小应变和静载检测方案2.docx

1、小应变和静载检测方案2*站*改造工程混凝土灌注桩（房建）检测方案（低应变及静载）*中科科创工程检测有限公司2013年7月10日一、概况二、检测依据三、编制范围四、编制原则五、检测方案（一）、按检测时间总体布置统筹规划及措施（二）、检测方案及技术措施2、技术措施（1）、低应变反射波法（2）、高应变法 （3）、静载荷试验六、检测工艺及方法（一）、检测工作流程（二）、低应变反射波法1概述2检测仪器3检测前准备4. 现场检测5资料处理(三)、高应变动力检测的基本原理1、基本模型2、基本原理(四)、单桩竖向抗压静载试验1概述2检测仪器设备3现场检测4资料分析处理七、主要检测人员八、 检测保证措施（一）检

2、测工作的保证措施（二）质量目标及质量保证措施（三）安全目标及安全保证措施（四）环境保护措施附一、检测数量表*站*改造工程混凝土灌注桩（站房）检测方案第一章 实施方案一、概况山东省*站*改造工程，采用混凝土灌注桩作为站房房屋基础。为确保基桩工程质量，为施工验收提供可靠依据，本着安全适用、技术先进、数据准确、评价可靠的要求，*中科科创工程检测有限公司根据设计要求，以及基桩各种检测方法的特点和适用范围，考虑工程地质条件、桩型及施工质量可靠性，参照我公司以往基桩检测的成功经验，对该混凝土灌注桩提出如下检测实施方案。该混凝土灌注桩检测，按检测时间分为施工前的先期检测以及施工完毕后的验收检测两阶段。先期检

3、测为工程试桩检测，为施工收集相关数据，总结出有关的施工参数，施工工艺，试验检测方法，并形成具有指导性意义的施工工法，指导后续混凝土灌注桩的施工，达到技术质量标准；后期检测，为施工完毕后的验收检测，目的是检测工程桩工程质量是满足到设计要求。桩混凝土灌注桩基的检测分为桩身结构完整性以及桩基承载力检测两部分。二、检测依据1、基桩低应变动力检测规程（JGJ/T93-95）；2、铁路工程基桩无损检测规程TB10218-99；3、基桩高应变动力检测规程（JGJ106-97）；4、建筑基桩检测技术规范JGJ106-2003；5、建筑地基处理技术规范JGJ 79-2002；6、岩土工程勘察规范GB50021-

4、2001；三、编制范围山东省*站客运设施改造工程混凝土灌注桩站房基础工程。四、编制原则1、按检测时间分为施工前的先期检测以及施工完毕后的验收检测两阶段。先期检测为工程试桩检测，为施工收集相关数据，总结出有关的施工参数，施工工艺，试验检测方法，并形成具有指导性意义的施工工法，指导后续混凝土灌注桩的施工，达到技术质量标准；后期检测，为施工完毕后的验收检测，目的是检测工程桩工程质量是满足到设计要求。2、坚持“科学、准确、可靠” 的指导方针，圆满地完成山东省菏泽站客运设施改造工程混凝土灌注桩站房基础工程检测数据处理及分析研究工作。五、检测方案（一）、按检测时间总体布置统筹规划及措施针对该山东省*改造工

5、程混凝土灌注桩站房基础工程检测，按检测时间分为施工前的先期检测以及施工完毕后的验收检测两阶段桩基先期检测，为施工收集相关数据，总结出有关的施工参数，施工工艺，试验检测方法，并形成具有指导性意义的施工工法，指导后续混凝土灌注桩的施工，达到技术质量标准；后期检测，为施工完毕后的验收检测，目的是检测工程桩工程质量是满足到设计要求。如表1所示。 按检测时间总体布置统筹规划及措施 表1序号检测时间检测目的检测方法备注1先期检测总结出有关的施工参数，施工工艺，试验检测方法，并形成具有指导性意义的施工工法，指导后续混凝土灌注桩的施工，达到技术质量标准。1、借鉴以往施工经验，确定施工工艺参数并进行试桩；3、采

