橋梁地基與下部結(jié)構(gòu)檢測-基樁承載力檢測

基樁超聲波檢測1基樁超聲波檢測超聲波儀（1）超聲波的基本概念①聲波次聲波0～20Hz

可聞聲波20～20000Hz(語音70～800Hz；音樂20～18000Hz)

超聲波20000～108Hz

特超聲波>108Hz

混凝土檢測2×104～50×104Hz

金屬檢測25×104～2000×104Hz②超聲波在界面上的現(xiàn)象反射、折射、繞射、散射、波形轉(zhuǎn)換等③超聲波在混凝土里傳播的特點(diǎn)：衰減快（2）超聲波儀的基本原理和組成（3）對超聲檢測儀的技術(shù)要求①具有波形清晰、顯示穩(wěn)定的示波裝置；②聲時(shí)最小分度為0.1μs；③數(shù)字顯示穩(wěn)定，在2小時(shí)內(nèi)數(shù)字變化應(yīng)不大于±0.2μs；④具有最小分度為ldB的衰減系統(tǒng)；⑤接收放大器頻響范圍10～500kHz,總增益不小于80dB；接收靈敏度(在信噪比為3:1時(shí))不大于50μV；⑥在溫度為-10～+40℃、相對濕度小于或等于90%、電源電壓在220V±10%(直流供電電壓±55%)的環(huán)境下能正常工作；連續(xù)正常工作時(shí)間不少于4h。⑦對于數(shù)字式超聲波檢測儀還應(yīng)滿足下列要求：a.具有手動(dòng)游標(biāo)測讀和自動(dòng)測讀方式；b.具有可顯示、存儲(chǔ)和輸出打印數(shù)字化波形的功能；c.宜具有幅度譜分析功能(FFT功能)。

（4）對換能器的技術(shù)要求①根據(jù)不同的測試需要，換能器可具備兩種類型，厚度振動(dòng)方式和徑向振動(dòng)方式；②厚度振動(dòng)方式換能器的頻率宜選用20～250kHz；徑向振動(dòng)方式換能器的頻率宜選用20～60kHz,直徑不宜大于32mm,當(dāng)接收信號較弱時(shí)，宜選用帶前置放大器的接收換能器。③換能器的實(shí)測主頻與標(biāo)稱頻率相差應(yīng)不大于±10%。對用于水中的換能器，其水密性應(yīng)在1MPa水壓下不滲漏。(5)設(shè)備使用前的檢驗(yàn)(6)零讀數(shù)問題()①直接相對法②長短測距法③標(biāo)準(zhǔn)試棒法④徑向振動(dòng)方式換能器聲時(shí)初讀數(shù)()的測量方法超聲脈沖波檢測基樁混凝土缺陷的原理

①超聲脈沖波在混凝土中遇到缺陷時(shí)產(chǎn)生繞射，可根據(jù)聲時(shí)及聲程的變化，判別和計(jì)算缺陷的大??；②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)波幅變化的程度判斷缺陷的性質(zhì)和大??；③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；④超聲脈沖波通過缺陷時(shí)，部分聲波會(huì)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。檢測方式

根據(jù)聲測管埋置的不同情況，可以有如下三種檢測方式：（1）雙孔檢測（2）單孔檢測（3）樁外孔檢測

以上三種方式中，雙孔檢測是公路橋梁樁基檢測中普遍采用的基本形式，其他兩種方式只作為特殊情況下的補(bǔ)救措施。測前準(zhǔn)備和要求

(1)預(yù)埋檢測管

（2)現(xiàn)場檢測前測定聲波檢測儀發(fā)射至接收系統(tǒng)的延遲時(shí)間，并應(yīng)按下式計(jì)算聲時(shí)修正值：

（3）在檢測管內(nèi)應(yīng)注滿清水。（4）將每2根檢測管編為一組，并測量每一組檢測管中心間的距離。檢測方法

首先將裝設(shè)有扶正器的接收及發(fā)射換能器置于檢測管內(nèi)，調(diào)試儀器的有關(guān)參數(shù)，直至顯示出清晰的接收波形，且使最大波幅達(dá)到顯示屏的三分之二左右為宜；然后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，測取聲時(shí)、波幅或頻率，并進(jìn)行記錄；

