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桩基检测技术及优缺点精品论文

中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院

本科毕业论文（设计）

题目：

桩基检测技术及优缺点

姓名：

准考证号：

院（系）:

远程与继教学院专业：

工程管理

指导老师：

职称：

评阅人：

职称：

2012年月

原创性声明

本人呈交的学位论文，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。

尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。

对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。

本学位论文的知识产权归属于培养单位。

本人签名：

日期：

摘要

随着高层建筑物高强度地基处理的需要，桩基础成为土木工程中主要的基础形式之一，其理论成果也不断出现。

在桩基础的施工过程中，桩基检测是一个不可缺少的环节。

桩基检测是对单桩承载力和桩身质量等内容进行全面评价的重要措施，它是评价桩基工程是否合格的依据，同时也是对不合格桩进行补强的基础。

又因为桩基是隐蔽工程，所以其检测和事故后的处理均较困难，因此，在桩基设计前和施工后都需要进行必要的试验和检测，以保证桩基工程的质量。

本文简要介绍了常用的几种桩基检测技术，针对具体工程，利用成孔质量检测、静载试验检测、低应变动力检测和高应变动力检测等技术对该工程的基桩进行了检测，进而对桩基质量做出评价，以确保建设工程的质量。

关键词：

桩基检测；静载试验；高应变动力检测；低应变动力检测

Abstract

Withthedevelopmentofthesocietyandtheeconomy，pilefoundationisoneofthemostimportantformofthefoundation，alsomanyproductionshavebeenacquired．Intheprocessofthepilefoundationconstruction，thetestingofpilefoundationisanessentiallink．Thepilefoundationtestingistheimportantandcomprehensivemeasuretothesinglepilesupportingcapacityandcontentsonpilebodyquality，itisalsothebasiswhetheritappraisesthepilefoundationprojectqualifiedanditistostrengtheningtheweakpiles．Alsobecausethepilefoundationistheconcealedwork，afterthereforeitstestingandaccidentprocessingisdifficult．therefore，allneedstocarryontheessentialtestingafterthevillagebasedesignandtheconstruction，guaranteesthepilefoundationprojectthequality．

Thisarticlebrieflydescribesseveralcommonlyusedpiletestingtechnology,Specificprojects,Useintotheholequalitytesting,staticloadtestfordetectionoflowstraindynamictestingandhighstraindynamictestingoftheprojectpiles,testing,andthenmaketheevaluationofpilefoundation,toensurethequalityofconstructionprojects.

Keywords：

Piletesting；StaticLoadingTest；Highstraindynamictesting；Lowstraindynamictesting

摘要..........................................................

1.2.1静荷载试验法......................................................2

1.2.2高应变动测法.......................................................3

1.3.1应变动测法........................................................3

1.3.2超声波透射法.......................................................3

1.3.3反射波法..........................................................4

2.3.1检测方法与检测过程分析..............................................6

2.3.2工程背景............................................................7

2.4.1高应变动力检测......................................................7

2.4.2低应变动力检测......................................................8

2.4.3静载试验检测........................................................8

2.4.4成孔质量检测........................................................8

3.1对预应力管桩基础弊端的相关处理措施.................................10

3.2滥用预应力管桩......................................................10

3.3沉桩不达标和断桩....................................................10

3.4挤土效应和浮桩......................................................11

结束语.......................................................13

致谢.........................................................14

参考文献.....................................................15

引言

作为一种古老的基础形式，桩的应用至今已经有12000~14000年的历史，最初的桩是木桩。

我国是使用桩基比较早的国家之一，始建于公元247年的上海龙华塔及十世纪筑成的杭州湾大海塘的石砌岸壁，是凝聚我国古代劳动人民聪明智慧的，最早采用桩基础而完好保存至今的著名建筑。

在浙江省余姚市河姆渡村发掘的新石器时代的文化遗址中，发现数百根桩（圆桩直径约Φ60mm～180mm不等，方桩的截面约60×100mm至150×180mm不等），经测定这些桩距今约为6000年至7000年，这是全球迄今发现的规模最大的木桩遗存。

人类应用木桩经历了漫长的历史时期，直到19世纪后期，钢筋、水泥和钢筋混凝土相继问世，木桩逐渐被钢桩和钢筋混凝土桩取代。

最先出现的是打入式预制桩，随后发展了灌注桩。

后来随着机械设备的不断改进和高层建筑对桩基的需要，产生了很多新的桩型，开辟了桩利用的广阔天地;桩的广泛应用也促进了人们对桩的进一步探索研究，其中包括新桩型、施工手段、检测手段、模型实验和设计计算方法等的研究。