6、用低应变动测静载荷试验两种检测手段实时检测试桩质量，及时根据检测结果改进施工工艺及参数，以获得最佳施工工艺和方法。2后期检测施工完毕后的验收检测低应变、高应变及静载荷试验。（二）、检测方案及技术措施1、检测方案桩基检测分为桩身结构完整性以及桩承载力检测两部分。桩基结构完整性采用低应变反射波法，用于检测钻孔灌注桩的桩身完整性，判定桩身缺陷的程度和位置，工效高；单桩承载力采用高应变及静载荷试验。高应变动力试桩法作为基桩检测确定单桩承载力，以其快速、经济、可靠等特点得到广泛应用。克服了静载试验的周期长、费用高等缺点；静载试验，采用接近于竖向抗压桩的实际工作条件的试验方法，确定单桩竖向（抗压）极限承载

7、力，对工程桩的承载力进行评价，较高应变法更接近于实际，数据更准确；但静载荷试验费用高、工效低，不适应于过多使用。综上所述，在先期检测阶段，采用低应变法检测桩身完整性，采用静载荷试验检测单桩承载力；在工程验收阶段，采用低应变法检测桩身完整性，采用高应变及静载荷试验两种方法综合检测单桩承载力；这种综合检测方法既可以利用高应变法快速、经济、可靠等优势，又结合了静载荷试验更接近于实际，数据更准确的特性，科学、准确、可靠又经济的达到检测目的。试验方法如表2示。序号桩基形式检测目的检测方法备注先期检测阶段工程验收阶段1钻孔灌注桩检测桩身完整性，判定桩身缺陷的程度和位置。低应变检测低应变检测判定单桩竖向抗压

8、承载力是否满设计要求。静载荷试验高应变及静载荷试验 桩基检测方案一览表 表22、技术措施（1）、低应变反射波法低应变反射波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和位置。（3）、高应变法 高应变动力试桩法确定单桩承载力快速、经济。克服了静载试验的周期长、费用高、检测项目少、静载荷不可能太大等缺点,已部分取代了传统的静载试验。（3）、静载荷试验静载荷试验是判定单桩竖向抗压承载力是否满设计要求，采用接近于竖向抗压桩的实际工作条件，但静载荷试验费用高、工效低，不适应于过多使用。六、检测工艺及方法（一）、检测工作流程（二）、低应变反射波法1概述桩基质量低应变反射波法依据的是应力波一维杆波动

9、理论。当桩头受到了小锤锤击的冲击力之后，由此激发的应力波在桩身内传播。应力波在传播过程中若遇到桩身中存在的缺陷时，会产生反射与透射。从实波形中，根据波形的波幅、波频、波速的变化，结合工程地质报告与桩基施工记录等原始资料综合分析桩身完整程度。锤击桩头激发起应力波在桩身内传播，如桩身质量完好，桩体密实，则从检波计接收到的桩头质点振动信号应呈阻尼振荡时的指数规律衰减。但当桩身质量发生变化，例如出现断裂、夹泥、缩扩颈等情况时，应力波传播到这些位置时波址抗将发生某些变化，因而会引起反射波。通过分析检波计接收到的反射波和入射波的相位关系，反射波的强弱等信息即可判断桩体内是否存在缺陷或缺陷属于哪种类型。再根

10、据波速及入射波与反射波之间的时间差即可确定缺陷所在的位置。2检测仪器1) 检测仪器应通过技术鉴定，并具有产品合格证书和计量检定证书。2) 仪器设备应定期进行全面检查和调试，其技术指标应符合仪器质量标准。3) 检测系统应具有信号滤波、放大、显示、储存和信号处理分析功能。4) 根据桩型及检测目的，宜选择不同大小、不同质量的力锤、力棒、手锤和不同材质的激振头，以获得所需的激振频率和能量。力锤可装有力传感器。5) 信号采集及处理仪和传感器性能应符合现行行业标准基桩动测仪JG/T 3055的有关规定。3检测前准备1) 施工单位填写报检表，监理单位签字，至少提前24小时提交给现场检测人员。2) 施工单位应

