基桩检测和基坑监测组织实施方案.docx
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基桩检测和基坑监测组织实施方案
基桩检测和基坑监测组织实施方案
单位：
地址：
日期：
第一部分基桩检测
11附图……………………………………………………………………1－24
第二部分基坑监测
第一部分
基桩检测
1前言
本本标段综合体广场一期东标段B由标段A和标段B两部分组成，标段A位于本市本项目地区彭埠单元，东临下宁路，拟建规划A路北侧，规划天城路南侧，西接本标段站房。
项目建设规模为标段A总建筑面积31.26万平方米（其中地上建筑面积为14.66万平方米，地下建筑面积16.6万平方米）、标段B位于本项目地区天城单元，东临本标段站房，西临B路，北临规划C路，西接A路。
标段B总建筑面积30.88万平方米（其中地上建筑面积为7.91万平方米，地下建筑面积22.97万平方米）、总投资约为75.2亿元人民币，计划于2020年建成.。
工程设有1、2层地下室，二层地下室开挖深度最大约11.2m。
项目建设单位为建设公司，资金来源为国有自筹。
地铁1、4号线在广场下东西向下穿经过，采用盾构法施工。
目前位于主站房中间的地铁站正在施工。
各主要建筑物概况见表1-1。
表1-1各主要建筑物概况表
建（构）物性质（名称）
抗震设
防类别
层数
结构
类型
地下室
拟采用基础方案
层数
开挖最大深度（m）
基础
形式
最大荷载
标段A
A座
6度
9～17
框架
1～2
11.2
桩基础
15000kN/柱
B座
11～15
框架
1～2
桩基础
15000kN/柱
标段B
C座
6度
2～6
框架
1～2
桩基础
15000kN/柱
D座
2
框架
1～2
桩基础
15000kN/柱
2试桩检测目的
（1）单桩竖向抗压静载试验：
确定单桩竖向抗压极限承载力，判定竖向抗压承载力是否满足设计要求；
（2）单桩竖向抗拔静载试验：
确定单桩竖向抗拔极限承载力，判定竖向抗拔承载力是否满足设计要求；
（3）基桩声波透射法检测：
检测灌注桩桩身缺陷及其位置，判断桩身完整性类别；
（4）基桩低应变检测：
检测桩身缺陷及其位置，判定桩身完整性类别；
（5）单桩水平静载试验：
确定水平位移6mm时的水平荷载值；
（6）桩身内力测试：
单桩竖向抗压静载试验，测定桩端和桩侧阻力；单桩竖向抗拔静载试验，测定桩的抗拔摩阻力；
（7）钻孔取芯检测：
通过芯样试件抗压强度试验，评定桩身混凝土强度；检测桩身是否存在离析、蜂窝、夹泥、夹砂、断桩等缺陷，判断桩身完整性类别。
3遵循的标准文件及技术要求
本次试桩检测主要执行以下规程、规范和标准：
（1）《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003）；
（2）《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2018）；
（3）《工程基桩检测技术规程》（TB10218-2018）；
（4）《本项目标段A、标段B区块配套设施项目招标文件》（项目编号：
2020-030）2020年7月；
（5）招标人提供的有关技术图纸资料。
4场地工程地质条件
根据本省工程物探勘察院提供的《本本标段综合体广场一期东标段B（标段A）岩土工程勘察报告》，根据地基土的成因类型、颜色及物理力学性质，场地勘探深度（63.30m）范围内地基土可划分为8层11亚层。
自上而下分述如下：
1杂填土：
灰黄色，松散。
主要由粉性土组成,含有大量的建筑垃圾,标段B上部为20cm厚沥青路面。
全场分布。
层顶标高5.01～8.34m，层厚0.60～6.50m。
2-1粘质粉土：
灰黄-浅灰色，稍密。
干强度低，韧性差。
浅部粘性好，全场分布。
qc:
3450～6090kPa,fs:
