公路工程橋梁試驗檢測考試橋涵工程試驗檢測

1、第三章第三章 橋梁灌注樁質(zhì)量檢測橋梁灌注樁質(zhì)量檢測 l樁基礎(chǔ)成為各種基礎(chǔ)類型中采用最多的基礎(chǔ)形式之一l灌注樁成樁質(zhì)量通常存在兩方面問題l主要內(nèi)容 3.1 基樁檢測方法綜述 3.2 反射波法 3.3 機械阻抗法 3.4 動力參數(shù)法 3.5 聲波透射法 3.6 高應(yīng)變動力檢測法 3.1 基樁檢測方法綜述基樁檢測方法綜述l工程中常用的鉆孔灌注樁質(zhì)量的檢測方法主要分為兩大類：l一類是關(guān)于單樁豎向承載力檢測 靜荷載試驗法 高應(yīng)變法 動參數(shù)法 機械阻抗法(穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)和隨機激振) 水電效應(yīng)激振頻譜法l另一類是灌注樁完整性檢測 超聲脈沖檢驗法 反射波法 鉆芯檢驗法 l檢測規(guī)程 基樁低應(yīng)變動力檢測規(guī)程(jgjt

2、93 - 95) 基樁高應(yīng)變動力檢測規(guī)程(jgtl06 - 97) 公路工程基樁動測技術(shù)規(guī)程（jtg/t f81-01-2004） 3.2 反射波法反射波法l優(yōu)點：設(shè)備輕便靈活、現(xiàn)場檢測工作量小、檢測效率高、檢測費用低等。l 1.基本原理 當(dāng)樁嵌于土體中，將受到樁周土阻尼的影響，樁的動力特性滿足一維波動方程，即： 式中： 質(zhì)點振動位移； 振動質(zhì)點到振動源的距離； 質(zhì)點振動的時間； 阻尼系數(shù)； 樁的截面積； 縱波在樁中傳播的速度； 0122222tyeantyvxypyxtnapvbptlv22tvlpm3.2 反射波法反射波法l2.適用范圍 反射波法適用于混凝土灌注樁和預(yù)制樁等剛性材料樁的樁身

3、完整性檢測。l3.檢測儀器與設(shè)備繪 圖 儀一 體 化 測 樁 儀傳 感 器力 棒3.2 反射波法反射波法l 信號采集及處理儀應(yīng)符合下列規(guī)定：l a. 數(shù)據(jù)采集裝置的模-數(shù)轉(zhuǎn)換器不得低于12bit。l b. 采樣間隔宜為10500s,可調(diào)。l c. 單通道采樣點不少于1024點。l d. 放大器增益宜大于60db，可調(diào)，線性度良好，其頻響范圍應(yīng)滿足5hz5khz。l 傳感器的性能應(yīng)符合下列規(guī)定：l a. 傳感器宜選用壓電式加速度傳感器或磁電式速度傳感器，頻響曲線的有效范圍應(yīng)覆蓋整個測試信號的頻帶范圍。l b. 加速度傳感器的電壓靈敏度應(yīng)大于100mvg，電荷靈敏度應(yīng)大于20pcg，上限頻率不應(yīng)小

4、于5khz，安裝諧振頻率不應(yīng)小于6khz，量程應(yīng)大于100g。l c. 速度傳感器的固有諧振頻率不應(yīng)大于30hz，靈敏度應(yīng)大于200mvcms-1，上限頻率不應(yīng)小于1.5khz，安裝諧振頻率不應(yīng)小于1.5khz。3.2 反射波法反射波法l4. 現(xiàn)場檢測方法l 鑿去樁頭浮漿，平整樁頭，安置傳感器；l 檢查儀器設(shè)備，進(jìn)行激振方式和接收條件的選擇試驗，設(shè)置有關(guān)參數(shù)；l 進(jìn)行多次重復(fù)激振與接收；l出現(xiàn)異常波形，反復(fù)測試，了解施工記錄。l5.實測曲線分析與判定 l 反射波波形規(guī)則，波列清晰，樁底反射波明顯，易于讀取反射波到達(dá)時間及樁身混凝土平均波速較高的樁為完整性好的單樁。3.2 反射波法反射波法l 反

