(完整版)桩基检测最新毕业论文
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学号:20087091102信阳师范学院华锐学院本科毕业论文专业土木工程年级2008级土木工程2 班姓名蔡金洲论文题目桩基础施工技术研究指导教师职称2012年 5 月10日目录摘要·····················································1 矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。
关键词·····················································1 聞創沟燴鐺險爱氇谴净。
Abstract···················································1 残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。
目录摘要 (3)Abstract (4)第一章绪论 (5)1.1引言 (5)1.2桩基分类 (6)1.3桩基工程的常见质量问题 (8)1.4基桩动测法的发展 (11)第二章应力波与桩的完整性 (13)2.1基本概念 (13)2.2桩身完整性 (14)2.2.1桩身完整性的定义 (14)2.2.2桩身完整性指标 (15)2.2.3桩身缺陷指标 (15)第三章低应变反射波法的基本原理 (17)3.1 一维波动理论 (17)3.1.1 杆的纵向波动方程 (17)3.2 杆的纵向波动方程解答 (19)3.2.1 分离变量法求解波动方程 (19)3.2.2 采用行波理论求解波动方程 (21)3.3 应力波的相互作用在不同阻抗界面上的反射和投射 (23)3.3.1 应力波的相互作用 (23)3.3.2 应力波在杆不同阻抗界面处的反射透射 (24)第四章测试系统 (26)4.1激振设备 (26)4.1.1瞬态激振设备 (26)4.1.2稳态激振设备 (27)4.2传感器 (29)4.2.1压电式加速度传感器 (29)4.2.2速度传感器 (33)4.2.3放大器 (35)4.2.4信号采集分析仪 (36)第五章测试方法及数据处理 (37)5.1 测试方法 (37)5.1.1测试参数的选择 (37)5.1.2测试仪器和激振设备的选择 (38)5.1.3桩头处理 (40)5.1.4传感器安装和激振操作 (41)5.1.5现场测试要点 (42)5.2测试结果的计算分析 (43)5.2.1信号后分析 (43)5.2.2时域分析 (45)5.2.3频域分析 (48)5.3各类缺陷(或桩底)的波形特征 (49)5.4工程应用 (51)5.4.1工程及检测概述 (51)第六章反射波法的使用总结 (56)摘要桩基动力检测是指在桩顶施加一个动态力(动荷载),动态力可以是瞬态冲击力或稳态激振力。
桩-土系统在动态力的作用下产生动态响应,采用不同功能的传感器在桩顶量测动态响应信号(如位移、速度、加速度信号),通过对信号的时域分析、频域分析或传递函数分析,判断桩身结构完整性,推断单桩承载力。
桩基础的钻孔灌注桩毕业论文摘要:随着我国建筑行业的快速发展,桩基础作为一种重要的基础形式,在各类建筑工程中得到了广泛应用。
钻孔灌注桩作为桩基础的主要类型之一,具有承载力高、适应性强等优点。
本文通过对钻孔灌注桩的施工工艺、质量控制要点等方面进行研究,旨在为相关工程实践提供一定的理论支持和技术参考。
关键词:桩基础;钻孔灌注桩;施工工艺;质量控制一、引言桩基础是一种常用的深基础形式,它能够将上部结构的荷载传递到深层稳定的土层或岩层中,从而保证建筑物的稳定性和安全性。
钻孔灌注桩是桩基础中较为常见的一种类型,其施工过程相对复杂,需要严格控制各个环节的质量,以确保桩的承载能力和稳定性。
二、钻孔灌注桩的特点和适用范围(一)特点1、承载力高:能够承受较大的竖向和水平荷载。
2、适应性强:适用于各种地质条件,包括软土、砂土、岩石等。
3、施工噪声小:对周边环境的影响相对较小。
4、抗震性能好:能够有效地抵抗地震作用。
(二)适用范围1、高层建筑、大型桥梁等重要工程。
2、地质条件复杂的工程。
3、对沉降要求较高的工程。
三、钻孔灌注桩的施工工艺流程(一)施工准备1、场地平整:清除施工区域内的障碍物,平整场地。
2、桩位测量:根据设计图纸,准确测量桩位。
3、护筒埋设:埋设护筒,保证钻孔的垂直度和稳定性。
(二)钻孔1、选择合适的钻机:根据地质条件和桩径选择合适的钻机类型。
2、钻进过程控制:控制钻进速度、泥浆比重等参数,确保钻孔质量。
(三)清孔1、第一次清孔:在钻孔完成后,立即进行第一次清孔,清除孔底的沉渣。
2、第二次清孔:在钢筋笼下放和导管安装完成后,进行第二次清孔,确保孔底沉渣厚度符合要求。
(四)钢筋笼制作与安装1、钢筋笼制作:按照设计要求制作钢筋笼,保证钢筋的规格、数量和间距符合要求。
2、钢筋笼安装:采用吊车将钢筋笼吊起,缓慢放入孔内,确保钢筋笼的位置和垂直度。
(五)导管安装1、选择合适的导管:根据桩径和桩长选择合适的导管直径和长度。