近年来由于高层建筑和大型构筑物的大量兴建，桩基显示出卓越的优越性，它以其巨大的承载潜力和抵御复杂荷载的特殊本质以及对各种地质条件的良好适应性，已成为高层建筑的主要基础形式。

我国学者从20世纪80年代开始对桩基进行了深入系统的研究.刘金砺、终世祥、

费勤发、冯国栋、刘祖德、赵锡宏、宰金眠、杨敏等人都对桩基提出了各种分析方法，并且取得了有益的成果。

总之，19世纪以来，随着水泥、混凝土、钢材、大型打桩机械和成孔机械的运用，

使桩的形式多样化，规模和强度大大提高。

国内外基础工程中所采用的桩型大约有100余种。

随着科技的发展，桩基的施工、试验及检测等技术也等到了极大的发展。

1

桩基检测技术及优缺点

1.1桩基检测技术

这种方法具有科学、直观、实用等特点，在检测混凝土灌注桩方面应用较广。

一次完整、成功的钻芯检测，可以得到桩长、桩身混凝土强度、桩底沉渣厚度和桩身完整性的情况，并判定或鉴别桩端持力层的岩土性状。

抽芯技术对检测判断的影响很大。

某工程先用XY－1型工程钻机，采用硬质合金单管钻具，用低压慢速小泵量及干钻相结合的钻进方法，结果采芯率不到70%，芯样完整性极差，大多呈碎块；后来改用SCZ－1型液压钻机，采用金刚石单动双管钻具，采芯率达99%，芯样呈较完整的圆柱状。

所以，《技术规范》对钻机和钻头作了相应的规定，就是为了避免抽芯验桩的误判。

在桩的施工中，成孔质量的检测方法有:

超声波接触式仪器组合法两种法和。

成孔质量的好坏直接影响到混凝土浇注后的成桩质量：

桩孔的孔径偏小则使整桩的承载能力降低；桩孔上部扩径将导致成桩上部侧阻力增大，而下部侧阻力不能完全发挥；桩孔偏斜则会削弱了基桩承载力的有效发挥；桩底沉渣过厚使得有效桩长减少。

因此，成孔质量检测对于控制成桩质量尤为重要。

成孔质量检验的内容主要包括桩孔位置、孔深、孔径、垂直度、沉渣厚度等。

优缺点：

科学、直观实用。

抽芯技术对结果的影响较大，由于钻孔施工时往往采用泥浆护壁，如果施工时泥浆原料不适合。

地质条件复杂或施工人员操作不当等，容易导致泥浆性能指标达不到规范要求，从而施工过程中出现坍塌孔、扩径、缩径、孔底沉渣厚度等缺陷。

进而导致桩基出现各种各样的质量问题，因此有必要在成孔后灌注混凝土前对成孔质量进行检测，减少桩基安全隐患。

1.2桩的承载力的检测

1.2.1静荷载试验法

这是目前公认的检测基桩竖向抗压承载力最直接、最可靠的试验方法。

但在工程实践中发现，基准桩的问题有时会被检测人员所忽视，容易出现基准桩打入深度不足，试验过程产生位移的问题。

静荷载试验法用于检测基桩承载力静荷载试验法包括基桩竖向和水平承载力检测，工程中多用到竖向静载荷试验。

静荷载试验法显著的优点是其受力条件比较接近桩基础的实际受力状况。

静载试验主要适用于工程试桩的承载力检测，对于工程桩检测不能做破坏性试验。

其检测精度高，相对误差在10%范围内。

优点；操作过程比较简单，最直接、最可靠，适用性强。

缺点；劳动强度大，危险性高，测试人员十几小时长期呆在荷载底下，容易疲劳，困乏，影响测试工作，而且。

危险时时存在，人为干扰因素多。

1.2.2高应变动测法

桩基高应变动检测，就是利用重锤对桩顶进行瞬态冲击，使桩周土产生塑性变形，在桩头实测力和速度的时程曲线，通过应力波理论分析得到桩土体系的有关参数，揭示桩土体系在接近极限阶段时的工作性能，分析桩身质量，确定桩的极限承载力。

它的主要功能是判定桩竖向抗压承载力是否满足设计要求。

高应变法在判定桩身水平整合型缝隙、预制桩接头等缺陷时，能够在查明这些“缺陷“是否影响竖向抗压承载力的基础上，合理判定缺陷程度，可作为低应变法的补充验证手段。

目前在某些地区，利用高应变法增加承载力和完整性的抽查频率，已成为一种普遍做法.

