(3)一般条件一般条件0k 1.0%1.5%单单桩预估极限承载力桩预估极限承载力Lt2x cxRx2xR2xR分析分析x位置位置 土阻力对桩顶力和速度影响土阻力对桩顶力和速度影响冲击在冲击在x位置产生土阻力位置产生土阻力RxRx=向上反射压力波向上反射压力波+向下传播拉力波向下传播拉力波桩顶压力曲线上升桩顶压力曲线上升Rx/2桩顶速度曲线下降桩顶速度曲线下降Rx/(2Z)Rx对桩顶力对桩顶力F与速度曲线与速度曲线VZ的差值增加为：的差值增加为：22xxxRRFVZZRZ Rx在在t=x