桩基础检测技术研究目录第1章绪论 (1)1.1 研究背景及意义 (1)1.1.1 研究背景 (1)1.1.2 研究意义 (2)1.2 研究内容 (2)1.3 桩基础检测的含义 (3)第2章桩基础检测技术研究分析 (4)2.1 桩基础检测技术研究的原则 (4)2.2 桩基础检测技术研究要点体系探究 (4)2.3 定制设计流程 (6)第3章设计阶段的精细化管理 (8)3.1针对不同的桩采用不同的检测方法 (8)3.2依据技术规范进行检测 (8)3.3把握桩基础检测处理的细节 (9)3.4确定基桩设计的承载力 (9)总结 (10)参考文献 (10)第1章绪论1.1 研究背景及意义1.1.1 研究背景桩基础作为我国建筑行业的基础性建筑,它被成功的运用到了我国各大领域,譬如:桥梁、海上采油平台以及核电站工程等,且在湿陷性黄土地区、膨胀土地区等使用中,也得到了很好的效果。
桩土体系和岩土工程条件,以及工程在结构方面的设计等都是影响桩基工程的重要因素,除此之外桩基工程同时还具备了工程隐蔽性等特点,且在发现有工程有质量问题的时候,解决起来是相当麻烦的。
桩基检测是桩基工程中必不可少的重要环节,提高桩基础的检测水平以及施工质量,是保障我们国家和人民,生命财产安全不受损害的重要保障,在科学技术日新月异的变化下,随着我国工程量的增加,我国在对工程领域的各项数据也展开了科学性的研究工作,桩基础作为工程中复杂重要的一步,不管是结合理论还是我们在实际工作中,都遇到了诸多难倒我们的问题,解决这些问题是我国工程领域界的专家,迫在眉睫需要做的事情。
针对工程界目前热门的,关于如何快速有效的检测出桩基的质量,这一热点话题,全球相关的工程技术人员也是为此开展了深度的科学理论研究。
1.1.2 桩基的研究意义在长期桩基工程建设的过程中我们总结出,在建设初期,如果想要保证施工的顺利开展,我们就必须结合实际情况,依据我们的探测结果,来设定一个行之有效的施工方案。
桩基础的质量控制毕业论文目录一、绪论 (1)1.1桩基特点 (1)1.2桩基的适用条件 (2)二、桩基础施工流程 (3)2.1施工准备 (3)2.2钻孔机的安装与定位 (3)2.3埋设护筒 (4)2.4泥浆制备 (4)2.5钻孔 (4)2.6清孔 (5)2.7灌注水下混凝土 (5)2.8桩头凿除 (5)三、质量控制的含义 (8)四、桩基施工前期质量控制(事前控制) (8)4.1施工组织设计审核 (8)4.2测量施线 (9)4.3地下水问题 (9)4.4地基承载力的检测 (10)五、灌注桩的施工质量控制(事中控制) (10)5.1桩质量控制关键之一──钻孔垂直度的控制 (11)5.2桩质量控制关键之二──桩身强度的监督(施工工艺) (11)5.3桩质量控制关键之三──沉渣量的检查 (12)六、灌注桩质量缺陷及防治措施 (事后控制) (13)6.1缩径 (13)6.2钢筋笼上浮 (13)6.3断桩与夹泥层 (14)6.4坍孔 (15)七、砼灌注桩质量判定之探讨 (15)7.1中、微风化岩承载力判定 (16)7.2桩身混凝土质量判定 (17)八、文明现场施工管理 (18)九、结束语 (19)桩基础的质量控制一、绪论桩基础是由桩和承台构成的深基础。
由基桩和连接于桩顶的承台共同组成。
高层建筑中,桩基础应用广泛。
近几年,随着在各类基坑中开挖围护桩和承载基桩的广泛应用,桩基工程的施工质量越来越受到工程技术人员的重视。
由于桩基施工的隐蔽性,成桩后也不易检查验收,尽管目前此桩基施工工艺正日益完善,但往往由于各种质量因素的影响,使得成桩质量不理想,为了保证施工质量,采取正确的控制措施,采取先进的桩体质量检测手段以确保桩基施工质量就显得极为重要。
本文通过研究分析桩基础施工过程中容易出现的一些质量问题,得出了一些有意义的结论和质量控制方法。
1.1桩基特点(1)桩支承于坚硬的(基岩、密实的卵砾石层)或较硬的(硬塑粘性土、中密砂等)持力层,具有很高的竖向单桩承载力或群桩承载力,足以承担高层建筑的全部竖向荷载(包括偏心荷载)。
钻孔灌注桩施工质量问题控制与防治措施一、前言钻孔灌注桩由于对各种地质条件的适应性、施工简单易操作且设备投入一般不是很大,因此在各类工程中得到广泛应用。
但是由于钻孔灌注桩的施工大部分是在地面以下进行,其施工过程无法直接观察,成桩后也不能进行直接开挖验收,它又是最容易出现质量问题的一种基础形式。
分析钻孔灌注桩在施工过程中可能发生的事故,进行必要的防范是保证钻孔灌注桩成桩质量,确保基础工程安全的重要措施。
以下从几点浅谈在施工过程中遇到的问题处理办法。
二、桥梁钻孔桩施工工艺及方法1>钻孔桩基础施工工艺钻孔桩施工工艺流程见图2T ;孔灌注桩施工程序见图2-2O图2-1钻孔桩施工工艺流程图(3)钻机就位、泥浆制备桩端•WJ≡ 持力层(5)钻进完成,(6)吊放钢第一次淸孔,筋笼检孔1二二二W图2-2 钻孔灌注桩施工程序示意图(7)插入导管 ,二次清孔,吒灌注(8)碇灌注完成,拔出导管, 桩完成2、施工准备平整场地,清除坡面危石浮土。
施工现场的出土路线应畅通。
施工复测后,定出桩孔准确位置,在桩外侧设置桩中心的十字控制桩, 设置护桩并固桩;经常检查校核护桩。
放出桩孔四周。
现场四周应设置排水沟、集水井和沉淀池;孔口四周挖排水沟,做好排水系统;及时排除地表水,搭好孔口雨棚。
施工现场备足钻孔用水、粘土、碎石、片石等材料,确保意外情况发生时材料齐备,满足处理需要。
3、护筒埋设钢护筒采用δ=8mm的钢板制作,护筒直径大于孔径O. 4m o护筒顶宜高出施工水位或地下水2. Om,并高出施工地面0. 5m,钢护筒四周用粘土夯实。
水中护筒在钻孔作业平台上采用导向架导向,振动锤下沉至粘土层。
护筒埋设或下沉到位后,顶面位置偏差不大于5cm, 倾斜度小于1%o4、钻机安装旱地桩施工时应平整、加固处理地面,在钻架下部支点处垫设方木,以扩散对地面应力。