11、提供工程相关参数和资料。3) 施工单位对报检的基桩必须做好准备工作，并达到以下要求：桩顶检测时标高应为设计标高；要求受检桩桩顶的混凝土质量、截面尺寸应与桩身设计条件基本相同；灌注桩应凿去桩顶浮浆或松散破损部分，并露出坚硬的混凝土表面。桩顶表面应平整干净且无积水；在桩的中心位置打磨出直径约为10cm的平面；在距桩中心2/3半径处，对称布置打磨24处，直径约为6cm的平面，打磨面应平顺光洁密实。 D0.8m 0.8mD1.25m 1.25mD2.0m图1 不同桩径对应打磨点数及位置示意图当桩头与垫层相连时，相当于桩头处存在很大的截面阻抗变化，对测试信号会产生影响。因此，测试时，当桩头侧面与垫层相连

12、时，除非对测试信号没有影响，否则应断开。4. 现场检测1) 检测前受检桩应符合下列规定：桩身混凝土强度应达到设计强度的70或桩身混凝土龄期不少于14天。2) 传感器安装和激振操作应符合下列规定：传感器安装部位应清理干净，不得有浮动砂土颗粒存在；不得安装于松动的石子上；传感器安装应与桩轴线平行。用黄油或其它粘结耦合剂粘结时，应具有足够的粘结强度，传感器底面粘结剂越薄越好。在信号采集过程中，传感器不得产生滑移或松动。桩的激振点位置应选择在桩中心，测量传感器安装位置宜为距桩中心2/3半径处，激振点处混凝土应密实，不得有破损，激振时激振点与混凝土接触面应点接触，见图2；激振点与测量传感器安装位置应避开

13、钢筋笼主筋的影响。激振方向沿桩轴线方向。采用力棒激振时，应自由下落，不得连击。采用力棒或自由落锤，激振能量可控性和信号重复性比用榔头式锤敲击效果好。 图2 桩点位布置示意图 激振锤和激振参数宜通过现场对比试验选定。短桩或浅部缺陷桩的检测宜采用轻锤快击窄脉冲激振；长桩、大直径桩或深部缺陷桩的检测宜采用重锤宽脉冲激振，也可采用不同的锤垫来调整激振脉冲宽度。现场实际操作应综合应用手锤和力棒。激振能量在能看到桩底反射的前提下尽量小，可减少桩周参加振动的土体，以减小土阻力对波形的影响。3) 测试参数设定应符合下列规定：时域信号记录的时间段长度应在2L/c时刻后延续不少于5ms；幅频信号分析的频率范围上限

14、不应小于2000Hz。设定桩长应为桩顶测点至桩底的施工桩长。桩身波速可根据本地区同类型桩的测试值初步设定，也可以制作模型桩测定。采样时间间隔或采样频率应根据桩长、桩身波速和频域分辨率合理选择。传感器的灵敏度值应按计量检定结果设定。4) 信号采集和筛选应符合下列规定：根据桩径大小，桩心对称布置24个检测点；各检测点重复检测次数不宜少于3次，且检测波形应具有良好的一致性。当信号干扰较大时，可采用信号增强技术进行重复激振，提高信噪比。不同检测点及多次实测时域信号一致性较差时，应分析原因，排除人为和检测仪器等干扰因素，增加检测点数量，重新检测。信号不应失真和产生零漂，信号幅值不应超过测量系统的量程。对

15、存在缺陷的桩应改变检测条件重复检测，相互验证。5资料处理1) 桩身完整性分析宜以时域曲线为主，辅以频域分析，并结合地质资料、施工资料和波形特征等因素进行综合分析判定。2) 桩身波速平均值的确定：当桩长已知、桩底反射信号明显时，选取相同条件下不少于5根类桩的桩身波速按下式计算桩身平均波速： 2-1 2-2 2-3式中 桩身波速的平均值(m/s)；参与统计的第根桩的桩身波速值(m/s)；测点下桩长(m)；时域信号第一峰与桩底反射波峰间的时间差(ms)；幅频曲线上桩底相邻谐振峰间的频差(Hz)，计算时不宜取第一与第二峰；参与波速平均值计算的基桩数量(5)。当桩身波速平均值无法按上述方法确定时，可根据