第三，發(fā)射與接收換能器應(yīng)同步升降，測量點(diǎn)距20～40cm，各測點(diǎn)發(fā)射與接收換能器累計(jì)相對高差不應(yīng)大于2cm，并應(yīng)隨時(shí)校正；發(fā)現(xiàn)讀數(shù)異常時(shí)，應(yīng)加密測量點(diǎn)距。檢測數(shù)據(jù)的處理與樁身完整性判定

（1）概率法

（2）PSD判據(jù)法正態(tài)分布①小誤差比大誤差出現(xiàn)的機(jī)會(huì)多，即小誤差的概率大。②大小相等而符號相反的誤差出現(xiàn)的概率相等，故誤差分布曲線對稱于縱。③極大的正負(fù)誤差出現(xiàn)的概率非常小。故大誤差一般不會(huì)出現(xiàn)。標(biāo)準(zhǔn)誤差越小，曲線中部升得越高，兩旁下降得越快，曲線突起，說明觀測值集中，相反，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)誤差大時(shí)，曲線變得越加扁平，說明觀測值分散。所以標(biāo)準(zhǔn)誤差標(biāo)志著一組數(shù)據(jù)的觀測精度，越小則精度越高，越大則精度越低。（3）波幅(衰減量)判據(jù)法波幅(衰減量)比聲速對缺陷反應(yīng)更靈敏，可采用接收信號能量平均值的一半作為判斷缺陷臨界值。波幅值以衰減器的衰減量A表示，波幅判斷的臨界值A(chǔ)d有下列關(guān)系：

---波幅臨界值（dB）

---波幅平均值（dB）

---第i個(gè)測點(diǎn)相對波幅平均值（dB）

---測點(diǎn)數(shù)樁身完整性類別判定

Ⅰ類樁：各聲測剖面每個(gè)測點(diǎn)的聲速、波幅均大于臨界值，波形正常。Ⅱ類樁：某一聲測剖面?zhèn)€別測點(diǎn)的聲速、波幅略小于臨界值，但波形基本正常。Ⅲ類樁：某一聲測剖面連續(xù)多個(gè)測點(diǎn)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。Ⅳ類樁：某一聲測剖面連續(xù)多個(gè)測點(diǎn)或某一深度樁截面處的聲速、波幅值明顯小于臨界值，PSD值突變，波形嚴(yán)重畸變。

