桥梁桩基检测方案.docx
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桥梁桩基检测方案
广州市番禺区黄榄快速干线（西段）工程道路桥梁标
桥梁桩基础检测方案
一、工程概况
广州市番禺区黄榄快速干线（西段）工程位于广州市的南部、番禺区中部，属于珠江三角洲冲积平原，连接广州市番禺区与佛山市顺德区，总体呈东西走向，是“广佛同城化”高快速路网的一条重要道路，设计上道路等级为城市快速路。
我部为黄榄快速干线（西段）工程道路桥梁标，即第五标段，起讫里程K5+960～K7+571.525，标段长度1.61Km。
主要工程内容为桥梁与路基，其中主线桥梁长度共604米，桥梁基础设计类型分钻孔灌注桩与预应力砼管桩。
根据施工图第二册及桥梁桩基变更设计通知单，桥梁桩基础统计：
钻孔灌注桩164根，预应力砼管桩136根。
现根据分部分项划分中子单位工程统计如下：
工程
部位
型号
单位工程①
单位工程②
单位工程③
大岗沥大桥，k6+857梯道桥，K6+953.501梯道桥
冲涌中桥
规划一路跨线桥，规划一路GHB0+095.6小桥，K5+989人行天桥
钻孔灌注桩
φ2m
20
φ1.8m
51
φ1.5m
2
14
φ1.3m
13
φ1.2m
41
21
φ1.0m
2
预应力砼管桩
136
合计
116
136
48
备注：
上表中桩基数量按施工图统计，并包括截止2011年3月31日止变更设计数量。
二、检测依据
根据广州市建设工程质量监督站下发的《关于黄榄快速干线（西段）工程地基基础检测工作请示的复函》（穗建质监字[2010]63号）以及广州市广州工程建设监理有限公司《监理工程师通知单》（019号）的要求，按照广州市城乡建设委员会发布《关于建筑工程地基基础检测工作的通知》（穗建质[2010]574号）的规定，结合现有施工图（含变更设计）及相关规范，对我部管段桥梁桩基础检测方案重新进行修订，以指导今后试验检测工作的开展，确保工程质量。
三、检测项目、方法及数量
根据广州市城乡建设委员会发布《关于建筑工程地基基础检测工作的通知》（穗建质[2010]574号）的规定，及各桥梁桩基础的分布、特征，对本标段钻孔灌注桩进行超声波、低应变、钻芯三项检测，对预制管桩进行低应变、单桩竖向抗压静载试验两项检测。
（一）、钻孔灌注桩
3.1超声波检测
桩身质量：
1、对于桩径≥1500mm的柱下桩，每个承台下的桩应采用钻芯法或声波透射法抽检，抽检数量不少于该承台下桩总数的30%且不少于1根；
2、对于桩径＜1500mm的柱下桩和非柱下桩，应采用钻芯法或声波透射法抽检，抽检数量不少于相应桩总数的30%且不少于20根；
3.2低应变法检测
桩身质量：
对按“3.1超声波检测”以外的其它桩基，采用低应变法检测桩身质量。
3.3钻芯法
承载力：
对端承型嵌岩桩（含嵌岩型摩擦端承桩、端承桩），可采用钻芯法对不同直径桩的成桩质量、桩底沉渣、桩端持力层进行鉴别，抽检数量不少于总桩数的10%且不少于10根。
另钻芯法抽检数量可列入桩身质量抽检数量。
（二）、预应力砼管桩
3.4低应变法检测
桩身质量：
抽检数量不少于总桩数的20%，且每个柱下承台不得少于1根。
3.5静载试验
承载力：
1、有下列情况之一的应当采用静载荷试验：
（1）地基设计等级为甲级；
（2）地质条件复杂、桩施工质量可靠性低；（3）属于本地区采用的新桩型或新工艺；（4）挤土群桩施工产生挤土效应；抽检数量不少于单位工程桩总数的1%，且不少于3根；当单位工程桩总数在50根以内时，不少于2根。