优点：

仪器设备较为轻便，检测速度快费用较传统的静荷载试验，高应变动测技术具有下列优点：

低，这是高应变动测相对传统的静荷载试验比较突出的有点，所以可做到对工程进行大比例检测：

高应变动测除了和静载荷试验所不具备的功能：

在混凝土预制桩及钢桩打桩过程中检测桩身应力，进行锤击效率监测，为选择沉桩工艺参数和确定桩长确定依据。

缺点：

力量一旦过大就会破坏桩的结构。

1.3桩的完整性检测

1.3.1应变动测法 

基桩的低应变动测法就是通过对桩顶施加较低的激振能量，引起桩身及周围土体的微幅振动，同时用仪表量测和记录桩顶的振动速度和加速度，利用波动理论或机械阻抗理论对记录结果加以分析，从而达到检验桩基施工质量、判断桩身完整性、预估基桩承载力等目的。

测试过程是获取好信号的关键，测试中应注意：

①测试点的选择。

测试点数依桩径不同、测试信号情况不同而有所不同，一般要求桩径在120cm以上，测试3～4点。

②锤击点的选择。

锤击点宜选择距传感器20～30cm处不必考虑桩径大小。

③传感器安装。

传感器根据所选测试点位置安装，注意选择好粘贴方式，一般有石蜡、黄油、橡皮泥在保证桩头干燥，没积水的情况下。

④尽量多采集信号。

一根桩不少于10锤，在不同点，不同激振情况下，观测波形的一致性，以保证波形真实且不漏测。

1.3.2超声波透射法 

超声波透射法检测桩身结构完整性的基本原理是：

由超声脉冲发射源在砼内激发高频弹性脉冲波，并用高精度的接收系统记录该脉冲波在砼内传播过程中表现的波动特性；当砼内存在不连续或破损界面时，缺陷面形成波阻抗界面，波到达该界面时，产生波的透射和反射，使接收到的透射波能量明显降低；当砼内存在松散、蜂窝、孔洞等严重缺陷时，将产生波的散射和绕射；根据波的初至到达时间和波的能量衰减特性、频率变化及波形畸变程度等特征，可以获得测区范围内砼的密实度参数。

检测记录不同侧面、不同高度上的超声波动特征，经过处理分析就能判别测区内部存在缺陷的性质、大小及空间位置。

声测管是探头运动的通道。

在实际检测中，声测管埋设时应按设计图要求绑缚于桩基的钢筋笼上。

因为超声波透射法检测桩基质量不受桩长，桩径的影响，成为目前我国较受欢迎的桩基检测方法。

为使检测工作顺利，可先用测绳进行声测管检查，检测项目包括实际桩长，声测管内有无异物堵塞等，检查完毕后在管中装入清水以待检测桩基质量。

优点：

其他完整性检测方法相比，声波透射法能够进行全面、细致的检测，且基本上无其他限制条件。

缺点：

由于存在漫射、透射、反射，对检测结果会造成影响。

1.3.3反射波法

又称为低应变发射波法，它是以应力波在桩身中的传播反射特征为理论基础的一种方法。

使用小锤敲击桩顶，通过粘结在桩顶的传感器接收来自桩中的应力波信号，采用应力波理论来研究桩土体系的动态响应，反演分析实测速度信号、频率信号，桩身的缺陷、桩底均可以根据反射波的相位、振幅、频率特性，辅以地层资料、施工记录以及实践分析经验，对其性质进行综合分析判断。

反射波法目前在国内，绝大多数的检测机构采用反射波法（瞬态时域分析法）检测桩身完整性，主要原因是其仪器轻便、现场检测快捷，同时将激励方式、频域分析方法等作为测试、辅助分析手段融合进去。

