桩身完整性检测及基桩承载力检测

1、.,声波透射法检测技术,方法定义： 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传播的声时、频率和波幅衰减等声学参数的相对变化，对桩身完整性进行检测的方法。 测试原理与过程： 预埋声测管24根 声测管内注水介质 从下往上间隔25cm测试,.,声测法原理图,混凝土声波仪的功能： 向待测的结构混凝土发射声波脉冲， 频率在20250kHz范围内，使其穿过混凝土，然后接收穿过混凝土的脉冲信号。仪器显示声脉冲穿过混凝土所需时间、接收信号的波形、波幅等。根据声脉冲穿越混凝土的时间和距离，可计算声波在混凝土中的传播速度；波幅可反映声脉冲在混凝土中的能量衰减状况，根据所显示的波形，经过适当处理后

2、可对被测信号进行频谱分析。,.,声波透射法的基本原理,声波种类和对应的频率范围,混凝土声波透射法使用的主频率一般为21041010 Hz,.,声波透射法的仪器设备,（1） 检测仪器：声波仪的组成：计算机、高压发射与控制、程控放大与衰减、A/D转换与采集。 A/D转换器是用来通过一定的电路将模拟量转变为数字量。,.,北京康科瑞,广东汕头超声仪器研究所,武汉中科创新,国内 90多种型号,.,（2）换能器： 功能： 发射换能器实现电能向声能的转换； 接收换能器实现声能向电能的转换。,.,(3)声测管 钢管、钢质波纹管、塑料管 要求内径比换能器直径大12cm，埋设数量：,.,.,声波透射法的检测技术,

3、测试前的准备： 检测步骤：首先采用平测法进行普查，找出声学参数异常的测点。然后，采用加密测试、斜测或扇形扫测等方法进一步检测一方面可以验证普查结果，另一方面可以进一步确定异常部位的范围。,.,平测,（1）将多根声测管以两根为一个检测剖面进行全组合，进行剖面编码。 （2）将发、收换能器分别置于某一剖面的两声测管中，并放至桩的底部，保持相同标高。,.,平测,（3）自下而上将发、收换能器以相同的步长（一般不宜大于250mm）向上提升。每提升一次，进行一次测试，实时显示和记录测点的声波信号的时程曲线，读取声时、首波幅值和周期值（模拟式声波仪），宜同时显示频谱曲线和主频值（数字式仪器）。重点是声时和波幅

4、，同时也要注意实测波形的变化。 （4）在同一桩的各检测剖面的检测过程中，声波发射电压和仪器设置参数应保持不变。,.,对可疑点的细测（加密平测、斜测、扇形扫测）,1) 局部缺陷：在平测中发现某测线测值异常，进行斜测，在多条斜测线中，如果仅有一条测线测值异常，则可以判断这只是一个局部的缺陷，位置就在两条实线的交点处。,.,对可疑点的细测（加密平测、斜测、扇形扫测）,2) 缩颈或声测管附着泥团：在平测中发现某些测线测值异常，进行斜测。如果斜测线中、通过异常平测点发收处的测线测值异常，而穿过两声测管连线中间部位的测线测值正常，则可判断桩中心部位是正常混凝土，缺陷应出现在桩的边缘，声测管附近，有可能是缩

5、颈或声测管附着泥团。,.,3) 层状缺陷（断桩）：平测中发现某（些）测线值异常，进行斜测。如果斜测线中除通过异常平测点发收处的测线测值异常外，所有穿过两声测管连线中间部位的测线测值均异常，则可判定该声测管间缺陷连成一片。如果三个测试面均在此高程处出现这样情况，如果不是在桩的底部，测值又严重偏低，则可判定是整个断面的缺陷，如夹泥层或疏松层，既断桩。 斜测有两面斜测和一面斜测。最好进行两面斜测，以便相互印证，特别是那种缩颈或包裹声测管的缺陷，两面斜测可以避免误判。,.,具体测试步骤及方法,第一步：声测管内注清水，检查声测管是否畅通；,第三步：测量桩顶声测管外壁净距离；,第四步：将发射与接收换能器分

6、别置于两个根声测管中同于测点处；,第二步：计算声测管及耦合水层声时修正值；,.,16,第五步：发射与接收换能器以相同标高或固定高差同步升降，测点间距不宜大于250mm；,.,17,第六步：采集和记录信号：声时、声幅、频率、波形,第七步：以两根声测管为一个检测部面进行组合，分别完成所有的检测剖面,第八步：桩身可疑测周围应采用加密测点，或采用斜测法、扇形扫测进行复测。确定缺陷位置与范围,缺陷部位：声时大、波幅小、波速小、波形畸变等,.,声速在3500-4500m/s 波形完整,完整桩 均匀的高声速,.,空洞是桩身混凝土中大的空气气泡，蜂窝是密集的小气泡集合体，可以等效为空洞，严重缩颈是将声测管外露

