樁基質量檢測技術樁基質量檢測技術1課程內容一、樁基檢測概論二、灌注樁成孔質量檢測三、樁的靜載試驗四、樁的低應變、高應變動力檢測五、聲波透射檢測六、鉆芯法檢測七、動力觸探檢測課程內容一、樁基檢測概論2一樁基檢測概論(一)在我國各類工程建設中，廣泛采用樁基礎;樁基礎是歷史悠久、應用廣泛的一種基礎形式。在我國高層建筑、重型廠房、橋梁、港口碼頭、海上采油平臺以至核電站等工程中，都有普遍應用。7000年前我國就出現了木樁（如上海北宋的龍華塔）；1820年以后，出現了鑄鐵鋼板樁修筑圍堰和碼頭；1900年以后，美國出現了大量鋼樁基礎；1898年俄國提出就地灌注混凝土樁；1901年美國提出沉管灌注樁，1930左右在我國上海應用；1960年以后，我國研制出預應力鋼筋混凝土管樁。

一樁基檢測概論(一)在我國各類工程建設中，廣泛采用樁基礎3樁基檢測概論（續）

自此以后，隨著樁基礎應用領域的擴寬，機械設備和施工技術不斷得到改進與發展，產生了各種新樁型和新工法，為樁在復雜地質條件和環境條件下的應用注入了勃勃生機。今天樁基礎已成為高層建筑、大型橋梁、深水碼頭和海上石油平臺等采用的主要基礎形式。目前我國橋梁工程中最大樁徑已超過5m，基樁入土深度已達100m以上。樁基檢測概論（續）自此以后，隨著樁基礎應用領域的擴4樁基礎在我國高層建筑、重型廠房、橋梁、港口碼頭、海上采油平臺以至核電站等工程中，都得到普遍應用。樁基礎在我國高層建筑、重型廠房、橋梁、港口碼頭、海上采油平臺5基樁分類按成樁方法對土層的影響分類：1、擠土樁（打入、壓入、沉管灌注樁）；2、部分擠土樁、微排土樁（I型、H型鋼樁、鋼板樁、開口式鋼管樁和螺旋樁）；3、非擠土樁（挖孔、鉆孔灌注樁）；按成樁方法對土層的影響分類：1、木樁；2、鋼樁；3、混凝土樁；4、組合樁；基樁分類按成樁方法對土層的影響分類：6基樁分類按樁的功能分類：1、抗軸向壓樁（摩擦樁、端承樁、端承摩擦樁）；2、抗側壓樁；3、抗拔樁；按成樁方法分類：1、打入樁；2、就地灌注樁（沉管灌注樁、鉆孔灌注樁、人工挖孔灌注樁、夯擴樁、復打樁、支盤樁、樹根樁）；3、靜壓樁；4、螺旋樁；5、碎石樁；6、水泥土攪拌樁（深層攪拌樁、粉噴樁）。基樁分類按樁的功能分類：7樁基工程常見的質量問題（1）沉管灌注樁1、斷裂（側向擠土）；2、拉裂（隆起）；3、縮頸；4、斷樁離析；5、吊腳樁；（2）沖、鉆孔灌注樁1、斷樁；2、離析；3、塌孔、縮頸、夾泥；4、沉渣過厚；（3）混凝土預制樁1、樁身開裂；2、樁頭打碎；3、擠折斷；4、破裂；樁基工程常見的質量問題（1）沉管灌注樁8樁基檢測概論（二）樁基檢測技術是保證樁基質量的重要手段施工前的檢測、施工中的檢測、施工后的檢測；常規方法：1、單樁豎向抗壓靜載試驗；2、單樁豎向抗拔靜載試驗；3、單樁水平靜載試驗；4、鉆芯法；7、動力觸探法；5、高應變動測；8、聲波透射法；6、低應變動測；9、取樣試件試驗；樁基檢測概論（二）樁基檢測技術是保證樁基質量的重要手段9樁基檢測技術課件10樁基檢測技術課件11樁基檢測技術課件12樁基檢測新方法1、測定承載力的自平衡法；2、靜動法；3、檢測樁身混凝土缺陷的CT掃描等；樁基檢測新方法1、測定承載力的自平衡法；13樁基檢測技術課件14樁基檢測技術課件15

CT樁身質量檢測反力架靜載試驗

16樁基檢測技術課件17樁基檢測技術課件18高應變動力檢測高應變動力檢測19靜載試驗靜載試驗20成孔質量檢測成孔質量檢測21樁基檢測技術課件22樁基取芯檢測樁基取芯檢測23樁基檢測技術課件24樁基低應變檢測技術樁基動測實測曲線樁基低應變檢測技術樁基動測實測曲線25樁基檢測技術課件26

灌注樁的施工分為成孔和成樁兩部分，成孔作業由于是在地下、水下完成，質量控制難度大，復雜的地質條件和施工的失誤，都有可能產生塌孔、縮頸、樁孔偏斜、沉渣過厚等問題。成孔質量檢驗的內容：

樁孔位置、孔深、孔徑、垂直度、沉渣厚度、泥漿指標。二灌注樁成孔質量檢測灌注樁的施工分為成孔和成樁兩部分，成孔作業由于是27樁基檢測技術課件28一簡易法檢測一簡易法檢測29樁基檢測技術課件30二、傘形孔徑儀檢測傘形孔徑儀是由孔徑儀、孔斜儀、沉渣厚度測定儀三部分組成的一個測試系統。儀器由孔徑測頭、自動記錄儀、電動絞車等組成。二、傘形孔徑儀檢測31三、聲波法檢測三、聲波法檢測32樁基檢測技術課件33樁基檢測技術課件34孔底沉渣厚度檢測

