第十四講樁身完整性檢測及基樁承載力檢測課件

1、聲波透射法檢測技術(shù)方法定義： 在預(yù)埋聲測管之間發(fā)射并接收聲波，通過實測聲波在混凝土介質(zhì)中傳播的聲時、頻率和波幅衰減等聲學(xué)參數(shù)的相對變化，對樁身完整性進行檢測的方法。測試原理與過程：預(yù)埋聲測管24根聲測管內(nèi)注水介質(zhì)從下往上間隔25cm測試1A聲波透射法檢測技術(shù)方法定義：1A 樁身缺陷 樁身 換能器 樁身缺陷 樁身 1 2 1 聲測管聲測法原理圖混凝土聲波儀的功能： 向待測的結(jié)構(gòu)混凝土發(fā)射聲波脈沖， 頻率在20250kHz范圍內(nèi)，使其穿過混凝土，然后接收穿過混凝土的脈沖信號。儀器顯示聲脈沖穿過混凝土所需時間、接收信號的波形、波幅等。根據(jù)聲脈沖穿越混凝土的時間和距離，可計算聲波在混凝土中的傳播速度；

2、波幅可反映聲脈沖在混凝土中的能量衰減狀況，根據(jù)所顯示的波形，經(jīng)過適當(dāng)處理后可對被測信號進行頻譜分析。 2A 樁身缺陷 樁身 換能器 樁身缺陷 樁身 1 2 1 聲波透射法的基本原理 聲波種類和對應(yīng)的頻率范圍混凝土聲波透射法使用的主頻率一般為21041010 Hz3A聲波透射法的基本原理 聲波種類和對應(yīng)的頻率范圍混凝土聲波聲波透射法的儀器設(shè)備（1） 檢測儀器：聲波儀的組成：計算機、高壓發(fā)射與控制、程控放大與衰減、A/D轉(zhuǎn)換與采集。 A/D轉(zhuǎn)換器是用來通過一定的電路將模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量。4A聲波透射法的儀器設(shè)備（1） 檢測儀器：聲波儀的組成：計算機、北京康科瑞廣東汕頭超聲儀器研究所武漢中科創(chuàng)新國內(nèi)

3、 90多種型號5A北京康科瑞廣東汕頭超聲儀器研究所武漢中科創(chuàng)新國內(nèi) 90多種型（2）換能器： 功能： 發(fā)射換能器實現(xiàn)電能向聲能的轉(zhuǎn)換； 接收換能器實現(xiàn)聲能向電能的轉(zhuǎn)換。6A（2）換能器：6A(3)聲測管 鋼管、鋼質(zhì)波紋管、塑料管 要求內(nèi)徑比換能器直徑大12cm，埋設(shè)數(shù)量：1 2 1 3 2 1 2 3 4 D800mm 800mm2000mm 7A(3)聲測管1 2 1 3 2 1 2 3 4 D800m8A8A聲波透射法的檢測技術(shù)測試前的準(zhǔn)備：檢測步驟：首先采用平測法進行普查，找出聲學(xué)參數(shù)異常的測點。然后，采用加密測試、斜測或扇形掃測等方法進一步檢測一方面可以驗證普查結(jié)果，另一方面可以進一步

4、確定異常部位的范圍。 9A聲波透射法的檢測技術(shù)測試前的準(zhǔn)備：9A平測（1）將多根聲測管以兩根為一個檢測剖面進行全組合，進行剖面編碼。（2）將發(fā)、收換能器分別置于某一剖面的兩聲測管中，并放至樁的底部，保持相同標(biāo)高。TTRR10A平測（1）將多根聲測管以兩根為一個檢測剖面進行全組合，進行剖平測（3）自下而上將發(fā)、收換能器以相同的步長（一般不宜大于250mm）向上提升。每提升一次，進行一次測試，實時顯示和記錄測點的聲波信號的時程曲線，讀取聲時、首波幅值和周期值（模擬式聲波儀），宜同時顯示頻譜曲線和主頻值（數(shù)字式儀器）。重點是聲時和波幅，同時也要注意實測波形的變化。（4）在同一樁的各檢測剖面的檢測過程