47.2～80.2kPa。
层顶标高1.90～7.00m，层厚0.70～3.80m。
2-2砂质粉土:
浅灰色，稍-中密。
干强度低，韧性差,摇震反应快，局部含有粘性土。
全场分布。
qc:
8190～9290kPa,fs:
110.4～149.2kPa。
层顶标高0.10～4.05m，层厚0.80～4.30m。
2-3砂质粉土:
浅灰色，稍-中密。
局部含有粘性土及粉砂,干强度低，韧性差,摇震反应快。
全场分布。
qc:
9200～12700kPa,fs:
90.8～134.4kPa。
层顶标高-1.70～2.37m，层厚6.30～14.40m。
3-1淤泥质粉质粘土：
灰色，流塑。
切面光滑，干强度高，韧性好，含少量腐败物。
全场分布。
qc:
800～1140kPa,fs:
16.3～19.2kPa。
层顶标高-13.50～-7.50m，层厚8.60～16.40m。
3-2粘土：
灰色，流-软塑状。
含有少量的贝壳，干强度一般，韧性中等，局部为淤泥质粉质粘土。
全场分布。
qc:
1290～1700kPa,fs:
23.2～24.3kPa。
层顶标高-26.45～-20.88m，层厚8.40～17.00m。
4粉质粘土：
青灰色，可塑。
切面光滑，干强度一般，韧性中等，局部混砂。
全场分布。
qc:
2490～3680kPa,fs:
37.9～74.9kPa。
层顶标高-38.15～-32.90m，层厚0.80～4.50m。
7圆砾：
灰色，密实。
含粒径大于2mm的岩石颗粒含量占全重的65%,形状为亚圆形，局部混有砂、卵石及粘性土。
其密实度在横向上和纵向上有一定的离散性。
全场分布。
qc:
7520～15870kPa,fs:
36.2～201.7kPa。
层顶标高-39.75～-35.80m，层厚4.30～12.40m。
8-1全风化凝灰岩：
青灰-紫褐色，可塑状。
基岩多已风化成土状，原岩结构不分易辨，用手可掰断和捏碎。
层顶标高-48.20～-45.40m，层厚1.90～4.50m。
8-2强风化凝灰岩：
青灰-紫褐色，稍硬。
岩心呈碎块状，少量为短柱状，局部为中风化凝灰岩碎块，用手掰不断，钻进进尺慢。
层顶标高-52.20～-45.00m，层厚0.50～6.50m。
8-3中风化凝灰岩：
青灰-紫褐色，较硬。
凝灰质结构,局部夹厚层状强风化凝灰岩，岩心呈短、长柱状，少量呈碎块状，用手难折断。
岩石为较软岩，岩体基本质量等级为Ⅳ级。
层顶标高-55.25～-43.06m，层厚未揭穿。
各岩土层物理力学性质指标及工程设计参数见“岩土层物理力学性质指标及工程设计参数建议值一览表4-1”。
表4-1各土层地基土物理力学性质指标设计参数表
层序
土层名称
土层厚度（m）
状态
地基土承载力特征值fak（KPa）
压缩模量Es1-2（MPa）
钻孔灌注桩
桩端土承载力特征值qpa（MPa）
桩周土
摩擦力
特征值
qsia（kPa）
抗拔
系数
1
杂填土
0.60～6.50
松散
/
/
/
/
/
2-1
粘质粉土
0.70～3.30
稍密
130
8.5
/
14
0.75
2-2
砂质粉土
0.80～4.30
稍密—中密
170
9.0
/
17
0.75
2-3
砂质粉土
8.50～14.40
稍密—中密
190
12.0
1100
22
0.75
3-1
淤泥质粉质粘土
8.0～16.30
流塑
90
3.0
/
10
0.70
3-2
粘土
7.30～17.00
流塑—软塑
110
4.0
/
14
0.75
4
粉质粘土
0.80～4.80
可塑
210
10.0
/
32
0.75
7
圆砾
4.30～12.40
密实
500
25.0
3000
50
0.60
8-1
全风化凝灰岩
1.00～4.50
可塑
400
15.0
/
36
0.60
8-2