2、除1所列情形之外，当采用高应变法抽检时，抽检数量不低于8%且不少于10根。
工程部位
型号
桩基础数量
钻芯法
超声波
低应变
静载
钻孔灌注桩
单位工程①
116
12
28
76
---
单位工程③
48
11
8
29
---
预应力砼管桩
单位工程②
136
---
---
34
14
以上检测桩数抽检频率均满足广州市城乡建设委员会发布的《关于建筑工程地基基础检测工作的通知》（穗建质[2010]574号）的规定。
四、检测技术方案
4.1低应变检测
4.1.1检测目的
本方法适用于检测混凝土桩的桩身完整性，判定桩身缺陷的程度及位置，并为其它方法的进一步检测提供依据。
4.1.2检测依据及数量规定
本工程检测数量是根据市政基础设施《监理工程师通知单》（编号：
019）广州市建设工程质量监督站到本标段检查，要求我部桩基检测方案按质量监督站复函（穗建质监字[2010]63号）意见重新制定。
我部现按广州市建设工程质量监督站（穗建质监字[2010]63号）中要求的《关于建筑工程地基基础检测工作的通知》（文号：
穗建质[2010]574号）执行要求对桩基进行低应变检测。
4.1.3检测仪器设备及现场准备
受检桩桩头必须相对高于桩周土（送桩），桩面打扫干净，若桩头没有法兰盘，必须在桩顶面打磨出三个平整点。
检测使用的仪器为美国PDI公司生产的P.I.T桩身完整性测试仪（V型，SN#2197C），基桩反射波法测试处理系统示意图见图1。
图1基桩反射波法测试处理系统示意图
4.1.4基本原理
基桩反射波法检测桩身结构完整性的基本原理是：
通过在桩顶施加激振信号产生应力波，该应力波沿桩身传播过程中，遇到波阻抗变化界面（如蜂窝、离析、缩径、夹泥、断裂等桩身缺陷）和桩底面时，将产生反射波，通过分析反射波的到时、幅值和波形特征，就能判断桩的完整性。
假设桩为一维线性弹性杆，其长度为L，横截面积为A，弹性模量为E，质量密度为ρ，弹性波速为C（C2=E/ρ），广义波阻抗为Z=ACρ，土阻力为R，推导可得桩的一维波动方程：
假设桩身中某处波阻抗发生变化，当应力波Vi从介质Ⅰ（波阻抗为Z1）进入介质Ⅱ（波阻抗为Z2）时，将产生反射波Vr和透射波Vt。
它们与波阻抗的关系如下：
Vr=Vi·（Z1-Z2）/（Z1+Z2）
Vt=2Vi·Z1/（Z1+Z2）
根据桩身缺陷反射波的幅值定性确定桩身缺陷的严重程度；根据反射波的到时tx由下式确定桩身缺陷位置：
Lx=C·tx/2
4.1.5评判标准
检测按照广东省标准《基桩反射波法检测规程》（DBJ15-27-2000）中的有关规定进行。
根据实测波形特征对桩身结构完整性分类的一般依据见表1。
桩身结构完整性分类表表1
类别
桩身结构完整性定义
波形特征
Ⅰ
桩身结构完整。
无缺陷反射波、或有扩颈反射波，有明确（正常）的桩底反射信号，波速正常。
Ⅱ
桩身存在轻微缺陷，但桩身结构完整性基本不影响桩的正常使用。
缺陷反射波幅值小，有明确（正常）的桩底反射信号，波速正常。
Ⅲ
桩身存在明显缺陷，应采用其它方法进一步抽检确定其可用性。
1、缺陷反射波幅值较大、桩底反射不明显。
2、嵌岩桩桩反射波与入射波相位相同。
3、波速不正常。
Ⅳ
桩身存在严重缺陷或断桩。
1、缺陷反射波幅值大。
2、周期性缺陷反射波。
桩身存在缺陷的基桩，可能会影响正常使用功能，如可能影响竖向承载力、水平承载力、桩的耐久性或导致不均匀沉降等。
