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桩基施工与常用的检测手段

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文章编号:1004—5716(2004)11—0028—04中图分类号:TU473116　文献标识码:B桩基施工与常用的检测手段胡　帅(中国地质大学研究生院,湖北武汉430074)摘　要:介绍了预制桩桩锤的选择、打桩引起的挤土效应及施工监测;泥浆、沉渣和后注浆技术对灌注桩承载力的影响,分析了目前各种桩基承载力测试方法的特点,并对目前桩基的完整性测试和打桩的振动监测的动态作了概述。关键词:桩基;施工;承载力测试;完整性测试;振动监测 桩基础是一种重要的基础结构形式。按施工方法的不同,可分为预制桩和钻孔灌注桩两大类,它们在国内外都有着大量的运用。如何有效地提高打桩效率,改善成桩工艺,成为工程界非常关心并亟待解决的问题。另外对桩基施工过程进行有效的监测。尽可能地防患于未然,以及如何准确、及时地预测检查桩基的完整性和最终承载力,都是岩土工程中非常具有实用价值的课题。1　预制桩的施工与监测预制桩按所用材料的不同,可分为混凝土预制桩、钢桩和木桩。按沉桩方式分有锤击或振动打入、静力压入和旋入等。其中采用锤入混凝土预制桩的成桩方式应用最广,本文对其施工与监测作一些分析。1.1　桩锤的选择在打桩过程中最大压应力受桩锤落到桩顶上的速度影响很大,在打桩过程中不同的桩将产生不同的应力—时间曲线,而对桩身质量、桩锤质量和土的阻力则不敏感,使用重锤并不会在桩顶产生更大的压力,但是它能比轻锤持续更久的加压时间,从而使得每一击能产生更大的贯入度。但如果桩打在坚硬的土层中,则最大压应力很可能出现在桩底而非桩顶,在这种情况下就应当作特别的考虑。当然,桩锤也不能过重,否则长时间的加压会使桩有一个较大的速度,使得在桩锤下降时桩与锤之间会脱开,虽然这只是一个很短的时间,但已足以使桩有一个自由端,使得压缩波在桩底回弹成为拉伸波,使得桩顶自由回弹,从而降低能量转换效率。1.2　打桩引起的挤土效应一方面由于锤击沉桩时进行得很猛烈,地表受到大大超过其极限强度的冲击,很快形成挤出破坏,使桩周围的地面隆起并产生水平位移。随着打桩的进行,土中存在连续的滑动面,土体不断地被挤出;另一方面,沉桩时,深层土受到上层土覆盖压力的约束大,土不能向上挤出,猛烈沉桩时土体受到压缩和挤实,使土中孔隙水压力上升,形成超孔隙水压力。这种超孔隙水压力在粘性土中消散很慢,更加剧了土体的挤压、位移和隆起。打桩时这种挤土作用会导致临近建筑物、地下结构和地下管线的损坏和开裂。预防挤土影响的措施有:采用预钻孔打桩工艺;合理安排沉桩顺序;控制沉桩速率;开挖防震沟;打设钢板桩围护;井点降水;预钻排水孔等。打桩对土体产生的挤压运动可抽象成对承受外部荷载或外加变形的土体所产生的应力场或应变场的确定。在这方面,Sagaseta作了较为深入的研究。同时,当桩所处的软土层中发生水平运动时,会在桩与土之间产生水平压力,接着导致桩身产生弯矩及发生弯曲变形。图1是对某大厦地基工程打桩时挤土位移及桩位移图。