强风化凝灰岩
0.50～6.50
稍硬
800
30.0
/
55
0.60
8-3
中风化凝灰岩
层厚未揭穿
较硬
1800
＞50.0
3500
90
0.60
5试验内容及要求
（1）对45根桩（静载1～静载4）进行单桩竖向抗压静载试验，确定单桩竖向抗压极限承载力，判定竖向抗压承载力是否满足设计要求。
（2）对15根桩（抗拔1）进行单桩竖向抗拔静载试验，确定单桩竖向抗拔极限承载力，判定竖向抗压承载力是否满足设计要求。
（3）对650根桩进行声波透射法检测，检测桩身缺陷及其位置，判断桩身完整性类别。
（4）对3900根桩进行低应变法检测，检测桩身缺陷及其位置，判定桩身完整性类别。
（5）对15根桩进行单桩水平静载试验，确定水平位移6mm时对应的水平荷载。
（6）对400组钢筋应力计的内力测试。
其中，单桩竖向抗压静载试验：
测定桩端和桩侧阻力；单桩竖向抗拔静载试验：
测定桩的抗拔摩阻力。
（7）招标人根据实际情况，要求增加的检测工作内容。
（8）试桩检测次序为：
先采用声波透射法或低应变法检测桩身完整性，然后进行静载试验，并在静载试验时同步进行桩身应力应变测试；承载力检测为非破坏性试验。
检测分两种情况：
第一部分为指定检测部分，试验在地面进行，第二部分在基坑开挖后进行，由设计单位根据施工情况随机指定。
（9）对静载荷试验、低应变检测和超声波检测中发现的缺陷基桩进行钻芯检测，检测桩身混凝土质量、验证桩身完整性。
（10）具体检测数量要求见表5-1
表5-1检测数量表
序号
测试类型
桩径
极限承载力（KN）
数量
单位
1
单桩竖向抗压静载试验1
800
9000
15
根
2
单桩竖向抗压静载试验2
800
10560
15
根
3
单桩竖向抗压静载试验3
800
12000
9
根
4
单桩竖向抗压静载试验4
800
13960
6
根
5
单桩竖向抗拔静载试验1
800
5160
15
根
6
低应变法测试
800
/
3900
根
7
声波透射法检测
800
/
650
根
8
单桩水平静载试验
800
位移6mm
15
根
9
桩身内力测试
800
/
400
组
10
基桩钻芯法检测
800
/
待定
根
6检测方法
6.1基桩超声波检测
6.1.1声测管埋设及技术要求
（1）施工单位负责购置、安装声测管，并保护好声测管，保证管内畅通，检测前由施工单位负责通孔；
（2）各试桩均埋设二根声测管；
（3）预埋声测管应符合下列规定：
①声测管宜采用钢管、钢质波纹管，其内径宜为50～60mm。
钢管宜用螺纹连接，管的下端应封闭，上端应加盖；
②声测管可焊接或绑扎在钢筋笼的内侧，声测管之间应互相平行；
③声测管内应注满清水。
6.1.2基桩超声波检测原理
基桩超声波检测是利用超声波透射法。
检测混凝土质量常用的声学参数有声速和声幅。
声速与混凝土的强度、密实度和骨料岩性及配合比有关，一般来说，混凝土强度越高、内部越致密，其声速值亦越高；反之，混凝土强度越低、内部越疏松，其声速值亦越低；当混凝土中存在缺陷（空洞、蜂窝、裂缝、密实度差等）时声速亦会降低。
另一个声学参数是声幅，超声波的首波幅值反映了波的能量强弱，若混凝土中存在缺陷（空洞、蜂窝、裂缝、密实度差等），会明显地耗损超声波能量，导致超声波幅值变小。
例如混凝土中存在细微裂缝，声速的变化可能很小，但声幅将明显的衰减。
因此利用混凝土声速值，结合声幅的衰减变化，可以检测混凝土的质量，测定混凝土中的缺陷位置。
在基桩超声波检测时，一根声测管放置超声波发射换能器，另一根声测管放置超声波接收换能器，进行水平同步检测。
水平同步测点间距为200mm，异常部位加密测量。
自上而下混凝土的超声波速度以及幅度的变化，综合分析混凝土的质量，判断混凝土是否存在缺陷以及确定缺陷的位置。
对于重要部位的缺陷，如有必要，可采用超声波层析成像技术（超声波CT）对缺陷进行精确测量。