基樁靜荷載試驗(yàn)1一、基樁靜荷載試驗(yàn)(一)試驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作1.試樁的樁頂如有破損或強(qiáng)度不足時(shí),應(yīng)將破損和強(qiáng)度不是段鑿除后,修補(bǔ)平整。2.做靜推試驗(yàn)的樁,如系空心樁,則應(yīng)在直接受力部位填充混凝土。3.做靜壓、靜拔的試樁,為便于在原地面處施加荷載,在承臺(tái)底面以上部分或局部沖刷線以上部分設(shè)計(jì)不能考慮的摩擦力應(yīng)予扣除。4.做靜壓、靜拔的試樁,樁身需通過尚未固結(jié)新近沉積的土層或濕陷性黃土、軟土等土層時(shí)樁側(cè)產(chǎn)生向上的負(fù)摩擦力部分,應(yīng)在樁表面涂設(shè)涂層,或設(shè)置套管等方法予以消除。5.在冰凍季節(jié)試樁時(shí),應(yīng)將樁周圍的凍土全部融化,其融化范圍:靜壓、靜拔試驗(yàn)時(shí),離試樁周圍不小于h;靜推試驗(yàn)時(shí),不小于2m。融化狀態(tài)應(yīng)保持到試驗(yàn)結(jié)束。6.在結(jié)冰的水域做試驗(yàn)時(shí),樁與冰層間應(yīng)保持不小于100mm的間隙。(二)靜壓試驗(yàn)1.試驗(yàn)?zāi)康?通常用來確定單樁承載力和荷載與位移的關(guān)系,以及校核動(dòng)力公式的準(zhǔn)確程度。2.試驗(yàn)方法:采用慢速維持荷載法,若設(shè)計(jì)無持殊要求時(shí),用單循環(huán)加載試驗(yàn)。3.試驗(yàn)時(shí)間:靜壓試驗(yàn)應(yīng)在沖擊試驗(yàn)后立即進(jìn)行。對于鉆(挖)孔灌注樁,須待混凝土達(dá)到能承受設(shè)計(jì)要求荷載后,才可進(jìn)行試驗(yàn)。圖3-244.試驗(yàn)加載裝置:一般采用油壓千斤頂加載。千斤頂?shù)姆戳ρb置可根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際條件選用下列三種形式之一:(1)錨樁承載梁反力裝置(見圖3-24):錨樁承載梁反力裝置能提供的反力,應(yīng)不小于預(yù)估最大試驗(yàn)荷載的1.3~1.5倍。錨樁一般采用4根,如入土較淺或土質(zhì)松軟時(shí)可增至6根。錨樁與試樁的中心間距,當(dāng)試樁直徑(或邊長)小于或等于800mm時(shí),可為試樁直徑(或邊長)的5倍;當(dāng)試樁直徑大于800mm時(shí),上述距離不得小于4m。(2)壓重平臺(tái)反力裝置(見圖3-25):利用平臺(tái)上壓重作為對樁靜壓試驗(yàn)的反力裝置。壓重不得小于預(yù)估最大試驗(yàn)荷載的1.2倍,壓重應(yīng)在試驗(yàn)開始前一次加上。試樁中心至壓重平臺(tái)支承邊緣的距離與上述試樁中心至錨樁中心距離相同。(3)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(shí),可在承載梁上放置或懸掛一定重物,由錨樁和重物共同承受千斤頂反力。圖3-255.測量位移裝置:測量儀表必須精確,一般使用1/20mm光學(xué)儀器或力學(xué)儀表,如水平儀、撓度儀、位移計(jì)等。支承儀表的基準(zhǔn)架應(yīng)有足夠的剛度和穩(wěn)定性?；鶞?zhǔn)梁的一端在其支承上可以自由移動(dòng),不受溫度影響引起上拱或下?lián)??；鶞?zhǔn)樁應(yīng)埋入地基表面以下一定深度,不受氣候條件等影響?；鶞?zhǔn)樁中心與試樁、錨樁中心(或壓重平臺(tái)支承邊緣)之間的距離應(yīng)符合表3-20的規(guī)定。表3-206.加載方法:(1)加載重心應(yīng)與試樁軸線相一致。加載時(shí)應(yīng)分級進(jìn)行,使荷載傳遞均勻,無沖擊。加載過程中,荷載不能超過每級的規(guī)定值。(2)加載分級:每級加載量為預(yù)估最大荷載的1/10~1/15。當(dāng)樁的下端埋入巨粒土、粗粒土以及堅(jiān)硬的粘質(zhì)土?xí)r,第一級可按2倍的分級荷載加載。