桩基-完整性检测

基桩常用检测方法S基桩常用检测方法钻芯法声波透射法静载试验低应变法ZDJSZ01声波透射法基桩

Foudationpile：桩基础中的单桩。桩身完整性

Pileintegrity：反映桩身截面尺寸相对变化、桩身材料密实性和连续性的综合性指标。桩身缺陷

Piledefects：使桩身完整性恶化，在一定程度上引起桩身结构强度和耐久性降低的桩身断裂、裂缝、缩颈、夹泥(杂物)、空洞、蜂窝、松散等现象的统称。-1.建筑桩基的几个术语超声波法ultrasonicloggingmethod

根据超声波透射或折射原理，在桩身混凝土内发射并接收超声波，通过实测超声波在混凝土介质中传播的波速、波幅和声频等参数的相对变化来判定桩身完整性的检测方法。-1.建筑桩基的几个术语1.1.1混凝土超声波检测技术的发展混凝土超声检测技术因其用途广泛、探测距离大、完全不破坏结构物等优点，迅速在国内外普及推广，成为应用最广泛的混凝土无破损检测方法。应用情况国外始于上世纪40年代后期；国内始于上世纪50年代中期，1980年代用于桩基检测，掀起了新一轮应用高潮。声波是物体机械振动时迫使周围介质也发生振动并使振动向外传播而形成的一种波动。接收换能器接收到的由声源传过来的声波，是该点在声波作用下的振动过程。振动大小和方向随时间而变化的过程曲线称为波形。超声仪屏幕上的图线就是传播到接收换能器所在位置的声波的波形。1.2.1超声波波形1.2.2波形参数声测管埋设符合下列规定：（1）声测管内径大于换能器外径；（2）声测管应有足够的径向刚度，声测管材料的温度系数应与混凝土接近；（3）声测管下端封闭、上端加盖、管内无异物；声测管连接处应光顺过渡，管口高出混凝土顶面100mm以上；（4）声测管之间要保持平行，浇灌混凝土前将声测管有效固定。声测管埋设（1）600mm≤桩径≤800mm，不少于2根（2）800mm＜桩径≤1600mm，不少于3根；（3）1600mm＜桩径，不少于4根。（4）2500mm＜桩径，增加声测管数量。声测管埋设数量要求3.4声测管的安装埋设3.5声测管的安装埋设

声测管的联结优先采用螺纹联结套筒联结，不得对焊声测管的安装埋设

《混凝土灌注桩用钢薄壁声测管及使用要求》

JT/T705-2007声波透射法定义：在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质中的传播时间、频率和波幅衰减等声学参数的变化对桩身完整性进行检测的方法。3.1.1声波透射法测桩原理

检测细致，通过加密、斜测、CT扫描，检测可做到准确可靠；受桩长、桩径限制较小；无盲区，可检测桩顶低强区和桩底沉渣厚度；不受缺陷数量限制；通过测量波速可估算桩身混凝土强度；勿需开挖，声测管露出地面（或水面）即可检测。3.1.1声波透射法测桩的优点

1.无法做到随机抽检，声测管需提前埋设；2.如遇堵管现象，很难清通。3.1.1声波透射法测桩的缺点

（1）受检桩混凝土强度不应低于设计强度的70%，且不小于15MPa；（2）桩径不小于0.6m；（3）将各声测管内注满清水，检查声测管畅通情况。检测前需具备的条件检测过程示意图桩身完整性分类表（JGJ106-2014表3.5.1）桩身完整性判定（JGJ106-2014表10.5.11）（1）断桩（全断面夹泥或夹砂）（2）局部截面夹泥或缩颈（3）集中性气孔（4）分散性泥团及“蜂窝”状缺陷（5）桩底沉渣或泥浆沉渣层过厚（6）桩头低强区（7）桩孔深度不够常见缺陷1.桩底沉渣-声速低，波幅衰减严重；2.层状缺陷-声速与波幅明显下降，桩身则为断桩，桩头则超高不够；3.孔壁坍塌或泥团-若包裹声测管则波幅衰减严重，斜测可分辨。4.混凝土离析-石多浆少，声速不降，波幅减小;浆多石少，波幅不降，声速下降。5.蜂窝-声速下降不大，波幅明显衰减。4.4.1缺陷性质的判断案例分析桩身结构完好的声学图像图4桩身测点完好的波形图在含有夹泥缺陷的测点处，典型的时域波形图如图所示，在该图中测点信号的首波清晰可辨，波幅明显降低，波形发生畸变。