5、中，聲波發(fā)射電壓和儀器設(shè)置參數(shù)應(yīng)保持不變。TTRR11A平測（3）自下而上將發(fā)、收換能器以相同的步長（一般不宜大于2對可疑點的細(xì)測（加密平測、斜測、扇形掃測） 1) 局部缺陷：在平測中發(fā)現(xiàn)某測線測值異常，進行斜測，在多條斜測線中，如果僅有一條測線測值異常，則可以判斷這只是一個局部的缺陷，位置就在兩條實線的交點處。12A對可疑點的細(xì)測（加密平測、斜測、扇形掃測） 1) 局部缺陷：對可疑點的細(xì)測（加密平測、斜測、扇形掃測） 2) 縮頸或聲測管附著泥團：在平測中發(fā)現(xiàn)某些測線測值異常，進行斜測。如果斜測線中、通過異常平測點發(fā)收處的測線測值異常，而穿過兩聲測管連線中間部位的測線測值正常，則可判斷樁中心部

6、位是正常混凝土，缺陷應(yīng)出現(xiàn)在樁的邊緣，聲測管附近，有可能是縮頸或聲測管附著泥團。 13A對可疑點的細(xì)測（加密平測、斜測、扇形掃測） 2) 縮頸或聲測3) 層狀缺陷（斷樁）：平測中發(fā)現(xiàn)某（些）測線值異常，進行斜測。如果斜測線中除通過異常平測點發(fā)收處的測線測值異常外，所有穿過兩聲測管連線中間部位的測線測值均異常，則可判定該聲測管間缺陷連成一片。如果三個測試面均在此高程處出現(xiàn)這樣情況，如果不是在樁的底部，測值又嚴(yán)重偏低，則可判定是整個斷面的缺陷，如夾泥層或疏松層，既斷樁。 斜測有兩面斜測和一面斜測。最好進行兩面斜測，以便相互印證，特別是那種縮頸或包裹聲測管的缺陷，兩面斜測可以避免誤判。14A3) 層

7、狀缺陷（斷樁）：平測中發(fā)現(xiàn)某（些）測線值異常，進行斜具體測試步驟及方法第一步：聲測管內(nèi)注清水，檢查聲測管是否暢通；第三步：測量樁頂聲測管外壁凈距離；第四步：將發(fā)射與接收換能器分別置于兩個根聲測管中同于測點處；第二步：計算聲測管及耦合水層聲時修正值；15A具體測試步驟及方法第一步：聲測管內(nèi)注清水，檢查聲測管是否暢通第五步：發(fā)射與接收換能器以相同標(biāo)高或固定高差同步升降，測點間距不宜大于250mm；16A第五步：發(fā)射與接收換能器以相同標(biāo)高或固定高差同步升降，測點間第六步：采集和記錄信號：聲時、聲幅、頻率、波形第七步：以兩根聲測管為一個檢測部面進行組合，分別完成所有的檢測剖面第八步：樁身可疑測周圍應(yīng)采

8、用加密測點，或采用斜測法、扇形掃測進行復(fù)測。確定缺陷位置與范圍缺陷部位：聲時大、波幅小、波速小、波形畸變等17A第六步：采集和記錄信號：聲時、聲幅、頻率、波形第七步：以兩根聲速在3500-4500m/s波形完整完整樁 均勻的高聲速18A聲速在3500-4500m/s完整樁 均勻的高聲速18 空洞是樁身混凝土中大的空氣氣泡，蜂窩是密集的小氣泡集合體，可以等效為空洞，嚴(yán)重縮頸是將聲測管外露，即在聲測管附近有空洞存在。 使聲線長度不再是聲測管管距 L聲線拉長，帶來聲時加大，視聲速降低可知接收的超聲波波幅下降,主頻降低 。 蜂窩、空洞、嚴(yán)重縮頸局部極低聲速19A 空洞是樁身混凝土中大的空氣氣泡，蜂窩是

