貴州地基檢測告訴你橋梁樁基檢測方法

貴州地基檢測告訴你橋梁樁基檢測方法

1 貴州地基檢測教您低應變反射波法

1.1 目的與適用范圍

（1）本方法適用于混凝土灌注樁和預制樁等剛性材料樁的樁身完整性檢測。

（2）本方法是通過分析實測樁頂速度響應信號的特征來檢測樁身的完整性，判定樁身缺陷位置及影響程度，判斷樁端嵌固情況。

（3）使用本方法時，被檢樁的樁端反射信號應能有效識別。

1.2 儀具與材料技術要求

本方法需要下列儀具及材料：

（1）信號采集及處理儀：

①數據采集裝置的模-數轉換器不得低于12位；

②采樣間隔宜為10~500 s ? ，可調；

③單通道采樣點不少于1024 點；

④放大器增益宜大于60dB，可調，線性度良好，其頻響范圍應滿5Hz~5kHz。

（2）傳感器：

①傳感器宜選用壓電式加速度傳感器或磁電式速度傳感器，頻響曲線的有效范圍應覆蓋整個測試信號的頻帶范圍；

②加速度傳感器的電壓靈敏度應大于l00mV/g，電荷靈敏度應大于20PC/g，上限頻率不應小于5kHz，安裝諧振頻率不應小于6 kHz，量程應大于l00g；

③速度傳感器的固有諧振頻率不應大于30Hz，靈敏度應大于200mV/cm·s-1 ，上限頻率不應小于1.5 kHz，安裝諧振頻率不應小于1.5 kHz。

（3）激振設備：根據樁型和檢測目的，宜選擇不同材質和質量的力錘或力棒，以獲得所需的激振頻率和能量。

（4）專用附件。

1.3 方法與步驟

（1）準備工作：

①檢測前應對被檢工程進行現場調查，搜集其工程地質資料、基樁設計圖紙和施工記錄、監理日志等，了解施工工藝及施工過程中出現的異常情況。

②根據現場實際情況選擇合適的激振設備、傳感器及檢測儀，檢查測試系統各部分之間是否連接良好，確認整個測試系統處于正常工作狀態。

③樁頂應鑿至新鮮混凝土面，并用打磨機將測點和激振點磨平。樁頭不要破碎、不要有雜物、不要有水。

④應測量并記錄樁頂截面尺寸。

⑤混凝土灌注樁的檢測宜在成樁14d以后進行。

⑥打入或靜壓式預制樁的檢測應在相鄰樁打完后進行。

（2）傳感器安裝：

①傳感器的安裝宜采用石膏、黑色黃油（或粘性好的黃油）、粘性好彈性差橡皮泥等藕合劑，粘結應牢固，并與樁頂面垂直。

②對混凝土灌注樁，傳感器宜安裝在距樁中心1/2~2/3 半徑處，且距離樁的主筋不宜小于50mm。當樁徑不大于1000mm 時不宜少于2個測點；當樁徑大于1000mm 時不宜少于4個測點。

③對混凝土預制樁，當邊長不大于600mm時不宜少于2個測點；當邊長大于600mm時不宜少于3個測點。

④對空心樁的測試，錘擊點與傳感器安裝位置宜在同一水平面上，傳感器安裝位置宜為樁壁厚的1/2處。

⑤對預應力混凝土管樁不應少于2個測點。

（3）激振應符合下列要求：

①混凝土灌注樁、混凝土預制樁的激振點宜在樁頂中心部位；預應力混凝土管樁的激振點和傳感器安裝點與樁中心連線的夾角不應小于45°。

②激振錘和激振參數宜通過現場對比試驗選定。短樁或淺部缺陷樁的檢測宜采用輕錘短脈沖激振；長樁、大直徑樁或深部缺陷樁的檢測宜采用重錘寬脈沖激振，也可采用不同的錘墊來調整激振脈沖寬度。

