桥梁工程桩基检测方法.doc

桥梁工程桩基检测方法桥梁工程桩基检测方法近年来，全国高公速路公路建设在飞快发展，面对如此大规模的基础设施建设，公路工程质量显得特别重要。桥梁工程是公路工程中重要的工程项目。桥梁工程不仅投资高、施工难度大，而且一旦出现事故就是重大责任事故，将给国家和人民造成重大的损失。桩基又是桥梁的主要部分，它承受由桥跨结构传给墩台的巨大荷载.其质量的好坏.直接影响桥梁使用的长久性和安全性。桩基属隐蔽工程，要想控制其质量，不仅在设计施工中控制，还要有先进的检测方法。本文就是简论桩基的一些常用检测方法。一、桩基分类按施工方法分为钻入成孔桩、冲击成孔桩、抓掘成孔桩、螺旋成孔桩、人工挖孔桩、沉管成孔桩等。按其直径分为大直径、中等直径、小直径桩.桥梁常见大直径桩。1)按其端部形状分为平底桩和锅底桩等。2)按其纵向截面形状分为直身桩扩底桩、多节桩、竹节桩、表面带螺纹的桩，3)近几年又出现了多支盘挤扩桩、DX桩等。4)按其横向截面形状分为圆形、方形、矩形等。5)按其承载性分为摩擦桩、端承桩、摩擦端承桩等。6)按其竖向受荷条件分为抗压桩和抗拔桩等。7)按其水平向受荷条件分为主动桩和被动桩等。8)按其质量分为空心桩、完整桩、基本完整桩、缺陷桩和严重缺陷桩等。二、桩基检测方法分类桩基检测方法主要分为静载荷试验法、动力测桩法、声波透射法.还有钻孔取芯法、动力触探以及埋设传感器等辅助方法。静载荷试验法主要采用锚桩法、堆载平台法、地锚法、锚桩和堆载联合法以及孔底预埋法等。动测技术分为低应变动测法和高应变动测法。低应变动测法常用应力波反射法(锤击波动法)；高应变动测法常用CASE法或CAPWAP法。三、桩基检测时间1)为设计提供依据的先期检测；2)施工阶段的施工检测；3)施工完毕后的验收检测；4)施工阶段和使用阶段的鉴定检测。四、桩基检测的使用桩基竖向横向承载力检测；桩基持力层承载力及变形性状的检测；桩基结构完整性检测；桩土共同作用荷载分担比检测，桩体及土体应力应变检桩基施工中对环境影响检测(如震动、噪音、土体变形)；桩基在特殊条件下或事故处理中的其它检测。五、各种检测方法1、静载荷试验法单桩竖向承载力的确定在桩基工程中特别重要。静载荷试验法在检测单桩竖向承载力时虽然是最原始的，但也是最可靠的方法。在桩顶施加荷载，了解荷载施加过程中桩土间的作用，通过得到P-S曲线的特征确定承载力，判别桩基的施工质量，就是静载荷试验法。使用1X 104KN级以上的桩基静载设备，最大加载能力达2 X104KN。在桥梁桩基工程中.主要使用慢速维持荷载法。由于施工环境恶劣、检测时间长、桩基荷载压力大、费用高、配套工作繁复.加上桩基设计安全系数高，较难使桩基破坏(即下沉量超限或混凝土破坏).所以较少采用这种方法。特殊项目也有应用.一般按规范抽取1O%来检测。2、高应变动测法高应变动测法是采用锤重达桩身重量10%以上或单桩竖向承载力1%以上的重锤以自由落体击往桩顶，获得相关的动力系数.应用规定的程序.进行分析和计算得到桩身的单桩竖向承载力和完整性参数，也称CASE法和CAPWAP法。该法出现在上世纪90年代，其检测费用比静载荷试验法大大降低。由于这种方法检测程序相对繁琐，所以较少采用。高应变动测法对于其它检测方法和桩基设计均有帮助。3、低应变动测法使用小锤敲击桩顶，通过粘结在桩顶的传感器接收来自桩中的应力波信号，采用应力波理论来研究桩土体系的动态响应，反演分析实测速度信号和频率信号，判断桩身质量。该检测方法称为低应变动测法，主要检测桩基的完整性。此法主要分两个阶段进行：一是原始数据的野外采集，记录检测振动曲线并及时作出初步判断，以确定波形是否能反映出桩基的实际情况：二是室内数据分析，判断桩身缺陷性质与位置，完成检验报告。优点：检测速度快；检测简便；检测成果可靠；检测费用低。适用范围：桩长550m；桩径1.8m。技术要求：&Oslash；桩身砼强度要求。桩基龄期达到1O12天后方可检测。&Oslash；桩头处理。将桩头凿至露出坚硬砼为止。将杂物浮浆清理干净.并保持桩顶面干燥、平整。&Oslash；传感器选择及安装。传感器要求灵敏度高、精确度高，传感器安装要牢固，安装位置根据桩径的大小，合理选择安装点.避免漏测。&Oslash；检测仪器的要求。检测前检查所有仪器有无故障.保证仪器能够正常工作，同时将各仪器连接好，检查连接部位。&Oslash；测试点的选择。