水中桩时钻机直接安放于平台上。
钻机就位时保持底盘平稳、钻架直立、钻头中心对准桩位中心,并将钻架可靠固定。
桩基础毕业设计范文
引言:
桩基础是建筑工程中常用的一种基础形式,它通过将钢筋混凝土桩插入土壤中,利用桩的承载能力来传递建筑物的荷载,确保建筑物的稳定性和安全性。
本毕业设计旨在通过对桩基础的设计和施工过程的探讨,加深对桩基础工程的理解和应用。
一、桩基础的设计原理和方法:
1.桩基础的分类和特点;
2.桩基础的承载力计算方法;
3.选择桩基础类型的依据;
4.桩的布置和间距的确定;
5.桩基础的设计例子分析。
二、桩基础的施工过程和质量控制:
1.桩基础的施工方法和工序;
2.桩基础施工中的常见问题及处理方法;
3.桩基础施工的质量控制措施;
4.桩基础施工的安全注意事项。
三、桩基础的案例分析:
1.大型商业综合体桩基础设计和施工过程分析;
2.高层住宅楼桩基础设计和施工过程分析;
3.桥梁工程桩基础设计和施工过程分析。
四、总结与展望:
1.对桩基础设计和施工过程的总结;
2.对桩基础工程的发展趋势的展望;
3.桩基础设计和施工过程中存在的问题和改进方向的探讨。
结论:
本毕业设计通过对桩基础的设计和施工过程进行研究,对桩基础工程的理论和实践经验有了较为全面的了解。
通过分析桩基础设计和施工中存在的问题,可以为今后的相关工程提供参考和借鉴。
随着建筑工程的不断发展和桩基础工程的不断完善,相信桩基础工程会在将来发挥更加重要的作用。
土木工程专业摘要由于现代人对高层以及超高层建筑的亲眯日益增加。
建筑师的设计理念和设计风格正发生着翻天覆地的变化,各地的超高层建筑不断的拔地而起并成为当地的标志性建筑。
照目前看来,判定一个城市的经济发展情况良好与否,当地的建筑高度已成为衡量其的重要指标之一。
万丈高楼平地起,作为建筑物最重要的一部分之一的建筑基础无疑使整个建筑施工过程中最为艰难的一部分,建筑的基础是否达到设计要求,直接关系到整个建筑的安全性能;拥有良好的建筑基础直接关系到使用者的生命财产安全问题。
本次毕业论文的主题《常见桩基础的施工方案》就是简要的说明各种建筑基础中的桩基础。
作为建筑常见的基础类型之一的桩基础,本次论文研究讨论的方法主要是通过相关资料和规范的查阅、配合指导老师的指导、结合实习工地现场的具体情况开展的。
本次论文研究必须达到以下目的:能够熟练认知桩基础的施工方案具体的实行步骤、桩基础施工过程中的注意事项、桩基础施工中质量控制管理以及文明施工等。
关键词;桩基础;承台;质量控制;文明施工目录1 桩基础的简介................................................1.1 起源及发展简介.............................................1.1.1 智利遗址.....................................................................1.1.2 上海华龙塔及山西晋祠圣母殿...........................................1.1.3 清代文献《工部工程做法》................................................1.2 桩基础的概念..............................................1.3 基桩的分类. ................................................1.3.1 摩擦型桩.....................................................................1.3.2 端承型桩....................................................................1.3.3 非挤土桩......................................................................1.3.4 部分挤土桩.................................................................... 1.3.5 挤土桩.........................................................................1.4 基桩工程的优缺点..........................................1.4.1 优点.............................................................................1.4.2 缺点............................................................................2 常见桩基础的施工............................................2.1 施工前机械设备及材料准备措施......................................2.2 施工前作业条件准备措施..................................................2.3 施工前人员准备措施.........................................................2.4 施工工艺流程..............................................2.4.1 大部分预制桩的施工工艺流程为.........................................2.4.2 灌注桩的施工工艺流程................................................... 