图1　某大厦地基工程打桩时挤出位移及桩位移1.3　施工监测打桩过程中桩和土体系的回弹和永久变形,提供了相当丰富的桩承载力信息。IFCO受荷兰预制桩协会(PREPAL)的委托,在大量分析已有PDA测试结果的基础上,开发了以仅测试桩顶加速度为手段的PREPAL测试系统。目前主要用于预制桩的施工监测,其主要成果:①每击的最大应力;②击数随深度变化;③承载力;④打桩机锤击效率;⑤监测桩垫的工作情况,及时发出信息更换桩垫;⑥监测桩在锤击过程中是否有断桩现象。该系统由于仅采用一只加速度传感器,非常方便,直接安装在桩机操作室内,实现了桩基施工的全过程监测。2　钻孔桩的施工混凝土灌注桩是直接在施工现场桩位上成孔,然后在孔内安放钢筋笼,浇筑混凝土成桩。与预制桩相比,具有施工低噪音、低振动、桩长和直径可按设计要求变化自如、桩端能可靠地进入持力层或嵌入岩层、单桩承载力大、挤土影响小、含钢量低等特点。但总第102期2004年第11期 西部探矿工程WEST-CHINAEXPLORATIONENGINEERING seriesNo.102Nov.2004

© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.成桩工艺复杂、成桩速度较预制打入桩慢、成桩质量与施工工艺有密切关系,如出现吊脚桩、颈缩、断裂等。灌注桩按成孔方法分为:泥浆护壁成孔灌注桩、沉管灌注桩、干作业成孔灌注桩、爆扩成孔灌注桩和人工挖孔灌注桩等,以沉管灌注桩应用最广。2.1　泥浆和沉渣钻孔灌注桩由于是在地下开孔灌注成桩,故混凝土强度较难保证。水下混凝土凝固时,水、土和混凝土之间发生复杂的反应,在桩底不可避免会残留一定厚度的沉渣及持力层泡水软化,使桩侧摩阻力以及桩端阻力不能得到正常有效的发挥,从而极大地降低桩的承载力。用泥浆护壁的桩,当泥浆过稠时,桩身混凝土与桩周土之间形成一层1～5cm厚的泥皮。此时剪切滑裂面发生在紧贴桩身的泥皮内,导致桩侧摩阻力显著降低。反循环钻进中浆液的浓度控制是保证孔壁稳定的必要措施,但施工时间越长泥皮厚度越大,泥浆性能越差,对桩的承载性能影响越不利。因此应控制泥浆的浓度和性质,尽量缩短钻进时间,从而有效控制侧摩阻力的降低。钻孔灌注桩的直径沿桩长变化,其颈缩部分,桩土之间的剪切将在土中发生,桩身应力集中。颈扩部分,土对桩身的凸出部分有一个支撑力,并影响一定范围内的侧摩阻力的发挥。在分析时,考虑到充盈系数的影响,取d实际=(1+β)/2d设计,其中:β为充盈系数。另外,由于清孔方式不同,造成的桩底沉渣对大直径钻孔灌注桩的受力性能有很大的影响。如果沉渣处理得干净,对于大直径嵌岩桩来说,其桩端沉降非常小,停止加载的条件一般为已达到2倍的设计荷载,但其桩端阻力还未达到极限,说明桩的承载力还能提高,并没有充分利用其基岩的承载力。对于桩底有比较厚沉渣的大直径桩,停止加载的条件一般为桩顶沉降超过了允许值,其P-S曲线表现为陡降段,一般取陡降段起点的荷载作为桩的极限承载力,而事实上,此时只是表明桩底沉渣的压实,并不表示其已达到极限承载力的状态。故沉渣对桩的承载力的取值影响很大,同时也给分析结果带来了一定的误差。2.2　后注浆技术为了提高桩的施工工艺水平,使投入的材料得到更合理的利用以大幅提高桩的侧阻和端阻,国内外都在研究灌浆技术。灌浆技术在处理岩土体和地下结构物薄弱环节方面成了非常有效的手段。而且随着灌浆材料、工艺处理和监控水平等各方面都更加成熟和科学,灌浆技术已经逐步被应用到桩基工程加固领域中。其中桩底注浆和桩侧注浆(简称后注浆)就是该应用的典范之一。我国利用后注浆技术始于20世纪80年代初,北京等地区曾应用桩底注浆处理砂砾石持力层干作业灌注桩桩底虚土及提高其端阻力的试验和工程实践,取得了良好的效果。到了1993年,中国建筑科学研究院地基基础研究所开发成功桩底和桩侧后注浆专利技术并在实际工程中得到广泛应用。3　桩基承载力测试3.1　概述无论是静力还是动力桩基测试方法均对桩———土系统施加力F(t),根据系统的响应[如速度a(t)、速度v(t)和位移s(t)],识别该系统的特性(桩的完整性、土的阻力和桩的承载力等)。土是两相介质,在不同的加荷速率下,其强度及变形特性相差很大。不同的测试方法,加荷速率及幅度不同,从而桩—土体系所表现的性能不同,导致各种方法的测试结果存在差异。 表1是各种桩基测试方法的力持续时间及变形速率。图2给出了变形速率对砂性土的变形和强度影响。粘性土也有类似的结论。比较表1及图2,各种动力测试方法的荷载持续时间对测试结果的影响。砂性土中桩的静载荷试验结果也表明,当桩接近破坏时的速率从10-4m/s增加到10-3m/s时,摩阻力约增加15%。当然,变形速率的影响可在土模型中考虑(如:case法CAPWAP法),但至今这种考虑还非常粗略。正因为如此,欧洲规范规定,PDA测试结果只有当其与桩型相同、桩长和桩截面相似、地基条件相当的静载荷试验结果经过比较后,才能用于设计。表1　各种桩基测试方法的力持续时间及变形速率测试方法静载荷试验CPT拟静载荷试验大应变动力测试小应变动力测试PSPLTSTATNAMICPDA、PREPAL(瞬态)力持续时间t(s)0.20.080.010.0005桩的平均速度v(m/s)0.00010.020.10.52桩的运动特点静力运动静力运动拟静力运动刚体运动应力波传播应力波传播土的性能静力静力变形速率影响较小变形速率影响较大变形速率影响大3.2　CPT及静载荷试验根据地基勘察资料计算桩的承载力是一个非常难的课题。对于打入式桩,桩的打入改善了桩周土,土工试验得到的参数往往是实际的下限值。而对非打入式桩,计算其承载力就更加困难,成孔往往减少了桩周土的有效应力,使桩的承载力减小,土工试验得到的参数一般情况下是实际的上限值。在荷兰,CPT被认为是评价桩承载力的最有效方法。利用CPT结果确定的桩设计承载力,一般不再进行承载力测试。但是1982年第二届欧洲贯入试验会议期间进行的测试表明,利用土工资料计算桩的承载力差异很大。正因如此,几乎所有国家均把静载荷试验作为确定桩承载力的最可靠方法。由于锚桩反力系统实际上利用土的重力作反力,使土的有效应力降低,从而使桩的承载力降低。当然这种差异与桩型、土层情况、桩距等因素有关。但从这方面看利用锚桩作反力的试验结果和压重作反力的相比总是偏小。传统的静载荷试验的荷载沉降测试既费力,误差又大,IFCO新近开发的荷载沉降测试系(LD-System),具有高精度、自动连续记录和分析试验结果的优点,克服了这方面的困难。承载力取值方法的不同对结果的影响也很大。一根打入桩的静载荷试验曲线,分别让几个国际上有名的专家确定允许承92　2004年第11期 胡　帅:桩基施工与常用的检测手段