5、射波到達(dá)時間小于樁底反射波到達(dá)時間，且波幅較大，往往出現(xiàn)多次反射，難以觀測到樁底反射波的樁，系樁身斷裂。l 縮徑與擴徑的部位可按反射歷時進(jìn)行估算，類型可按相位特征進(jìn)行判別，同相為縮徑，反相為擴徑。l 當(dāng)有多處缺陷時，將記錄到多個相互干涉的反射波組，形成復(fù)雜波列。此時應(yīng)仔細(xì)甄別，并應(yīng)結(jié)合工程地質(zhì)資料、施工原始記錄進(jìn)行綜合分析。l 樁身混凝土嚴(yán)重離析時，其波速較低。3.2 反射波法反射波法l6.樁身完整性類別 類樁：樁端反射較明顯，無缺陷反射波，振幅譜線分布正常，混凝土波速處于正常范圍。 類樁：樁端反射較明顯，但有局部缺陷所產(chǎn)生的反射信號，混凝土波速處于正常范圍。 類樁：樁端反射不明顯，可見缺陷二

6、次反射波信號，或有樁端反射但波速明顯偏低。 類樁：無樁端反射信號，可見因缺陷引起的多次強反射信號，或按平均波速計算的樁長明顯短于設(shè)計樁長。 3.3 機械阻抗法機械阻抗法 機械導(dǎo)納 3.4 3.4 動力參數(shù)法動力參數(shù)法yfz 輸入 系統(tǒng) 輸出響應(yīng)輸入機械阻抗 fnfl 機械阻抗法判定基樁完整性機械阻抗法判定基樁完整性機械阻抗法判定基樁完整性機械阻抗法判定基樁完整性3.5 聲波透射法聲波透射法l1.基本原理 l 超聲脈沖波在混凝土中遇到缺陷時產(chǎn)生繞射，可根據(jù)聲時及聲程的變化，判別和計算缺陷的大?。籰 超聲脈沖波在缺陷界面產(chǎn)生散射和反射，到達(dá)接收換能器的聲波能量(波幅)顯著減小，可根據(jù)波幅變化的程度

7、判斷缺陷的性質(zhì)和大??；l 超聲脈沖波中各頻率成份在缺陷界面衰減程度不同，接收信號的頻率明顯降低，可根據(jù)接收信號主頻或頻率譜的變化分析判別缺陷情況；l 超聲脈沖波通過缺陷時，部分聲波會產(chǎn)生路徑和相位變化，不同路徑或不同相位的聲波疊加后，造成接收信號波形畸變，可參考畸變波形分析判斷缺陷。l2 檢測方式l 雙孔檢測l 單孔檢測l 樁外孔檢測231444321233.5 聲波透射法聲波透射法l3. 主要設(shè)備 一對徑向煥能器 超聲波儀l 3.5 聲波透射法聲波透射法l4 測前準(zhǔn)備和要求 l 預(yù)埋檢測管l數(shù)量、材料、內(nèi)徑l接頭、管底封閉、管口加蓋l測管相互平行。l 現(xiàn)場檢測前測定聲波檢測儀發(fā)射至接收系統(tǒng)的

8、延遲時間 。l5.現(xiàn)場檢測步驟 l在檢測管內(nèi)注滿清水； l檢測管編組，并測量每一組檢測管中心間的距離；l調(diào)試儀器l檢測宜由檢測管底部開始，將發(fā)射與接收換能器置于同一標(biāo)高，測量點距小于或等于250mm，測取聲時、波幅或頻率，并記錄。 l發(fā)現(xiàn)異常，加密測量。0t3.5 聲波透射法聲波透射法l6.檢測數(shù)據(jù)的處理方法l 聲速判據(jù) l psd判據(jù)法 divd2nnii/1112nniivtssmtmmthhtth11iiiiihhtts1211)()(iiiiiiiihhttttsk3.5 聲波透射法聲波透射法l 波幅(衰減量)判據(jù)法l用波幅平均值減6db作為波幅臨界值l l 波幅臨界值(db) l 波