7、，即在声测管附近有空洞存在。,使声线长度不再是声测管管距 L声线拉长，带来声时加大，视声速降低可知接收的超声波波幅下降,主频降低 。,蜂窝、空洞、严重缩颈局部极低声速,.,夹泥、离析是桩身局部出现低声速区。桩身声速为V1 , 夹泥、离析缺陷的声速为V2 。发射换能器辐射的声波,入射到缺陷会发生绕射，在缺陷内发生折射和多次反射，将有三组波汇集到接收点 ，波形复杂。声速低，波幅减小。,夹泥、离析局部低声速,.,下图桩长16m，在3.6m、4.0m处的异常超过临界值。桩径1200mm，钻孔灌注桩水下灌注，地质情况是自地表向下为：黄土砂粒土细砂。缺陷在3.6m到4.0m范围内剖面、剖面声参量严重异常,

8、桩身严重夹泥沙实例,.,开挖验证照片,.,桩身完整性类别判定,.,方法定义： 采用低能量瞬态或稳态激振方式在桩顶激振，实测桩顶部的速度时程曲线或速度导纳曲线，通过波动理论分析或频域分析，对桩身完整性进行判定的检测方法。 试验过程及测试信号的评判,应力波发射图,t=2L/C,低应变法,.,.,低应变法测试设备,北京康科瑞,武汉岩海,北京康科瑞,.,1 桩头应按下列规定进行处理： （1） 凿去桩顶浮浆、清除松散或破损砼，使桩顶露出坚硬的混凝土表面，桩顶表面应平整干净且无积水，最好采用便携式砂轮机等工具磨平； （2) 桩顶的材质、强度、截面尺寸应与原桩身基本等同。 (3) 对于预应力管桩，当法兰盘与

9、桩身混凝土之间结合紧密时，可不进行处理，否则，应采用电动锯将桩头锯平。 (4) 妨碍正常测试的桩顶外露主筋应割掉。,测试技术,.,2 应仔细检查和准备仪器，使测试系统各部分之间匹配良好。采用交流电源检测时，应有接地措施，严禁电源零线带电。 3 应通过对比测试，选择适当的锤型、锤重、锤垫材料、传感器安装方式。,.,1 传感器安装在桩顶面。安装完毕后的传感器必须与桩顶面保持垂直，且紧贴桩顶表面，在信号采集过程中不得产生滑移或松动。 2 传感器可用黄油、橡皮泥、石膏等材料作为耦合剂与桩顶面粘接，或采取冲击钻打眼安装方式，不应采用手扶方式。,传感器安装,.,3 对于钢筋混凝土灌注桩，传感器安装时应符合

10、下列规定： (1) 传感器安装点及其附近的表面应平整，其周围不得有缺损或裂缝； (2) 当锤击点在桩顶中心时，传感器安装点与桩中心的距离宜为桩半径的三分之二左右。 (3) 当锤击点不在桩顶中心时，传感器安装点与锤击点的距离不应小于桩半径的二分之一。,.,4 对于预应力混凝土管桩，传感器安装点、锤击点与桩顶面圆心构成的平面夹角宜为900左右。,.,1.检测时，应合理设置采样时间间隔、采样点数、增益、传感器灵敏度、模拟滤波、触发方式等，其中增益应结合激振方式通过现场对比试验确定。 2.检测时用锤冲击桩顶面，必须沿桩轴向激振。 3.锤的质量的选择。,测试要求,.,.,桩基静载试验,分类： 单桩竖向抗

11、压静载试验 单桩竖向抗拔静载试验 单桩水平静载试验,在桩顶部逐级施加竖向压力、竖向上拔力或水平推力，观测桩顶部随时间产生的沉降、上拔位移或水平位移，以确定相应的单桩竖向抗压承载力、单桩竖向抗拔承载力或单桩水平承载力的试验方法。,.,三、载荷试验装置,主梁、次梁、锚桩或压重等反力装置； 千斤顶、油泵等加载装置； 压力表、压力传感器或荷重传感器等荷载测量装置； 百分表或位移传感器等位移测量装置,.,锚桩横梁反力装置（锚桩法） 大直径灌注桩静载试验 由试桩、锚桩、主梁、次梁、拉杆、锚笼（或挂板）、千斤顶等组成。,.,锚桩法静载试验,.,压重平台反力装置（堆载法） 由重物、工字钢（次梁）、主梁、千斤顶