6.1.3仪器设备
基桩声波检测使用RS-ST01D智能型声波仪，并配置孔内发射和接收声波换能器。
6.1.4检测准备
（1）当受检桩桩身混凝土强度不低于设计强度的70%且桩身强度不低于15MPa时可进行检测；
（2）收集工程地质勘查资料、基桩设计和施工资料；
（3）用与声波换能器同样大小的通孔器检查声测管畅通情况；
（4）声测管内灌满清水；
（5）为防止电缆被管口刮破，声测管管口应用胶布包扎；
（6）测量孔距及声测管出露高度。
6.1.5现场检测要求
（1）观测系统布置原则
①采用水平同步检测方式；
②测点距为20cm；
③遇到波速明显偏低的测段或有特殊要求时，应及时加密检测、扇形检测或斜同步交叉检测；
④如检测水平裂缝等缺陷应采用斜同步或扇形检测方式。
（2）检查仪器及换能器
根据仪器检查的有关规定，在每天开工前应检查仪器的完好性，检测仪器的系统延时。
并应按下式计算声时修正值t：
式中：
D——声测管外径（mm）；
d——声测管内径（mm）；
d1——换能器外径（mm）；
Vt——声测管厚度方向声速（km/s）；
Vw——水的声速（km/s）；
t——声时修正值（微秒）。
（3）换能器放置
①一般采用自下而上的检测方式；
②换能器位置准确，深度误差不大于2cm；
③换能器在孔内小心下放和提升，防止卡孔。
（4）现场测试
①仪器放单位点应选择在干燥处，并察看周围安全环境，应对仪器采取必要的保护措施；
②测量点距为200mm，发现声速偏低时，加密测量；
③随时校正换能器深度，深度误差小于20mm；
④发射电压、放大器增益固定不变；
⑤记录中初至起跳应清晰；
⑥获取记录后，操作员根据记录情况迅速对记录品质作出判断，重复测试，直至取得稳定的初至清晰的记录。
⑦每组声测管测试完成后，测试点随机重复抽测10%～20%。
确保其声时相对标准差不大于5%；波幅相对标准差不大于10%。
对声时及波幅异常部位需重复抽测。
6.1.6检测原则及缺陷分析
（1）二～三根声测管（A、B、C），检测A-B、A-C和B-C剖面；
（2）根据剖面交叉原理确定缺陷位置；
（3）缺陷判断参照规范执行。
一般如声速低于临界值，且同时声幅低于临界值，则缺陷明显；
（4）注意分析声测管平行性差造成的声速及声幅失常现象。
6.1.7卡孔处理
如发生卡孔情况，一般处理原则如下：
（1）尽量确保孔内设备安全；
（2）保护卡孔现场；
（3）掌握力度，试着上下；
（4）感觉卡孔情况，了解孔壁情况，采取相应措施；
（5）制定处理方案，尽快处理；
（6）破坏性处理应报委托方或监理批准。
6.1.8资料整理与成果分析
（1）读取初至时间
①读取各记录的初至时间；
②形成数据文件。
（2）检测数据的处理
由现场所测的数据应绘制声时—深度曲线及波幅（衰减值）—深度曲线，其声时tc及声速Vp应按下列公式计算：
式中
——混凝土中声波传播时间；
——声时原始测试值；
——声波检测仪系统延时；
——声时修正值；
——两声测管外壁间的距离；
——混凝土声速。
（3）桩身完整性判定：
①应采用声时平均值
与声时2倍标准差
之和作为判定桩身有无缺陷的临界值；并应按下列公式计算：
②若按声时~深度曲线相邻测点的斜率Ktz及相邻两点声时时差值Δt的乘积Ktz·Δt作为缺陷的判据：
Ktz·Δt值能在声时~深度曲线上明显地反映出缺陷的位置及性质，可结合
+2
值进行综合判定。
③波幅（衰减量）比声速对缺陷反映更灵敏，可采用接收信号能量平均值的一半作为判断缺陷临界值。
波幅值以衰减器的衰减量q表示，波幅判断的临界值qD有下列关系：
对超越临界值的测区应进行缺陷分析与判断。
④桩的完整性宜采用上述判据，并辅以接收波形的视频率做进一步的综合判定。
上述各项参数计算及绘图均由专用软件完成。
⑤基桩质量评定等级分类见下表
类别
分类标准
Ⅰ