2.4.3 人工桩的施工工艺流程...............................................2.5 施工过程中的注意事项.......................................2.5.1 预制桩施工工艺............................................................2.5.2 部分灌注桩施工工艺.....................................................3 基桩施工易出现的质量问题和预防措施...........................3.1 如何防治钻孔灌注桩发生偏斜................................3.1.2 原因分析..............................................................................3.1.3 预防措施........................................................................... 3.1.4 处理措施........................................................................3.2 在钻孔过程中发生缩孔如何处理...............................3.2.1 质量问题及现象.............................................................. 3.2.2 原因分析....................................................................3.2.3 预防措施.....................................................................3.2.4 处理措施.....................................................................3.3 在钻孔过程中发生坍孔如何处理...............................3.3.1 质量问题及现象...............................................................3.3.2 原因分析...................................................................... 3.3.3 预防措施..................................................................... 3.4 在钻孔过程中钻头被卡住如何处理.............................3.4.1 质量问题及现象.........................................................3.4.2 原因分析........................................................................3.4.3 预防措施.......................................................................... 3.4.4 处理措施...............................................................................3.5 如何避免钻孔灌注桩护筒底部孔壁坍塌......................... 3.5.1 质量问题及现象............................................................... 3.5.2 原因分析.................................................................3.5.3 预防措施...................................................................3.5.4 处理措施......................................................................... 3.6 如何防止钢筋笼在吊装就位过程中发生变形.....................3.6.1 质量问题及现象.............................................................. 