12、等构成 堆重重物通常采用砂包和钢筋混凝土构件，少数用水箱、砖和钢铁块等。,.,.,按静荷载试验确定单桩竖向承载力,.,压重不得少于预估最大试验荷载的1.2 倍，且压重宜在试验开始之前一次加上，并均匀稳固的放置于平台之上。 压重施加于地基土的压应力不宜大于地基土承载力特征值的1.5倍。,.,锚桩压重联合反力装置 当试桩最大加载量超过锚桩的抗拔能力时，可在承载梁上放置或是挂一定重物，由锚桩和重物共同承受千斤顶受力。 5)地锚反力装置 6)岩锚反力装置 7)静力压桩机,.,桩头处理,混凝土桩桩头处理应先凿掉桩顶部的松散破碎层和低强度混凝土，露出主筋，冲洗干净桩头后再浇注桩帽。 1）桩帽顶面应水平、平

13、整、桩帽中轴线与原桩身上部的中轴线严格对中，桩帽面积大于等于原桩身截面积，桩帽截面形状可为圆形或方形； 2）桩帽主筋应全部直通至桩帽混凝土保护层之下，如原桩身露出主筋长度不够时，应通过焊接加长主筋，各主筋应在同一高度上，桩帽主筋应与原桩身主筋按规定焊接； 3）距桩顶1倍桩径范围内，宜用35mm厚的钢板围裹，或距桩顶1.5倍桩径范围内设置箍筋，间距不宜大于150mm。桩帽应设置钢筋网片35层，间距80150mm； 4）桩帽混凝土强度等级宜比桩身混凝土提高12级，且不低于C30；,.,小吨位静载试验桩,桩帽设计图,.,大吨位静载试验桩,桩帽设计图,.,管桩静载试验桩头处理,桩帽设计图,.,加载应分

14、级进行，采用逐级等量加载；每级荷载宜为预估最大荷载的1/101/15。当桩的下端埋入巨粒土、粗粒土以及坚硬的粘质土中时，第一级可按2倍的分级荷载加载。 预估最大荷载：对施工检验性试验，一般可采用设计荷载的2.0倍。 卸载应分级进行，每级卸载量为两个加载级的荷载值。 加、卸载时应使荷载传递均匀、连续、无冲击，每级荷载在维持过程中的变化幅度不得超过分级荷载的10%。,加载方式,1. 试验加卸载方式,.,每级荷载施加后按第5、15、30、45、60min测读桩顶沉降量，以后每隔30min测读一次； 试桩沉降相对稳定标准：每级荷载作用下，桩顶的沉降量连续两次在每小时内不超过0.1mm，可视为稳定。 【

15、在下列时间内如不大于0.1mm时即可认为稳定：桩端下为巨粒土、砂类土、坚硬粘质土，最后30min；桩端下为半坚硬和细粒土，最后1h。】 当桩顶沉降速率达到相对稳定标准时，再施加下一级荷载； 卸载时，每级荷载维持1h，按第15、30、60min测读桩顶沉降量后，即可卸下一级荷载；卸载至零后，应测读桩顶残余沉降量，维持时间为3h，测读时间为第15、30min，以后每隔30min测读一次。,2. 慢速维持荷载法,.,每级荷载施加后按第5、15、30min测读桩顶沉降量，以后每隔15min测读一次； 试桩沉降相对稳定标准：加载时每级荷载维持时间不少于一小时，最后15min时间间隔的桩顶沉降增量小于相邻

16、15min时间间隔的桩顶沉降增量； 当桩顶沉降速率达到相对稳定标准时，再施加下一级荷载； 卸载时，每级荷载维持15min，按第5、15min测读桩顶沉降量后，即可卸下一级荷载；卸载至零后，应测读桩顶残余沉降量，维持时间为2h，测读时间为第5、10、15、30min，以后每隔30min测读一次。,3. 快速维持荷载法,.,某级荷载作用下，桩顶下沉量大于前一级荷载作用下下沉量的5倍时，加载即可终止。当桩顶沉降能稳定且总沉降量小于40mm，宜加载至桩顶总沉降量超过40mm。 某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的2倍，且经24h未达稳定。该条件只对慢速维持荷载法适用。 已达加载反力装置的最大加载量。 已达到设计要求的最大加载量。 当工程桩作为锚桩时，锚桩上拔量已达到允许值（15mm） 当Q-s曲线呈缓变型时，可加载至桩顶总沉降量6080mm；在特殊情况下，可