桩基完整性检测讲义

桩基完整性检测讲义2016目录摘要 (I)前言 (II)第1章桥梁工程桩基分类 (1)1.1 按桩身材料分类 (1)1.2 按桩的功能分类 (1)1.3 按成桩工艺分类 (1)第2章常见的基桩质量缺陷 (3)2.1 灌注桩常见质量缺陷 (3)2.2 预制桩常见质量缺陷 (3)2.3 桩身完整性分类表 (4)第3章基桩完整性检测常用的检测方法 (5)3.1 低应变反射波法的基本原理简介及适用范围 (5)3.2 低应变现场检测技术 (7)3.3 声波透射法测桩的基本原理简介及适用范围 (9)3.4 声波透射法现场检测技术 (11)3.5 钻芯法检测的目的及适用范围 (12)3.6 钻芯设备及现场检测技术 (13)第4章现场检测中三种方法合理运用与结果分析 (15)4.1 所检测项目概况与检测依据 (15)4.2 三种检测方法检测出的结果 (15)4.3 最终检测结果评定与桩身质量评定 (19)结束语 (20)致谢 (21)参考文献 (22)近年来，随着公路等级要求的提高，对公路桥梁的基础提出了更高的要求。

桩基础已成为我国交通工程建设中最重要的基础形式，长桩、大直径桩及单桩的应用已较为常见。

装基础的质量直接关系到工程建设的安危，因此桩基础的质量检验尤为重要。

为加强公路工程基桩动力检测的管理，统一检测方法及技术规定，确保检测分析成果的质量，中华人民共和国交通部制定了《公路工程基桩动测技术规程》JTB/T F81-01-2004和《港口工程基桩动力检测规程》JTJ249-2001。

目前，基桩完整性检测的常用办法有低应变反射波法、高应变动测法、声波投射法、取芯法等。

高应变动测法主要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，试打桩及打桩应力检测。

低应变反射波法是通过分析实测桩顶速度响应信号的特征检测桩身完整性，判定桩身缺陷位置及影响程度，判断桩完整性类别。

声波透射法是通过预埋在桩身的声测管，用声测换能器的发射和接收，测出被测混凝土介质的声学参数，分析声测管之间的混凝土的缺陷位置及影响程度。

取芯法是利用钻孔取芯机械设备，直接对桩身钻孔取芯，检测混凝土灌注桩的桩长、桩身混凝土的强度、桩底成渣厚度和桩身完整性，判定货鉴别桩端持力层岩土性状。

关键词：桩基础低应变反射波法声波投射法取芯法桩身完整性随着科学技术的发展，桩基工程检测技术也在不断的更新和提高，新的理论、新的方法将不断的涌现。

但是由于很多地方不重视基桩工程质量，技术人员并不了解桩基检测的方法，也不了解桩基缺陷产生的原因，和解决办法，偏执的认为桩基检测结果是虚假与不真实的。

为次我将目前采用最广泛的三种检测方法做一个汇总，介绍其的基本原理与检测适用范围，分析一些基桩缺陷产生的原因，目的为提高施工技术人员对桩基工程质量的重视与掌握一些桩基完整性检测的方法。

第1章桥梁工程桩基分类桩是交通工程桥梁、港口基础中的柱状构件，其基桩分类大致按制桩材料、对地基土的影响、基础功能、成桩工艺分类。

1.1 按桩身材料分类1、混凝土桩混凝土灌注桩承载力高、刚度大、耐久性好、可承受较大的荷载；桩的几何尺寸可根据设计要求变化，桩长不受限制，且取材方便，因此是当前各国广泛采用的桩型。