3.6.2 原因分析......................................................................3.6.3 预防措施................................................................3.6.4 处理措施......................................................................3.7 灌注水下砼时如何防止断桩...................................3.7.1 质量问题及现象...........................................3.7.2 原因分析.................................................3.7.3 预防措施.................................................3.8 如何保证桩柱接头质量.......................................3.8.1 质量问题及现象........................................... 3.8.2 原因分析.................................................3.8.3 预防措施.................................................3.8.4 处理措施.................................................3.9 钻孔桩发生中心偏位后如何处理. .............................. 3.9.1 质量问题及现象............................................................3.9.2 原因分析.................................................................3.9.3 预防措施.................................................................3.10 如何保证承台混凝土的浇筑质量.............................. 3.10.1 质量问题及现象.............................................................3.10.2 原因分析.....................................................................3.10.3 预防措施...........................................................4 桩基础的文明施工和安全管理..................................4.1 文明施工及环保管理方针目标.................................4.2 环境保护工作制度...........................................4.3 现场出入管理措施...........................................4.4 安全管理工作...............................................5 致谢........................................................致谢..........................................................6 参考文献....................................................参考文献......................................................1 桩基础的简介1.1 起源及发展简介1.1.1 智利遗址在智利古文化遗址中,共发现较有规律的排桩25 排以上。
桩基检测技术摘要】结合桩基检测的重要性,阐述了它的进展历史和现状,介绍了桩基检测技术的现状和分类,列举每一种检测方法的优缺点并进行对比,通过各种方法互相结合在桩基检测中的应用,来提高检测结果的准确性与可靠性。
1. 概述目前,我国建筑工程在地基基础中的采纳桩基越来越广泛,由于桩能将上部结构的荷载传到深层稳定的土层中去,从而大大减少基础的沉降和建筑的不均匀沉降,所以桩基在住宅、高层建筑、重型厂房、桥梁等工程中被大量采纳。
但是由于施工技术、工艺、治理水平等因素,往往容易发生质量问题。
据1986~1989年全国建筑工程质量抽查结果,桩基合格率分别为34.8%、48.7%、68.3%。
现实的数据警示我们,桩基属隐蔽工程,为了保证土建工程安全,桩基质量检验至关重要。
而且桩基一旦发生事故,加固处理起来难度较大。
近年来桩基检测技术进展很快,已形成建设、监理、施工部门质量操纵的一道坚强的防线。