在正常情况下，Ⅰ、Ⅱ类桩桩身结构完整性可满足使用要求；Ⅲ类桩应采用其它方法进一步抽检，并根据实际工程情况确定是否可用；Ⅳ类桩应进行工程处理并进一步检测确定严重缺陷或断桩以下部位桩身质量是否正常。
4.2超声波检测
4.2.1检测目的
为了对混凝土灌注桩完整性进行检测，判定桩身缺陷的程度并确定其位置，需对其进行超声波透射法检测。
4.2.2检测数量
根据市政基础设施《监理工程师通知单》（编号：
019）广州市建设工程质量监督站到本标段检查，要求我部桩基检测方案按质量监督站复函（穗建质监字[2010]63号）意见重新制定。
我部现按广州市建设工程质量监督站（穗建质监字[2010]63号）中要求的《关于建筑工程地基基础检测工作的通知》（文号：
穗建质[2010]574号）执行。
4.2.3检测前的准备工作
1、安装声测管
参考《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003）、粤建科[2000]137号文及穗建筑[2001]395号文的规定，并结合本工程的具体特点，所有桩基均须埋设3Φ50（外径）×2.5mm得钢管，管的下端应封闭、上端应加盖。
声测管应沿桩截面外侧呈对称形状布置。
声测管牢固绑扎（或焊接）在钢筋笼内侧。
管顶端宜高出现地面100mm，检测管之间应相互平行，且平直。
检测前用钢筋疏通声测管，以确保检测时，检测探头能正常放至管底，疏通后向检测管内注满清水，封口待检查。
2、检测前应准备的资料
检测前应具有下列资料：
工程地质资料、基础设计资料、施工原始记录（成孔及灌注记录等）和基桩平面布置图。
3、混凝土强度要求
受检基桩混凝土强度至少达到设计强度的70%，且不小于15MPa。
4.2.4检测仪器
检测使用的仪器设备为武汉岩海公司生产的ST01D型智能数字声波检测仪（出厂编号为CS20070114）和φ32mm、40kHz双孔式径向换能器，本仪器经华南国家计量测试中心检定合格。
经空气声速测量校验，本仪器的零声时
值为12.5
。
超声波透射法检测示意图如图2所示：
图2基桩超声波透射法测试处理系统示意图
4.2.5检测基本原理及方法
超声波透射法检测砼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的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，将产生波的透射和反射；当砼内存在松散、蜂窝、孔洞等严重胶结缺陷时，将产生波的散射、绕射和波速降低，因而使接收到的透射波能量降低、初至波到达时间延长、频率发生变化及波形产生畸变。
通过分析透射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结构完整性参数。
测试记录不同剖面、不同高度上的超声透射波波动特征，经过处理综合分析就能判别桩身砼结构的完整性，如可能存在的缺陷性质、大小及空间位置。
检测方法：
在检测前，根据规范的相关规定在桩内预埋一定数量的声测管，作为换能器的通道。
测试时每两根声测管为一组，通过水耦合，超声脉冲信号从一根声测管中的换能器发射出去，在另一根声测管中的换能器接收信号，超声仪测定有关参数并采集记录储存。
换能器由底部同时向上依次检测，遍及各个截面。
4.2.6桩身混凝土身完整性判定准则