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
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
某一检测剖面连续多个测点的声学参数出现异常；
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；
局部混凝土声速出现低于低限值异常
Ⅳ
某一检测剖面连续多个测点的声学参数出现明显异常；
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；
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波接收信号严重畸变。
6.2基桩桩低应变检测
6.2.1试桩桩头处理要求
为了满足试验的要求，试桩桩头应坚硬平整，打磨测试点。
6.2.2检测仪器设备
低应变检测仪器RSM-PRT和PIT-FV桩基动测仪，具有信号显示、储存和处理分析功能，满足规范的要求。
检测前，仪器及传感器均通过检定，并在检定有效期内。
6.2.3检测原理与方法
低应变反射波法是《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003）中规定的方法，也是近年来国内外广泛采用的测桩技术之一，用该方法可全面、快速、经济、准确地检测基桩质量，特别对检测缩径、夹泥、空洞、断桩等颇为灵敏，从而弥补了静荷载试验的不足。
反射波法的检测原理是以一维弹性杆件的应力波理论为基础的。
由一维波动理论可知，应力波从一种介质向另一种介质传播时，其波阻抗比N、反射系数F为：
N=（ρVcA）1/（ρVcA）2
F=（N－1）/（N＋1）
式中：
ρ——桩身材料（砼）密度（kg/m3）；
Vc——基桩桩身材料砼的波速（m/s）；
A——桩身的横截面积（m2）。
由于应力波的反射是由材料的波阻抗比发生变化而引起的，故由上式可知，若桩身介质密度ρ或桩身横载面Ａ发生变化时，则会使入射波产生反射。
检测时，在桩顶锤激力的作用下，产生一弹性压缩波，此波以波速Vc沿桩身向下传播，当遇到桩身截面变化或者桩身介质密度变化时，入射波将产生反射和透射，反射信号由安装在桩顶的检波器接收，通过RSM-PRT桩基动测仪采集信号，再送到微机由多功能专用软件进行综合分析，根据处理后的时域波形图和频谱图，则可判断桩身是否有缺陷及缺陷的类型、位置和缺陷程度，由桩端反射波到达检波器的时间△T可算出桩身介质的波速。
桩身介质的波速Vc和桩身缺陷的深度Li，分别按下列公式计算：
Vc＝2×L/△T
Li＝0.5×Vcm×△Ti
式中：
L——桩长（m）；
Vc——基桩桩身材料砼的波速（m/s）；
Vcm——同一工地内桩身材料砼的平均波速（m/s）；
△Ti——桩身缺陷Li部位的反射波到达时间（s）。
本方法由安置在桩头的拾振器接收锤击的入射信号及桩身的反射信号，通过桩基动测仪记录并将波形存储在磁盘上，经计算机处理并打印出结果。
其测试示意图如下：
低应变检测方法示意图
6.2.4基桩质量评定等级及标准
基桩低应变动力检测法评定桩身质量等级分为四类：
Ⅰ类桩：
完整桩，无缺陷，桩身混凝土波速值正常。
Ⅱ类桩：
基本完整桩，有轻微缺陷，但基本不影响正常使用，桩身混凝土波速值正常。
Ⅲ类桩：
有明显缺陷，已影响正常使用，或桩身混凝土波速值明显偏低。
Ⅳ类桩：
有严重缺陷，混凝土波速值很低，已无法正常使用。
6.2.5检测成果分析
（1）根据波形图中入射波、反射波的振幅、频率、相位以及波的到达时间，分析判别桩底反射或桩内反射。
（2）通过资料分析，判别有无断裂、离析、夹泥或缩径等缺陷，并确定其部位，判别桩长及混凝土质量是否满足设计要求，对单桩完整性做出评价。
（3）列出成果图表，并提供报告。
6.3桩身内力测试