孔底沉渣的厚薄直接影響樁端承力的發揮，沉渣太厚將使樁的承載能力大大降低，因此樁孔在灌注混凝土之前必須對沉渣厚度進行檢測，必要時須進行再次清孔，直到沉渣厚度滿足要求。目前測量沉渣厚度的方法大致有測錘法、電阻率法、電容法、聲波法等。孔底沉渣厚度檢測孔底沉渣的厚薄直接影響樁端承力的發揮35樁基檢測技術課件36樁基檢測技術課件37一、豎向抗壓靜載試驗；二、單樁豎向抗拔靜荷載試驗；三、單樁水平靜載試驗；靜載試驗可確定樁的承載力，可為設計提供依據，也可以為工程驗收提供依據，是獲得樁軸向抗壓、抗拔以及橫向承載力的最基本、最可靠的方法。我國建筑工程中慣用的靜載試驗方法是維持荷載法。又可分為慢速維持荷載法和快速維持荷載法。三樁基靜載試驗一、豎向抗壓靜載試驗；三樁基靜載試驗38靜載方法原理簡介利用堆載或錨樁等反力裝置，由千斤頂施力于單樁、復合地基或天然地基，并記錄被測對象的位移變化，由獲得的力與位移曲線（Q-S），或位移時間曲線（S-Lgt）等資料，按照國家行業標準可確定:

1、單樁、復合地基或天然地基等極限承載力

2、對工程樁的承載力進行抽樣檢驗和評價

3、實測樁身摩阻力和樁端阻力(研究性試驗)

適用范圍：單樁豎向抗壓靜載荷試驗、單樁水平靜載荷試驗、單樁豎向抗拔靜載荷試驗、地基處理的靜載荷試驗、天然地基的平板豎向靜載荷試驗等。

靜載方法原理簡介利用堆載或錨樁等反力裝置，由千斤頂施力于單樁39（一）豎向抗壓靜載試驗單樁豎向抗壓靜載試驗，就是采用接近于豎向抗壓樁實際工作條件的試驗方法。荷載作用于樁頂，樁頂產生位移（沉降），可得到單根試樁Q－S曲線，還可獲得每級荷載下樁頂沉降隨時間的變化曲線S－lgt，當樁身中埋設量測元件（傳感器、位移桿）時，還可以直接測得樁側各土層的極限摩阻力和端承力（成本較高，主要用于大型、重點工程和科研試驗）。

（一）豎向抗壓靜載試驗單樁豎向抗壓靜載試驗，就是采用接近于豎40試驗加載裝置1、錨樁橫梁反力裝置；2、堆重平臺反力裝置；3、錨樁堆重聯合反力裝置；4、地錨反力裝置；試驗加載裝置1、錨樁橫梁反力裝置；41樁基檢測技術課件42樁基檢測技術課件43樁基檢測技術課件44樁基檢測技術課件45樁基檢測技術課件46錨樁橫梁反力裝置錨樁橫梁反力裝置47堆重平臺反力裝置堆重平臺反力裝置48堆重平臺反力裝置堆重平臺反力裝置49傘形地錨裝置示意圖地錨反力裝置2000T樁基靜載設備，曾用于北京海洋館作靜載試驗

傘形地錨裝置示意圖2000T樁基靜載設備，曾用于北京海洋館作50測試儀表一般選用單臺或多臺同型號的千斤頂并聯加載；荷載可用并聯于千斤頂的高精度壓力表測定油壓，并換算為荷載，重要的樁基試驗還需在千斤頂上放置應力環或壓力傳感器實行雙控校正。沉降測量一般采用百分表或電子位移計，設置在樁的2個正交直徑方向，對稱安裝4個；小直徑樁可安裝2個或3個。沉降測定平面離開樁頂的距離不應小于0.5倍樁徑。

測試儀表一般選用單臺或多臺同型號的千斤頂并聯加載；51樁身量測元件國內樁身埋設的測試元件用得較多的是電阻式應變計和振弦式鋼筋應力計，用屏蔽導線引出。在國外，以美國材料及試驗學會（ASTM）推薦的量測鋼管樁樁身應變的方法較為常用，即沿樁身的不同標高處預埋不同長度的金屬管及測桿，用千分表量測桿趾部相對于樁頂處的下沉量，經計算求得應變與荷載。樁端阻力一般用埋置于樁端的扁千斤頂量測。

鋼筋應力計

樁身量測元件國內樁身埋設的測試元件用得較多的是電阻式應變計和52加載方法一般采用慢速維持荷載法，即逐級加載，每一級荷載達到相對穩定后，再加下一級荷載，直至破壞，然后卸載至零。我國沿海軟土地區也較多采用快速維持荷載法，即每隔lh加一級荷載。快速法所得的極限荷載所對應的沉降值比慢速法的偏小百分之十幾。另外還有多循環加卸載法（每級荷載達到相對穩定后卸載到零）及等貫入速率法。此法的加荷速率常取0.5mm／min,加載至總貫人量為50－70mm，或荷載不再增大為止。

加載方法一般采用慢速維持荷載法，即逐級加載，每一級荷載達到相53試驗資料整理繪制有關試驗成果曲線，一般繪制Q－S（按整個圖形比例橫：豎=2：3，取Q/S的坐標比例)S-lgt、S-lgQ曲線以及其他進行輔助分析所需曲線。

試驗資料整理繪制有關試驗成果曲線，一般繪制Q－S（按整個圖形54樁基檢測技術課件55單樁豎向極限承載力的確定在工程實踐中，除了遵循有關的規范規程外，可參照下列標準確定極限承載力：l）當今S曲線的陡降段明顯時，取相應于陡降段起點的荷載；2）對于緩變型Q－S曲線，一般可取S＝40～60mm對應的荷載；3）取S－lgt曲線尾部出現明顯向下彎曲的前一級荷載。

