桩基础的测试与检测课件

1、桩基础的测试与检测,1,3.8 岩土体现场剪切试验,建筑物由于基础的原因引起的事故中，一部分是沉降过大，或是差异沉降过大造成的；另一方面是由于土体的强度破坏而引起的。 对于建筑物来说，主要是后一个原因。从事故的灾害性来说，强度问题比沉降问题要严重的多。 岩土体的破坏通常都是剪切破坏；研究岩土体的强度特性，就是研究岩土体的抗剪强度特性。,桩基础的测试与检测,2,桩基础的测试与检测,3,根据库仑定律(1776)： f土体的抗剪强度； 破坏面上的法向应力(kPa)； c土的内聚力(kPa)； 土的内摩擦角。 依据测得的f就可以求出c和。,桩基础的测试与检测,4,桩基础的测试与检测,5,桩基础的测试与

2、检测,6,（2）试验装置,1试体制备系统：模具、开挖工具等； 2加荷系统：液压千斤顶，油压泵； 3测量系统； 4. 反力系统,桩基础的测试与检测,7,试验场地应根据工程地质条件和建（构）筑物的受力特点等选择在具有代表性的地段。 同一地质单元，试验组数不得少于3组，每一组试验不应少于5个试验点，同一组各试验点应在同一地质单元。 试件剪切面积不宜小于2500cm2，边长不宜小于50cm，试件高度不宜小于边长的2/3。,(3) 试验点的选择,桩基础的测试与检测,8,（4）试验方法,1斜推法试验,法向应力：P/AQsin/Apqsin （记P/Ap，Q/A=q） 切向应力：= Qcos/A qcos,

3、桩基础的测试与检测,9,最大单位推力qmax的估算：,桩基础的测试与检测,10,2平推法试验,桩基础的测试与检测,11,（5）试验资料处理及成果应用 确定抗剪强度指标 计算出各级垂直荷载下的垂直应力和剪应力，绘制垂直应力与剪应力关系直按库仑定律即按上式确定出土体的c和tan或。 根据库仑定律(1776)：f=c+tan,桩基础的测试与检测,第 5 章 桩基础的测试与检测,桩基础的测试与检测,一、桩基础 依靠桩把作用在平台上的各种载荷传到地基的基础结构。,5.1 概 述,桩基础的测试与检测,桩基础应用: 软弱地基、特殊性土（自重湿陷性黄土、膨胀土等）地基、地基土质较差或软硬不均，不能满足上部结构

4、对变形的要求；水中基础施工困难，如桥梁、码头、钻采平台等。,桩基础的测试与检测,桩基础在我国高层建筑、重型厂房、桥梁、港口码头、海上采油平台以至核电站等工程中，都得到普遍应用。,桩基础的测试与检测,16,1、按承载性状：摩擦型桩、端承型桩； 2、按施工方法： 打入桩；灌注桩（沉管灌注桩、钻孔灌注桩、人工挖孔灌注桩、夯扩桩、复打桩、支盘桩、树根桩）、静压桩、螺旋桩、碎石桩、水泥土搅拌桩（深层搅拌桩、粉喷桩）等； 3、按使用功能：受压桩、抗拔桩、锚桩等。,二、基桩分类,桩基础的测试与检测,三、桩基工程常见的质量问题,1、沉管灌注桩：断裂、缩颈、断桩、离析； 2、冲、钻孔灌注桩：断桩、离析、塌孔、缩

5、颈、夹泥、沉渣过厚； 3、混凝土预制桩：桩身开裂、桩头打碎、挤折断、破裂。,桩基础的测试与检测,四、桩基检测 现行的规范建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）规定桩基施工完毕后要进行质量验收(包括桩身完整性和承载力)，桩基检测是保证桩基质量的重要手段。,桩基础的测试与检测,五、 检测方法 静载试验法（ 单桩竖向抗压、抗拔、水平）、钻芯法、低应变法、高应变法、超声波透射法。 其中： 低应变法、高应变法、超声波透射法、钻芯法用来检测桩身完整性； 静载试验法、高应变法用来检测承载力。,桩基础的测试与检测,20,静荷载试验现场,桩基础的测试与检测,低应变法检测现场,桩基础的测试与检测,高应变法检测现

