项目四桩基础的检测与验收.docx
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项目四桩基础的检测与验收
项目四桩基础的检测与验收
【职业能力目标】
桩基础的施工是一个多工种，多工序的作业过程，又是一项隐蔽工程，影响施工质量的环节多，必须加强过程的严格检查与验收。
通过本项目的学习，应掌握桩基础的检测内容、验收等的相关知识。
【关键词】（中英文）桩基础Pilefoundation;
检测与验收InspectionandAcceptance
任务一桩基础检测
一、概述
桩基施工作业过程中，影响因素多，尤其是成桩的施工质量直接影响建筑的安全，因此，必须加强桩基础的检测。
桩基础的检测是一项技术性很强的工作，是土木工程建设质量控制的必要手段。
预制桩施工时，桩体质量按一般结构检测即可满足要求。
其承载力也可通过打桩过程测定，质量事故较少。
灌注桩施工时，由于施工工序较多，往往由于管理不严，使其质量事故较多，所以桩基础的检测重点是灌注桩。
二、桩基础的检测方法
桩基础检测的方法随检测的项目情况有所不同。
对沉前检测，常用方法有尺检、仪表测试、目测等方法。
对沉桩过程中的检测，用方法有尺检、仪表测试、取样试验等，如对灌注桩的成孔直径可利用测局限性仪器或超声孔壁测定仪等检测，而对混凝土性能、泥浆性能等，可随施工进程采取试样，在试验室或现场测定和分析。
在桩基础施工过程中，为了保证成桩的质量，检测的重点是桩的承载力与桩体的完整性。
这里将作重点介绍：
（一）桩身完整性检测：
1、钻芯片法：
是利用岩芯钻具从桩顶沿桩身直至桩尖下1.5倍桩径处成孔，取得岩芯或混凝土芯样。
将芯样按一定得尺寸切割成试块进行强度试验，看混凝土是否达到设计强度要求。
对于大直径桩除采用钻芯片法外，还可采用预埋管超声检测法检查。
2、直视法：
直视法即在桩侧挖土，露出桩身以直接观察和测定桩体的质量。
检查可发现桩身有无断裂、开焊、弯曲及密实度等情况。
3、超声波脉冲法：
属于无损检测法，在灌注混凝土之前埋设声测管固定于钢筋笼上，利用声波在混凝土介质中传播从接受波到发射波相位得出在波幅和频率方面的变化，来判断混凝土质量缺陷情况。
4、动力无损检测法：
是在桩顶施加冲击力或简谐振动力，使桩产生震动响应，利用安装在桩顶的力、速度、加速度或位移传感器接受桩土体系的响应信号，并对各种信号进行分析处理来检测桩身完整性的一类方法。
目前，在桩基动态无损检测中，国内外广泛使用的方法是应力波反射法，又称低（小）应变法。
原理是根据一维杆件弹性波反射理论（波动理论），采用锤击振动力法检测桩体的完整性，即以波在不同阻抗和不同约束条件下的传播特性来判别桩身质量。
（二）桩承载力检测
目前，检测单桩承载力主要采用静载荷试验法或动载荷试验法。
常利用静力荷载法测定桩的竖向及水平承载力。
对于动载荷试验法测定桩的承载力原则上均属于间接法，作为一种补充。
1、静载荷试验
静载试验的目的，是采用接近于桩的实际工作条件，通过静载加压，得出一系列关系曲线，确定单桩的极限承载力，综合评定其容许承载力，作为设计依据，或对工程桩的承载力进行抽样检验和评价。
该法能较好地反映单桩的实际承载力，其荷载试验有多种，通常采用的是单桩竖向抗压静载试验、单桩、竖向抗拔静载试验和单桩水平静载试验。
静载试验的要求是：
预制桩在桩身强度达到设计要求的前提下，对于砂类土，不应少于7d；对于粉土和粘性土，不应少于15d；对于淤泥或淤泥质土，不应少于25d，待桩身与土体的结合基本趋于稳定，才能进行试验。
就地灌筑桩应在桩身混凝土强度达到设计等级的前提下，对砂类土不少于10d；对一般粘性土不少于20d；对淤泥或淤泥质土不少于30d，才能进行试验。
在同一条件下的试桩数量不宜少于总桩数的%，且不应少于3根，工程总桩数在50根以内时不应少于2根。
（1）单桩竖向抗压静载试验法
单桩竖向抗压静载试验一般采用油压千斤顶加载，千斤顶的加载反力装置可根据现场实际条件采取下列方法：
1）锚桩横梁反力装置
由4根锚桩、主梁、次梁、油压千斤顶以及测量仪表等组成（图5-44）。