單樁豎向極限承載力的確定在工程實踐中，除了遵循有關的規范規程56樁基檢測技術課件57某樁靜載試驗Q－s曲線圖2Q-S曲線

圖3lgt～S曲線

某樁靜載試驗Q－s曲線圖2Q-S曲線圖3lgt～S曲58樁基檢測技術課件59（二）豎向抗拔靜荷載試驗高聳建（構）筑物往往承受較大的水平力，導致部分樁承受上拔力，多層地下室的底板也會承受較大水浮力，而抗拔樁是重要的措施。迄今為止，樁基礎上拔承載力的計算還沒有從理論上得以很好解決，現場原位抗拔試驗就顯得相當重要。（二）豎向抗拔靜荷載試驗高聳建（構）筑物往往承受較大的水平力60試驗加載裝置一般采用千斤頂加載，其反力裝置一般采有兩根錨樁和承載梁組成，試樁和承載梁用拉桿連接，將千斤頂置于兩根試樁之上，頂推承載梁，引起試樁上拔。應盡量利用工程樁為反力錨樁，若灌注樁作錨樁，直沿樁身通長配筋，以免出現樁身的破損。試驗加載裝置一般采用千斤頂加載，其反力裝置一般采有兩根錨樁和61樁基檢測技術課件62樁基檢測技術課件63樁基檢測技術課件64（三）單樁水平靜載試驗單樁水平靜載試驗采用接近于水平受荷樁實際工作條件的試驗方法達到下列目的：1．確定試樁承載能力試樁的水平承載力可直接由水平荷載和水平位移曲線判定，亦可根據實測樁身應變來判定。2．確定試樁在各級荷載下彎矩分布規律當樁身埋設有量測元件時，可以較精確求得各級水平荷載作用下樁身彎矩的分布情況，從而為檢驗樁身強度，推求不同深度彈性地基系數提供依據。3．確定彈性地基系數4．推求實際地基反力系數

（三）單樁水平靜載試驗單樁水平靜載試驗采用接近于水平受荷樁實65樁基檢測技術課件66樁基檢測技術課件67樁基檢測技術課件68樁基檢測技術課件69自平衡法靜載試驗技術osterberg法傳統單極豎向抗壓靜載試驗需要較大的反力裝置，除非埋設樁底反力和樁身應力、應變測量元件，試驗結果不能劃分樁側阻力和樁端阻力。對于大直徑大噸位的樁和大開挖的樁基工程，由于試驗設備無法安裝，靜載試驗難以進行。靜載試驗工作費時、費力、費錢。以致許多重要的建、構筑物的大噸位基樁往往得不到準確的承載力數據，基樁的承載潛力不能得到有效地發揮。

自平衡法靜載試驗技術osterberg法傳統單極豎向70原理自平衡法靜載試驗技術是將千斤頂放置在樁的底部，向上頂樁身的同時，向下壓樁底，使樁的摩阻力和端阻力互為反力，分別得到荷載一位移曲線，疊加后得到樁頂的承載力和位移關系的Q－s曲線。這種方法解決了大噸位樁豎向承載力現場試驗，并分別測得樁側阻力和樁端阻力以便更有利于指導設計。利用這種新試驗技術，還可完成人工挖孔樁持力層原位荷載試驗，對受場地條件限制無法進行常規靜載試驗的樁進行單樁豎向承載力現場試驗。

原理自平衡法靜載試驗技術是將千斤頂放置在樁的底部，向71應用范圍自平衡試樁法適用于部性土、粉土、砂土、巖層中的鉆孔灌注樁、人工挖孔樁、沉管灌注樁等，特別適用于傳統靜載試樁相關困難的水上試樁。坡上試樁、基坑底試樁，狹窄場地試樁等情況。

1998年10月，Osterberg本人撰文總結了該試樁法在世界各地10年的應用經驗。據稱，該法已成功地應用于鉆孔樁、壁板樁、打人式鋼管樁及預制混凝土樁等樁型共約300余例。單樁最大試驗荷載已達到133MN（13300t），深長達90m，樁徑達3m。應用范圍自平衡試樁法適用于部性土、粉土、砂土、巖層中72試驗裝置

自平衡試樁法的主要裝置是經特別設計的液壓千斤頂式的荷載箱，也稱為壓力單元。荷載箱可以是一次性的，也可以是可回收的。可回收的荷載箱一般放置在空心預制樁的內部、離樁底不遠的位置。一對精細加工的卡口事先澆筑在試驗樁內部樁端的稍上部，試驗時將荷載箱放到卡口的位置，順時針旋轉90度，將其鎖住；試驗后再逆時針旋轉90度，將其卸下回收，重復使用。不可回收的千斤頂可以是鍋式的，可以是鞘式的.試驗裝置自平衡試樁法的主要裝置是經特別設計的液壓千斤頂式的73樁基檢測技術課件74樁基動力檢測是指在樁頂施加一個動態力（可以是瞬態沖擊力或穩態激振力）。樁土系統在動態力的作用下產生動態響應信號（位移、速度、加速度信號），通過對信號的時域分析、頻域分析或傳遞函數分析，判斷樁身結構的完整性，推斷單樁承載力。根據作用在樁頂上的動荷載能量能否使樁土之間發生一定彈性位移或塑性位移，把動力測樁分為低應變、高應變兩種方法。低應變作用在樁頂上的動荷載遠小于樁的使用荷載，能量小，只能使樁土產生彈性變形。四樁基低應變動力檢測樁基動力檢測是指在樁頂施加一個動態力（可以是瞬態75低應變動測技術反射波法機械阻抗法水電效應法動力參數法共振法球擊法青藏線基樁檢測

低應變動測技術反射波法青藏線基樁檢測76原理

基樁反射波法檢測樁身結構完整性的基本原理是：通過在樁頂施加激振信號產生應力波，該應力波沿樁身傳播過程中，遇到不連續界面（如蜂窩、夾泥、斷裂、孔洞等缺陷）和樁底面時，將產生反射波，檢測分析反射波的傳播時間、幅值和波形特征，就能判斷樁的完整性。原理