9、幅平均值(db)； l 第 個測點相對波幅值(db)； l 測點數(shù)。 6mdaaniimnaa1da0log20pplp610log.310log210log301. 02log632amp51020maiain3.5 聲波透射法聲波透射法l7.樁身缺陷細(xì)測判讀3.5 聲波透射法聲波透射法l8.樁身完整性類別判定l 類樁：各聲測剖面每個測點的聲速、波幅均大于臨界值，波形正常。l 類樁：某一聲測剖面?zhèn)€別測點的聲速、波幅略小于臨界值，但波形基本正常。l 類樁：某一聲測剖面連續(xù)多個測點或某一深度樁截面處的聲速、波幅值小于臨界值，psd值變大，波形畸變。l 類樁：某一聲測剖面連續(xù)多個測點或某一深度樁截

10、面處的聲速、波幅值明顯小于臨界值，psd值突變，波形嚴(yán)重畸變。3.5 聲波透射法聲波透射法l9. 反射波法和超聲波法的優(yōu)缺點比較l檢測效率：反射波法高于超聲波法 現(xiàn)場檢測，數(shù)據(jù)處理l檢測成本：反射波法優(yōu)于超聲波法l 超聲波法要求埋聲測管l檢測結(jié)果：超聲波法的準(zhǔn)確性優(yōu)于反射波法l a.較大缺陷并且位置較淺時；l b.多處缺陷；l c.缺陷位置的準(zhǔn)確性（深度和截面）；l d.缺陷性質(zhì)和范圍；l e.長樁。3.5 聲波透射法聲波透射法l10. 反射波法和超聲波法對比研究工程名稱渭南樁基檢測基地樁 編 號5測試樁長13.4m設(shè)計樁徑0.6m砼 標(biāo) 號c20灌注日期年 月 日檢測日期2005年 04月1

11、5日地質(zhì)概況 015m,粘土；實測反射波曲線波形分析 樁身完整，樁底反射明顯，混凝土質(zhì)量良好，與超聲法檢測結(jié)果基本一致。備 注 標(biāo)準(zhǔn)試驗樁，反射波形也比較標(biāo)準(zhǔn)。表1 反射波法檢測曲線分析表 工程名稱長安大學(xué)橋梁實驗室試驗樁樁 編 號1#測試樁長14.50m設(shè)計樁徑1.40m砼 標(biāo) 號c25灌注日期2001年 06 月 08 日檢測日期2005年04月16日地質(zhì)概況 016.00m粘土；實測反射波曲線波形分析 樁身完整，樁底反射明顯，混凝土質(zhì)量良好，與超聲法檢測結(jié)果基本一致。備 注 標(biāo)準(zhǔn)試驗樁，反射波形也比較標(biāo)準(zhǔn)。表2 反射波法檢測曲線分析表 工程名稱長安大學(xué)橋梁實驗室試驗樁樁 編 號2#測試樁

12、長15.10m設(shè)計樁徑1.40m砼 標(biāo) 號c25灌注日期2001年 06 月 08 日檢測日期2005年04月16日地質(zhì)概況 016.00m,粘土；實測反射波曲線波形分析 樁身完整，樁底反射明顯，在7.8處樁身有縮徑反射信號（預(yù)埋砂袋），混凝土質(zhì)量良好，超聲法未檢測出縮徑，其他二者檢測結(jié)果基本一致。備 注 標(biāo)準(zhǔn)試驗樁，反射波形也比較標(biāo)準(zhǔn)；對于輕微縮徑（當(dāng)縮徑范圍在聲測管之外時），超聲法不能檢測出。表3 反射波法檢測曲線分析表 工程名稱鄭少高速公路n0.9標(biāo)石淙河橋樁 編 號5-8測試樁長29.5m設(shè)計樁徑1.4m砼 標(biāo) 號c25灌注日期2002年 05 月 20 日檢測日期2002年06月15

13、日地質(zhì)概況 030m,砂卵石；實測反射波曲線波形分析 該樁超聲波法檢測結(jié)果為：“在8.7m9.3m之間，3#管周圍裹夾泥砂，缺陷面積占樁基橫截面面積的37.1%”，反射波法在該位置有反射信號，但樁底無明顯反射信號。備 注當(dāng)缺陷位置比較淺時，反射波法能檢測出缺陷的存在，但對缺陷程度的定量分析很難，只能定性給出，同時也不能確定缺陷所在斷面的方位。表4 反射波法檢測曲線分析表 工程名稱鄭少高速公路n0.9標(biāo)石淙河橋樁 編 號5-5測試樁長28.0m設(shè)計樁徑1.4m砼 標(biāo) 號c25灌注日期2002年 05 月 20 日檢測日期2002年06月15日地質(zhì)概況 030m,砂卵石；實測反射波曲線波形分析 該