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图2　变形速率对砂性土的变形和强度影响载力和极限承载力。得到的允许承载力在100～250t之间,极限承载力在300～540t之间。虽然允许承载力和极限承载力总的定义都相同,但不同专家具体标准不一样。上述实例说明了桩基的复杂性,即使用目前最可靠的方法测试,也存在许多误差因素。这些基本问题,在桩基动测时同样存在,而且某些方面更加突出。3.3　动力测试包括用于测试桩基承载力的PDA(PileDrivingAnalyzer打桩分析仪)等大应变动测和用于测试桩身结构完整性的PIT(桩身结构完整性分析仪)及其它(如锤击激振、机械阻抗、水电效应、共振等)小应变动测。对于等截面、质地较均匀的预制桩,这些测试效果可靠或较为可靠。灌注桩的动测检验,目前已有相当多的实践经验,而具有一定的可靠性。常规的PDA测试即在桩头下一定距离安装两只应变和两只加速度传感器,测试在桩头受冲击力下的应变和加速度。PDA分析承载力的方法很多,既有简单的计算公式(如case法、Impedance法、TND法),也有复杂的拟合法(如CAPWAP法、TNOWAVE法)。研制PDA原先目的用于监测预制桩的打入性能,现在已经用于其他类型的桩。我国从事PDA研究、开发和应用的人员已很多,也有大量这方面的文献。PDA测试桩承载力的情况如何?第四届国际应力波会议也进行了这方面的考虑。共有国际上有名的10家单位,参加了4根预制桩的PDA测试和分析。大会在收到这些单位对这4根桩的荷载—沉降曲线分析结果后,对这4根及另一根未进行动力测试的桩进行静载试验。设置1根未经过动力测试的桩进行静载试验,是为了评价动力试验本身对承载力的影响。图3给出了其中1根的静载荷试验和PDA最高和最低测试结果(桩长11.5m、截面0.25m×0.25m)。PDA的破坏荷载上下限分别为90kN和510kN,静载试验的破坏荷载340kN。 有许多因素会造成WEAP和CAPWAP分析的误差,但土模型是一个非常关键的因素。现采用的Smith模型,无论是理论分析、室内试验或现场模拟都证实与实际情况相差很大。能够综合考虑土的弹塑性、动力阻尼(应变率影响)、能量辐射阻尼的合理模型不难构造。问题是即使现在的简单模型,CAPWAP的拟合结果也不唯一。此外,由于计算机速度限制,CAPWAP