9、密集的小 夾泥、離析是樁身局部出現(xiàn)低聲速區(qū)。樁身聲速為V1 ,夾泥、離析缺陷的聲速為V2 。發(fā)射換能器輻射的聲波入射到缺陷會發(fā)生繞射，在缺陷內(nèi)發(fā)生折射和多次反射，將有三組波匯集到接收點 ，波形復(fù)雜。聲速低，波幅減小。夾泥、離析局部低聲速20A 夾泥、離析是樁身局部出現(xiàn)低聲速區(qū)。樁身聲速為V1 , 下圖樁長16m，在3.6m、4.0m處的異常超過臨界值。樁徑1200mm，鉆孔灌注樁水下灌注，地質(zhì)情況是自地表向下為：黃土砂粒土細(xì)砂。缺陷在3.6m到4.0m范圍內(nèi)剖面、剖面聲參量嚴(yán)重異常 樁身嚴(yán)重夾泥沙實例 21A 下圖樁長16m，在3.6m、4.0m處的異常超過臨界值開挖驗證照片22A開挖驗證照片

10、22A樁身完整性類別判定23A樁身完整性類別判定23A方法定義： 采用低能量瞬態(tài)或穩(wěn)態(tài)激振方式在樁頂激振，實測樁頂部的速度時程曲線或速度導(dǎo)納曲線，通過波動理論分析或頻域分析，對樁身完整性進行判定的檢測方法。試驗過程及測試信號的評判傳感器 數(shù)據(jù)采集 計算機 軟件分析 試樁應(yīng)力波發(fā)射圖t=2L/C低應(yīng)變法24A方法定義：傳感器 數(shù)據(jù)采集 計算機 軟件分析 試樁應(yīng)力波發(fā)射25A25A低應(yīng)變法測試設(shè)備北京康科瑞武漢巖海北京康科瑞26A低應(yīng)變法測試設(shè)備北京康科瑞武漢巖海北京康科瑞26A1 樁頭應(yīng)按下列規(guī)定進行處理： （1） 鑿去樁頂浮漿、清除松散或破損砼，使樁頂露出堅硬的混凝土表面，樁頂表面應(yīng)平整干凈且

11、無積水，最好采用便攜式砂輪機等工具磨平； （2) 樁頂?shù)牟馁|(zhì)、強度、截面尺寸應(yīng)與原樁身基本等同。 (3) 對于預(yù)應(yīng)力管樁，當(dāng)法蘭盤與樁身混凝土之間結(jié)合緊密時，可不進行處理，否則，應(yīng)采用電動鋸將樁頭鋸平。 (4) 妨礙正常測試的樁頂外露主筋應(yīng)割掉。測試技術(shù)27A1 樁頭應(yīng)按下列規(guī)定進行處理： （1） 鑿去樁頂2 應(yīng)仔細(xì)檢查和準(zhǔn)備儀器，使測試系統(tǒng)各部分之間匹配良好。采用交流電源檢測時，應(yīng)有接地措施，嚴(yán)禁電源零線帶電。3 應(yīng)通過對比測試，選擇適當(dāng)?shù)腻N型、錘重、錘墊材料、傳感器安裝方式。28A2 應(yīng)仔細(xì)檢查和準(zhǔn)備儀器，使測試系統(tǒng)各部分之間匹配良好。采1 傳感器安裝在樁頂面。安裝完畢后的傳感器必須與樁頂