③采用力棒激振時，應自由下落；采用力錘敲擊時，應使其作用力方向與樁頂面垂直。

（4）檢測工作應符合下列要求：

①采樣頻率和最小的采樣長度應根據樁長和波形分析確定。

②各測點的重復檢測次數不應少于3 次，且檢測波形具有良好的一致性

③當干擾較大時，可采用信號增強技術進行重復激振，提高信噪比；當信號一致性差時，應分析原因，排除人為和檢測儀器等干擾因素，重新檢測。

④對存在缺陷的樁應改變檢測條件重復檢測，相互驗證。

1.4 計算

（1）樁身完整性分析宜以時域曲線為主，輔以頻域分析，并結合施工情況、巖土工程勘察資料和波型特征等因素進行綜合分析判定。

（2）混凝土灌注樁采用時域信號分析時，應結合有關施工和巖土工程勘察資料，正確區分由擴徑處產生的二次同相反射與因樁身截面漸擴后急速恢復至原樁徑處的一次同相反射，以避免對樁身完整性的誤判。

（3）對于嵌巖樁，當樁端反射信號為單一反射波且與錘擊脈沖信號同相時，應結合巖土工程勘察和設計等有關資料以及樁端同相反射波幅的相對高低來推斷嵌巖質量，必要時采取其他合適方法進行核驗。

（4）樁身完整性的分析當出現下列情況之一時，宜結合其他檢測方法：

①超過有效檢測長度范圍的超長樁，其測試信號不能明確反映樁身下部和樁端情況；

②樁身截面漸變或多變，且變化幅度較大的混凝土灌注樁；

③當樁長的推算值與實際樁長明顯不符，且又缺乏相關資料加以解釋或驗證；

④實測信號復雜、無規律，無法對其進行準確的樁身完整性分析和評價；

⑤對于預制樁，時域曲線在接頭處有明顯反射，但又難以判定是斷裂錯位還是接樁不良。

1.5 結果判定

樁身完整性類別應按下列原則判定：

（1）I類樁：樁端反射明顯，無缺陷反射波，振幅譜線分布正常，混凝土波速處于正常范圍。

（2）Ⅱ類樁:樁端反射較明顯，但有局部缺陷所產生的反射信號，混凝土波速處于正常范圍。

（3）Ⅲ類樁:樁端反射不明顯，可見缺陷二次反射波信號，或有樁端反射但波速明顯偏低。

（4）Ⅳ類樁:無樁端反射信號，可見因缺陷引起的多次強反射信號，或按平均波速計算的樁長明顯短于設計樁長。

1.6 報告

報告應包含如下內容：

（1）樁身混凝土波速值；

（2）樁身完整性描述，包括缺陷位置、性質及類別；

（3）時域曲線圖，并注明樁底反射位置；

（4）樁位編號及平面布置示意圖，地質柱狀圖。

2 貴州地基檢測教您高應變動測法

2.1 目的與適用范圍

（1）本方法適用于檢測混凝土灌注樁、預制樁和鋼樁的單樁軸向抗壓極限承載力和樁身完整性；監測混凝土預制樁和鋼樁打入時樁身應力和錘擊能量傳遞比，為選擇沉樁工藝參數及樁長選擇提供依據。

（2）進行單樁的軸向抗壓極限承載力檢測應具有相同條件下的動-靜試驗對比資料和現場工程實踐經驗。

（3）超長樁、大直徑擴底樁和嵌巖樁不宜采用本方法進行單樁的軸向抗壓極限承載力檢測。

（4）當采取落錘上安裝加速度傳感器的方式實測錘擊力時，可參考《建筑基樁檢測技術規范》（JGJ 106-2014）要求。

2.2 貴州地基檢測告訴您儀具與材料技術要求

本方法需要下列儀具及材料：

（1）信號采集器：

①信號采樣點數不應少于1024點，采樣間隔宜取100~200 s ? 。當用曲線擬合法推算被檢樁的極限承載力時，信號記錄長度應確保樁端反射后不小于20ms或達到5L/c。