(3)預(yù)估最大荷載:對施工檢驗(yàn)性試驗(yàn),一般可采用設(shè)計(jì)荷載的2.0倍。7.沉降觀測:(1)下沉未達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)不得進(jìn)行下一級加載。(2)每級加載的觀測時(shí)間規(guī)定為:每級加載完畢后,每隔15min觀測一次;累計(jì)1h后,每隔30min觀測一次。8.穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn):每級加載下沉量,在下列時(shí)間內(nèi)如不大于0.1mm即可認(rèn)為穩(wěn)定。(1)樁端下為巨粒土、砂類土、堅(jiān)硬粘質(zhì)土,最后30min。(2)樁端下為半堅(jiān)硬和細(xì)粒土,最后1h。9.加載終止及極限荷載取值:(1)總位移量大于或等于40mm,本級荷載的下沉量大于或等于前一級荷載下沉量的5倍時(shí),加載即可終止。取此終止時(shí)荷載小一級的荷載為極限荷載。(2)總位移量大于或等于40mm,本級荷載加上后24h未達(dá)穩(wěn)定,加載即可終止。取此終止時(shí)荷載小一級的荷載為極限荷載。(3)巨粒土、密實(shí)砂類土以及堅(jiān)硬的粘質(zhì)土中,總下沉量小于40mm,但荷載已大于或等于設(shè)計(jì)荷載設(shè)計(jì)規(guī)定的安全系數(shù),加載即可終止。取此時(shí)的荷載為極限荷載。(4)施工過程中的檢驗(yàn)性試驗(yàn),一般加載應(yīng)繼續(xù)到樁的2倍的設(shè)計(jì)荷載為止。如果樁的總沉降量不超過40mm,及最后一級加載引起的沉降不超過前一級加載引起的沉降的5倍,則該樁可以停止試驗(yàn)。(5)極限荷載的確定有時(shí)比較困難,應(yīng)繪制荷載-沉降曲線(P-s曲線)、沉降-時(shí)間曲線(S-t曲線)確定,必要時(shí)還應(yīng)繪制s-lgt曲線、S-lgP曲線(單對數(shù)法)、S-[1-P/Pmax]曲線(百分率法)等綜合比較,確定比較合理的極限荷載值。10.樁的卸載和回彈量觀測:(1)卸載應(yīng)分級進(jìn)行,每級卸載量為兩個(gè)加載級的荷載值。每級荷載卸載后,應(yīng)觀測樁頂?shù)幕貜椓?觀測辦法與沉降相同。直到回彈穩(wěn)定后,再卸下一級荷載?；貜椃€(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)與下沉穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)相同。(2)卸載到零后,至少在2h內(nèi)每30min觀測一次,如果樁尖下為砂類土,則開始30min內(nèi),每15min觀測一次;如果樁尖下為粘質(zhì)土,第一小時(shí)內(nèi),每15min觀測一次。11.試驗(yàn)記錄:所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)按表3-21及時(shí)填寫記錄,繪制靜壓試驗(yàn)曲線,如圖3-26所示,并編寫試驗(yàn)報(bào)告。(三)靜拔試驗(yàn)1.試驗(yàn)?zāi)康?在個(gè)別樁基中設(shè)計(jì)承受拉力時(shí),用以確定單樁抗拔容許承載力。2.試驗(yàn)時(shí)間:一般可按復(fù)打規(guī)定的“休止”時(shí)間以后進(jìn)行。對于鉆(挖)孔灌注樁,須待灌注的混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度后才可進(jìn)行。靜拔試驗(yàn)也可在靜壓試驗(yàn)后進(jìn)行。3.加載裝置:可采用油壓千斤頂加載。千斤頂?shù)姆戳ρb置一般采用兩根錨樁和承載梁組成,試樁和承載梁用拉桿連接,將千斤頂置于兩根錨樁之上,頂推承載梁,引起試樁上拔。試樁與錨樁間中心距離應(yīng)不小于預(yù)估最大試驗(yàn)荷載的1.3~1.5倍。4.加載方法:一般采用慢速維持荷載法進(jìn)行。