16、本地区相同桩型及施工工艺的其它基桩工程的测试结果，并结合桩身混凝土强度等级与实践经验综合确定。如具备条件，可制作同混凝土强度等级的模型桩测定波速，也可根据钻取芯样测定波速，确定基桩检测波速时应考虑土阻力及其它因素的影响。3) 桩身缺陷位置应按下列公式计算： 2-4 2-5式中 测点至桩身缺陷的距离(m)；时域信号第一峰与缺陷反射波峰间的时间差(ms)；幅频曲线上缺陷相邻谐振峰间的频差(Hz)；桩身波速(m/s)，无法确定时用值替代。4) 桩身完整性类别应结合缺陷出现的深度、测试信号衰减特性以及设计桩型、成桩工艺、地质条件、施工情况，按规定和表3所列实测时域或幅频信号特征进行综合判定。 桩身完整

17、性判定 表3类别时域信号特征幅频信号特征2L/c时刻前无缺陷反射波，有桩底反射波桩底谐振峰排列基本等间距，其相邻频差2L/c时刻前出现轻微缺陷反射波，有桩底反射波桩底谐振峰排列基本等间距，轻微缺陷产生的谐振峰之间的频差有明显缺陷反射波，其它特征介于类和类之间2L/c时刻前出现严重缺陷反射波或周期性反射波，无桩底反射波；或因桩身浅部严重缺陷使波形呈现低频大振幅衰减振动，无桩底反射波；或按平均波速计算的桩长明显短于设计桩长桩底谐振峰排列基本等间距，相邻频差，无桩底谐振峰；或因桩身浅部严重缺陷只出现单一谐振峰，无桩底谐振峰注：1对同一场地、地质条件相近、桩型和成桩工艺相同的基桩，因桩端部分桩身阻抗与

18、持力层阻抗相匹配导致实测信号无桩底反射波时，可按本场地同条件下有桩底反射波的其它桩实测信号判定桩身完整性类别。 2对于混凝土预制桩和预应力管桩，若缺陷明显且缺陷位置在接桩位置处，宜结合其它检测方法进行评价。 3 不同地质条件下的桩身缺陷检测深度和桩长的检测长度应根据试验确定。5) 对于混凝土灌注桩，采用时域信号分析时，应结合有关施工和地质资料，正确区分混凝土灌注桩桩身截面渐扩后陡降恢复至原桩径产生的一次同相反射，或由扩径突变处产生的二次同相反射，以避免对桩身完整性的误判。6) 对于嵌岩桩，当桩底时域反射信号为单一反射波且与锤击脉冲信号同相时，应结合地质和设计等有关资料以及桩底同相反射波幅的相对

19、高低来判断嵌岩质量，必要时采取钻芯法核验桩端嵌岩情况。7) 应正确区分浅部缺陷反射和大头桩大头部分恢复至原桩径产生的同相反射，以避免对桩身完整性的误判，必要时可采取开挖方法查验。8) 出现下列情况之一，桩身完整性判定宜结合其他检测方法进行：实测信号复杂，无规律，无法对其进行准确分析和评价。 当桩长的推算值与实际桩长明显不符，且又缺乏相关资料加以解释或验证。桩身截面渐变或多变，且变化幅度较大的混凝土灌注桩。9) 对采用低应变反射波法检测有疑问的桩，应进行验证检测：桩身浅部存在缺陷可开挖验证；桩身深部或桩底存在缺陷时可采用钻芯法进行验证；根据实际情况采用静载试验、钻芯法、高应变法或开挖进行验证。(

20、三)、高应变动力检测的基本原理高应变动力试桩法作为基桩检测确定单桩承载力的最有前途的新技术,以其快速、经济、可靠等特点得到广泛应用。尤其是在大直径大吨位的桩基工程检测中发挥了巨大作用。克服了静载试验的周期长、费用高、检测项目少、静载荷不可能太大等缺点,已部分取代了传统的静载试验。而作为现场把握采集数据可靠性和基桩承载力的高应变(CASE法),自30年代产生以来,已成为高应变动力试桩的主导方法之一,地位与作用极其重要。随着建设部基桩高应变动力试验规程JGJ106-97的颁布实施,高应变动力试桩的地位将更加巩固和提高。CASE法是通过一维波动方程计算,而获得岩土对桩的支承阻力的最常用的高应变动力试