14、樁超聲波法檢測結(jié)果為：“在18.5m19.1m之間，2#管周圍混凝土離析，缺陷面積占樁基橫截面面積的41.1%”，但反射波法在該位置和樁底均無明顯反射信號。備 注 當(dāng)缺陷位置比較深、且地質(zhì)條件比較復(fù)雜時，反射波法對缺陷很難反映出來。表5 反射波法檢測曲線分析表 工程名稱鄭少高速公路n0.3標(biāo)sk11+145立交橋樁 編 號0-2測試樁長21.00m設(shè)計樁徑1.5m砼 標(biāo) 號c25灌注日期2002年05月28日檢測日期2002年06月16日地質(zhì)概況 025m,卵石土層；實測反射波曲線波形分析 該樁超聲波法檢測結(jié)果為類樁，樁身在14m處波速低于臨界值；反射波法檢測結(jié)果為樁底反射信號較明顯，樁身在1

15、4m處有明顯缺陷反射信號，與超聲波法檢測結(jié)果基本一致。備 注當(dāng)缺陷位置比較淺時，反射波法能檢測出缺陷的存在，但對缺陷程度的定量分析很難，只能定性給出，同時也不能確定缺陷所在斷面的方位。表6 反射波法檢測曲線分析表 工程名稱鄭少高速公路范村中橋樁 編 號1-3測試樁長24.5m設(shè)計樁徑1.5m砼 標(biāo) 號c25灌注日期2002年05月22日檢測日期2002年07月25日地質(zhì)概況卵礫石夾部分泥巖實測反射波曲線波形分析 該樁超聲波法檢測結(jié)果為類樁，樁身在10.50m處有夾泥；反射波法檢測結(jié)果為樁底反射信號不明顯，樁身在11.00m處有明顯缺陷反射信號，與超聲波法檢測結(jié)果基本一致。備 注當(dāng)缺陷位置比較淺

16、時，反射波法能檢測出缺陷的存在，但對缺陷程度的定量分析很難，只能定性給出，同時也不能確定缺陷所在斷面的方位，因此，該缺陷反射信號也容易誤判為斷樁等嚴(yán)重缺陷。表7 反射波法檢測曲線分析表 工程名稱鄭少高速公路sk47+340.0中橋樁 編 號3-7測試樁長15.50m設(shè)計樁徑1.4m砼 標(biāo) 號c25灌注日期2002年06月30日檢測日期2002年07月26日地質(zhì)概況0-3m為粘土層；3-8m為卵石土層；8m以下為亞粘土層。實測反射波曲線波形分析 該樁超聲波法檢測結(jié)果為類樁，樁身在10.5m以下多處混凝土有離析、夾泥等缺陷：反射波法檢測結(jié)果為樁底反射信號不明顯，樁身在10.5m處有缺陷反射信號。備

17、 注當(dāng)缺陷位置比較淺時，反射波法能檢測出缺陷的存在。表8 反射波法檢測曲線分析表 sk47+340中橋在中橋在10.5米處取出的芯樣米處取出的芯樣 工程名稱鄭少高速公路寺泉溝中橋樁 編 號0-2-3測試樁長12.0m設(shè)計樁徑1.2m砼 標(biāo) 號c25灌注日期2002年06月24日檢測日期2002年08月20日地質(zhì)概況大卵石土層。實測反射波曲線波形分析 該樁超聲波法檢測結(jié)果為類樁；反射波法檢測結(jié)果為樁底反射信號較明顯，樁身中部有輕微缺陷反射信號。備 注同一工地樁的反射波的形狀基本相似。表9 反射波法檢測曲線分析表工程名稱鄭少高速公路寺泉溝中橋樁 編 號1-2測試樁長15.50m設(shè)計樁徑1.2m砼