2、钢桩主要分为钢管桩、型钢桩和钢板桩三种。

1.2 按桩的功能分类1、抗压桩按桩的承载性状可分为：（1）摩擦型桩：指桩顶荷载全部或主要由桩侧摩阻力承担。

根据侧摩阻力分担总荷载的比例。

又可分为纯摩擦桩和桩承摩擦桩；（2）端承型桩：指桩顶荷载全部或主要由桩端阻力承担。

根据端阻力发挥的程度和分担总荷载的比例，又可分为纯端承桩和摩擦端承桩。

2、抗拔桩主要用来承担竖向上拔荷载，如船坞抗浮力桩基、送点线路塔桩基等等。

其外部上拔荷载主要由桩侧摩擦力承担。

3、水平受荷桩主要用来承担水平方向传来的外部荷载，如承受地震或风所产生的水平荷载。

港口码头用的板桩、基坑支护中的护坡桩等都属于这类桩。

1.3 按成桩工艺分类1、打（压）入桩主要指预制桩。

成桩方法是按预定的沉桩标准，以锤击、震动或静压方式将桩沉入地层至设计标高。

2、就地灌注桩直接在地基土上用钻、冲、挖等方式成孔，就地浇注混凝土而成的桩。

按成桩工艺主要分为:（1）钻孔灌注桩：利用机械设备并采用泥浆护壁成孔或干作业成孔，然后放置钢筋笼、混住混凝土而成的桩。

（2）人工挖孔灌注桩：利用人工挖掘成孔，在孔内放置钢筋笼、灌注混凝土的一种桩型。

（3）挤扩多支盘灌注桩：是在原有等截面混凝土桩基础上，使用专用液压挤扩支盘设备—挤扩支盘机，经高能量挤压土体而成型支盘模腔，合理的与现有桩工机械配套适用，灌注混凝土而成的一种变直径桩型。

第2章常见的基桩质量缺陷2.1 灌注桩常见质量缺陷1、钻孔灌注桩（1）对于有泥浆护壁的钻孔灌注桩，桩底成渣及孔壁泥皮过厚是导致承载力大幅降低的主要原因。

（2）水下浇筑混凝土时，施工不当如导管下口离开混凝土面、混凝土浇注不连续时，桩身会出现断桩的现象，而混凝土搅拌不匀、水灰比过大或导管漏水均会产生混凝土离析。

（3）当泥浆相对密度配置不当，地层松散或呈流塑状，或遇承压水层时，导致孔壁不能直立而出现塌孔时，桩身就会不同程度的出现扩径、缩径或断桩现象。

（4）钢筋笼的错位也是这类桩经常出现的质量问题（5）对于干作业钻孔灌注桩，桩底虚土过多是导致承载力下降的主要原因，而当地层稳定性差出现塌孔时，桩身也会出现夹泥或断桩现象。

2.2 预制桩常见质量缺陷1、钢桩（1）锤击应力过高时，易造成钢管桩局部损坏，引起桩头失稳。

（2）焊接质量差，锤击次数过多或第一节桩不垂直时，桩身易断裂。

2、混凝土预制桩（1）桩锤选用不合理，轻则桩难于打至设定标高，无法满足承载力要求，或锤击数过多。

造成桩疲劳破坏；重则易击碎桩头，增加打桩破损率。

（2）锤垫或桩垫过软时，锤击能量损失大，桩难于打至设定标高，过硬则锤击应力大易击碎桩头，使沉桩无法进行。

（3）锤击拉应力是引起桩身与开裂的主要原因。

混凝土桩能承受较大的压应力，但抵抗拉应力能力差，当压力波发射为拉伸波，产生的拉应力超过混凝土的抗拉强度时，一般会在桩身中上部出现环状裂缝。

（4）焊接质量差或焊接后冷却时间不足，锤击时易造成在焊口处开裂。

（5）桩锤、桩帽和桩身不能保持一条直线，造成锤击偏心，不仅使锤击能量损失大，桩无法沉入设定标高，而且会造成桩身开裂、折断。

（6）桩间距过小，打桩引起的挤土效应使后打的桩难于打入或使地面隆起，导致桩上浮，影响桩的端承力。

（7）在较厚的黏土、粉质黏土中打桩，如果停放时间过长，或在砂层中短时间停歇，土体固结、强度恢复后就不易打入，此时如硬打，将击碎桩头，使沉桩无法进行。

2.3桩身完整性分类表表1:桩身完整性分类表第3章 桩基完整性检测常用的检测方法3.1 低应变反射波法的检测原理简介及适用范围1、低应变法低应变反射波法的检测原理简介桩基低应变瞬态无损检测技术是涉及地质基础、岩土工程、土动力学、地球物理和电子计算机的多学科综合性技术，该项技术的理论基础是应力波在弹性体中传播的反射及折射原理。