②信號采集器的采樣頻率應可調，其模-數轉換精度不應低于12位，通道之間的相位差不應大于50 s ? ；

（2）傳感器：

①力信號宜采用工具式應變傳感器測量，其安裝諧振頻率應大于2kHz，在1000 ?? 范圍內的非線性誤差不應大于±1%；

②速度信號宜采用壓電式加速度傳感器測量，其安裝諧振頻率應大于l0 kHz，且在1~3000 Hz范圍內靈敏度變化不大于±5% ，在沖擊加速度量程范圍內非線性誤差不大于±5 %。

③傳感器的靈敏度系數應計量檢定。

（3）激振設備：激振宜采用由鑄鐵或鑄鋼整體制作的自由落錘。錘體應材質均勻、形狀對稱、底面平整，高徑比不得小于1。檢測單樁軸向抗壓承載力時，激振錘的重量不得小于基樁極限承載力的1.2%。

（4）貫入度測量儀：樁的貫入度應采用精密儀器測定。

2.3 方法與步驟

（1）檢測混凝土預制樁和鋼樁的極限承載力的最短休止期應滿足下列條件：砂土7d， 粉土10d，非飽和粘性土15d，飽和粘性土25d。

（2）檢測混凝土灌注樁的極限承載力時，其樁身混凝土強度等級應達到設計要求。

（3）檢測前的樁頭處理：

①樁頂面應平整，樁頭高度應滿足安裝錘擊裝置和傳感器的要求，錘重心應與樁頂對中。

②加固處理樁頭時應滿足下列要求：

第一，新接樁頭頂面應平整且垂直于被檢樁軸線，側面應平直，截面積應與被檢樁相同，所用混凝土的強度應高于被檢樁的強度；

第二，被檢樁主筋應全部接至新接樁頭內，并設置間距不大于150mm的箍筋及上下間距不應大于120mm的2~3層鋼筋網片。

（4）檢測時在樁頂面應鋪設錘墊。錘墊宜由10~30mm厚的木板或膠合板等勻質材料制作，墊面略大于樁頂面積。

（5）傳感器的安裝：

①樁頂下兩側面應對稱安裝加速度傳感器和應變傳感器各1只，其與樁頂的距離不應小于1.5倍的樁徑或邊長。傳感器安裝面應平整，所在截面的材質和尺寸與被檢樁相同。

②應變傳感器與加速度傳感器的中心應位于同一水平線上，同側兩種傳感器間的水平距離不宜大于l00mm。傳感器的中軸線應與樁的軸線保持平行。

③在安裝應變式傳感器時，應對初始應變進行監測，其值不得超過規定的限值。

（7）激振應符合下列要求：

①采用自由落錘為激振設備時，宜重錘低擊，錘的最大落距不宜大于2.0m。

②對于斜樁，應采用相應的打樁機械或類似裝置沿樁軸線激振。

③實測樁的單擊貫入度應確認與所采集的振動信號相對應。用于推算樁的極限承載力時，樁的單擊貫入度不得低于2mm且不宜大于6mm。

④檢測樁的極限承載力時，錘擊次數宜為 2～3擊。

（8）檢測樁身完整性和承載力時，應及時分析實測信號質量、樁頂最大錘擊力和動位移、貫入度以及樁身最大拉（壓）應力、樁身缺陷程度及其發展情況等，并由此綜合判定本次采集信號的有效性。每根被檢樁的有效信號數不應少于2組。