基樁反射波法檢測樁身結構完整性的基本原理是：通過在樁頂77低應變動測儀器激振設備、傳感器、放大器、信號采集分析儀。低應變動測儀器激振設備、傳感器、放大器、信號采集分析儀。78FDP204(B)掌上動測儀FDP204(B)掌上動測儀79樁基檢測技術課件80樁基檢測技術課件81樁基檢測技術課件82樁基檢測技術課件83樁基檢測技術課件84目前傾向于低應變法僅能檢測樁身完整性

目前傾向于低應變法僅能檢測樁身完整性85樁身完整性定義樁身完整性類別是按缺陷對樁身結構承載力的影響程度，統一劃分為四類的：一類－－－樁身完整。，二類－－－樁身有輕微缺陷，不會影響樁身結構承載力的發揮。三類－－－樁身有明顯缺陷，對樁身結構承載力有影響，一般應采用其他方法驗證其可用性，或根據具體情況進行設計復核或補強處理。四類－－－樁身存在嚴重缺陷，一般應進行補強處理。樁身完整性定義樁身完整性類別是按缺陷對樁身結構承載力的影響程86樁基檢測技術課件87樁基檢測技術課件88樁基檢測技術課件89樁基檢測技術課件90樁基檢測技術課件91樁基檢測技術課件92樁基檢測技術課件93樁基檢測技術課件94樁基檢測技術課件95樁基檢測技術課件96樁基檢測技術課件97檢測實例檢測實例981.湖南省長沙市黃興路步行街人工挖孔樁無損檢測

湖南省長沙市黃興路步行街人工挖孔擴底灌注樁，樁長7米、樁徑1.2米，混凝土設計強度C30。采用FDP204PDA一體化掌上動測儀。從檢測波形來看，在5.9米左右出現明顯的擴頸，屬工程設計的擴底位置。對應地質資料及人工挖空出露的巖層來看，已經到中風化巖層。經工程質量監督站證明，檢測結果符合工程實際情況。

1.湖南省長沙市黃興路步行街人工挖孔樁無損檢測99

2．云南鋼鐵廠嵌巖樁建筑工程檢測

云南省昆明鋼廠二廠區擴建工程鉆孔灌注樁，樁長22米、樁徑800mm、砼強度等級C25，本次工程樁試驗采用FDP204PDA掌上動測儀，同時作對比實驗的是美國PIT型低應變動測儀，PIT動測儀設置參數放大50倍，預設樁長和波速，FDP204PDA采集時未做樁底放大和冪放大，樁底清晰，波形歸零情況良好，與PIT動測儀的測試結果一致。

2．云南鋼鐵廠嵌巖樁建筑工程檢測100

3．貴州省遵義市萬里路某建筑工程檢測

貴州省遵義市萬里路某建筑工程人工挖孔灌注樁，樁長11.5米、樁徑1200mm、砼強度等級C20，本次工程樁試驗采用FDP204(B)動測儀，下圖樁底很清晰，有明顯的擴大頭反射，而且波形的歸零情況良好。

3．貴州省遵義市萬里路某建筑工程檢測101

4．武漢市某模型樁檢測測試結果

武漢市某模型樁，樁長7.5米、樁徑500mm、砼強度等級C20-C25，本次工程樁試驗采用FDP204PL動測儀，下圖樁底清晰，波形的歸零情況良好，距樁頂4.2米左右有夾泥現象。

4．武漢市某模型樁檢測測試結果102本研究理論在浙江某工地一預應力管樁質量檢測分析中的應用

樁長28米，樁外徑為600毫米，壁厚100毫米，混凝土標號C60，該場地土層均為軟-流塑狀淤泥或淤泥質粘土。（7米處斷裂）本研究理論在浙江某工地一預應力管樁質量檢測分析中的應用103浙江南部海島某工地的一根鉆孔灌注樁的測試該樁約19米，直徑為1200毫米，混凝土標號為C25。（能反映導納的衰減現象）機械阻抗法是通過獲得樁頂速度導納幅頻曲線來分析樁身質量和樁的工程力學性狀。

浙江南部海島某工地的一根鉆孔灌注樁的測試104樁基檢測技術課件105樁基檢測技術課件106

高應變動力試樁的基本原理：用重錘沖擊樁頂，使樁土產生足夠的相對位移，以充分激發樁周土阻力和樁端支承力，通過安裝在樁頂以下樁身兩側的力和加速度傳感器接收樁的應力波信號，應用應力波理論分析處理力和速度時程曲線，從而判定樁的承載力和評價樁身質量完整性.五樁基高應變動力檢測高應變動力試樁的基本原理：五樁基高應變動力檢測107已有的方法1、打樁公式法，用于預制樁施工時的同步測試，采用剛體碰撞過程中的動量與能量守恒原理，打樁公式法以工程新聞公式和海利打樁公式最為流行；2．錘擊貫人法，簡稱錘貫法，曾在我國許多地方得到應用，仿照靜載荷試驗法獲得動態打擊力與相應沉降之間的曲線，通過動靜對比系數計算靜承載力，也有人采用波動方程法和經驗公式法計算承載力；3．Smith波動方程法，設樁為一維彈性桿，樁土問符合牛頓粘性體和理想彈塑性體模型，將錘、沖擊塊、錘墊、樁墊、樁等離散化為一系列單元，編程求解離散系統的差分方程組，得到打樁反應曲線，根據實測貫人度，考慮土的吸著系數，求得樁的極限承載力；4．波動方程半經驗解析解法，也稱CASE法，將樁假定為一維彈性桿件，土體靜阻力不隨時間變化，動阻力僅集中在樁尖。根據應力波理論，同時分析樁身完整性和樁土系統承載力；5．波動方程擬合法，即CAPWAP法，其模型較為復雜，只能編程計算，是目前廣泛應用的一種較合理的方法；6．靜動法，也稱偽靜力法，其意義在于延長沖擊力作用時間（100ms）使之更接近于靜載荷試驗狀態。已有的方法1、打樁公式法，用于預制樁施工時的同步測試，采用剛108CASE法和CAPWAP法CASE法和CAPWAP法是目前最常用的兩種高應變動力試樁方法，也是狹義的高應變動力試樁法。它們的現場測試方法和測試系統完全相同，通過重錘沖擊樁頭，產生沿樁身向下傳播的應力波和一定的樁土位移，利用對稱安裝于樁頂兩側的加速度計和特制工具式應變計記錄沖擊波作用下的加速度與應變，并通過長線電纜傳輸給樁基動測儀；然后采用不同軟件求得相應承載力和基樁質量完整性指數.CASE法由于分析較為簡單，可在現場提交，高應變動力試樁現場測試示意圖結果，因而也稱波動方程實時分析法；而擬合法因要進行大量擬合反演運算，一般只能在室內進行。CASE法和CAPWAP法CASE法和CAPWAP法是109樁基檢測技術課件110激振設備：預制樁打樁機械自制自由落錘錘重應大于預估的單樁極限承載力的1.0％——1.5％激振設備：111樁基檢測技術課件112樁基檢測技術課件113樁基檢測技術課件114◆如圖采用美國PDI公司PAL型基樁高應變動測儀檢測樁基，檢測結果可提供基樁的極限承載力指標和樁身結構完整性評價。