锚桩、反力梁装置能提供的反力应不小于预估最大试验荷载的1.2~1.5倍。
图5-44锚桩横梁静载试验装置
1-锚桩（4根）；2-锚筋；3-主梁（钢横梁或倒置钢桁架）；4-次梁；
5-厚钢板；6-硬木包钢皮；7-油压千斤顶；8-百分表；9-基准桩；
10-基准梁（一端固定，一端可水平移动）；11-试验桩
2）压重平台反力装置
由支墩（或垫木）、钢横梁、钢锭、油压千斤顶及测量仪表等组成（图5-45）。
压重量不得少于预估试桩破坏荷载的1.2倍；压重应在试验开始前一次加上，并均匀稳固的放置于平台上。
图5-45压重平台静载试验装置
1-支墩；2-钢横梁；3-钢锭；4-油压千斤顶；
5-百分表；6-试验桩；7-垫木；8-钢架或厚钢板
3）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，可在图7-105所示，横梁上放置或悬挂一定重物，由锚桩和重物共同承受千斤顶加压的反力。
千斤顶平放于桩中心，当采用2个以上千斤顶加载时，应将千斤顶并联同步工作，使千斤顶的合力通过试桩中心。
为了避免加荷过程中的相互影响，锚桩（压重平台＿支墩）；基准木桩与试桩之间的中心距离应符合表5-21的要求。
试桩、锚桩和基准桩之间的中心距离表5-21
反力系统
试桩与锚桩
（或压重平台支墩边）
试桩与基准桩
基准桩与锚桩
（或压重平台支墩边）
锚桩横梁反力装置
≥4d且
≥4d且
≥4d且
压重平台反力装置
≮2.0m
≮2.0m
≮2.0m
注：
d——试桩或锚桩的设计直径、取其较大者（如试桩或锚桩为扩底桩时、试桩与锚桩的中心距不应小于2倍扩大端直径）。
试压时，荷载可用放置于千斤顶上的应力环、应变式压力传感器直接测定，或采用联于千斤顶的压力表测定油压，根据千斤顶率定曲线核算荷载。
试桩沉降一般采用百分表或电子位移计测量。
对于大直径桩，应在其2个正交直线方向对称安置4个位移测试仪表，中等和小直径桩桩径可安置2个或3个位移测试仪表。
沉降测定平面离桩顶距离不应小于0.5倍桩径，固定和支承百分表的夹具和基准梁，在构造上应确保当受到气温、振动及其他外界因素的影响时不会发生竖向变位。
载荷试验时，对以桩身承载力控制极限承载力的工程桩，试验加载至承载力设计值的1.5~2倍；其余试桩均应加载至破坏。
桩静荷载试验的最大设计荷载，不应小于由静力计算得出的单桩设计承载力的2倍。
（2）单桩的静载荷试验要点
1）试验加载方式
采用慢速维持荷载法，即逐级加载，每级荷载达到相对稳定后加下一级荷载，直到试桩破坏，然后分级卸载到零。
当考虑结合实际工程桩的荷载特征，可采用多循环加、卸载法（每级荷载达到相对稳定后卸载到零）。
当考虑缩短试验时间，对于工程桩的检验性试验，可采用快速维持荷载法，即一般每隔1h加一级荷载。
2）荷载分级
试验时加载分级不应小于8级，每级荷载值为宜为预估极限荷载的1/8~1/10，第一级的加荷值可按2倍分级荷载加荷。
3）测读桩沉降量的间隔时间
在加每级加载后，隔5、10、15min各测读一次，以后每隔15min测读一次，累计1h后每隔30min测读一次，每次测读值记入试验记录表。
4）稳定标准
在每级荷载作用下，桩的沉降量在每1h内的沉降不超过0.1mm时，并连续出现两次（由1.5h内连续三次观测值计算），认为已达到相对稳定，可加下一级荷载。
5）终止加荷的条件
①当荷载-沉降（Q-s）曲线上有可判定极限承载力的陡降段，且桩顶沉降量超过40mm。
②
，且经24h尚未达到稳定。
③25m以上的非嵌岩桩，Q-s曲线呈缓变型时，桩顶总沉降量大于60~80mm。
④在特殊条件下，可根据具体要求加载至桩顶总沉降量大于100mm。
注：
△Sn—第n级荷载的沉降增量；△Sn+1—第n+1级荷载的沉降增量。
⑤卸载与卸载沉降观测
每级卸载值为每级加载值的2倍。
每级卸载后隔15min测读一次残余沉降，读两次后，隔30min再读一次，即可卸下一级荷载，全部卸载后，隔3~4h再读一次，并作好详细记录。
（3）单桩竖向抗拔静载试验方法
在拔力作用下桩的破坏形式有两种：
一是地基变形带动周围的土体被拔出；一是桩身强度不够，被拉裂或拉断。
1）试验设备、仪表装置