2. 桩基检测的现状2.1 桩基检测技术的进展历史2.1.1 静载荷试验。
桩基静载测试技术是随着桩基础在建筑设计中的使用越来越广泛而进展起来的。
新ZG成立以后,桩基静载测试技术就逐步进展起来。
传统静载荷试验采纳手动加压、人工操作、人工记录的方式进行。
到了20世纪80年代以后,随着改革开放的脚步,基本建设规模的逐年加大,特别是灌注桩在工程上的广泛应用,我国的桩基静载测试技术也进入了一个全新的进展时期。
至今,桩基静载试验作为一项方法成立,理论上无可争议的桩基检测技术。
2.1.2 低应变检测。
20世纪80年代,以波动方程为基础的低应变法进入了快速进展期,各种低应变法在基础理论、机理、仪器研发、现场测试和信号处理技术、工程桩和模型桩验证研究、实践经验积存等方面,取得了许多有价值的成果。
2.1.3 高应变检测。
我国的高应变动力试桩法研究是起于20世纪80年代中后期,到90年代初期已有相关的软硬件,实际应用效果已不弱于国外,在灌注桩检测桩基动测方面,国产仪器和软件业已达到国际先进水平,有的方面显示出ZG特色。
XXXXXXXX公路学院土木工程专业毕业论文低应变力波反射法的桩基完整性检测及应用的研究作者姓名:学号:指导老师:专业:班级:二〇〇九年三月目录摘要 (3)ABSTRACT (4)第一章绪论 (5) (5) (8) (8) (9) (11)第二章基本原理 (13)2. 1波动方程及其解的形式 (13) (13)2. 1. 2波动方程解的形式 (14)2. 2弹性波的反射与透射 (15) (15)2. 2. 2桩身截面变化时波的传播 (17)2. 2. 3反射系数与透射系数 (18)2. 3端承桩瞬态动测响应的数学模型 (20)2. 3. 1完整端承桩瞬态动测响应的数学模型 (20)2. 5. 2缺陷端承桩瞬态动测响应的反射波法数学模型 (24)第三章检测系统中相关测试设备和参数的选用 (26)3. 1相关设备的选用 (26) (26) (28)第四章采用改进的检测方法测定桩长的研究 (31)4. 1在桩身不同部位拾振测定桩长的研究 (31) (31)4. 1. 2测试系统及操作 (34) (35)4. 1. 4小结 (51)第五章结论与展望 (53) (53) (54)参考文献 (55)致谢 (56)摘要基桩动力检测法以其快速、准确、经济的优点成为基桩完整性检测的一种重要手段。
随着人们研究的深入,基桩动力检测法也在不断的发展。
但就目前而言,动力检测法仍然存在一些无法克服的缺点,以至于影响到检测的准确性。
本文通过对低应变应力波反射法在桩基工程中应用的理论分析并根据工程质量管理要求,提出了采用低应变动测基桩质量的新试验技术方法——双峰法和时差法。
该方法在一定程度上改进了传统测试方法在获得桩身相关信息方面的局限性,使得在桩长和波速都未知的情况下,对于现场施工桩长可以获得较满意的确定。
提出了分析确定桩长的计算方法,并通过对预制桩实地的测试,初步验证了此法的可行性。
关键词:低应变应力桩基双峰法时差法桩长应力波速ABSTRACTThe foundation pile power examination law by its fast, accurate, the economical merit becomes the foundation pile integrity examination one important means. Thorough which studies along with the people, foundation pile power examination law also in unceasing development. But in the present case, the power examination law still had the shortcoming which some are unable to overcome, affects the examination accuracy. This paper presents two new experimental methods一Double wave crestsmethod and Time differential method, in which for the testing of pile quality indynamic low strain method,by analyzing the application of stress wave theory to the piles and on the demands of project quality control. This method improves traditional testing method to a certain extent, thus getting more relevance information of pile, pile length in-site can be satisfactory determined without the construction pile lengthand wave velocity. This paper puts forward a calculation method for the pile length,and verifies the feasibility of this method through testing pre-cast concrete piles in-site. and finally achieve the purpose of determining the pile length. we can realize this methodand verify by information of a project.Key Words: low strain and stress; piles; double wave crests method; time differential method;pile length; stress wave velocity;第一章绪论桩基是通过桩身材料强度或桩与土的相互作用将荷载传递给地基土层的。