檢測目的:

１、判定單樁豎向承載力是否滿足設計要求

２、檢測樁身缺陷及位置，判定樁身完整性

３、分析樁側和樁端阻力

◆如圖采用美國PDI公司PAL型基樁高應變動測儀檢測樁基，檢115樁基檢測技術課件116樁基檢測技術課件117樁基檢測技術課件118樁基檢測技術課件119樁基檢測技術課件120樁基檢測技術課件121CASE法

凱司法是美國凱司技術學院Goble教授等人經十余年努力，逐步形成的一套以行波理論為基礎的樁動力測量和分析方法。這個方法從行波理論出發，導出了一套簡潔的分析計算公式并改善了相應的測量儀器，使之能在打樁現場立即得到關于樁的承載力。樁身完整性、樁身應力和錘擊能量傳遞等分析結果其優點是具有很強的實時測量分析功能。

CASE法凱司法是美國凱司技術學院Goble教授等人經十余122利用疊加原理的打樁總阻力估算公式

初始速度曲線第一峰的時刻為t1，則在t2＝t1＋2L/C時刻，樁頂實測的力和速度記錄中將包含以下四種影響：1）由土阻力產生的全部上行壓縮土阻力波的總和RT/2；2）由初始的下行壓力波經樁底反射產生的上行拉力波，其大小即為Fd(t1)但符號為負；3）由土阻力產生的下行拉力波經樁底反射后以壓縮波的形式上行，并與第(2）項的上行波同時到達樁頂，其大小也為RT/2；4）全部的上行波在樁頂反射而形成的下行波Fd(t2）。利用疊加原理的打樁總阻力估算公式初始速度曲線第一峰的時刻為123土阻力表達式土阻力表達式124Case承載力計算方法根據前式，已經得到了應力波在2L/C一個完整行程中所遇到的總的土阻力計算公式。但是并不能回答總阻力R，與樁的極限承載力之間的關系。因為其中包含有土阻尼的影響，也即土的動阻力的影響，是需要扣除的；而根據樁的荷載傳遞機理，樁的承載力是與豎向位移有關的，位移的大小決定了樁周土的靜阻力發揮程度。顯然其中所包含的靜阻力的發揮程度也需要探究。所以，需要更具體地考慮以下幾方面問題：Case承載力計算方法根據前式，已經得到了應力波在2L/C一1251）去除土阻尼的影響。2）對給定的F和V曲線，正確選擇t1時刻，使其中所包含的靜阻力充分發揮。3）對于樁先于2L/C回彈（速度為負)造成樁中上部土阻力凡卸載，需對此做出修正。4）在試驗過程中，樁周土應出現塑性變形，即樁出現永久貫人度，以證實打樁時土的極限阻力充分發揮；否則不可能得到樁的極限承載力。5）考慮樁的承載力隨時間變化的因素。1）去除土阻尼的影響。126Case承載力計算方法1)假設土阻尼存在于樁端，至于樁端運動速度有關；2）假設由阻尼引起的樁端土的動阻力預樁端運動速度成正比；Rd=JcZV(toe,t);3)靜阻力Rs＝Rt－RdCase承載力計算方法1)假設土阻尼存在于樁端，至于樁端運動127樁基檢測技術課件128樁基檢測技術課件129樁基檢測技術課件130CAPWAP實測曲線擬合法實測曲線擬合法是通過波動問題數值計算，反演確定樁和土的力學模型及其參數值。其過程為：假定各樁單元的樁和土力學模型及其模型參數，利用實測的速度（或力、上行波、下行波）曲線作為輸人邊界條件，數值求解波動方程，反算樁頂的力（或速度、下行波、上行波）曲線。若計算的曲線與實測曲線不吻合，說明假設的模型或其參數不合理，有針對性地調整模型及參數再行計算，直至計算曲線與實測曲線（以及貫人度的計算值與實測值）的吻合程度良好且不易進一步改善為止。CAPWAP實測曲線擬合法實測曲線擬合法是通過波動問題數值計131若干規定1）所采用的力學模型應明確合理，樁和土的力學模型應能分別反映樁和土的實際力學性狀，模型參數的取值范圍應能限定。2）擬合分析選用的參數應在巖土工程的合理范圍內。3）曲線擬合時間段長度在t1＋2L/C時刻后延續時間不應小于20ms;4）各單元所選用的土的最大彈性位移值不應超過相應樁單元的最大計算位移值。5）擬合完成時，土阻力響應區段的計算曲線與實測曲線應吻合，其他區段的曲線應基本吻合。6）貫人度的計算值應與實測值接近。