抗拔静载试验加载装置，量测仪表与竖向抗压静载试验相同，只是施加荷载的方向相反。
试验设备主要用油压千斤顶，把试桩的主筋连接到传力架上，当开动千斤顶上升，产生上拔力把锚桩拔升（图5-46）。
图5-46抗拔桩静载试验装置
1-钢横梁；2-传力架；3-油压千斤顶；4-木垫座；5-试桩
2）加载方法
抗拔静载试验加载方式，可参照抗压静载试验方法。
3）终止加载条件
当出现下列情况之一时，即可终止加载：
①桩顶荷载为桩受拉钢筋总极限承载力的0.9倍时；
②某级荷载作用下，桩顶变形量为前一级荷载作用下的5倍；
③累计上拔量超过100mm。
④单桩水平静载试验方法
桩的水平静载荷试验是采用接近于桩的实际工作条件进行试验，以确定单桩的水平承载力和地基土的水平抗力系数。
当桩身埋设有应力测量元件时，可测出桩身应力变化，并由此求得桩身弯矩分布。
1）试验设备与仪表装置（图5-47）
进行单桩水平静载试验时，常采取互推法，在二根桩中间放置千斤顶施加水平荷载，水平作用线应通过地面标高处（地面标高应与实际工作桩基承台底面标高一致）。
在千斤顶与试桩接触处宜安置一环形铰座，以保证千斤顶作用力能水平通过桩身轴线。
用电动油泵加荷，用电阻应变式传感器和电子秤控制荷载。
在桩外侧地面及地面以上500~1000mm设置双层大量程百分表（下表测量桩身在地面处的水平位移，上表测量桩顶水平位移，根据两表位移差可求得地面以上桩身转角），以测定桩的水平位移。
百分表的基准桩宜打设在桩侧面靠位移的反方向，与试桩的净距不少于1倍试桩直径。
图5-47单桩水平静载荷试验装置
1-水平试验桩；2-油压千斤顶；3-球铰；4-垫块；
5-油压表；6-百分表；7-基准梁；8-基准桩
2）加载方法及终止试验条件
对于承受反复作用的水平荷载的桩基，一般采用单向多循环加卸载方法。
取设计荷载2倍为预估极限荷载，取预估水平荷载的1/10~1/15作为每级荷载的加载增量，对于直径300~1000mm的桩，每级荷载增量可取2.5~20kN。
每级荷载施加后，恒载4min测读水平位移，然后卸载至零，停2min测读残余水平位移，至此完成一个加卸载循环，如此循环5次便完成一级荷载的试验观测。
加载时间应尽量缩短，测量位移的间隔时间应严格准确，试验不得中途停歇。
对承受长期作用的水平荷载的桩基，宜采用分级连续的加载方式，各级荷载的增量同上所述，各级荷载维持10min，并记录百分表读数后即进行下一级荷载的试验，如到10min时的水平位移还未稳定，则应延长该级荷载的维持时间，直至稳定为止。
其稳定标准可参照竖向静载试验方法。
终止试验的条件是：
当桩身折断或水平位移超过30~40mm（软土取40mm）时，可终止试验。
2、动载荷试验法
动载荷试验法又称动力无损检测法，是利用小锤击打桩顶，在桩与周边土无相对位移情况下，利用反射波测出波的信号，经过分析并将其与标准桩相比，检测桩是否存在缺陷，并测出其位置。
这是检测桩基承载力及桩身质量的一项新技术，作为静载试验的补充。
动测法是相对静载试验法而言，它是对桩土体系进行适当的简化处理，建立起数学－力学模型，借助于现代电子技术与量测设备采集桩－土体系在给定的动荷载作用下所产生的振动参数，结合实际桩土条件进行计算，所得结果与相应的静载试验结果进行对比，在积累一定数量的动静试验对比结果的基础上，找出两者之间的某种相关关系，并以此作为标准来确定桩基承载力。
另外，可应用波动理论，根据波在混凝土介质内的传播速度，传播时间和反射情况，用来检验、判定桩身是否存在断裂、夹层、颈缩、空洞等质量缺陷。
单桩承载力的动测方法种类较多，国内有代表性的方法有：
动力参数法、锤击贯入法、水电效应法、共振法、机械阻抗法、波动方程法等，常用的有动力参数法和频率法两种。
一般静载试验可直观地反映桩的承载力和混凝土的浇筑质量，数据可靠。
但试验装置复杂笨重，装、卸、操作费工费时，成本高，测试数量有限，并且易破坏桩基。