6、场,桩基础的测试与检测,静测法缺点： 费时费钱，检测数量少，代表性差，大吨位基桩由于加载设备限制很难进行。 动测法优点： 快速、简便、经济，可大面积普查。,桩基础的测试与检测,本章主要内容,各类测试技术：静力载荷试验、高低应变动力检测与低应变动力测试等。 静载试验：竖向抗压静载试验、水平静载试验与竖向抗拔静载试验 低应变动力测试 高应变动力测试 超声波法。,桩基础的测试与检测,5.2 基桩竖向抗压静力载荷试验,一 、概述 基桩竖向抗压静载试验： 在桩顶部逐级施加竖向压力，观测桩顶部随时间产生的沉降，以确定相应的单桩竖向抗压承载力的试验方法。,桩基础的测试与检测,二 、试验设备 （1）加载装置

7、锚桩横梁反力装置 压重平台反力装置 锚桩压重联合反力装置,桩基础的测试与检测,（2）测试仪表,荷载可用千斤顶的高精度压力表测定油压，并换算为荷载。 沉降测量一般采用百分表或电子位移计。沉降测定平面离开桩顶的距离不应小于0.5倍桩径。,桩基础的测试与检测,三 、 试验方法与要求,（1）抽检数量要求： 1%，不少于3根；2根（总50根） （2）测试开始时间的确定：混凝土强度达到28天龄期或同条件养护试块达到设计强度（灌注桩）； （3）加卸载要求（分级） ：分级荷载：最大加载量1/10或1/8 ，初始加荷为分级荷载2倍； ：卸载： 分级荷载2倍。,桩基础的测试与检测,（4）试桩要求：试验桩，或随机抽

8、取工程桩。 距桩顶1倍桩径范围内，用厚度为35mm的钢板围裹或距桩顶1.5倍桩径范围内设置箍筋，间距不宜大于100mm。桩顶应设置钢筋网片23层，间距60100mm。 桩头混凝土强度等级比桩身混凝土提高12级，且不得低于C30。,桩基础的测试与检测,（5）慢速维持载荷法： 每级加载后5、15、30、45、60min各测读1次，以后30min。 稳定标准：每1小时内沉降量不超过0.1mm，并连续2次。 达稳定标准再加下一级 卸载：每级1h，15、30、60min测，卸零后测3h。,桩基础的测试与检测,（6）慢速维持载荷法终止加载条件： Sn15Sn Sn12Sn，24h不稳定 达设计要求最大加载

9、量 工程桩作锚桩时，锚桩上拔量达允许值 曲线缓变型，S6080mm,桩基础的测试与检测,（7）快速维持载荷法： 试验加载不要求每级的下沉量达到相对稳定，而以等时间间隔（1小时）连续加载。 终止加载条件为：出现可判定荷载的陡降段或桩顶产生不停滞下沉，无法继续加载； 卸载：每级1h，15、30、60min测，卸零后测3h。 快速法载荷试验的程序与慢速法载荷试验基本相同，只是每级荷载维持时间相对较短，一般至少为1h。,桩基础的测试与检测,四 、单桩竖向抗压承载力的确定,l）当QS曲线的陡降段明显时，取相应于陡降段起点的荷载； 2）对于缓变型QS曲线，一般可取S4060mm对应的荷载； 3）取Slgt

10、曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载。,桩基础的测试与检测,5.3 单桩竖向抗拔静载试验,一 、概述 单桩竖向抗拔静载试验： 在桩顶部逐级施加竖向上拔力，观测桩顶部随时间产生的上拔位移，以确定相应的单桩竖向抗拔承载力的试验方法。,桩基础的测试与检测,二 、试验设备 采用千斤顶加载，其反力装置一般采用两根锚桩和承载梁组成，试桩和承载梁用拉杆连接，将千斤顶置于两根试桩之上，顶推承载梁，引起试桩上拔。,桩基础的测试与检测,（2）测试仪表,上拔力可用千斤顶的高精度压力表测定油压，并换算为荷载。 上拔位移测量一般采用百分表或电子位移计。沉降测定平面离开桩顶的距离不应小于0.5倍桩径。,桩基础的测试与检测

