第十四讲桩身完整性检测及基桩承载力检测课件.ppt

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1、声波透射法检测技术,方法定义：在预埋声测管之间发射并接收声波，通过实测声波在混凝土介质中传播的声时、频率和波幅衰减等声学参数的相对变化，对桩身完整性进行检测的方法。测试原理与过程：预埋声测管24根声测管内注水介质从下往上间隔25cm测试,1,A,声波透射法检测技术方法定义：1A,声测法原理图,混凝土声波仪的功能：向待测的结构混凝土发射声波脉冲，频率在20250kHz范围内，使其穿过混凝土，然后接收穿过混凝土的脉冲信号。仪器显示声脉冲穿过混凝土所需时间、接收信号的波形、波幅等。根据声脉冲穿越混凝土的时间和距离，可计算声波在混凝土中的传播速度；波幅可反映声脉冲在混凝土中的能量衰减状况，根据所显示的

2、波形，经过适当处理后可对被测信号进行频谱分析。,2,A,桩身缺陷 桩身 换能器 桩身缺陷 桩身 1 2 1,声波透射法的基本原理,声波种类和对应的频率范围,混凝土声波透射法使用的主频率一般为21041010 Hz,3,A,声波透射法的基本原理 声波种类和对应的频率范围混凝土声波,声波透射法的仪器设备,（1）检测仪器：声波仪的组成：计算机、高压发射与控制、程控放大与衰减、A/D转换与采集。A/D转换器是用来通过一定的电路将模拟量转变为数字量。,4,A,声波透射法的仪器设备（1）检测仪器：声波仪的组成：计算机、,北京康科瑞,广东汕头超声仪器研究所,武汉中科创新,国内 90多种型号,5,A,北京康科

3、瑞广东汕头超声仪器研究所武汉中科创新国内 90多种型,（2）换能器：功能：发射换能器实现电能向声能的转换；接收换能器实现声能向电能的转换。,6,A,（2）换能器：6A,(3)声测管 钢管、钢质波纹管、塑料管 要求内径比换能器直径大12cm，埋设数量：,7,A,(3)声测管1 2 1 3 2 1 2 3 4 D800m,8,A,8A,声波透射法的检测技术,测试前的准备：检测步骤：首先采用平测法进行普查，找出声学参数异常的测点。然后，采用加密测试、斜测或扇形扫测等方法进一步检测一方面可以验证普查结果，另一方面可以进一步确定异常部位的范围。,9,A,声波透射法的检测技术测试前的准备：9A,平测,（1

4、）将多根声测管以两根为一个检测剖面进行全组合，进行剖面编码。（2）将发、收换能器分别置于某一剖面的两声测管中，并放至桩的底部，保持相同标高。,10,A,平测（1）将多根声测管以两根为一个检测剖面进行全组合，进行剖,平测,（3）自下而上将发、收换能器以相同的步长（一般不宜大于250mm）向上提升。每提升一次，进行一次测试，实时显示和记录测点的声波信号的时程曲线，读取声时、首波幅值和周期值（模拟式声波仪），宜同时显示频谱曲线和主频值（数字式仪器）。重点是声时和波幅，同时也要注意实测波形的变化。（4）在同一桩的各检测剖面的检测过程中，声波发射电压和仪器设置参数应保持不变。,11,A,平测（3）自下而

5、上将发、收换能器以相同的步长（一般不宜大于2,对可疑点的细测（加密平测、斜测、扇形扫测）,1)局部缺陷：在平测中发现某测线测值异常，进行斜测，在多条斜测线中，如果仅有一条测线测值异常，则可以判断这只是一个局部的缺陷，位置就在两条实线的交点处。,12,A,对可疑点的细测（加密平测、斜测、扇形扫测）1)局部缺陷：,对可疑点的细测（加密平测、斜测、扇形扫测）,2)缩颈或声测管附着泥团：在平测中发现某些测线测值异常，进行斜测。如果斜测线中、通过异常平测点发收处的测线测值异常，而穿过两声测管连线中间部位的测线测值正常，则可判断桩中心部位是正常混凝土，缺陷应出现在桩的边缘，声测管附近，有可能是缩颈或声测管