若干規定1）所采用的力學模型應明確合理，樁和土的力學模型應能132樁基檢測技術課件133樁基檢測技術課件134樁基檢測技術課件135樁基檢測技術課件136樁基檢測技術課件137樁基檢測技術課件138CASE法判定單樁承載力凱司法與實測曲線擬合法在計算承載力上的本質區別是：前者在計算極限承載力時，單擊貫人度與最大位移是參考值，計算過程與它們無關。另外，凱司法承載力計算公式是基于以下三個假定推導出的：樁身阻抗基本恒定；動阻力只與樁底質點運動速度成正比，即全部動阻力集中于樁端；土阻力在時刻t2=t1+2L/C已充分發揮；Jc值實際上是一個無明確意義的綜合調整系數。

CASE法判定單樁承載力凱司法與實測曲線擬合法在計算承載力上139樁基檢測技術課件140限制條件1）樁身存在缺陷，無法判定樁的豎向承載力。2）樁身缺陷對水平承載力有影響。3）單擊貫人度大，樁底同向反射強烈且反射峰較寬，側阻力波、端阻力波反射弱，即波形表現出豎向承載性狀明顯與勘察報告中的地質條件不符合。4）嵌巖樁樁底同向反射強烈，且在時間2L/C后無明顯端阻力反射,也可采用鉆芯法核驗。限制條件1）樁身存在缺陷，無法判定樁的豎向承載力。141

六灌注樁聲波檢測基樁成孔后，灌混凝土之前，在樁內預埋若干根聲測管作為聲波發射和接收換能器的通道，在樁身混凝土灌注若干天后開始檢測，用聲波檢測儀沿樁的縱軸方向以一定的間距逐點檢測聲波穿過樁身各截面的聲學參數，然后對這些檢測數據進行處理，分析和判斷，以確定樁身混凝土缺陷的位置、程度，從而推斷樁身混凝土的完整性。六灌注樁聲波檢測基樁成孔后，灌混凝土之前，在樁內142原理砼結構是一個多孔漿及侵粗骨料組成的多相體系，當一定頻帶寬的超聲脈沖在結構中傳播時，將會產生一系列現象。所有這些信息可以由聲傳播速度和接收信號強度、波形來表征它所反映的被測材料的粘彈力學特性及缺陷的性質。因此，采用適應的超聲檢測方法，可用來評價樁基的質量、澆注均勻性、缺陷的范圍及性質等。原理砼結構是一個多孔漿及侵粗骨料組成的多相體系，當一143

特點超聲法檢測灌注樁混凝土質量是近10多年逐漸發展起來的一種檢測方法。它具有以下優點：1）檢測細致，結果準確可靠；2）不受樁長樁徑限制；3）無盲區聲測管埋到什么部位就可檢測什么部位，包括樁頂低強區和樁底沉渣厚度；4）毋須樁頂露出地面即可檢測，方便施工；5）可估算混凝土強度。正因為如此，雖然該方法需預埋聲測管，費用較高，但仍然得到廣泛采用，特別是橋梁。高層建筑的大型、特大型灌注樁的檢測。特點超聲法檢測灌注樁混凝土質量是近10多年逐漸發展起來的一144樁基檢測技術課件145

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146樁基檢測技術課件147樁基檢測技術課件148樁基檢測技術課件149樁基檢測技術課件150超聲檢測設備：換能器（發射換能器、接收換能器）和超聲儀超聲檢測設備：151聲學原理（一）波動波動是物質的一種運動形式。波動可分成兩大類：一類是機械波，如水波、聲波、超聲波等，它是由于機械振動在彈性介質中引起的波動過程；另一類是電磁波，如無線電波、紅外線、紫外線、可見光等，它是由于電磁振蕩所產生的變化電場和變化磁場在空間的傳播過程。聲學原理（一）波動152（二）聲波聲波是彈性介質中的機械波。人們所能聽到聲波的頻率范圍是20－2x104Hz，這叫可聞聲波。當聲波頻率超過2x104Hz時，人耳就聽不到了，這種聲波就叫超聲波。頻率低于20Hz的叫次聲波，人耳也聽不到。（二）聲波153波的產生與傳播在彈性介質中，任何一個質點作機械振動時，因為這個質點與鄰近的質點間有相互作用的彈性力聯系著，所以它的振動將傳遞給與之相鄰近的質點，使鄰近的質點也同樣地發生振動，然后振動又傳給下一個質點，依此類推。這樣，振動就由近及遠向各個方向以一定速度傳播出去，從而形成了機械波。波的產生與傳播在彈性介質中，任何一個質點作機械振動時，因為這154波的種類和形式（一）波的種類波的種類是根據介質質點的振動方向和波的傳播方向的關系來區分的。它分為縱波、橫波、表面波和板波等。波的種類和形式（一）波的種類1551．縱波

介質質點的振動方向與波的傳播方向一致，這種波稱為縱波，如空氣、水中傳播的聲是縱波。縱波又常稱“P”波。縱波的傳播是依靠介質時疏時密使介質的容積發生變形引起壓強的變化而傳播的，因此和介質的容變彈性有關。任何彈性介質（固體、液體、氣體）在容積變化時都能產生彈性力，所以縱波可以在任何固體、液體、氣體中傳播。1．縱波介質質點的振動方向與波的傳播方向一致，這種波156樁基檢測技術課件157樁基檢測技術課件158橫波介質質點的振動方向與波的傳播方向相垂直，這種波稱為橫波，如繃緊的繩子上傳播的波就是橫波。橫波又常稱“S”波。橫波的傳播是使介質產生剪切變形時引起的剪切應力變化而傳播的，因此和介質的切變彈性有關。由于液體、氣體無一定形狀，當它們的形狀發生變化時不產生切變應力，所以液體、氣體不能傳播橫波，只有固體才能傳播橫波。在氣體、液體中只有縱波存在。