当然，低应变法检测时，不论缺陷的类型如何，其综合表现均为桩的阻抗变小，而对缺陷的性质难以区分，这是其最大的局限性。

优点：

仪器轻便、现场检测快捷，以其测点多。

经济。

便捷等优点，应用十分普遍，尽管从理论到实际应用较为成熟但本身还有一定的局限性。

缺点：

测量时桩的阻抗变小，对缺陷的性质难以区分。

2

检测方法及选定原则

2.1检测方法

本规程所涉及的检测方法包括低应变反射波法、高应变动测法、超声波法（包括透射法和折射法）。

检测方法应根据工程的需要和检测的目的确定。

检测方法检测内容：

低应变反射波法检测桩身缺陷位置及影响程度，判定桩身完整性类别，高应变动测法分析桩侧和桩端土阻力，推算单桩轴向抗压极限承载力；检测桩身缺陷位置、类型及影响程度，判定桩身完整性类别；试打桩及打桩应力监测，透射法检测灌注桩中声测管之间混凝土的缺陷位置及影响程度，判定桩身完整性类别，折射法检测灌注桩钻芯孔周围混凝土的缺陷位置及影响程度。

为保证检测结论的可靠性，可根据不同被检对象和检测要求，选用多种测试方法进行综合分析判断。

桩的检测数量应符合下列规定：

1．公路工程基桩应进行100%的完整性检测，各种方法的选定应具有代表性和满足工程检测的特定要求；

2．重要工程的钻孔灌注桩应埋设声测管，检测的桩数不应少于50%；

3.高应变动测法的抽检率可由工程设计或监理单位酌情决定，但不宜少于相近条件下总桩数的5%且不少于5根。

2.2检测仪器与设备

基桩检测所用仪器设备的主要技术性能和工作环境条件应符合《基桩动测仪》JG/T3055中的规定，并具有良好的波形现场显示、记录和贮存功能。

检测仪器设备必须由法定计量单位定期进行标定和年检，合格后方能使用。

所有仪器设备在检测前后必须进行自检，确认仪器工作正常。

在检测前的准备应做到以下几点：

（1）被检工程应进行现场调查，搜集其工程地质资料、基桩设计图纸和施工记录、

监理日志等，了解施工工艺及施工过程中出现的异常情况。

（2）检测方法和制定检测方案应根据调查结果和检测目的合理选用。

（3）检测时间应满足拟用检测方法对混凝土强度（或龄期）和地基土休止期的规

定。

检测中需要注意的问题:

（1）各种墩、桩及桩墙结构的完整性检测，常用低应变或高应变动力试桩法。

对于大直径桩，用声波透射法或钻芯法检测比较合理。

对于桩长大于30m，难以准确判定桩完整性时，可采用抽芯法。

抽芯可以较准确地判断桩体混凝土的强度。

同时，也可采用声波透射法进行检测。

（2）高、低应变动力试桩法的适用范围：

当桩长比直径大于30m时，或桩体有两个以上缺陷时，动力试桩法难以提供准确的桩体完整性信号。

因此，针对目前大量使用的超长桩，动力试桩必须加以改进，提高动测信噪比，提高检测精度。

（3）桩基检侧的桩位应结合设计情况和施工质量综合确定，除考虑对整个工程具有代表性外，应选择结构受力比较重要的部位、地质条件比较差的桩，由设计、监理等单位共同认定，新规范为此对一些重要的或成桩质量可靠性差的桩基工程要求必须采用静载试验法来确定。

（4）尽管在目前桩的静载试验仍被国内外公认为评价桩承载力最直观、可靠的方法，但由于测试仪表的精度、试验方法的限制、分析方法的差异和工程判断的能力等因素，其测试误差也能达到10％。

因此，如何改进静载试验测试、分析方法，提高静载试验的可靠度，就很迫切。

近年来，试验吨位有了很大提高，国内已有不少单位可以从事30000吨位以上的加载，也有许多研究人员对相关的负摩阻现象进行了研究和探讨，对于大吨位的桩，在桩底埋设千斤顶和传感器进行载荷试验。

（5）桩身完整性检测宜采用两种或多种合适的检测方法进行。

当采用低应变法或声波透射法检测时，受检桩混凝土强度至少达到设计强度的70％，且不小于15MPa。

当采用钻芯法检测时，受检桩的混凝土龄期达到28d或预留同条件养护试块强度达到设计强度。

当基础埋深较大时，桩身完整性检测应在基坑开挖至基底标高后进行。

（6）基桩低压应变法动测的关键是要取得准确、可靠的测试信号，所以现场检测人员应操作熟练，有丰富的动测信号分析经验，现场应及时排除干扰信号，遇到异常信号时，应分析原因，多换几个监测点，特别对大直径桩，桩截面各部位的运动不均匀性会增加，桩浅部的阻抗变化往往表现出明显的方向性，故应增加检测点数量，每个检测点得采集信号不宜少于3个，通过叠加平均提高信号比。