根据混凝土各声学参数临界值、PSD判据、混凝土声速低限值以及桩身质量可疑点加密测试（包括斜测或扇形扫测）后确定的缺陷范围，按表2的特征判定各剖面的类别，再根据同一桩各剖面的类别对工程桩的完整性进行综合分类。
将结构完整性分为四类：
桩身完整性判定表2
类别
桩身完整性定义
声学参数特征
Ⅰ类
桩身完整
各检测剖面的声学参数均无异常，无声速低于低限值异常
Ⅱ类
桩身有轻微缺陷，不会影响桩身结构承载力的正常发挥
某一检测剖面个别测点的声学参数出现异常，无声速低于低限值异常。
Ⅲ类
桩身有明显缺陷，对桩身结构承载力有影响
1）某一检测剖面连续多个测点的声学参数出现异常；
2）两个或两个以上检测剖面在同一深度测点的声学参数出现异常；
3）局部混凝土声速出现低于低限值异常。
Ⅳ类
桩身存在严重缺陷
1）某一检测剖面连续多个测点的声学参数出现异常；
2）两个或两个以上检测剖面在同一深度测点的声学参数出现明显异常；
3）桩身混凝土声速出现普遍低于低限值异常或无法检测首波或声速接收信号严重畸变。
4.3钻芯检测
4.3.1检测目的
本次钻芯检测的主要目的是检测孔灌注桩桩身的完整性、混凝土强度、桩长、桩底沉渣厚度和判定持力层的岩土性状。
4.3.2检测依据及数量规定
本工程钻芯法检测主要根据市政基础设施《监理工程师通知单》（编号：
019）广州市建设工程质量监督站到本标段检查，要求我部桩基检测方案按质量监督站复函（穗建质监字[2010]63号）意见重新制定。
我部现按广州市建设工程质量监督站（穗建质监字[2010]63号）中要求的《关于建筑工程地基基础检测工作的通知》（文号：
穗建质[2010]574号）执行及委托方提供的图纸等。
根据规范及规定要求，钻芯法检测数量不应少于总桩数的的10%，且不得少于10根。
桩径小于1.2m桩钻1孔，桩径为1.2～1.6m的桩钻2孔，桩径大于1.6m桩钻3孔。
4.3.3仪器设备
1、钻孔抽芯采用北京探矿机械厂生产的XY—1A型高速油压钻机（额定最高转速不低于790r/min），配以φ101双管单动金刚石钻具，钻机最大转速为1050转/分。
采用质量与稳定性好的油压高转速钻机及单动双管钻具，一般要求采用外径不小于101mm的金刚石钻头（重要工程按要求可用130mm口径）。
应配备相应的孔口管、扩孔器、卡簧、扶正稳定器、及可捞取松软渣样的钻具。
钻杆直径宜为50mm。
此外，宜选用泵压1.0-2.0MPa、排水量为50-160L/min的水泵。
2、芯样试件的加工采用SKQ-Ⅱ型自动切石机、手动切割机和磨平机。
3、芯样试件抗压强度试验采用WHY-2000微机或WQY-300微机控制全自动压力试验机。
抽芯检测采用合理的钻探方法和钻进技术，并满足如下要求：
（1）根据委托方、设计方及现场情况确定孔位。
（2）按要求安装钻机。
（3）钻进过程中随时注意进尺速度、操作感觉、孔内声音及钻具突然落下的起止深度，并及时记录现场桩身混凝土的情况及桩底岩土情况。
（4）回次进尺控制。
当混凝土质量正常情况下，回次进尺不得超过岩芯管净空长度，一般每回次不超过1.5m；当混凝土质量和完整性均较差，或钻至重点检测部位时，为避免芯样机械破碎和磨耗，应适当控制回次进尺，一般每回次不超过0.8m，并采取相应的措施保证芯样采取率和芯样完整性。
当钻至距桩底0.5m时，应终止本回次钻进，并在下一回次钻进中将桩底砼及桩底持力层（厚约0.5m）同时钻取出来。
取芯时，应确定芯样卡位后再提钻，不要盲目提钻，尽量避免芯样脱落或残留。
芯样脱落后应及时捞取后再钻进。