当在桩基顶施加某一瞬态机械激振力F(t)时，桩基的质点受迫振动并产生沿桩身向下传播的应力波。

应力波沿桩长向下传播时，遇到弹性介质突然变化的界面（基桩的桩底、桩身的夹泥薄层、断裂、严重扩径和缩径时）就会产生波的反射。

这些包含有桩身质量信息的反射信号被安置在桩头上的高灵敏传感器接受记录后，再通过高速的A/D 转换器转换成数字信号，即可对记录的反射波进行分析，判断桩身混凝土的缺陷（变径、蜂窝等）的部位及程度，从而对桩身完整性作出评价。

检测原理简图见图1。

2、低应变检测数据分析判定（1）桩身波速平均值的确定当桩长已知、桩底反射信号明确时，在地质条件、设计桩型、成桩工艺相同的基桩中选取不少于5根Ⅰ类桩的桩身波速值按下式计算其平均值：∑==ni i m c n c 11TLc i ∆=2000 f L c i ∆⋅=2式中m c ——桩身波速的平均值（m/s ）；i c ——第i 根受检桩的桩身波速值（m/s ），且m m i c c c /-≤5％； L ——测点下桩长（m ）； T ∆——速度波第一峰与桩底反射波峰间的时间差（ms ）： f ∆——幅频曲线上桩底相邻谐振峰间的频差（Hz ）；n ——参加波速平均值计算的基桩数量（n ≥5）当无法按上款确定时，波速平均值可根据本地区相同桩型及成桩工艺的其他桩基工程的实测值，结合桩身混凝土的骨料品种和强度等级综合确定。

（2）桩身缺陷位置的确定c t x x ⋅∆⋅=20001f c x '∆⋅=21 式中x ——桩身缺陷至传感器安装点的距离（m ）；x t ∆——速度波第一峰与缺陷反射波峰间的时间差（ms ）； c ——受检桩的桩身波速（m/s ），无法确定时用m c 值替代； f '∆——幅频信号曲线上缺陷相邻谐振峰间的频差（Hz ）。

出现实测信号复杂，无规律，无法对其进行准确评价,实测信号复杂，桩身截面渐变或多变，且变化幅度较大的混凝土灌注桩，桩身完整性判定应结合其他方法进行。

3、低应变法的适用范围低应变法是用一维应力波理论去研究桩的动态响应，将桩视为一维弹性杆件，利用桩顶的激振能量，根据应力波在桩身中的变化规律去分析桩身阻抗变化情况，判断桩身是否有缺陷以及相应的缺损位置和缺损程度。

该方法适用于钢筋混凝土预制桩（预制混凝土方桩、板桩、预应力管桩等）和混凝土灌注桩的桩身完整性检测。

低应变法对桩身缺陷只能作定性判别，且不适用于下面几种情况：（1）不适用于检测及推算桩的承载力，因为低能量的激振不可能充分发挥桩周土阻力。

（2）不能用于推算桩身混凝土强度。

（3）不能用于检测桩身纵向裂缝和较深部位的桩身缺陷、也不能检测混凝土灌注桩桩底沉渣厚度。

（4）不适用于强度较低的水泥土桩、砂（碎石）桩等柔性桩和半刚性桩的质量检测。

4、桩身完整性类别判定的原则（1）Ⅰ类桩：桩端反射较明显，无缺陷反射波，振幅谱线分布正常，混凝土波速处于正常范围。

（2）Ⅱ类桩：桩端反射较明显，但有局部缺陷所产生的反射信号，混凝土波速处于正常范围。

（3）Ⅲ类桩：桩端反射不明显，可见缺陷二次反射波信号，或有桩端反射但波速明显偏低。

（4）Ⅳ类桩：无桩端反射信号，可见因缺陷引起的多次强反射信号，或按评价波速计算的桩长明显短于设计桩长。

3.2 低应变现场检测技术1、检测前的准备工作（1）检测前测试人员应会同设计、甲方、监理人员，参考施工记录、现场工作日志，明确检测桩号，并按表2填写受检桩设计施工记录表。

表2：受检桩设计施工资料表（2）受检桩应符合桩身混凝土强度至少达到设计强度的75%，且不小于15 MPa或成桩14d以后进行。