12、面保持垂直，且緊貼樁頂表面，在信號采集過程中不得產(chǎn)生滑移或松動。2 傳感器可用黃油、橡皮泥、石膏等材料作為耦合劑與樁頂面粘接，或采取沖擊鉆打眼安裝方式，不應(yīng)采用手扶方式。傳感器安裝29A1 傳感器安裝在樁頂面。安裝完畢后的傳感器必須與樁頂面保持3 對于鋼筋混凝土灌注樁，傳感器安裝時應(yīng)符合下列規(guī)定： (1) 傳感器安裝點及其附近的表面應(yīng)平整，其周圍不得有缺損或裂縫； (2) 當(dāng)錘擊點在樁頂中心時，傳感器安裝點與樁中心的距離宜為樁半徑的三分之二左右。 (3) 當(dāng)錘擊點不在樁頂中心時，傳感器安裝點與錘擊點的距離不應(yīng)小于樁半徑的二分之一。30A3 對于鋼筋混凝土灌注樁，傳感器安裝時應(yīng)符合下列規(guī)定： 4

13、 對于預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，傳感器安裝點、錘擊點與樁頂面圓心構(gòu)成的平面夾角宜為900左右。31A4 對于預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，傳感器安裝點、錘擊點與樁頂面圓心1.檢測時，應(yīng)合理設(shè)置采樣時間間隔、采樣點數(shù)、增益、傳感器靈敏度、模擬濾波、觸發(fā)方式等，其中增益應(yīng)結(jié)合激振方式通過現(xiàn)場對比試驗確定。2.檢測時用錘沖擊樁頂面，必須沿樁軸向激振。3.錘的質(zhì)量的選擇。測試要求32A1.檢測時，應(yīng)合理設(shè)置采樣時間間隔、采樣點數(shù)、增益、傳感器靈33A33A 樁基靜載試驗分類：單樁豎向抗壓靜載試驗單樁豎向抗拔靜載試驗單樁水平靜載試驗 在樁頂部逐級施加豎向壓力、豎向上拔力或水平推力，觀測樁頂部隨時間產(chǎn)生的沉降、上拔位移或水平

14、位移，以確定相應(yīng)的單樁豎向抗壓承載力、單樁豎向抗拔承載力或單樁水平承載力的試驗方法。34A 樁基靜載試驗分類： 在樁頂部逐級施加豎向壓力、豎向上三、載荷試驗裝置主梁、次梁、錨樁或壓重等反力裝置；千斤頂、油泵等加載裝置；壓力表、壓力傳感器或荷重傳感器等荷載測量裝置；百分表或位移傳感器等位移測量裝置35A三、載荷試驗裝置主梁、次梁、錨樁或壓重等反力裝置；35A錨樁橫梁反力裝置（錨樁法）大直徑灌注樁靜載試驗由試樁、錨樁、主梁、次梁、拉桿、錨籠（或掛板）、千斤頂?shù)冉M成。36A錨樁橫梁反力裝置（錨樁法）36A錨樁法靜載試驗37A錨樁法靜載試驗37A壓重平臺反力裝置（堆載法）由重物、工字鋼（次梁）、主梁、

15、千斤頂?shù)葮?gòu)成堆重重物通常采用砂包和鋼筋混凝土構(gòu)件，少數(shù)用水箱、磚和鋼鐵塊等。 38A壓重平臺反力裝置（堆載法）38A39A39A按靜荷載試驗確定單樁豎向承載力 40A按靜荷載試驗確定單樁豎向承載力 40A壓重不得少于預(yù)估最大試驗荷載的1.2 倍，且壓重宜在試驗開始之前一次加上，并均勻穩(wěn)固的放置于平臺之上。 壓重施加于地基土的壓應(yīng)力不宜大于地基土承載力特征值的1.5倍。41A壓重不得少于預(yù)估最大試驗荷載的1.2 倍，且壓重宜在試驗開始錨樁壓重聯(lián)合反力裝置 當(dāng)試樁最大加載量超過錨樁的抗拔能力時，可在承載梁上放置或是掛一定重物，由錨樁和重物共同承受千斤頂受力。5)地錨反力裝置6)巖錨反力裝置7)靜力