21、桩方法。1、基本模型（1）、基桩模型Case法将桩视为一维均质连续的弹性体,基本上不考虑桩身缺陷影响,应变与质点速度之间满足协调方程。（2）、桩周土动力模型为排除动力试桩过程中土体的动力效应,Case法假定土的动阻力全部集中于桩尖,且与桩尖速度和广义波阻抗成正比。（3）、桩周土动力模型为排除动力试桩过程中土体的动力效应,Case法假定土的动阻力全部集中于桩尖,且与桩尖速度和广义波阻抗成正比。2、基本原理高应变动力试桩的基本原理:用重锤冲击桩顶,使桩-土产生足够的相对位移,以充分激发桩周土阻力和桩端支承力;通过安装在桩顶以下桩身两侧的力和加速度传感器接收桩的应力波信号;应用应力波理论分析处理力和

22、速度时程曲线来判定桩的承载力和评价桩身质量完整性。 CASE法承载力计算:桩身受一向下的锤击力后，桩身向下运动，桩身产生压应力波P（T），在桩身的每一载面Xi处作用有土的摩阻力R（I,t），应力波到达该处后产生生一新的压力波向上和向下传播。上行波为幅值等于1/2R（I,t）的压应力波，在桩顶附近安装一组传感器，可接收到锤击力产生的应力波P（T）和每一载面Xi处传来的上行波。同样，下行波是幅值为1/2R（I，t）的拉力波，到达桩尖后反射成压力波向桩顶传播，到达传感器位置后被传感器接收，这些波在桩身中反复传播，每到传感器位置时均被传感器接收，在公式的推导过程中不考虑应力波的传播过程中能量的耗散，可

23、得桩的静极限承载力。 (1)式中(图1), Rc由CASE法判定的单桩极限承载力实测值(kN)；JcCASE法阻尼系数；t1速度峰值对应的时刻(s)；F(t1)t1时刻测点处实测的锤击力(kN)；V(t1)t1时刻的质点运动速度(m/s)；Z桩身截面广义波阻抗(kNs/m)；A桩的截面积(m2) ；L测点下桩长(m)CASE法完整性分类:桩身完整性分类评价如表1所示： 桩身完整性分类评价表 表1类 别值桩身完整性评价I1.0完整桩0.81.0轻微缺陷桩0.60.8明显缺陷桩IV0.6严重缺陷桩其中，桩身完整性系数、，式中:桩身完整性系数；tx 缺陷反射峰所对应的时刻(ms)。x 桩身缺陷至传感

24、器安装点的距离（ms）；Rx 缺陷以上部位土阻力的估计值，等于缺陷反射波起始点的力与速度乘以桩身截面力学阻抗之差值。(四)、单桩竖向抗压静载试验1概述单桩竖向抗压静载试验是模拟基桩实际受力状态的一种试验方法。试验时，通过安装在桩顶的油压千斤顶，油压表或压力表，百分表或位移传感器，压重反力装置，对桩施加荷载，加载最大值为设计荷载的2倍，分十级加载，加载方式分慢速维持荷载法，测读分级荷载下的压力及所对应的桩顶位移，获得压力Q位移S曲线及Slgt曲线，从而分析判定桩的承载能力。2检测仪器设备1) 压力测量装置根据试验荷载要求，选择千斤顶的规格，最大试验荷载对应的千斤顶出力宜为千斤顶量程的3080。当

25、采用两台或两台以上千斤顶加载时，千斤顶型号、规格应相同。试验用油泵、油管在最大加荷时的压力不应超过规定工作压力的80。采用油压表时，压力表准确度等级应优于或等于0.4级，最大试验荷载对应的油压不宜大于压力表量程的2/3。2) 沉降测量装置基准桩用来固定和支撑基准架。基准桩与试桩、锚桩的中心距应符合规范有关规定。基准梁宜采用工字梁，高跨比不宜小于1/40，尤其是大吨位静载试验，要求采用较长和刚度较大的基准梁。基准梁的一端固定在基准桩上，另一端应简支于基准桩上，以减少温度变化引起的基准梁挠曲变形。应采取有效遮挡措施，以减少温度变化、刮风下雨、振动及其它外界因素的影响。百分表及位移传感器，沉降测量平