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建筑桩基检测的主要内容与方法

建筑桩基检测的主要内容与方法

建筑桩基检测的主要内容与方法

摘要：目前中国基建行业正处于高速发展阶段，桩基础作为目前应用最为广泛的基础形式之一，目前我国的桩基检测技术在快速发展，桩基检测形式众多，如：低应变检测、竖向静载试验、钻芯法、声波透射法等，都是十分成熟的工艺。桩基础作为建筑物的竖向承重结构，其施工质量影响到整个建筑物的安全性，因此，对桩基础的质量检测自然是不可缺少，同时更要具备科学性和准确性。本文就桩基检测经常使用的各种检测手段的优点和缺点以及桩基检测过程经常出现的问题进行分析，并提出针对不同工程、特殊情况应对桩基检测评定标准进行适当调整。

关键词：建筑桩基检测；主要内容；方法

1建筑桩基的特征和桩基检测的重要性

在建筑工程中桩基具有非常重要的作用，桩基、桩身和桩尖可将建筑工程上部的荷载传递到承载力较好的持力层上，以维持上部结构的稳定性，以免基础发生不均匀沉降，引起上部结构倾斜、倒塌。相比建筑工程的其他结构，桩基特征非常显著，如桩基的承载力强、稳定性高、不均匀沉降量少、抗震性好等，通过桩基可减少甚至是解决建筑工程的不均匀沉降问题，保证建筑工程的稳定性和安全性。因此，在建筑工程施工中必须提高和保证桩基施工质量，尤其近年来，高层建筑工程越来越多，对桩基施工质量提出了更高的要求，出现了很多新型桩基施工技术和检测技术。影响建筑桩基施工质量的因素较多，包括：水文地质勘探的准确性、设计的合理性、施工的科学性等，任何一个细节把控不当都会影响桩基的施工质量，甚至会引起工程事故，造成无法挽回的损失和影响。建筑桩基大多深埋地下，需要借助先进的检测仪器和设备，才能全面检测建筑桩基质量，也只有不断提高桩基检测技术水平，丰富检测手段，才能不断提高建筑桩基施工质量，促使我国建筑事业持续健康发展。