11、,三 、 试验方法与要求（同单桩竖向抗压试验）,（1）抽检数量要求： 1%，不少于3根；2根（总50根） （2）测试开始时间的确定：混凝土强度达到28天龄期或同条件养护试块达到设计强度（灌注桩）； （3）加卸载要求（分级） ：分级荷载：最大加载量1/10或1/8 ，初始加荷为分级荷载2倍； ：卸载： 分级荷载2倍。,桩基础的测试与检测,（4）试桩要求：试验桩，或随机抽取工程桩。 距桩顶1倍桩径范围内，用厚度为35mm的钢板围裹或距桩顶1.5倍桩径范围内设置箍筋，间距不宜大于100mm。桩顶应设置钢筋网片23层，间距60100mm。 桩头混凝土强度等级比桩身混凝土提高12级，且不得低于C30。,

12、桩基础的测试与检测,（5）慢速维持载荷法： 每级加载后5、15、30、45、60min各测读1次，以后30min。 稳定标准：每1小时内上拔量不超过0.1mm，并连续2次。 达稳定标准再加下一级 卸载：每级1h，15、30、60min测，卸零后测3h。,桩基础的测试与检测,（6）慢速维持载荷法终止加载条件： Sn15Sn Sn12Sn，24h不稳定 达设计要求最大加载量 工程桩作锚桩时，锚桩上拔量达允许值 曲线缓变型，S6080mm,桩基础的测试与检测,（7）快速维持载荷法： 试验加载不要求每级的下沉量达到相对稳定，而以等时间间隔（1小时）连续加载。 终止加载条件为：出现可判定荷载的陡降段或桩

13、顶产生不停滞下沉，无法继续加载； 卸载：每级1h，15、30、60min测，卸零后测3h。 快速法载荷试验的程序与慢速法载荷试验基本相同，只是每级荷载维持时间相对较短，一般至少为1h。,桩基础的测试与检测,四 、单桩竖向抗拔承载力的确定,（1）单桩竖向抗拔极限承载力的确定 1）陡变型U曲线，可根据U曲线的特征点来确定。 2）缓变型U曲线，根据U曲线的变化情况综合判定。 3）当在某级荷载下抗拔钢筋断裂时，取其前一级荷载值。,桩基础的测试与检测,（2）单桩竖向抗拔承载力特征值的确定 单桩竖向抗拔极限承载力统计值的确定方法与单桩竖向抗压极限承载力统计值的确定方法相同。,桩基础的测试与检测,5.4 单

14、桩水平静载试验,一 、概述 在桩顶部逐级施加水平推力，观测桩顶部随时间产生的水平位移，以确定相应的单桩水平承载力的试验方法。,桩基础的测试与检测,二 、试验设备 （1）加载装置 （2）反力装置： （3）量测装置 1）桩顶水平位移量测 2）桩身弯矩量测 3）桩身挠曲变形量测。,桩基础的测试与检测,（2）测试仪表,上拔力可用千斤顶的高精度压力表测定油压，并换算为荷载。 上拔位移测量一般采用百分表或电子位移计。沉降测定平面离开桩顶的距离不应小于0.5倍桩径。,桩基础的测试与检测,三 、单桩水平承载力的确定,（1）单桩水平临界荷载确定方法 （2）单桩水平极限荷载确定方法 （3）单桩水平承载力特征值确定

15、方法,水平力时间位移（HtX）关系曲线 单桩水平力位移梯度（H X/H）曲线,桩基础的测试与检测,第 6 章 低应变反射波法,桩基础的测试与检测,第 1 节 基本理论,一、应力波和波阻抗,1.应力波：当介质的某个地方突然受到一种扰动，这种扰动产生的变形会沿着介质由近及远传播开去，这种扰动传播的现象称为应力波。 2.波阻抗： ：密度；C：应力波速；A：桩横截面积。 一维直杆：dz2 , 桩身存在缩颈、断裂、混凝土离析、夹泥或摩擦桩桩底等阻抗相对减小时，缺陷部位的反射与初始入射波同相; 2)当z1z2 ,桩身存在扩颈或嵌岩桩桩底等阻抗相对增大时，其反射波与初始入射波反相: 3)当z1=z2 ,桩身