一般要求桩径120cm以上测试34个点，测试点距钢筋笼不少于1 Ocm，于桩中心及四周均布，测试点必须打磨。&Oslash；锤击点的选择。锤击点选择据传感器2030cm，锤击点无需打磨。&Oslash；采集信号频率。一根桩不少于1O锤。检测系统：主要包括信号采集仪(可与计算机联为一体或测试后再与计算机相联对信号进行处理)力锤传感器打印机等。信号采集仪应采用12位或16位ND转换器。系统采样频率应大于截止频率的2.5倍。要避免出现干扰信号，最好用直流电源。传感器应选冲击型或内装放大式加速度计。高阻尼速度传感器和普通传感器要慎用。检测波形分析：分析前应了解所测桩位的地质情况持力层情况桩基的施工方法(桩顶是否有护筒，如有要了解护筒的深度)。桩基一般存在的质量缺陷有离析断(夹泥)桩缩颈桩底有沉渣等现象。利用波形曲线的形态和反射特性就可判断。&Oslash；完整桩波形特征。曲线规则呈有规律阻尼衰减，各峰值连续圆滑。摩擦桩桩底反射为同相反射：柱(嵌岩)桩则为反相反射。&Oslash；离析桩波形特征。应力波在缺陷处产生透射和反射.反射波与初始相位相同，曲线突变.相邻峰值不连续不圆滑。&Oslash；断(夹泥)桩波形特征。夹层界面只产生反射而不能透射(或透射很少).波形畸变.缺陷处以下的波形明显消失。&Oslash；缩颈桩波形特征。桩周边检测点曲线畸变，而桩中心检测点曲线规则。&Oslash；桩底有沉渣波形特征。检测曲线桩底处波形不规则，为同相反射。4、声波透射法声波透射法是在桩内预埋纵向声测管，将超声脉冲发射和接收探头置于声测管中，管内充满清水作混合剂，由仪器发出周期性电脉冲.通过发射探头发射并穿透混凝土.被接收探头接收并转换成电信号。由仪器中的测量系统测出超声脉冲穿过桩体所需时间、接收波幅值、接收脉冲主频率接收波形及频谱等参数，最后由数据处理系统按判断软件对接收信号的各种参数进行综合判断和分析，即可对混凝土各种内部缺陷的性质、大小、位置做出判断，并给出混凝土总体均匀性和强度等级的评价指标。适用范围：桩径在O.61Om，对已埋设声测管的范围内进行完整性检测，声测管以外(包括持力层扩孔部分等)不在检测范围内。优点：仪器轻便；抗干扰能力强检测结果直观可靠观测精确度高。技术要求：桩基龄期达到7天以上；声测管埋设合格；检测前检查所有仪器，保证仪器能够正常工作。检测系统：超声检测仪；超声换能器；探头升降装置；数据采集与处理系统。缺陷的判断：&Oslash；声时分析：选取声时平均值t与声时2倍标准差t.之和作为判定桩身有无缺陷的临界值。t=t=St=t-2t式中：n为测点数：ti为第个测点的声时值：t为声时平均值：t为声时标准差,St为判定桩身有无缺陷的临界值。若ti St。即判定桩基在此深度处可能存在缺陷。&Oslash；波幅分析：波幅是对缺陷最为敏感的声学参数，选取接收到的超声波信号波幅平均值的一半作为判断有无缺陷的临界值，波幅值以衰减器的衰减量q表示，通常用分贝值表示。Qd=q-6q=qi/n式中：q为波幅平均值；qi为第个测点的波幅；n为测点数：Qd为判断桩身有无缺陷的临界点。若：qi Qd即判定桩身在此深度可能存在缺陷。&Oslash；C PSD法：提出"声时一深度曲线"相邻两点间的斜率和差值的乘积作为判断依据。Ki=Si(ti-ti-l)=(ti-ti)2/(HI-HI-L)式中：Si为第i-l测点之间"声时一深度"；曲线的斜率HI-L和HI为相邻两测点的深度。根据PSD的性质，可得出断桩临界判据。Kc=L2(V1-V2)2/V21-V22(Hi-HI-l)式中：Kc为出现断桩或全断面夹层时的临界判据；L为声测管间距；V1为混凝土的平均声速；V2为夹层内含物的估计声速。当某点的PSD判据Ki Kc时，该点可判为断桩。5、钻孔取芯法利用钻孔机(钻头内径一般为1OOmm)对桩进行抽芯取样，根据取出芯样对混凝土强度局部缺陷情况桩基的长度持力层的情况、桩底沉渣厚度等作出准确判断的检测桩基质量的方法叫钻孔取芯法。优点：检测成果特别直观。缺点：检测时间长；成本高昂；对缩颈等缺陷无能为力。钻孔取芯法是动测法的一个补充，桩基质量等级的评定仍以无损检测为主。结束语实践证明.桩基质量的好坏直接影响桥梁的安全。评定桩基质量有多种检测方法.目前常用的方法主要是低应变动测法、声波透射法等。希望随着科技的进步，研究出更准确、更可靠更简便更廉价更先进的桩基检测方法来，为公路桥梁建设与养护服务。