橫波介質質點的振動方向與波的傳播方向相垂直，這種波稱159樁基檢測技術課件160樁基檢測技術課件161表面波固體介質表面受到交替變化的表面張力，使介質表面的質點發生相應的縱向振動和橫向振動，結果使質點作這兩種振動的合成振動，即繞其平衡位置作橢圓振動。橢圓振動又作用于相鄰的質點而在介質表面傳播，這種波稱表面波，常以“R”表示。振動的長軸垂直于波的傳播方向，短軸平行于波的傳播方向。表面波傳播時，質點振動的振幅隨深度的增加而迅速減小。當深度等于2倍波長時，振幅已經很小了，因此，表面波多用于探測構件表面的情況。表面波也只能在固體中傳播。表面波固體介質表面受到交替變化的表面張力，使介質表面的質點發162續

自然界中的機械波，還有許多復雜的形式，如板波（蘭姆波）扭轉波、拉伸波等。單純的縱波和單純的橫波是最簡單的兩種波。從運動學的角度看，根據疊加原理，任何復雜的波都是縱波和橫波疊加的結果。充滿聲波的空間叫聲場。聲壓、聲強、聲阻抗率是描寫聲場特征的幾個重要物理量。續自然界中的機械波，還有許多復雜的形式，如板波（蘭姆163樁基檢測技術課件164樁基檢測技術課件165聲波在介質界面的反射與透射

聲波在無限大介質中傳播只是在理論上成立，實際上任何介質總有一個邊界。當聲波在傳播中從一種介質到達另一種介質時，在兩種介質的分界面上，一部分聲波被反射，仍然回到原來介質中，稱為反射波；另一部分聲波則透過界面進人另一種介質中繼續傳播，稱為折射波（透射波），聲波透過界面時，其方向、強度、波形均產生變化。這種變化取決于兩種介質的特性阻抗和入射波的方向。聲波在介質界面的反射與透射聲波在無限大介166樁基檢測技術課件167樁基檢測技術課件168聲波在傳播過程的衰減

聲波在介質的傳播過程中，其振幅將隨傳播距離的增大而逐漸減小，這種現象稱為衰減。聲波在任何介質中傳播都有衰減存在。聲波衰減的大小及其變化不僅取決于所使用的超聲頻率及傳播距離，也取決于被檢測材料的內部結構及性能。因此，研究聲波在介質中的衰減情況將有助于探測介質的內部結構及性能。1、吸收衰減；2、散射衰減；3、擴散衰減聲波在傳播過程的衰減聲波在介質的傳播過程中，其振169樁基檢測技術課件170混凝土的聲學參數混凝土超聲檢測目前主要采用所謂“穿透法”，即用一發射換能器重復發射超聲脈沖波，讓超聲波在所檢測的混凝土中傳播，然后由接收換能器接收。被接收到的超聲波轉化為電信號后再經超聲儀放大顯示在屏幕上，用超聲儀測量收到的超聲信號的聲學參數。當超聲波經混凝土中傳播后，它將攜帶有關混凝土材料性能、內部結構及其組成的信息。準確測定這些參數的大小及變化，可以推斷混凝土性能、內部結構及其組成情況。目前在混凝土檢測中所常用的聲學參數為聲速（波速）、振幅、頻率以及波形。衰減系數，在現場檢測中上難以運用，通常只用于室內試驗研究中。混凝土的聲學參數混凝土超聲檢測目前主要采用所謂“穿透法”，即171樁基檢測技術課件172樁基檢測技術課件173樁基檢測技術課件174樁基檢測技術課件175樁基檢測技術課件176超聲法檢測混凝土強度的原理1.混凝土聲（波）速c一般在4000－5000m／s之間變化。混凝土強度f與波速c之間有較好的相關性。混凝土強度越高，其波速也越快。理論與實驗都證實，物體的密實性越好，孔隙率越低，其波速越高。對混凝土來說，密實性越好，孔隙率越低，其強度必然越高。因此，混凝土強度和波速之間也有相關性。2．當知道f－c之間的關系曲線后，測出結構物混凝土的波速就可以推算結構物混凝土的強度。超聲法檢測混凝土強度的原理1.混凝土聲（波）速c一般在400177探測混凝土內部缺陷的原理

當混凝土無缺陷時，混凝土是連續體，超聲波在其中正常傳播。當換能器正對著缺陷時，情況就不一樣了。由于缺陷（空洞、蜂窩區）的存在，混凝土連續性中斷，缺陷區與混凝土之間成為界面（空氣與混凝土）。在這界面上，超聲波傳播情況發生變動發生反射、散射與繞射。超聲波經過缺陷后接收波聲學參數將發生如下變化：探測混凝土內部缺陷的原理當混凝土無缺陷時，混凝土是連續體178空洞、松散等缺陷部位測得的聲速要比正常部位小空洞、松散等缺陷部位測得的聲速要比正常部位小179接收波振幅的變化

由于缺陷對聲波的反射或吸收比正常混凝土大，所以當超聲波通過缺陷后，衰減比正常混凝土大，即接收波的振幅將減少。因此，和聲時（速）一樣，根據接收波首波振幅的異常變化也可以發現缺陷的存在。如果傳播路徑中遇到裂縫，由于裂縫對聲波的強烈反射，只有很少的聲波通過裂縫，接收波振幅將大大降低，振幅的變化可以較靈敏地發現裂縫的存在。接收波振幅的變化由于缺陷對聲波的反射或吸收比正常混凝土大，180