图5桩身局部夹泥的声学图像图6夹泥处的测点波形图

局部断桩对于桩基来说，在某一段范围内所测试的桩身3个剖面连续夹泥(如图7所示)，这时便怀疑桩基断桩，超声波测试出的信号典型特征为：在缺陷范围内，声波波速明显降低，波幅明显减小，PSD值也随之变大。图7为桩身直径1250mm、采用强度等级为C35的混凝土灌注桩身，从桩顶标高向下31.0m位置处开始进行密测的桩身完整性检测波形图。该桩所检测的3个剖面在27.7m附近的波形明显异常：声速普遍降低，波幅普遍明显衰减，PSD曲线在该处发生紊乱(声学参数见表4和表5)。此波形是明显的桩身断桩信号，桩身等级为Ⅳ类桩。图7桩身局部断桩声学图像图8中列出了在断桩缺陷范围的4种测点波形图。波形的典型特征为：波形不完整、不连续，首波不明显或者无法确认首波，波形严重畸变甚至无法采集到波形。图8在断桩范围内采集的测点波形图2.3.3声测管局部倾斜或局部弯曲变形混凝土灌注桩在施工的过程中，如果声测管发生偏移或者弯曲，那么灌注桩桩身所埋设的各声测管便不再平行，在检测桩基时声波的声学参数在声测管发生偏移或者弯曲的区域将会发生明显变化。图9为声测管在倾斜或弯曲时的一种波形图，相应声学参数见表4和表5。该桩的桩身直径为1250mm，桩长为49.0m，桩身采用强度等级为C35的混凝土。在该波形图中，A—B、A—C、B—C三个剖面的声速曲线在桩身的底部发生了明显的异常，但是在声速异常的区域波幅变化稳定。此时表示所检测桩基的2根声测管在桩身底部发生偏移或者弯曲，使得声测管的管间距在桩身的底部发生变化。由于这种声学参数异常的情况是由声测管的异常引起的，并且在各剖面的声速和波幅均大于临界值，故此波形对应的桩基可以判为合格。图9声测管局部弯曲声学图像桩身声测管弯曲或倾斜测范围内的测点时域波形图如图10所示，在图10所示的波形图中，测点波形发生畸变，测点声时减小，波速明显增加，首波发生异常或者无法确认首波。图10声测管弯曲时的测点波形图离析是混凝土结构常见的缺陷之一，图11表示的是桩径为1250mm，桩长为49.0m，桩身采用强度等级为C35的混凝土桩的检测波形图；相应声学参数见表4和表5。在该波形图中，混凝土局部离析的部位形成一个个的尖角(如图11中B—C剖面、A—C剖面所示)，在离析处所采集到的信号波速突然变大，波幅骤减，PSD判据值也随之变大，图11所示的桩身等级为Ⅱ类桩。图11灌注桩局部离析对应的声学图像