6、附着泥团。,13,A,对可疑点的细测（加密平测、斜测、扇形扫测）2)缩颈或声测,3)层状缺陷（断桩）：平测中发现某（些）测线值异常，进行斜测。如果斜测线中除通过异常平测点发收处的测线测值异常外，所有穿过两声测管连线中间部位的测线测值均异常，则可判定该声测管间缺陷连成一片。如果三个测试面均在此高程处出现这样情况，如果不是在桩的底部，测值又严重偏低，则可判定是整个断面的缺陷，如夹泥层或疏松层，既断桩。斜测有两面斜测和一面斜测。最好进行两面斜测，以便相互印证，特别是那种缩颈或包裹声测管的缺陷，两面斜测可以避免误判。,14,A,3)层状缺陷（断桩）：平测中发现某（些）测线值异常，进行斜,具体测试步骤及

7、方法,第一步：声测管内注清水，检查声测管是否畅通；,第三步：测量桩顶声测管外壁净距离；,第四步：将发射与接收换能器分别置于两个根声测管中同于测点处；,第二步：计算声测管及耦合水层声时修正值；,15,A,具体测试步骤及方法第一步：声测管内注清水，检查声测管是否畅通,第五步：发射与接收换能器以相同标高或固定高差同步升降，测点间距不宜大于250mm；,16,A,第五步：发射与接收换能器以相同标高或固定高差同步升降，测点间,第六步：采集和记录信号：声时、声幅、频率、波形,第七步：以两根声测管为一个检测部面进行组合，分别完成所有的检测剖面,第八步：桩身可疑测周围应采用加密测点，或采用斜测法、扇形扫测进行

8、复测。确定缺陷位置与范围,缺陷部位：声时大、波幅小、波速小、波形畸变等,17,A,第六步：采集和记录信号：声时、声幅、频率、波形第七步：以两根,声速在3500-4500m/s波形完整,完整桩 均匀的高声速,18,A,声速在3500-4500m/s完整桩 均匀的高声速18,空洞是桩身混凝土中大的空气气泡，蜂窝是密集的小气泡集合体，可以等效为空洞，严重缩颈是将声测管外露，即在声测管附近有空洞存在。,使声线长度不再是声测管管距 L声线拉长，带来声时加大，视声速降低可知接收的超声波波幅下降,主频降低。,蜂窝、空洞、严重缩颈局部极低声速,19,A,空洞是桩身混凝土中大的空气气泡，蜂窝是密集的小,夹泥、离

9、析是桩身局部出现低声速区。桩身声速为V1,夹泥、离析缺陷的声速为V2。发射换能器辐射的声波,入射到缺陷会发生绕射，在缺陷内发生折射和多次反射，将有三组波汇集到接收点，波形复杂。声速低，波幅减小。,夹泥、离析局部低声速,20,A,夹泥、离析是桩身局部出现低声速区。桩身声速为V1,下图桩长16m，在3.6m、4.0m处的异常超过临界值。桩径1200mm，钻孔灌注桩水下灌注，地质情况是自地表向下为：黄土砂粒土细砂。缺陷在3.6m到4.0m范围内剖面、剖面声参量严重异常,桩身严重夹泥沙实例,21,A,下图桩长16m，在3.6m、4.0m处的异常超过临界值,开挖验证照片,22,A,开挖验证照片22A,桩

10、身完整性类别判定,23,A,桩身完整性类别判定23A,方法定义：采用低能量瞬态或稳态激振方式在桩顶激振，实测桩顶部的速度时程曲线或速度导纳曲线，通过波动理论分析或频域分析，对桩身完整性进行判定的检测方法。试验过程及测试信号的评判,应力波发射图,t=2L/C,低应变法,24,A,方法定义：传感器 数据采集 计算机 软件分析 试桩应力波发射,25,A,25A,低应变法测试设备,北京康科瑞,武汉岩海,北京康科瑞,26,A,低应变法测试设备北京康科瑞武汉岩海北京康科瑞26A,1 桩头应按下列规定进行处理：（1）凿去桩顶浮浆、清除松散或破损砼，使桩顶露出坚硬的混凝土表面，桩顶表面应平整干净且无积水，最好