（9）出現下列情況之一時，采集的信號不得作為有效信號：

①傳感器安裝處混凝土開裂或出現嚴重的塑性變形，使力信號最終未歸零；

②信號采集后發現傳感器已有松動或損壞現象；

③錘擊嚴重偏心，一側力信號呈現嚴重的受拉特征。

（10）試打樁用于評價其承載力時，應按樁端進入的土層逐一進行測試；當持力層較厚時，應在同一土層中進行多次測試。

（11）樁身錘擊應力監測應包括樁身最大錘擊拉應力和最大錘擊壓應力兩部分。樁身錘擊拉應力宜在預計樁端進入軟土層或樁端穿過硬土層進入軟夾層時測試；樁身錘擊壓應力宜在樁端進入硬土層或樁側土阻力較大時測試。

2.4 貴州地基檢測教您計算與判定

（1）錘擊信號選取與調整應符合下列規定:

①分析被檢樁的承載力時，宜在第一和第二擊實測有效信號中選取能量和貫入度較大者。

②樁身波速平均值可根據已知樁長、力和速度信號上的樁端反射波時間或下行波上升沿的起點到上行波下降沿的起點之間的時差確定。

③傳感器安裝位置處原設定波速可不隨調整后的樁身平均波速而改變。確有合理原因需作調整時，應對傳感器安裝處樁身的彈性模量按式（58）重新設置，且應對原實測力信號進行修正。

④力和振動速度信號的上升沿重合性差時，應分析原因，不得隨意調整。

（2）推算被檢樁的極限承載力前，應結合工程地質條件和設計參數，利用實測信號特征對樁的荷載傳遞性狀、樁身缺陷程度和位置及連續錘擊時缺陷的逐漸擴大或閉合情況進行定性判別。

（3）采用實測曲線擬合法推算被檢樁的極限承載力應符合下列規定：

①采用的樁和土的力學模型應能分別反映被檢樁和地基土的物理力學性狀；在各計算單元中，所用土的彈性極限位移不應超過相應樁單元的最大計算位移。

②曲線擬合時間段長度在12 / t L c ? 后的延續時間不應小于20ms或3L/c中的較大值。

③分析所用的模型參數應在巖土工程的合理范圍內，可根據工程地質和施工工藝條件進行樁身阻抗變化或裂隙擬合。

④擬合曲線應與實測曲線基本吻合，貫入度的計算值應與實測值基本一致，且整體曲線的擬合質量系數宜控制在合適的范圍之內。

（4）采用凱司法推算單樁的極限承載力時，應符合下列規定：

①只適用于樁側和樁端土阻力均已充分發揮的摩擦型樁。

②用于混凝土灌注樁時，樁身材質、截面應基本均勻。

（6）出現下列情況之一時，應按工程地質和施工工藝條件，采用實測曲線擬合法或其他檢測方法綜合判定樁身完整性：

①樁身有擴徑、截面漸變或多變的混凝土灌注樁。

②樁身存在多處缺陷的樁。

③力和速度曲線在上升沿或峰值附近出現異常，樁身淺部存在缺陷或波阻抗變化復雜的樁。

（7）試打樁分析時，樁端持力層的判定應綜合考慮巖土工程勘察資料，并應對推算的單樁極限承載力進行復打校核。

2.5 報告

報告應包含如下內容：

（1）實測力和速度信號曲線及由加速度信號經兩次積分后得到的樁頂位移信號曲線；擬合曲線、模擬的靜荷載-沉降曲線、土阻力和樁身阻抗沿深度的變化曲線；

（2）凱司法中所取定的值；

（3）試打樁和打樁監控所采用的樁錘和錘墊類型，監測得到的錘擊數、樁側和樁端阻力、樁身錘擊拉（壓）應力、能量傳遞比等隨入土深度的變化關系。

（4）試樁附近的地質柱狀圖及土的物理力學性能指標。

3 貴州地基檢測教您超聲波法

3.1 目的與適用范

本方法適用于直徑不小于 800mm 的混凝土灌注樁的完整性檢測，包括跨孔透射法和單孔折射法。

3.2 儀具與材料技術要求

本方法需要下列儀具及材料：

（1）檢測儀系統應包括信號放大器、數據采集及處理存儲器、徑向振動換能器等。

（2）檢測儀應具有一發雙收功能。

（3）聲波發射應采用高壓階躍脈沖或矩形脈沖，其電壓最大值不應小于 1000V，且分檔可調。

（4）接收放大與數據采集器應符合下列規定:

①接收放大器的頻帶寬度為 5~200kHz，增益不應小于 l00dB，放大器的噪聲有效值不大于2 V ? ；波幅測量范圍不小于 80 dB，測量誤差小于 1 dB。

②計時顯示范圍應大于 2000 s ? ，精度優于 0.5 s ? ，計時誤差不應大于 2%。

③采集器模-數轉換精度不應低于8位， 采樣頻率不應小于10kHz， 最大采樣長度不應小于32kB。

（5）徑向振動換能器應符合下列規定：

①徑向水平面無指向性。

②諧振頻率宜大于 25 kHz。

③在 1MPa 水壓下能正常工作。

④收、發換能器的導線均應有長度標注，其標注允許偏差不應大于 l0mm。

⑤接收換能器宜帶有前置放大器，頻帶寬度宜為 5~60 kHz。

⑥單孔檢測采用一發雙收一體型換能器，其發射換能器至接收換能器的最近距離不應小于30mm，兩接收換能器的間距宜為 20mm。

3.3 方法與步驟

（1）聲測管的埋設應符合下列規定：

①當樁徑不大于 1500mm時，應埋設三根管；當樁徑大于 1500mm 時，應埋設四根管。

②聲測管宜采用金屬管，其內徑應比換能器外徑大 15mm，管的連接宜采用螺紋連接，且不漏水。

③聲測管應牢固焊接或綁扎在鋼筋籠的內側，且互相平行、定位準確，并埋設至樁底，管口宜高出樁頂面 300mm 以上。

④聲測管管底應封閉，管口應加蓋。

⑤聲測管的布置以路線前進方向的頂點為起始點，按順時針旋轉方向進行編號和分組，每兩根編為一組。

（2）檢測前的準備應符合下列規定：

①被檢樁的混凝土齡期應大于 14d。

②聲測管內應灌滿清水，且保證暢通。

③標定超聲波檢測儀發射至接收的系統延遲時間0t 。

④準確量測聲測管的內、外徑和兩相鄰聲測管外壁間的距離，量測精度±lmm。

⑤取芯孔的垂直度誤差不應大于 0.5%，檢測前應進行孔內清洗。

（3）貴州地基檢測告訴您檢測方法應符合下列要求：

①測點間距不宜大于 250mm。發射與接收換能器應以相同標高同步升降，其累計相對高差不應大于 20mm，并隨時校正。

②在對同一根樁的檢測過程中，聲波發射電壓應保持不變。

③對于聲時值和波幅值出現異常的部位，應采用水平加密、等差同步或扇形掃測等方法進行細測，結合波形分析確定樁身混凝土缺陷的位置及其嚴重程度。

（2）對于混凝土聲速和波幅值出現異常并判為可疑缺陷區的部位。

（3）對支承樁或嵌巖樁，宜同時采用低應變反射波法檢測樁段的支承情況。

（4）樁身完整性類別判定:

① I類樁:各聲測剖面每個測點的聲速、波幅均大于臨界值，波形正常。

② II類樁:某一聲測剖面個別測點的聲速、波幅略小于臨界值，但波形基本正常。

③ III類樁:某一聲測剖面連續多個測點或某一深度樁截面處的聲速、波幅值小于臨界值，PSD值變大，波形畸變。

④ IV類樁:某一聲測剖面連續多個測點或某一深度樁截面處的聲速、波幅值明顯3.6 報告

報告應包含每根被檢樁各剖面的聲速-深度、波幅-深度曲線及各自的臨界值，聲速、波幅的平均值，樁身缺陷位置及程度的分析說明。

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