在局部离析处(尖角的位置)对应的测点时域波形图如图12所示，在该类缺陷的测点波形图中首波发生紊乱现象，波形有些畸变，声时增大，波幅减小。图12灌注桩离析处对应的测点时域波形图桩底沉渣是钻孔灌注桩常见的病害之一，在施工过程中常常因为清孔不彻底而形成桩底沉渣，给桩基的工程质量留下隐患。当桩基具有桩底沉渣缺陷时所检测的桩身波形如图13所示，声学参数见表4和表5。该桩的桩径为1250mm，桩长53.0m，桩身采用强度等级为C35的混凝土。在该波形图中，桩底附近的声学参数发生明显变化，具有沉渣缺陷的部位波速在2000m/s左右(跟声波在泥的介质中传播的波速相近)，波幅几乎全为0dB，在沉渣跟桩身质量完好的混凝土桩交界面处判据骤然增加，在此交界面处PSD曲线形成一个较大的尖角，声速曲线在桩底变成“L”形曲线，声速和波幅值连续低于临界值。此类信号的桩身等级应结合相关规范根据沉渣的厚度来做判断，如果沉渣的厚度大于规范的要求，那么该信号对应的桩身为不合格桩；若沉渣的厚度小于规范的要求，则该信号对应的桩身等级可判为Ⅱ类桩。图13钻孔灌注桩桩底沉渣对应的声学图像在桩底沉渣处的典型测点时域波形图如图14所示，该图列举了4种典型的测点波形图，这些波形普遍存在着波形严重畸变，首波无法确认，波形不连续、不完整，声时显著增大，波速普遍低于临界值的特征。图14桩底沉渣对应的4种测点时域波形图02低应变法基桩低应变动力检测反射波法的基本原理是在桩身顶部进行竖向激振，弹性波沿着桩身向下传播，当桩身存在明显波阻抗差异的界面（如桩底、断桩和严重离析等部位）或桩身截面面积变化（如缩颈或扩径）部位，将产生反射和透射波，安装在桩顶的传感器接收来自桩身各个波阻抗变化界面处反射上来的信息，经放大、滤波和数据处理，检测分析反射波的传播时间、副值和波形特征，就能判断桩的完整性。检测原理和方法检测系统框图低应变法1-检测前，应进行现场查看，桩头应凿去浮浆，露出密实的混凝土，由于浮浆层不密实，于下部正常混凝土粘结不良，会形成一个不连续的界面。敲击桩头产生的应力波在这一界面上多次反射，影响应力波向下传播，于正常信号叠加后，会掩盖桩下部的信号；激振点与传感器安装位置应凿成大小合适的平面，平面应平整并基本与桩身轴线垂直；激振点及传感器安装位置应远离钢筋笼的主筋，目的是减少外露主筋对测试信号产生干扰。若外露主筋过长，影响正常测试，应将其割短。2-检测前，应对仪器设计进行检查，性能正常方可使用3-被测的灌注桩应达到规定养护龄期方可施测，对打入桩，应在达到地基土有关规范规定的休止期后进行检测。4-检测步骤实心桩的激振点宜选择在桩头中心部位，传感器应粘贴在距桩中心约2/3R处。敲击产生的应力波除向下传播外，也沿径向周边传播，从周边反射回来的波与圆心外散的波会发生迭加。理论与实践表明，2/3R处波的干扰最小。空心桩的激振点及传感器安装位置应选择在壁厚1/2处且应在同一水平面上，与桩中心连线形成的夹角宜为90°。2.4桩的激振点部位和检测对直径大于1000mm的桩（含1000），加速度宜设置四个轴对称测点，每个测点需采集一组信号后，将所有信号叠加平均；直径低于600～1000mm的桩（含600），加速度宜设置二个轴对称测点，每个测点采集一组信号进行叠加平均；直径低于600mm的桩，可设置一个测点。测试中手锤均在桩顶中心敲击部位混凝土应平整、坚硬，手锤应与桩顶垂直，避免含有水平分量。

类别时域信号特征幅频信号特征Ⅰ2L/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Δf≈c/2LⅡ2L/c时刻前出现缺陷反射波，有桩底反射波桩底谐振峰排列基本等间距，其相邻频差Δf≈c/2L，轻微缺陷产生的谐振峰与桩底谐振峰之间的频差Δf’>c/2LⅢ有明显缺陷反射波，其特征介于Ⅱ类与Ⅳ类之间Ⅳ

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Δf’>c/2L，无桩底谐振峰；或因桩身浅部严重缺陷只出现单一谐振峰，无桩底谐振峰。低应变动测桩身完整性判定(JGJ106－2003)

实例地层影响的时程曲线桩特殊桩形的曲线桩头缺陷桩桩底缺陷桩缩径夹泥桩【扩径桩离析桩断裂脱焊脱节桩脱焊虚焊等不良焊接桩03钻芯法1.桩长2.桩身混凝土强度3.桩身缺陷情况及其位置4.桩底沉渣厚度5.判定和鉴别桩底持力层岩土性状6.判定桩身完整性类别受灌注桩垂直度和取芯孔垂直度限制，一般要求受检桩的桩径不小于800mm，长径比不宜大于30检测内容1.建筑基桩检测技术规范（JGJ106-2014）第7章2.建筑地基基础检测规范（DBJ15-60-2008）第12章3.建筑地基处理技术规范(JGJ79-2002)4.建筑地基基础设计规范(GB50007-2011)5.建筑地基基础工程施工质量验收规范(GB50202-2002)1.1相关规范基本知识点1.钻芯可分为有导管和无导管两类2.龄期要求≥28天；3.不应少于总桩数的1%，且不得少于3根；检测前准备2.1资料收集1、工程名称、建设、勘察、设计、施工、监理、监督等单位；2、基桩设计图纸及相关说明资料；3、地质资料4、施工记录基本信息：总桩数、检测桩数、桩型、桩径、桩长、桩身强度、持力层情况、桩号、桩径、施工桩长、桩顶标高、桩顶设计标高、桩身混凝土设计强度等级、成桩日期等1、桩头处理、场地平整；2、水源情况；3、钻机及其它辅助设备；4、机械配合钻机摆放及移位钻芯前准备工作6