11、采用便携式砂轮机等工具磨平；（2)桩顶的材质、强度、截面尺寸应与原桩身基本等同。(3)对于预应力管桩，当法兰盘与桩身混凝土之间结合紧密时，可不进行处理，否则，应采用电动锯将桩头锯平。(4)妨碍正常测试的桩顶外露主筋应割掉。,测试技术,27,A,1 桩头应按下列规定进行处理：（1）凿去桩顶,2 应仔细检查和准备仪器，使测试系统各部分之间匹配良好。采用交流电源检测时，应有接地措施，严禁电源零线带电。3 应通过对比测试，选择适当的锤型、锤重、锤垫材料、传感器安装方式。,28,A,2 应仔细检查和准备仪器，使测试系统各部分之间匹配良好。采,1 传感器安装在桩顶面。安装完毕后的传感器必须与桩顶面保持垂直

12、，且紧贴桩顶表面，在信号采集过程中不得产生滑移或松动。2 传感器可用黄油、橡皮泥、石膏等材料作为耦合剂与桩顶面粘接，或采取冲击钻打眼安装方式，不应采用手扶方式。,传感器安装,29,A,1 传感器安装在桩顶面。安装完毕后的传感器必须与桩顶面保持,3 对于钢筋混凝土灌注桩，传感器安装时应符合下列规定：(1)传感器安装点及其附近的表面应平整，其周围不得有缺损或裂缝；(2)当锤击点在桩顶中心时，传感器安装点与桩中心的距离宜为桩半径的三分之二左右。(3)当锤击点不在桩顶中心时，传感器安装点与锤击点的距离不应小于桩半径的二分之一。,30,A,3 对于钢筋混凝土灌注桩，传感器安装时应符合下列规定：,4 对于

13、预应力混凝土管桩，传感器安装点、锤击点与桩顶面圆心构成的平面夹角宜为900左右。,31,A,4 对于预应力混凝土管桩，传感器安装点、锤击点与桩顶面圆心,1.检测时，应合理设置采样时间间隔、采样点数、增益、传感器灵敏度、模拟滤波、触发方式等，其中增益应结合激振方式通过现场对比试验确定。2.检测时用锤冲击桩顶面，必须沿桩轴向激振。3.锤的质量的选择。,测试要求,32,A,1.检测时，应合理设置采样时间间隔、采样点数、增益、传感器灵,33,A,33A,桩基静载试验,分类：单桩竖向抗压静载试验单桩竖向抗拔静载试验单桩水平静载试验,在桩顶部逐级施加竖向压力、竖向上拔力或水平推力，观测桩顶部随时间产生的沉

14、降、上拔位移或水平位移，以确定相应的单桩竖向抗压承载力、单桩竖向抗拔承载力或单桩水平承载力的试验方法。,34,A,桩基静载试验分类：在桩顶部逐级施加竖向压力、竖向上,三、载荷试验装置,主梁、次梁、锚桩或压重等反力装置；千斤顶、油泵等加载装置；压力表、压力传感器或荷重传感器等荷载测量装置；百分表或位移传感器等位移测量装置,35,A,三、载荷试验装置主梁、次梁、锚桩或压重等反力装置；35A,锚桩横梁反力装置（锚桩法）大直径灌注桩静载试验由试桩、锚桩、主梁、次梁、拉杆、锚笼（或挂板）、千斤顶等组成。,36,A,锚桩横梁反力装置（锚桩法）36A,锚桩法静载试验,37,A,锚桩法静载试验37A,压重平台

15、反力装置（堆载法）由重物、工字钢（次梁）、主梁、千斤顶等构成堆重重物通常采用砂包和钢筋混凝土构件，少数用水箱、砖和钢铁块等。,38,A,压重平台反力装置（堆载法）38A,39,A,39A,按静荷载试验确定单桩竖向承载力,40,A,按静荷载试验确定单桩竖向承载力 40A,压重不得少于预估最大试验荷载的1.2 倍，且压重宜在试验开始之前一次加上，并均匀稳固的放置于平台之上。压重施加于地基土的压应力不宜大于地基土承载力特征值的1.5倍。,41,A,压重不得少于预估最大试验荷载的1.2 倍，且压重宜在试验开始,锚桩压重联合反力装置 当试桩最大加载量超过锚桩的抗拔能力时，可在承载梁上放置或是挂一定重物，