（1）钢筋应力计的布置
①桩身内力测试元件采用钢筋应力计，宜放在两种不同性质土层界面处，以测量不同土层中的分层摩阻力。
钢筋应力计埋设断面距桩顶和桩底的距离不宜小于1倍的桩径。
应力计的布置应结合单桩竖向抗压静载试验、单桩竖向抗拔静载试验和单桩水平静载试验综合考虑。
②进行单桩竖向抗压和抗拔静载荷试验时，各试桩的应力计布置根据土层布置7～8个断面，每个断面应设置2个钢筋应力计。
由于各试桩所处的土层分界深度均不相同，只能根据每根桩的具体位置埋设。
埋设的原则是：
1杂填土底部、2-1层底部、2-3层底部、3-1层底部、4层底部、7层底部和桩底以上1m位置。
（2）钢筋应力计的埋设和数据采集
钢筋应力计沿桩周对称布置，绑扎或焊接在钢筋笼主筋上，用于测量桩身应力分布，进而确定桩侧摩阻力、桩端端承力等参数并分析其变化规律。
在进行单桩竖向抗压静载试验、单桩竖向抗拔静载试验和单桩水平静载试验时，在每级荷载稳定时测试一次桩身应力。
（3）钢筋应力计的型号与规格。
GJ-17型振弦式钢筋测力计，规格与主筋相匹配。
6.4单桩竖向抗压静载荷试验
6.4.1试桩桩头处理及技术要求
为满足试验要求，并同时考虑桩身内力测试，试桩桩头需作专门加强处理。
（1）混凝土桩应凿掉桩顶部的破碎层和软弱混凝土。
（2）桩头顶面应平整，桩头中轴线与桩身上部中轴线应重合。
（3）桩头主筋应全部直通至桩顶混凝土保护层之下，各主筋应在同一高度上。
（4）距桩顶1倍桩径范围内，宜用厚度为3～5mm的钢板围裹或距桩顶1.5倍桩径范围内设置箍筋,间距不宜大于100mm。
桩顶应设置钢筋网片2～3层，间距60～100mm。
（5）桩头混凝土强度等级宜比桩身混凝土提高1～2级，且不得低于C30。
（6）为满足试验时桩头安放千斤顶的要求，接桩头时对桩径800mm的试桩均渐扩至1000mm。
详细要求见试桩接桩图（附图1）
6.4.2试验设备
（1）反力系统：
试验采用伞型架组成反力堆载平台，在平台上堆碎土，形成荷重反力系统，平台重量不小于加载值的1.2倍。
（2）加载系统：
试验采用千斤顶，通过高压油泵联动加载，荷载量由JCQ系统控制；对最大试验荷载大于13960kN的试桩，采用3台6300kN或5台3200kN千斤顶联合加载；对最大试验荷载为9000kN的试桩，采用2台6300kN或4台3200kN千斤顶联合加载；试验装置见附图2。
（3）测量系统：
于试桩桩顶位置对称布置四只机电百分表或位移传感器，用于观测试桩桩顶沉降量，基准梁采用32号工字钢，安置在基准墩上，基准墩与试桩间距大于4倍桩径，墩基夯实，并用碎石铺平，然后用混凝土浇成墩；
（4）桩顶沉降数据采集和处理由JCQ系统完成。
6.4.3试验方法
（1）单桩竖向抗压静载荷试验采用慢速维持荷载法，每一级荷载下沉量达到相对稳定后再施加下一级荷载，直到达到设计要求最大试验荷载或试桩破坏，然后分级卸荷至零。
荷载分级见表6-1：
表6-1荷载分级表单位：
（kN）
级序
桩型
1
2
3
4
5
6
7
8
9
静载1
1800
2700
3600
4500
5400
6300
7200
8100
9000
静载2
2112
3168
4224
5280
6336
7392
8448
9504
10560
静载3
2400
3600
4800
6000
7200
8400
9600
10800
12000
静载4
2792
4188
5584
6980
8376
9772
11168
12564
13960
（2）沉降观测：
每级加载后1小时内0、5、15、30、45、60分钟测读一次读数，以后每30分钟测读一次，直到桩顶沉降稳定，在每级荷载稳定时测试一次桩身应力；
（3）稳定标准：
桩顶每1小
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