2各种检测方法原理及特点介绍 2.1静载试验

静载试验是指在设计要求承载力设计值的基础上，对工程桩单桩顶部位置采用加荷的方式逐级施加竖向力，通过仪器观测单桩顶部随时间和加荷情况变化产生的沉降位移或者上拔位移，再通过实验数据的折线图来确定对应位置的单桩竖向承载力的试验方法。单桩竖向抗压静载试验一般是采用船筏式组合钢梁和砼块(重物)组成的压重平台放置于检测桩两侧的碎石垫层上，作为施荷反力系统，荷重根据设计承载力要求确定。静载试验是一种最为直观的检测单桩承载力的方法，通过桩顶上的千斤顶施加竖向荷载，测量沉降数据，将竖向荷载与沉降关系以曲线图反映出来，从而根据曲线图的情况来判断单桩竖向承载力。此方法优点是准确、更为直观、且较为可靠。但测试仪器精度存在差异、不同工程的实际工况等因素，导致静载试验也存在误差。因此，静载试验结果不具备唯一性。同时，静载试验只能检测单桩承载力是否满足设计要求，却无法对桩身本身的质量缺陷进行检测，即无法对于桩身完整性是否存在缺陷进行判断，对于后期单桩自身的耐久性无法确定是否满足要求。

工程桩钻芯法检测方案

工程桩钻芯法检测方案

工程桩钻芯法检测方案

随着城市化进程的不断加快，工程建设成为了城市发展中必不可少的一部分。而在大型建筑工程中，桩基是一种重要的地基处理工艺，用于解决地基承载力较差的状况，以保证建筑物及其结构的安全性和稳定性。在桩基施工过程中，桩基的质量和工程安全问题，常常引起工程师的高度重视。而工程桩的质量检测则非常重要，而桩基钻芯法检测是一种常用的检测方法之一。

桩基钻芯法检测是通过将锯齿状的刀具切入桩身，取出来的岩土芯进行检验，以获取有关地质情况、强度和承载能力的一系列参数。这个方法具有检验速度快、结果准确、取芯深度较大等优点。在大型工程中应用广泛，常常充当着重要的检测手段。

一、桩基钻芯法检测的原理

1.岩土芯的提取

在桩身进入岩石或者较硬地质层时，应该进行钻芯提取。这需要利用专门的钻芯设备，在桩身进入深处后，可以通过采用不同类型的取芯钻具，将岩土芯进行提取。在提取的过程中应该保证取芯的完整性，避免岩土芯的坍落，从而导致检测失真。

2.岩土芯的检测

在取得岩土芯之后，需要对其进行具体的实验室检测。这包括对岩土芯的物理性质、力学性质、化学性质等多方面进行分析和实验，以得到关于岩土芯的各种参数和特性。这是对桩基质量的评估和保证提供了重要数据。

二、桩基钻芯法检测的步骤

1. 确定检测点和检测深度

在桩基工程完成后，需要确定进行钻芯法检测的具体位置和深度。这需要根据工程设计要求和施工现场的实际情况进行综合考虑。选择好检测点之后，需要确定对应的检测深度。

2. 钻芯提取

在确定好检测点和检测深度之后，就需要进行钻芯提取的工作。这是需要使用专门的设备和工具来完成的。需要进行严格的安全防护，并且要保证提取的岩土芯的完整性。

3. 岩土芯的实验室检测

提取到的岩土芯需要送往实验室进行详细的检测。这包括物理力学性质的检测，如抗压强度、抗拉强度、抗压弹性模量等；另外还需要进行岩土芯的化学性质、渗透性等方面的检测。

4. 检测报告编制 在完成实验室检测后，需要对检测结果进行整理和分析。根据检测结果编制检测报告，向业主、监理单位和相关部门进行汇报，并对检测结果的合格性进行评估。

CFG桩水泥搅拌桩基检测方案

CFG桩水泥搅拌桩基检测方案

CFG桩水泥搅拌桩基检测方案

概述

水泥搅拌桩是一种常见的桩基施工方法，主要由混凝土和钢筋构成。水泥搅拌桩具有较高的承载能力和抗侧移能力，广泛应用于房屋建筑、桥梁、码头等工程中。为了保证搅拌桩的质量和稳定性，需要进行一系列的检测与评估。本文将介绍CFG桩和水泥搅拌桩基检测方案。

CFG桩检测方案

1.超声波检测：超声波检测是一种常用的非破坏性检测方法，可以用于评估CFG桩的质量和缺陷情况。通过测量超声波在CFG桩中传播的速度和幅度，可以获得桩体的强度和质量情况。检测时需要选择适当的超声波探头和测量位置，以充分评估CFG桩的整体质量。