接收波主頻率的變化

對接收波信號的頻譜分析證明，不同質量的混凝土對超聲脈沖波中的高頻分量的吸收、衰減不同。因此，當超聲波通過不同質量的混凝土后，接收波的頻譜（各頻率分量的幅度）也不同，質量差或有內部缺陷、裂縫的混凝土，其接收波中高頻分量相對減少而低頻分量相對增大，接收波的主頻率值下降，從而反映出缺陷和裂縫的存在。接收波主頻率的變化對接收波信號的頻譜分析證明，不同質量181接收波波形的變化當超聲波通過混凝土內部缺陷時，由于混凝土的連續性已被破壞，使超聲波的傳播路徑復雜化，直達波、繞射波等各類波相繼到達接收換能器，它們具有不同的頻率和相位，這些波的疊加有時會造成波形的畸變。接收波波形的變化當超聲波通過混凝土內部缺陷時，由于混凝土的連182樁基檢測技術課件183樁基檢測技術課件184樁基檢測技術課件185超聲法檢測混凝土灌注樁質量1、聲測管的安裝埋設（鋼管、PVC管）35－50mm。

聲測管是預留的聲波換能器的通道，需預先埋設在灌注樁中。通常是將聲測管固定在鋼筋籠架立筋的內側，隨鋼筋籠一段段沉人樁孔中，然后澆注混凝土。對聲測管總的要求是：聯結牢靠不脫開，密封良好不漏水，聯結平整不打折，管與管間相平行，管內無異物保證通暢。對聲測管的材料要求是：有足夠的機械強度，保證在灌注樁混凝土澆注過程中不會變形，與混凝土粘結良好，不致在聲測管和混凝土間產生剝離縫，影響測試。超聲法檢測混凝土灌注樁質量1、聲測管的安裝埋設（鋼管、PVC186樁基檢測技術課件187聲測管的數量和布置D（樁徑）≤800mm，2根；800m＜D≤2000mm，不少于3根；D＞2000mm，不少于4根。每兩根聲測管組成一對進行測試，稱為一個測試面。埋兩根管有一個測試面；三根管三個測試面；四根管六個測試面。聲測管的數量和布置D（樁徑）≤800mm，2根；188樁基檢測技術課件189樁基檢測技術課件190樁身混凝土質量的判斷和評定對樁身混凝土質量的判斷和評定包括以下三個方面：樁身混凝土是否存在缺陷及其位置范圍、及性質；樁身混凝土強度；樁身混凝土均勻性。其中對缺陷的判斷和評定是最主要的。對缺陷的判斷主要根據二個聲學參數：波速和振幅，必要時輔以主頻率值和波形。

樁身混凝土質量的判斷和評定對樁身混凝土質量的判斷和評定包括以191樁基檢測技術課件192樁基檢測技術課件193樁基檢測技術課件194

混凝土強度是灌注樁施工質量驗收的主控項目，樁身混凝土強度必須符合設計要求。混凝土強度檢驗的方法為：在澆注灌注樁混凝土時預留一定數量立方體試件，經標準養護后，在28d齡期，用標準試驗方法測得試件的抗壓強度，并根據試件強度評定樁身混凝土的抗壓強度是否滿足設計要求。預留混凝土試件強度檢驗方法是現行標準規定的混凝土強度驗收方法，現場混凝土強度的無損檢測方法不能代替該方法。當混凝土試件強度評定不合格或對試件的代表性有懷疑時，可采用鉆芯法推定樁身混凝土的強度，檢測結果符合設計要求可按合格驗收。

七灌注樁試件強度檢測與鉆芯法檢測混凝土強度是灌注樁施工質量驗收的主控項目195樁基抽芯檢測

進口HD-120S-A全液壓錨桿鉆機

樁基抽芯檢測進口HD-120S-A全液壓錨桿鉆機196●檢測目的：

檢測灌注樁樁長、樁身混凝土強度、樁底沉渣厚度，判定或鑒別樁端巖土性狀，判定樁身完整性類別

福寧高速公路鉆芯檢測樁身完整性及樁端持力層情況，(樁長50m,樁徑800mm,持力層微風化花崗巖）.●檢測目的：

檢測灌注樁樁長、樁身混凝土強度、樁底沉渣厚197鉆芯法概述

采用巖芯鉆探技術和施工工藝，在樁身上沿長度方向鉆取混凝土芯樣及樁端巖土芯樣，通過對芯樣的觀察和測試，用以評價成樁質量的檢測方法稱為鉆孔取芯法，簡稱鉆芯法。檢測內容如下：1）驗證樁身完整性，如樁身混凝土膠結狀況。有無氣孔、松散或斷樁等；2）檢測樁身混凝土強度是否符合設計要求；3）樁底沉渣是否符合設計或規范的要求；4）樁底持力層的巖土性狀（強度）和厚度是否符合設計或規范要求；5）施工記錄樁長是否真實。鉆芯法概述采用巖芯鉆探技術和施工工藝，在樁身上沿長度方向鉆198鉆進取樣方法鋼粒鉆進、硬質合金鉆進和金剛石鉆進；鋼粒鉆進與硬質合金鉆進因存在芯樣直徑小、易破碎、磨損大等缺點不適用于基樁鉆芯法檢測。金剛石鉆頭切削刀細、破碎巖石平穩、鉆具孔壁間隙小、破碎孔底環狀面積小，且由于金剛石較硬、研磨性較強，高速鉆進時、芯樣受鉆具磨損時間短，容易獲得比較真實的芯樣，應采用。鉆進取樣方法鋼粒鉆進、硬質合金鉆進和金剛石鉆進；199抽檢數量的規定福建省地方標準DBJ—28－1999規定：當采用本規程鉆芯法檢測時，檢測樁的數量按工程總樁數的2％且不應少于3根，當工程總樁數在50根以內時，鉆芯法檢測不應少于2根。檢測樁號應由設計、質監及監理（建設）方有關人員考慮施工質量等因素后共同商定”；鉆