动测法试验，则仪器轻便灵活，检测快速；单桩试验时间，仅为静载试验的1/50左右；可大大缩短试验时间；数量多，不破坏桩基，相对也较准确，可进行普查；费用低，单桩测试费约为静载试验的1/30左右，可节省静载试验锚桩、堆载、设备运输、吊装焊接等大量人力、物力；据统计，国内用动测方法的试桩工程数目，已占工程总数的70%左右，试桩数约占全部试桩数的90%，有效地填补了静力试桩的不足，满足了桩基工程发展的需要，因此，社会经济效益显著，但动测法也存在需做大量的测试数据，需静载试验资料来充实完善、编制电脑软件，所测的极限承载力有时与静载荷值离散性较大等问题。
任务二桩基础验收
桩基施工是一个多工种，多工序的作业过程，从桩的制作到成桩，基础施工，往往是几个单位分别进行。
桩的施工又是一项隐蔽工程，其质量对于建筑的安全具有极为重要的影响，因此，必须加强过程的质量检查与验收。
一、施工质量验收内容
预制桩或桩质量检查重要包括制作、打入（静压）深度。
停锤标准、桩位及垂直度检查。
制作应按设计图纸制作，其偏差应符合有关规范要求；沉桩过程中的检查项目应包括每米进展锤击数，最后一米锤击数，最后之际贯入度及桩尖标高、桩身（架）垂直度等。
灌注桩的成孔质量检查包括成孔和清孔、钢筋笼制作及安放，混凝土搅拌及灌筑三个工序的质量检查。
成孔及清孔时，主要检查已成孔的中心位置、孔深、孔径、垂直度、孔底沉渣厚度；制作安放钢筋笼时，主要检查钢筋规格、焊条规格与品种、焊口规格、焊缝长度、焊缝外观和质量，主筋和箍筋的制作偏差及钢筋笼安放的实际位置等；搅拌和灌筑混凝土时，主要检查原材料质量与计量，混凝土配合比、塌落度、混凝土强度等。
二、质量验收标准
桩身施工后，在平面和垂直度上与设计位置的偏差，预制桩不得超过表5-22所规定的范围，灌注桩不得超过表5-23所规定的范围。
预制桩（钢管桩）允许偏差表5—22
项次
项目
平面位置允许偏差
1
上面有承台的桩：
⑴垂直承台梁的中心线
⑵沿承台梁的中心线
100mm
150mm
2
桩数1~2根或单排桩基的桩
100m
3
桩数为3~20根桩基中的桩
1/2桩径或边长
4
桩数大于20根桩基中的桩
⑴最外边的桩
⑵中间的桩
1/2桩径或边长
一个桩径或边长
灌注桩的平面位置和垂直度的允许偏差表5—23
项次
项目
允许偏差
垂直度
1~2根单排桩基垂直于中心线和群桩基础的边桩
条形桩基沿顺桩基中心线方向和群桩基础的中间桩
1
泥浆护壁成孔灌注桩、干作业成孔
灌注桩、爆扩成孔灌注桩
1/6桩径
1/6桩径
1%
2
沉管成孔灌筑桩
⒈桩数为1~2根或单排桩基中的桩
⒉桩数为3~20根桩基中的桩
⒊桩数大于20根的桩基中的桩
最外边的桩
中间的桩
7cm
1/2桩径
1/2桩径
1个桩径
三、质量验收资料
桩基施工过程中应随时注意作好施工记录和有关技术检查资料的收集、整理和保管工作，桩基工程验收时应提交下列资料：
（一）基桩工程验收时应提交下列资料：
1、工程地质勘察报告、桩基施工图、图纸会审纪要、设计变更单及材料代用通知单等；
2、经审定的施工组织设计、施工方案及执行中的变更情况；
3、桩位测量放线图，包括工程桩位线复核签证单；
4、成桩质量检查报告；
5、单桩承载力检测报告；
6、基坑挖至设计标高的基桩竣工平面图及桩顶标高图。
（二）承台工程验收时应提交下列资料：
1、承台钢筋、混凝土的施工与检查记录；
2、桩头与承台的锚筋、边桩离承台边缘距离、承台钢筋保护层记录；
3、承台厚度、长宽记录及外观情况描述等。
思考与练习
1．摩擦型桩和端承型桩受力上有何区别？
施工中如何控制？
2．预制桩的制作方法及要求怎样？
其吊点如何设置？
3．如何选择桩锤和确定桩架的高度？
4．打桩顺序有几种？
与哪些因素有关？
如何确定打桩顺序？
5．接桩的方法有几种？
各适用于什么情况？
6．打桩对周围环境有何影响？
如何预防？
7．静力压桩的施工工艺怎样？
与打入桩相比有何优点？
8．灌注桩与预制桩相比有何优点？
9．灌注桩成孔方法有哪些？
各适用于什么情况？
10．泥浆护壁成孔灌注桩的护筒有何作用？
埋设有何要求？
11．泥浆在灌注桩成孔中有何作用？
孔底沉渣有何规定？
12．如何控制沉管灌注桩的施工质量？
其常见质量问题及原因是什么？
如何预防?
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