现场应保证采集到一致性好、真正反映基桩质量特性的动测信号

2.3桩基检测技术在工程中的实例

2.3.1工程背景

该桥为某大桥墩柱的混凝土，墩柱为圆形结构，直径1500mm，高度8m左右，因为此次检测的墩柱质量比较差，施工单位在施工完毕拆模后，发现桩身有许多蜂窝与空洞，后来虽然经过灌浆处理，但用CUT-201超声仪检测的数据结果中发现，墩柱中局部还是存在不密实与空洞的地方。

2.3.2检测方法与检测过程分析

该类型的缺陷适宜于超声波方法检测，采用超声脉冲检测混凝土缺陷的基本依据是，利用脉冲波在技术条件相同（指混凝土的原材料、配合比、龄期和测试距离一致）的混凝土中传播的时间（或速度）、接收波的振幅和频率等声学参数的相对变化来判定混凝土的缺陷。

超声脉冲波在混凝土中传播速度的快慢，与混凝土的密实度有直接关系，对于相同质地及测试距离的混凝土来讲，声速高表明混凝土密实，反之则表明混凝土密实性较差。

如果混凝土中有空洞或者裂缝时，便破坏了混凝土的整体性，脉冲波必然会绕过空洞或裂缝才能够被接收换能器接收，由于传播路程的增大，相应的声时肯定偏长，声速必然降低。

并且，鉴于空气的声阻抗率比混凝土的声阻抗率要小的多，传播时混凝土中脉冲波遇到蜂窝、空洞及裂缝等相应缺陷，发生反射和散射现象，声能会衰减，并且频率较高成分衰减比较快，接收信号波幅降低，频率减小或频率谱中高频部分减少。

接收到得信号波形发生畸变。

不密实与空洞缺陷的检测方法是在柱身布置网格点，沿墩柱的纵向方向，每隔300mm为一道，每道在横截面方向对称布置6对测点，这样对整个墩柱进行全面的扫描式测试，测试完毕后软件会自动根据规范进行计算，对于声速值或波幅值低于判定值的点，会给予标注。

2.4桩基检测技术在工程上的应用

某办公楼为地上十四层，地下一层的高层办公楼，采用框架结构，总建筑面积38818.6m2，其基础采用钢筋混凝土预制桩。

经勘探，场地地基根据其工程特性的差异，自上而下分为四层，分述如下:

 粉土层、粉质粘土层、砾砂层和强风化泥岩层。

基桩设计参数要求如下：

桩径为φ500mm；桩长为10-12m；工程桩总桩数为170根；单桩承载力特征值2000kN；混凝土强度等级：

C40；桩端持力层为砂砾层。

本次工程实践中针对场地环境和地质条件，主要采用了如下几种检测手段：

①成孔质量检测，检测数量40个；②试桩载荷试验，检测试桩数量3根；③高应变动力检测，检测数量10根；④低应变动力检测，检测数量30根。

2.4.1成孔质量检测

本工程中基桩成孔质量测试采用的仪器设备主要有JJC-1A型孔径仪、JNC-1型沉渣测定仪、JJX-3A型井斜仪、深度记录仪（充电脉冲发生器）、电动绞车、孔口轮等组成。

分别对成孔的孔深、孔径、孔斜及沉渣厚度进行了检测。

检测结果：

设计孔深介于10.45m～11.94m，实测孔深介于10.60m～12.20m，所有检测桩均大于设计要求孔深。

实测局部最小孔径介于451mm～471mm，局部最大孔径介于524mm～633mm，无最小孔径<550mm的桩孔。

实测垂直度介于0.68%～0.97%，均小于1%。

实测孔底沉渣厚度介于80～100mm，均小于150mm。

综上数据统计分析，本次桩孔成孔质量检测4项指标（孔深、孔径、孔斜、沉渣厚度）均能够达到规范要求。

2.4.2静载试验检测

本次工程中，根据设计要求，对试桩检测过程中的3根试桩分别进行单桩竖向静载试验。

本次检测使用的主要设备有:

武汉生产的静载试验成套设备RS-JYB，主要包括主机、中继器、控载箱、5000kN千斤顶、位移传感器等。

另外还有钢梁、压板等。

检测方法如下：

本次竖向静载试验，采用锚桩反力