16、壓樁機42A錨樁壓重聯(lián)合反力裝置42A樁頭處理混凝土樁樁頭處理應(yīng)先鑿掉樁頂部的松散破碎層和低強度混凝土，露出主筋，沖洗干凈樁頭后再澆注樁帽。1）樁帽頂面應(yīng)水平、平整、樁帽中軸線與原樁身上部的中軸線嚴(yán)格對中，樁帽面積大于等于原樁身截面積，樁帽截面形狀可為圓形或方形；2）樁帽主筋應(yīng)全部直通至樁帽混凝土保護層之下，如原樁身露出主筋長度不夠時，應(yīng)通過焊接加長主筋，各主筋應(yīng)在同一高度上，樁帽主筋應(yīng)與原樁身主筋按規(guī)定焊接；3）距樁頂1倍樁徑范圍內(nèi)，宜用35mm厚的鋼板圍裹，或距樁頂1.5倍樁徑范圍內(nèi)設(shè)置箍筋，間距不宜大于150mm。樁帽應(yīng)設(shè)置鋼筋網(wǎng)片35層，間距80150mm；4）樁帽混凝土強度等級宜比樁

17、身混凝土提高12級，且不低于C30；43A樁頭處理混凝土樁樁頭處理應(yīng)先鑿掉樁頂部的松散破碎層和低強度混小噸位靜載試驗樁樁帽設(shè)計圖44A小噸位靜載試驗樁樁帽設(shè)計圖44A大噸位靜載試驗樁樁帽設(shè)計圖45A大噸位靜載試驗樁樁帽設(shè)計圖45A管樁靜載試驗樁頭處理樁帽設(shè)計圖46A管樁靜載試驗樁頭處理樁帽設(shè)計圖46A加載應(yīng)分級進行，采用逐級等量加載；每級荷載宜為預(yù)估最大荷載的1/101/15。當(dāng)樁的下端埋入巨粒土、粗粒土以及堅硬的粘質(zhì)土中時，第一級可按2倍的分級荷載加載。預(yù)估最大荷載：對施工檢驗性試驗，一般可采用設(shè)計荷載的2.0倍。卸載應(yīng)分級進行，每級卸載量為兩個加載級的荷載值。加、卸載時應(yīng)使荷載傳遞均勻、連

18、續(xù)、無沖擊，每級荷載在維持過程中的變化幅度不得超過分級荷載的10%。加載方式1. 試驗加卸載方式47A加載應(yīng)分級進行，采用逐級等量加載；每級荷載宜為預(yù)估最大荷載每級荷載施加后按第5、15、30、45、60min測讀樁頂沉降量，以后每隔30min測讀一次；試樁沉降相對穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)：每級荷載作用下，樁頂?shù)某两盗窟B續(xù)兩次在每小時內(nèi)不超過0.1mm，可視為穩(wěn)定。【在下列時間內(nèi)如不大于0.1mm時即可認(rèn)為穩(wěn)定：樁端下為巨粒土、砂類土、堅硬粘質(zhì)土，最后30min；樁端下為半堅硬和細(xì)粒土，最后1h。】當(dāng)樁頂沉降速率達到相對穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)時，再施加下一級荷載；卸載時，每級荷載維持1h，按第15、30、60min測讀樁頂

19、沉降量后，即可卸下一級荷載；卸載至零后，應(yīng)測讀樁頂殘余沉降量，維持時間為3h，測讀時間為第15、30min，以后每隔30min測讀一次。2. 慢速維持荷載法48A每級荷載施加后按第5、15、30、45、60min測讀樁頂每級荷載施加后按第5、15、30min測讀樁頂沉降量，以后每隔15min測讀一次；試樁沉降相對穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)：加載時每級荷載維持時間不少于一小時，最后15min時間間隔的樁頂沉降增量小于相鄰15min時間間隔的樁頂沉降增量；當(dāng)樁頂沉降速率達到相對穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)時，再施加下一級荷載；卸載時，每級荷載維持15min，按第5、15min測讀樁頂沉降量后，即可卸下一級荷載；卸載至零后，應(yīng)測讀樁頂殘余沉降量，維持時間為2h，測讀時間為第5