（5）根据施工记录或动测资料推测的桩身某深度范围可能存在空洞等缺陷以及检验桩底沉渣厚度时，在钻进接近该深度时，应改用适当的钻探方法和工艺，降低钻压控制转速和减少循环水量，限制回次进尺，必要时可采用无水钻进。
并随时观察钻进速度和回水颜色等变化，以便准确判断其缺陷位置和程度。
（6）芯样取出后，应及时用清水洗净，稍凉干后在每回次芯样上标注回次编号、芯样号、长度及钻进深度。
要按顺序整齐摆放，以备保存、编录和拍照。
芯样应妥善保管，无关人员不得乱动或拿走芯样。
（7）芯样描述
砼芯样描述的主要内容应包括：
钻进深度、芯样颜色、连续性、完整性，胶结情况、表面光滑情况、断口吻合程度、芯样节长、混凝土骨料大小，级配和骨料分布状况，气孔、蜂窝、麻面、沟槽、离析、破碎、夹泥、松散等的情况，芯样断口及碎块特征也应详细描述（以便判断是由于成桩质量原因造成，还是由于钻探原因造成的损坏。
），取样编号及取样深度。
抽芯现场记录要求：
钻探过程中，钻探记录员及检测人员应做好钻孔抽芯检测现场记录表中规定内容的记录工作。
现场记录人员应对抽取的芯样及时进行编录及拍照。
各项记录工作应真实、准确，不许弄虚作假。
施工结束后，现场获取的所用资料经验收汇总后交资料室存档。
（8）芯样采集数量及采集位置
桩长小于10m且桩身质量较均匀时，每孔在上半部和下半部各取1组代表性芯样；桩长为10～30m且桩身质量较均匀时，每孔在上、中、下三部各取1组代表性芯样；桩长大于30m且桩身质量较均匀时，从上至下选取不少于4组代表性芯样；当桩身混凝土胶结不均匀时，可适当增加芯样采集数量。
采取的砼芯样须经监理等见证。
缺陷部位（蜂窝麻面、沟槽、离析胶结差等）可进行取样时，必须选取不少于1组代表性芯样；当某桩抽两个或以上钻孔，若其中一孔因缺陷严重不能取样时，应在其他孔相同深度进行取样。
（9）孔回灌工作
钻孔抽芯检测是一种半破损检测方法，为保证桩的原有工作性能，对钻取芯样后留下的钻孔应进行填补。
当现场检测员鉴定桩身连续完整且持力层中不存在软弱夹层（无把握进行判断则应将情况告知项目负责人）后，即可要求施工人员进行钻孔回灌工作。
可用一般标号的水泥制作回灌用的水泥浆。
（10）芯样进行抗压强度试验和强度计算。
4.4单桩竖向抗压静载试验
4.4.1检测目的
本方法适用于确定各种基桩的竖向极限承载力或对工程桩的承载力进行抽样检验及评价。
4.4.2检测前的准备工作
受检桩桩头应为原桩头，且桩头距地面高程以±20cm范围内为宜。
对试验荷载较小的桩，若桩顶未破损可不另作处理。
对预应力管桩，顶部可填砼芯1至2米，可掺早强剂以缩短龄期,对于钻孔灌注桩,应做试验桩帽,我方提供桩帽图。
4.4.3检测桩的龄期要求
预制桩在砂土中入土7天后；粉土不得少于10天；饱和软粘性土不得少于25天。
灌注桩应在桩身混凝土达到设计强度后，才能进行试验。
4.4.4检测仪器
采用千斤顶加荷，荷载用与千斤顶相联的压力表或压力传感器测定油压，并换算出荷载。
试桩沉降采用百分表或电子位移计测量。
沉降观测平面可取桩（或桩帽）的顶面或侧面，当桩（或桩帽）侧面作为沉降观测平面时，观测面距桩（或桩帽）顶面不应小于0.5倍桩径。
4.5检测基本原理及方法
检测原理：
采用压重平台反力装置：
压重量不得少于预估最大试验荷载的1.2倍，压重应在试验开始前一次加上，并均匀稳固放置于平台上。
试验装置示意图见下图1。
图1试验装置示意图
本次试验依照广东省标准《建筑地基基础检测规范》（DBJ15-60-2008）中的有关“单桩竖向抗压静载试验”的规定进行。