施加的靜拔力必須作用于樁的中軸線。加載應(yīng)均勻、無沖擊。每級加載量不大于預(yù)計(jì)最大荷載的1/10~1/15。5.位移觀測:每級加載完畢后,每隔15min觀測一次;累計(jì)1h后,每隔30min觀測一次。下沉未達(dá)穩(wěn)定不得進(jìn)行下一級加載。6.穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn):位移量小于或等于0.1mm/h,即可認(rèn)為穩(wěn)定。7.加載終止:勘測設(shè)計(jì)階段,總位移大于或等于25mm,加載即可終止;施工階段,加載不應(yīng)大于設(shè)計(jì)容許抗拔荷載。8.試驗(yàn)記錄:所有試驗(yàn)觀測數(shù)據(jù)應(yīng)按表3-21及時(shí)填寫記錄,并繪制如圖3-26所示曲線(代表拔出位移的縱坐標(biāo)改為向上)。(四)靜推試驗(yàn)1.試驗(yàn)?zāi)康?試驗(yàn)?zāi)康闹饕谴_定樁的水平承載力、樁側(cè)地基土水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)。2.試驗(yàn)方法:對于承受反復(fù)水平荷載的基樁,采用多循環(huán)加卸載方法;對于承受長期水平荷載的基樁,采用單循環(huán)加載方法。3.加載裝置:(1)一般采用兩根單樁通過千斤頂相互頂推加載;或在兩根錨樁間平放一根橫梁,用千斤頂向試樁加載;有條件時(shí)可利用墩臺(tái)或?qū)ＴO(shè)反力座以千斤頂向試樁加載。在千斤頂與試樁接觸處宜安設(shè)一球形鉸座,保證千斤頂作用力能水平通過樁身軸線。(2)加載反力結(jié)構(gòu)的承載能力應(yīng)為預(yù)估最大試驗(yàn)荷載的1.3~1.5倍,其作用方向的剛度不應(yīng)小于試樁。反力結(jié)構(gòu)與試樁之間凈距按設(shè)計(jì)要求確定。(3)固定百分表的基準(zhǔn)樁宜設(shè)在樁側(cè)面靠位移的反方向,與試樁凈距不小于試樁直徑的1倍。4.多循環(huán)加卸載試驗(yàn)法按下列規(guī)定進(jìn)行:(1)加載分級:可按預(yù)計(jì)最大試驗(yàn)荷載的1/10~1/15,一般可采用5~10kN,過軟的土可采用2kN級差。(2)加載程序與位移觀測:各級荷載施加后,恒載4min測讀水平位移,然后卸載至零,2min后測讀殘余水平位移,至此完成一個(gè)加載循序,如此循環(huán)5次,便完成一級荷載的試驗(yàn)觀測。加載時(shí)間應(yīng)盡量縮短,測量位移間隔時(shí)間應(yīng)嚴(yán)格準(zhǔn)確,試驗(yàn)不得中途停歇。(3)加載終止條件:當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時(shí)即可終止加載:a.樁頂水平位移超過20~30mm(軟土取40mm)。b.樁身已經(jīng)斷裂。c.樁側(cè)地表明顯裂紋或隆起。5.多循環(huán)加卸載法的資料整理單樁水平靜推試驗(yàn)記錄參照表3-22。由試驗(yàn)記錄繪制水平荷載-時(shí)間-樁頂位移關(guān)系曲線(H-t-x曲線),見圖3-27,水平荷載-位移梯度關(guān)系曲線(H-Δx/ΔH曲線),見圖3-28。當(dāng)樁身具有應(yīng)力量測資料時(shí),尚應(yīng)繪制應(yīng)力沿樁身分布和水平力-最大彎矩截面鋼筋應(yīng)力關(guān)系曲線（H-σg曲線），見圖3-29。圖3-28圖3-296.多循環(huán)加卸載臨界荷載(Hcr)、極限荷載(Hu)及水平抗推容許承載力確定(1)臨界荷載(Hcr):相當(dāng)于樁身開裂,受拉混凝土不參加工作時(shí)的樁頂水平力,其數(shù)值可按下列方法綜合確定:a.取H-t-x曲線出現(xiàn)突變點(diǎn)的前一級荷載;b.取H-Δx/ΔH曲線的第一直線段的終點(diǎn)所對應(yīng)的荷載;c.取H-σg曲線第一突變點(diǎn)對應(yīng)的荷載。(2)極限荷載(Hu)可按下列方法綜合確定:①取H-t-x曲線