18、標(biāo) 號c25灌注日期2002年08月08日檢測日期2002年08月20日地質(zhì)概況大卵石土層。實測反射波曲線波形分析 該樁超聲波法檢測結(jié)果為類樁，樁身在6.7-9.5m之間全斷面裹夾泥砂蜂窩；反射波法檢測結(jié)果為樁身在7.0、9.8m處有缺陷反射信號，樁底反射信號不明顯。備 注該樁反射波形比較復(fù)雜，多處反射信號很難判定，現(xiàn)場應(yīng)結(jié)合地質(zhì)資料、施工記錄綜合分析，否則容易誤判。表10 反射波法檢測曲線分析表 寺泉溝中橋寺泉溝中橋1-2樁在樁在7.38.1m處取出的芯樣處取出的芯樣 工程名稱新鄭高速公路劉江互通式立交橋樁 編 號7-5測試樁長55.50m設(shè)計樁徑1.5m砼 標(biāo) 號c30灌注日期2002年0

19、7月07日檢測日期2002年08月23日地質(zhì)概況1.00-12.30m，亞粘土；12.30-14.20m，亞砂土；14.2-24.0m，細(xì)砂；24.0-37.20m，中砂；37.20-41.80m，亞粘土；41.80-52.00m，中砂；52.0-60.00m，細(xì)砂；60.0-61.80m，亞粘土；61.80-65.00m，中砂。實測反射波曲線波形分析 該樁超聲波法檢測結(jié)果為類樁，樁身在6.0-10.0m處有離析、夾泥等缺陷；反射波法檢測結(jié)果為樁底無反射信號，樁身8.0m左右有明顯缺陷反射信號。備 注 將該樁反射波信號與同工地正常樁反射波信號比較，可明顯看出該樁質(zhì)量較差，樁身上部有缺陷存在。表

20、11 反射波法檢測曲線分析表 工程名稱新鄭高速公路劉江互通式立交橋樁 編 號9-1測試樁長44.50m設(shè)計樁徑1.5m砼 標(biāo) 號c30灌注日期2002年07月06日檢測日期2002年08月25日地質(zhì)概況1.00-12.30m，亞粘土；12.30-14.20m，亞砂土；14.2-24.0m，細(xì)砂；24.0-37.20m，中砂；37.20-41.80m，亞粘土；41.80-52.00m，中砂；52.0-60.00m，細(xì)砂；60.0-61.80m，亞粘土；61.80-65.00m，中砂。實測反射波曲線波形分析 該樁超聲波法檢測結(jié)果為類樁，樁身在4.6m-6.0之間2#管周圍裹夾泥砂；反射波法檢測結(jié)果

21、為樁底反射信號較明顯，樁身在4.9m處有明顯缺陷反射信號。備 注該樁長達(dá)44.5m,樁底反射信號還比較清楚，樁身上部缺陷也明顯反映出來。表12 反射波法檢測曲線分析表 工程名稱新鄭高速公路劉江互通式立交橋樁 編 號9-2測試樁長45.50m設(shè)計樁徑1.5m砼 標(biāo) 號c30灌注日期2002年07月14日檢測日期2002年08月25日地質(zhì)概況1.00-12.30m，亞粘土；12.30-14.20m，亞砂土；14.2-24.0m，細(xì)砂；24.0-37.20m，中砂；37.20-41.80m，亞粘土；41.80-52.00m，中砂；52.0-60.00m，細(xì)砂；60.0-61.80m，亞粘土；61.80-65.00m，中砂。實測反射波曲線波形分析 該樁超聲波法檢測結(jié)果為類樁；反射波法檢測結(jié)果為樁底反射信號比較明顯，樁身有輕微不規(guī)則反射信號，與超聲波法檢測結(jié)果基本一致。備 注 該樁長達(dá)45.5m,還可清楚看出樁底反射信號。表13 反射波法檢測曲線分析表 3.6 高應(yīng)變動力檢測法高應(yīng)變動力檢測法l優(yōu)點：能確定單樁的極限承載力，能對樁身的缺損、裂縫和整體質(zhì)量作檢測，能給出打樁時樁身的最大動壓應(yīng)力和動拉應(yīng)力值，還能給出樁錘的有效擊錘能量