试验要点如下：
1）最大试验荷载取设计承载力特征值的2倍（2400kN）。
加载应分级进行，采用逐级等量加载；分级荷载宜最大加载量或预估极限承载力的1/10，其中第一级荷载和第二级荷载可取分级荷载的2倍，以后每级荷载取为分级荷载。
2）每级加载后，第5、15、30、min时各测读一次，以后每隔15min读一次。
3）受检桩沉降相对收敛标准：
加载时每级荷载维持时间不应少于一小时，最后15min时间间隔的桩顶沉降增量小于相邻15min时间间隔的桩顶沉降增量。
4）当桩顶沉降速率达到相对收敛标准时，再施加下一级荷载。
5）卸载应分级进行，逐级等量卸载，每级卸载量取分级荷载的2倍，其中第一级可视情况取分级荷载的2～3倍。
卸载时，每级荷载维持15min，按第5、15min测读桩顶沉降量。
卸载至零后，应测读桩顶沉残余沉降量，维持时间为2h，测读时间为第5、15、30min，以后每隔30min测读一次。
6）出现下列现象之一时，可终止加载试验：
（1）某级荷载作用下，桩的沉降量为前一级荷载作用下沉降量的5倍（陡降型），且累计总沉降量s>40mm；
（2）某级荷载作用下，桩顶沉降大于前一级荷载作用下沉量的2倍，且经24h尚未达到相对稳定标准。
（3）当达不到极限荷载，已达到最大试验荷载，桩顶沉降速率达到相对稳定（收敛）标准。
（4）当荷载-沉降曲线呈缓变型时，可加载至桩顶总沉降量60～80mm；在特殊情况下，可根据具体要求加载至桩顶累计沉降超过80mm。
7）单桩竖向极限承载力应按下列方法确定：
（1）根据沉降随荷载变化的特征确定：
对于陡降型Q-s曲线，取其发生明显陡降的起始点对应的荷载值。
（2）根据沉降随时间变化的特征确定：
取s-lgt曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值。
（3）当出现6条第二款的情况，取前一级荷载值。
（4）对于缓型Q-s曲线可根据沉降量确定，宜取s=40mm所对应的荷载值，当桩长大于40m时，宜考虑桩身的弹性压缩量；对于直径≥800mm的桩，可取s=0.05D（D为桩身直径）对应的荷载。
当桩长大于25m时，宜考虑桩身弹性压缩量，但竖向抗压极限承载力对应的总沉降量不得大于80mm。
（5）当按上述四款判定桩的竖向抗压承载力款达到极限时，桩的竖向抗压极限承载力应取最大试验荷载值。
五、检测数据及资料管理
1、原始现场记录由资料管理人员验收保管，填表登记，并详细记录原始记录和检测内容。
2、所有资料均要分类存放，做好标记，方便调用查阅。
3、资料的保存环境应符合档案管理的有关规定，保证资料不霉变，损坏。
4、各种技术资料、标准、规程、检测原始记录均由组长负责和指定专人负责。
5、所有原始记录、检测报告、质量处理记录及各种相关文件应分类存放、并保证至工程竣工验收后3～4年。
6、检测的原始数据对外保密。
六、附件
1、《黄榄快速干线（西段）工程道路桥梁标桥梁钻孔灌注桩检测项目与数量计划表》；
2、广州市建设工程质量监督站下发的《关于黄榄快速干线（西段）工程地基基础检测工作请示的复函》（穗建质监字[2010]63号）；
3、广州市广州工程建设监理有限公司《监理工程师通知单》（019号）；
4、广州市城乡建设委员会发布的《关于建筑工程地基基础检测工作的通知单》（穗建质[2010]574号）。
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