26、面宜在桩顶200mm以下位置，最好不小于0.5倍桩径，测点应牢固地固定于桩身。直径大于500mm的桩，应在其两个方向对称安装4个百分表或位移传感器。直径或边宽小于或等于500mm的桩可对称安装2个百分表或位移传感器。宜采用大量程百分表，精度等级1级，分辨率优于或等于0.01mm。传感器量程应大于100mm，具有良好的防水性能，测量误差不大于0.1FS。3) 加载装置试验加载装置使用一台或多台油压千斤顶并联同步加载，采用两台以上千斤顶加载时，要求千斤顶型号、规格相同，且合力中心与桩轴线重合。4) 反力装置试验反力装置采用堆载压重平台。试验时，要求加载反力装置提供的反力不得小于最大加载量的1.2倍

27、。3检测前准备5) 桩头处理混凝土桩头处理应先凿除桩顶的松散破碎层和低强度混凝土，露出主筋，冲洗干净后再浇注桩帽，并符合下列规定：桩帽顶面应水平、平整，桩帽中轴线与原桩身上部的中轴线严格一致，桩帽面积大于或等于原桩身截面积，桩帽截面可为圆形或方形。桩帽主筋应全部直通至桩帽混凝土保护层之下，如原桩身露出主筋长度不够时，应通过焊接加长主筋，各主筋应在同一高度上，桩帽主筋应与原桩身主筋按规定焊接。6) 现场设备安装试验场地平整，并有大型吊车进出通道。桩头清理干净，安放千斤顶，要求千斤顶中心与桩中心重合。主梁支墩放置平稳，并有足够的强度。安装主梁、副梁，焊接拉杆、锚笼。安装加载高压油管、油压泵或电动油

28、泵。安装基准梁。安装压力表或压力传感器，大量程百分表或位移传感器。百分表调零及仪器连接调试。3现场检测1) 试验加卸载规定：加载应分级进行，采用逐级等量加载；分级荷载宜为最大加载量或预估极限承载力的1/10，其中第一级可取分级荷载的2倍。卸载应分级进行，每级卸载量取加载时分级荷载的2倍，逐级等量卸载。加、卸载时应使荷载传递均匀、连续、无冲击，每级荷载在维持过程中的变化幅度不得超过分级荷载的10%。2) 为设计提供依据的竖向抗压静载试验应采用慢速维持荷载法。3) 慢速维持荷载法试验步骤应符合下列规定：每级荷载施加后按第5、15、30、45、60min测读桩顶沉降量，以后每隔30min测读一次。试

29、桩沉降相对稳定标准：每一小时内的桩顶沉降量不超过0.1mm，并连续出现两次(从分级荷载施加后第30min开始，按1.5h连续三次每30min的沉降观测值计算)，且每级荷载的维持时间的不得少于2.0小时。当桩顶沉降速率达到相对稳定标准时，再施加下一级荷载。卸载时，每级荷载维持1h，按第15、30、60min测读顶沉降量后，即可卸下一级荷载。卸载至零后，应测读桩顶残余沉降量，维持时间为3h，测读时间为第15、30min，以后每隔30min测读一次。4) 施工后的工程桩验收检测宜采用慢速维持荷载法；在具有成熟地区经验时，可采用快速维持荷载法。5) 快速维持荷载法试验步骤应符合下列规定：每级荷载施加后

30、维持时间至少1h，按第5、15、30min测读桩顶沉降量，以后每隔15min测读一次。测读时间累计为1h时，若最后15min时间间隔的桩顶沉降增量与相邻15min时间间隔的桩顶沉降增量相比未明显收敛时，应延长维持荷载时间，直至最后15min的沉降增量小于相邻15min的沉降增量为止。卸载时，每级荷载维持15min，按第5、15min测读桩顶沉降量后，即可卸下一级荷载。卸载至零后，应测读桩顶残余沉降量，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) 终止加载条件：某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的5倍。注：当桩顶沉降能相对稳定且总沉量小于40mm时，宜加载至桩顶总沉降量超过40mm；当为嵌岩桩时，应继续加载，以检验陡降是否为桩底沉渣过厚引起，若同时进行基桩应力检测，桩底沉渣压实后才能得出试验结果。某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的2倍，且经24h尚未达到相对稳定标准。已达到设计要求的最大加载量。4资料分析处理1) 绘制竖向荷载沉降曲线(QS)、沉降时间对数曲线(Slgt)，需要时可