16、无缺陷或存在阻抗匹配时，无反射波信号。,桩基础的测试与检测,1. 应力波在自由端完整桩中的传播,桩在自由端,桩基础的测试与检测,2. 应力波在固定端完整桩中的传播,桩嵌岩,桩基础的测试与检测,3. 应力波在波阻抗减小桩中的传播,桩截面减小,桩基础的测试与检测,4. 应力波在波阻抗增大桩中的传播,桩截面增大并嵌岩,桩基础的测试与检测,应力波在波阻抗增大桩中的传播,桩扩径,桩基础的测试与检测,桩缩径,桩基础的测试与检测,桩基础的测试与检测,整桩平均波速C：扩径位置L1：扩径范围（L2L1）：,桩基础的测试与检测,桩底 截面发生变化 夹泥 离析 混凝土质量变化 土层变化,五、引起反射波的原因,桩基础

17、的测试与检测,1. 低应变所能检测到的现象,桩基础的测试与检测,2. 低应变不能检测到的现象,桩基础的测试与检测,六、 低应变检测的优缺点,快速检测方法 （50-200根/日） 准备简便 操作简单 经验丰富,1. 优点,桩基础的测试与检测,2.缺点或局限性,不能提供单桩承载力 对小缺陷灵敏度不高 无法检测桩底沉渣,桩基础的测试与检测,第 2 节 检测系统,一、传感器 二、采集仪器 三、软件简介,桩基础的测试与检测,一、传感器 能感受规定的被测量件并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置。,桩基础的测试与检测,速度传感器将桩顶的速度信号转化为电信号，而加速度传感器则将桩顶的加速度信号转化为电信

18、号。这两种传感器均须固定在桩顶被测点上，跟随该点一同振动，因而均为惯性式传感器。,桩基础的测试与检测,在使用传感器时，传感器的频响特性是相当重要的技术指标。,桩基础的测试与检测,组合手锤,桩基础的测试与检测,二、采集仪,RSM24FD分体机,桩基础的测试与检测,三、软件简介,主操作界面,桩基础的测试与检测,设置界面,桩基础的测试与检测,波形处理界面,桩基础的测试与检测,第 3 节 现场测试技术,一、检测流程 二、影响测试的因素 三、典型波形 四、质量评价,桩基础的测试与检测,一、检测流程,第1步 桩头处理 第2步 仪器连接 第3步 传感器安装 第4步 程序设置 第5步 手锤锤击 第6步 信号采

19、集 第7步 信号分析,桩基础的测试与检测,1 桩头处理,凿掉浮浆 打磨平整 桩头干净干燥,桩基础的测试与检测,2 仪器连接,交流电源接线,桩基础的测试与检测,3 传感器安装,传感器放置距桩心2/3 3/4R处且安装位置 要求平整尽可能使传感器垂直与桩头平面,桩基础的测试与检测,传感器耦合,黄油耦合 橡皮泥耦合 口香糖耦合,使传感器与桩头粘合在一起，要求越紧越好,桩基础的测试与检测,4 程序设置,在开始检测之前必须根据不同桩的情况对程序进行设置，功能及程序中出现的参数请仔细阅读软件操作说明书。,桩基础的测试与检测,进入主操作界面后，点击设置按键进入设置界面,桩基础的测试与检测,桩长=12米；混凝土标号：C30；桩径：1米 用速度传感器进行检测,桩基础的测试与检测,5 手锤锤击,手锤垂直与桩面，锤击点平整，锤击干脆，形成单扰动,桩基础的测试与检测,6 信号采集,点击主操作界面的“采样”按键，屏幕出现彩色滚动条，仪器进入采样等待状态，此时用手锤敲击，信号将显