2.钻芯取样：钻芯取样是一种常用的检测方法，可以用于评估CFG桩的混凝土质量和钢筋布置情况。通过取样后的钻芯样品进行实验室试验，可以获得混凝土的抗压强度和抗折强度等指标。此外，还可以通过钻芯样品观察钢筋的布置情况，以评估桩体的连接性和整体受力情况。

3.动力触探法：动力触探法是一种常用的检测方法，可以用于评估CFG桩的承载力和桩长情况。通过在桩顶施加一定的冲击力和触探器重，观察反弹次数和沉入深度，可以估计CFG桩的抗压性能和桩长。检测时需要选择适当的触探器和测量位置，以充分评估CFG桩的承载力和桩长。

1.静载试验：静载试验是一种常用的检测方法，可以用于评估水泥搅拌桩基的承载能力和变形情况。通过在桩顶施加一定的荷载，观察桩身和周围土体的变形情况，可以估计水泥搅拌桩基的承载力和变形性能。检测时需要选择适当的荷载水平和观测点，以充分评估水泥搅拌桩基的承载能力和变形情况。

2.地质勘探：地质勘探是一种常用的检测方法，可以用于评估水泥搅拌桩基周围土体的力学性质和稳定性。通过采集土样进行室内试验，可以获得土体的抗剪切强度、压缩模量等参数。此外，还可以通过观测地层的分布和变化情况，评估土体的稳定性和可能存在的不良地质现象。

3.振动触探法：振动触探法是一种常用的检测方法，可以用于评估水泥搅拌桩基的承载能力和桩长情况。通过在桩顶施加一定的振动力和触探器重，观察振动响应的特征，可以估计水泥搅拌桩基的抗压性能和桩长。检测时需要选择适当的触探器和测量位置，以充分评估水泥搅拌桩基的承载能力和桩长。

桩基抽芯检测规范

桩基抽芯检测规范

桩基抽芯检测规范

桩基抽芯检测规范是为确保施工过程中的桩基质量，减少施工风险，提高工程质量，保障工程安全而制定的。以下是桩基抽芯检测规范的相关内容。

一、抽芯检测的目的和原则

1. 目的：通过抽取桩基心样来检测桩基质量，判断桩基的承载力、变形性能和抗震性能，为工程设计和施工提供依据。

2. 原则：抽芯检测应遵循科学、准确、可靠、规范的原则，确保检测结果的客观性和有效性。

二、抽芯检测的方法和手段

1. 抽芯方法：根据不同的桩基类型和要求，可采用手动抽芯、机械抽芯或者水压抽芯的方法进行。

2. 抽芯手段：可利用钻机、水压机等工具，辅以手动工具进行抽芯操作。

三、抽芯检测的流程

1. 检测前准备：确定检测位置和深度，清理检测点周围区域，安装检测设备，并确保设备正常运行。

2. 抽芯操作：按照规定的方法和手段，进行抽芯操作。抽芯过程中要注意保持抽芯速度的稳定、芯管的完整，防止因操作不当导致芯样损坏或者污染。

3. 芯样处理：将抽取的芯样进行必要的处理，例如测定芯样的长度、直径，清洁或者贴附标签等。

4. 检测数据采集：将芯样的相关数据记录下来，包括芯样的编号、位置、深度、直径、长度等。 5. 数据分析和报告编制：根据采集到的数据，进行分析和计算，得出相应的检测结果，并编制检测报告。

四、抽芯检测的质量控制要求

1. 操作人员：抽芯检测的操作人员应具备相关专业知识和经验，并持有相关检测人员资质证书。

2. 抽芯设备：抽芯设备要符合相关国家标准，且保持设备的良好状态和正常运行。

3. 检测数据：抽芯检测的数据应真实可靠，数据采集应准确完整，并且要保存相关原始数据和记录。

4. 检测结果：抽芯检测的结果要准确反映桩基质量，并根据相关规范进行评价和判定。

五、抽芯检测的安全措施

1. 操作安全：操作人员应佩戴必要的安全防护设备，遵守操作规程，确保操作过程的安全。

2. 工地安全：抽芯检测区域应设立明显的警示标志，保证工作区域的安全通道，并确保周边区域的安全。