第一章 桩基质量检测的概述 1.1桩基检测的意义: 随着国民经济建设的蓬勃发展,桩基在各类基础中的运用越来越广泛。由于桩能将上部结构的荷载传到深层稳定的土层中去,从而大大减少基础的沉降和建筑的不均匀沉降,所以桩基在住宅、高层建 筑、重型厂房、桥梁等工程中被大量采用。 桩基工程属隐蔽工程,桩基质量的好坏直接关系到建筑的安全问题,而且桩基一旦发生事故,加固处理起来难度较大。因此,桩基试验检测就成了桩基工程中的一个重要环节,是工程领域的重大课题。 据统计,桩基施工中桩身出现质量缺陷的概率达20%。目前,我国每年的用桩量约百万根,而桩基的造价较高,通常占工程总造价的四分之一以上。因此,如何在施工中控制桩基施工质量,确保桩径、桩长、承载力、入土深度、桩型、材质、进入相应的持力层,充分发挥桩基础的效益,是十分重要也是必要的。 由于我国基桩加工工艺和施工工艺的不同,更使得基桩的质量难以得到有效的保证,可靠地统一规范。所以从检测方面说,提高检测工作的质量和检测结果评定的可靠性,对于基桩的质量和安全控制有着重要的意义。
1.2桩基检测的发展状况 1.2.1工程检测行业发展状况 桩基是一种古老而有效的基础形式,人类在古代就已掌握了用木桩支持重物的知识。19 世纪后半叶,随着资本主义经济的发展,机械打入的型钢桩、钢管桩和钢筋混凝土预制桩相继问世,由于打桩能力的制约,桩长及承载力受到限制。在此情况下,1893 年美国芝加哥开始应用了大直径人工挖孔桩。20 世纪 30 年代,随着大功率钻孔机械的研制成功,钻 孔灌注桩也在美国首先问世。70 年代以后,随着高层建筑的发展,在我国,各种大直径桩、小直径桩和微型桩得到了大量的应用,复合地基中的散体材料桩,低粘结强度桩,高粘结强度桩也有了迅速发展,桩的种类达数十种。同时,由于大型桩和超长桩的出现,使单桩的承载力设计值高达50000KN。 为了适应桩基技术的发展,我国岩土工作者在桩基检测技术的研究和应用中进行了不懈努力,在引进消化国外先进技术的基础上,发展了桩基动测技术。同时为了配合桩基检测和科研工作,用于桩体测试的应力、应变传感器及测试仪表也得到了发展,但总体来看,国内外桩基检测技术,特别是大型桩及超长桩的检测技术仍满足不了生产的需要。武汉地区的桩基检测工作早在20 世纪50 年代武汉长江大桥的建设中,由铁道部大桥工程局对f 1.55 m 管桩基础的承载力进行了成功的检测。随后,由中国科学院武汉岩土力学研究所对动测方法的理论、技术进行了科学研究,开发出了 RSM 系列桩基分析仪和软件系统,现已在湖北地区广泛应用。
1.2.2桩基检测技术发展状况 目前在桩基承载力检测上常用的检测方法主要有:静载实验法、自平衡法;在基桩完整性检测上常用的检测方法主要有验比较费时费力,现在更侧重于发展自平衡法来检测基桩完整性。在基桩完整性检:低应变动力试桩、高应变动力试桩、超声波透射法和钻芯取样法等。在承载力检测上,由于静载实测上由于高应变比较麻烦,现在更侧重于低应变、超声波透射法和钻芯取样法。其中低应变更是由于仪器和操作等方便而被检测单位广泛使用。 1.2.2.1静载荷试验法 桩基静载试验在确定单桩极限承载力方面,它是目前最为准确、可靠 的检验方法,判定某种动载检验方法是否成熟,均以静载试验成果的对比误差大小为依据。因此,每种地基基础设计处理规范都把单桩静载试验列入首要位置。一般情况下,桩基静载试验的成果数据,如单桩承载力、沉降量等均认为是准确、可靠的,这已为无数的工程实例证明。 桩基测试技术理论的发展本身促进了桩土荷载传递机理理论的研究,而这一直是国内外岩土工程界研究的热点,在这方面我国的学者也通过试验研究发表了许多自己的理论方法。我国的沈保汉分析了大量的为测试位移和应力数据而埋有实测元件的试桩资料,结果表明: (1)S—㏒Q法的极限荷载是桩侧摩阻力得到充分发挥时的荷载,相应于极限荷载时的极限桩顶下沉量Su(即桩土间相对位移量)与桩的类型、桩径和施工方法等有关;对于同一施工类型的桩,一般说来,按摩擦桩、端承摩擦桩和摩擦端承桩的顺序排列,Su依次增大; (2)大直径钻孔桩的Su值比小直径钻孔桩的Su值大; (3)打入式预制桩和钻孔灌注桩的Su也有较大差别 (4)施工工艺和施工质量对钻孔桩的极限荷载Qu和极限桩顶下沉量Su有较大影响。 在桩的破坏模式研究方面,赵明华认为应分为三种模式,即:屈曲破坏、整体剪切破坏、刺入破坏;沈保汉认为应分为四种模式,即:端承摩擦桩的整体剪切破坏、摩擦桩的整体剪切破坏、摩擦端承桩的刺入剪切破坏、端承桩的屈曲破坏。 