16、由锚桩和重物共同承受千斤顶受力。5)地锚反力装置6)岩锚反力装置7)静力压桩机,42,A,锚桩压重联合反力装置42A,桩头处理,混凝土桩桩头处理应先凿掉桩顶部的松散破碎层和低强度混凝土，露出主筋，冲洗干净桩头后再浇注桩帽。1）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对中，桩帽面积大于等于原桩身截面积，桩帽截面形状可为圆形或方形；2）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；3）距桩顶1倍桩径范围内，宜用35mm厚的钢板围裹，或距桩顶1.5倍桩径范围内设置箍筋，间距不宜大于15

17、0mm。桩帽应设置钢筋网片35层，间距80150mm；4）桩帽混凝土强度等级宜比桩身混凝土提高12级，且不低于C30；,43,A,桩头处理混凝土桩桩头处理应先凿掉桩顶部的松散破碎层和低强度混,小吨位静载试验桩,桩帽设计图,44,A,小吨位静载试验桩桩帽设计图44A,大吨位静载试验桩,桩帽设计图,45,A,大吨位静载试验桩桩帽设计图45A,管桩静载试验桩头处理,桩帽设计图,46,A,管桩静载试验桩头处理桩帽设计图46A,加载应分级进行，采用逐级等量加载；每级荷载宜为预估最大荷载的1/101/15。当桩的下端埋入巨粒土、粗粒土以及坚硬的粘质土中时，第一级可按2倍的分级荷载加载。预估最大荷载：对施工

18、检验性试验，一般可采用设计荷载的2.0倍。卸载应分级进行，每级卸载量为两个加载级的荷载值。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%。,加载方式,1.试验加卸载方式,47,A,加载应分级进行，采用逐级等量加载；每级荷载宜为预估最大荷载,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；试桩沉降相对稳定标准：每级荷载作用下，桩顶的沉降量连续两次在每小时内不超过0.1mm，可视为稳定。【在下列时间内如不大于0.1mm时即可认为稳定：桩端下为巨粒土、砂类土、坚硬粘质土，最后30min；桩端下为半坚硬和细

19、粒土，最后1h。】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3h，测读时间为第15、30min，以后每隔30min测读一次。,2.慢速维持荷载法,48,A,每级荷载施加后按第5、15、30、45、60min测读桩顶,每级荷载施加后按第5、15、30min测读桩顶沉降量，以后每隔15min测读一次；试桩沉降相对稳定标准：加载时每级荷载维持时间不少于一小时，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；当桩顶沉降速率达到相对稳

20、定标准时，再施加下一级荷载；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、10、15、30min，以后每隔30min测读一次。,3.快速维持荷载法,49,A,每级荷载施加后按第5、15、30min测读桩顶沉降量，以后,某级荷载作用下，桩顶下沉量大于前一级荷载作用下下沉量的5倍时，加载即可终止。当桩顶沉降能稳定且总沉降量小于40mm，宜加载至桩顶总沉降量超过40mm。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未达稳定。该条件只对慢速维持荷载法适用。已达加载反力装置

21、的最大加载量。已达到设计要求的最大加载量。当工程桩作为锚桩时，锚桩上拔量已达到允许值（15mm）当Q-s曲线呈缓变型时，可加载至桩顶总沉降量6080mm；在特殊情况下，可根据具体要求加载至桩顶累计沉降量超过80mm。（国际上普遍认为：当沉降量达到桩径的10%时，才可能达到破坏荷载）,4.终止加载条件,50,A,某级荷载作用下，桩顶下沉量大于前一级荷载作用下下沉量的5倍,施工过程中的检验性试验，一般加载应继续到桩的2倍的设计荷载为止。如果桩的总沉降量不超过40mm，及最后一级加载引起的沉降不超过前一级加载引起的沉降的5倍，则该桩可以予以检验。,51,A,施工过程中的检验性试验，一般加载应继续到桩的2倍的设计荷载,单桩竖向抗压承载力特征值的确定单位工程同一条件下的单桩竖向抗压承载力特征值Ra应按单桩竖向抗压极限承载力统计值的一半取值。,Ra 单桩竖向承载力特征值 Qu 单桩竖向极限承载力,Qu,Qs曲线,52,A,单桩竖向抗压承载力特征值的确定 Ra 单桩竖向承载力特,