在依靠桩的下沉量确定桩的极限承载力方面,我国《建筑地基基础设计规范》(GBJ7-89)规定:当Q-s曲线无明显的拐点时,可取桩顶总沉降量为40㎜时相应的荷载值为单桩极限承载力;《建筑桩基技术规范》(JGJ94-94)规定:对于缓变型Q~s曲线一般可取s=40~60mm对应的荷载,对大直径桩可取s=0.03~0.06D(D为桩端直径,大桩径取低值, 小桩径取高值)所对应的荷载值;对于细长桩(ld>80)可取s=60~80mm对应的荷载。沈保汉建议,对直径为0.3m~0.5m的打套管成孔灌注桩可采用桩顶下沉量为桩径的10%所对应的荷载为极限荷载;对于钻孔扩底灌注桩可取桩顶下沉量为扩大头直径7%所对应的荷载为极限荷载。 1.2.2.2声波透射法方面 混凝土灌注桩超声检测法是在桩内预埋若干根平行于桩的纵轴的声测管道,将超声探头通过声测管直接伸人桩身混凝土内部进行逐点,逐段探测。其基本原理与上部结构构件的超声探伤原理相同,即根据超声脉冲穿越被测混凝土时传播时间、传播速度及能量的变化反映缺陷的存在,并估算混凝土的抗压强度和质量均匀性。但由于桩的混凝土灌注条件与上部结构的成型条件完全不同,尤其是水下灌注时差异更大,混凝土的配合比、灌注后的离析程度、声测管的平行度等许多因素,都会严重影n响对缺陷的判断和对强度及均匀性的推算,因此,灌注桩的超声检测必须有一套适合其特点的方法和判据,而不能完全延用上部结构检测的现有方法。 1.2.2.3应力波反射法完整性检测(低应变法) 基桩一般都具有较大的长径比,可近似看作一维杆件。当在桩顶施加某一机械力F(t)时,桩身质点因受迫振动产生弹性波沿桩体向下传播,当波遇到桩身因存在断裂等缺陷而形成波阻抗界面时,产生波的反射,并被安置在桩顶的高灵敏度传感器接收,通过对接收的反射波波形、振幅、频率及平均波速等分析,综合判别桩基的结构完整性,确定缺陷部位和程度,从而对桩的质量作出综合评价。 适用范围:灌注桩、预制桩、预应力桩等。 1.2.2.4高应变动力试验法 高应变动力法测试技术于20世纪80年代随美国PDI(Pile Dynamics,Inc.)公司的PDA(Pile Driv-ing Analyzer)仪器引入我国,90年代初 国内类似的仪器和计算软件也相继面世。近几年随着国内高层建筑数量的增多,该技术得到了广泛的应用和发展。它是通过在桩顶量测被激发的阻力产生的应力波和速度来确定承载力的。目前工程界应用最广发的动力试桩法是阻尼系数法和曲线拟合法。 1.2.3桩基动测领域的研究动向 虽然上述桩基检测技术在各种桩基检测工程中得到了广泛的应用,取得了巨大的社会效益和经济效益,但我们也应该清楚的看到,各种桩基检测技术都还存在一些问题。为了解决这些问题,一方面,要不断改善已有仪器的的硬件性能和质量,并努力开发出新的仪器,另一方面,要加强对桩基检测技术理论的研究工作,寻求更精确的物理模型。对于基桩检测信号
的分析处理方面,把现有的桩基检测方法和当今的一些先进的信号分析方法结合起来,将是一个非常重要的研究方向。小波分析方法是一种窗口大小固定但形状可改变,时间窗和频率窗都可以改变的时频局部化分析方法。即在低频部分具有较高的频率分辨率和较低的时间分辨率,在高频部分具有较高的时间分辨率和较低的频率分辨率,所以被称为数学显微镜。小波变换对不同的频率在时域上的取样步长是调节性的,即在低频时小波变换的时间分辨率较差,而频率分辨率较高;在高频时小波变换的时间分辨率较高,而频率分辨率较低,这正符合低频信号变化缓慢而高频信号变化迅速的特点。这便是它优于经典的傅立叶变换和短时傅立叶变换的地方。 我们可以通过选择合适的小波基函数对原始信号进行小波分析,实现信号时频分解,区分出不同物理本质的信号成分,结合场地条件分辨有效信号与干扰信号,再通过对“噪声”时段及频段的抑制,可以实现信号消噪,改善信号质量,从而提高桩基检测资料分析水平。随着人类工程活动的日益增多和科学技术的进步,这一领域的理论研究和工程运用都得到了较大的发展。但是桩基检测是一项很复杂的系统工程,无论在理论上还是实 践中目前都存在很多问题值得进一步的研究。 1.3机械钻孔灌注桩的概述 随着我国交通基础设施建设的快速发展,钻孔灌注桩作为一种基础形式以其适应性强、成本适中、施工简便等特点仍将被广泛地应用于公路桥梁及其它工程领域。灌注桩属于隐蔽工程,但由于影响灌注桩施工质量的因素很多,对其施工过程每一环节都必须要严格要求,对各种影响因素都必须有详细的考虑,如地质因素、钻孔工艺、护壁、钢筋笼的上浮、混凝土的配制、灌注等。若稍有不慎或措施不严,就会在灌注中产生质量事故,小到塌孔松散、缩颈,大到断桩报废,给国家财产造成重大损失,直至影响工期并对整个工程质量产生不利影响。据全国桩基动测学术交流会上统计资料表明,在被检测的灌注桩中大约有 5~10%是有缺陷的,不良地质中灌注桩缺陷率更高达14.7%;检测的桩基统计资料中表明,桩基断桩率为5.6%(其它有局部缺陷的未统计)。所以,必须高度重视并严格控制钻孔灌注桩的施工质量,尽量避免发生事故及减少事故造成的损失,以利于工程的顺利进展 这里简要介绍了一些灌注桩的分类,机械钻孔桩基常出现的问题及处理方法,并介绍了钻孔桩质量检测的一般方法,主要是运用应力波反射法检测钻孔灌注桩的施工质量,其具有检测速度快、费用低、便于全面普查桩的质量、判别桩的完整性和质量缺陷,是一种值得推广的方法。 1.3.1钻孔灌注桩的分类 钻孔灌注桩按其支承岩土的种类和荷载抵抗力的主要分量进行分类。 钻孔桩按其功能分为:均质土中摩擦桩、端承于硬土的硬土桩和端承于岩石的岩石桩三种主要类型。 钻孔灌注桩按其泥浆护壁的成桩方法通常可为:反循环钻孔法、正循环钻孔法、旋挖成孔法和冲击成孔法等几种。