1、110.1 10.1 概概 述述 桩基础通常在地下或水下，属隐蔽工程。桩基础工程的质量直接关系到整个桩基础通常在地下或水下，属隐蔽工程。桩基础工程的质量直接关系到整个建筑物的安危。桩基础施工程序繁琐、技术要求高、施工难度大，容易出现建筑物的安危。桩基础施工程序繁琐、技术要求高、施工难度大，容易出现质量问题。因此，桩基础工程的试验和质量检验尤为重要，设计前、施工中质量问题。因此，桩基础工程的试验和质量检验尤为重要，设计前、施工中和施工后都要进行必要的试验和检验。随着我国基本建设的迅猛发展，以及和施工后都要进行必要的试验和检验。随着我国基本建设的迅猛发展，以及桩基础的大量应用，从事桩基础工程检测的
2、队伍必将日益壮大。随着科学技桩基础的大量应用，从事桩基础工程检测的队伍必将日益壮大。随着科学技术的发展，桩基工程检测技术也在不断更新和提高。术的发展，桩基工程检测技术也在不断更新和提高。本章主要介绍了桩基室内模型试验内容与现场检测内容、模型桩室内静载试本章主要介绍了桩基室内模型试验内容与现场检测内容、模型桩室内静载试验、模型桩室内离心试验、桩基现场成孔质量检测、桩身混凝土钻芯取样法验、模型桩室内离心试验、桩基现场成孔质量检测、桩身混凝土钻芯取样法检测、低应变反射波法检测桩身质量、孔中超声波法检测桩身质量、桩基承检测、低应变反射波法检测桩身质量、孔中超声波法检测桩身质量、桩基承载力检测方法、基桩
3、高应变检测、自平衡法检测原理等内容。载力检测方法、基桩高应变检测、自平衡法检测原理等内容。2学完本章后应掌握以下内容：学完本章后应掌握以下内容： （1）桩基室内模型试验与桩基现场检测包含的内容；）桩基室内模型试验与桩基现场检测包含的内容； （2）模型桩室内静载试验设计内容与方法；）模型桩室内静载试验设计内容与方法； （3）模型桩室内离心试验的原理与试验方法；）模型桩室内离心试验的原理与试验方法； （4）桩基现场成孔质量检测内容与试验方法；）桩基现场成孔质量检测内容与试验方法； （5）钻芯取样法检测桩身质量的方法；）钻芯取样法检测桩身质量的方法； （6）低应变反射波法检测桩身质量内容与方法；）低
4、应变反射波法检测桩身质量内容与方法； （7）孔中超声波法检测桩身质量内容与方法；）孔中超声波法检测桩身质量内容与方法； （8）高应变检测内容与方法；）高应变检测内容与方法； （9）自平衡法检测原理。）自平衡法检测原理。3 学习中应注意回答以下问题：学习中应注意回答以下问题：（1）桩基室内模型试验研究的问题主要包括哪些方面？桩基现场检测包括哪）桩基室内模型试验研究的问题主要包括哪些方面？桩基现场检测包括哪些内容？些内容？（2）模型桩室内静载试验的设计包括哪三个方面内容？）模型桩室内静载试验的设计包括哪三个方面内容？（3）模型桩室内离心试验的原理是什么？离心试验主要装备有哪些？有哪些）模型桩室内离
5、心试验的原理是什么？离心试验主要装备有哪些？有哪些试验步骤？试验步骤？（4）桩基现场成孔质量检测的目的是什么？成孔质量检验标准有哪些？如何）桩基现场成孔质量检测的目的是什么？成孔质量检验标准有哪些？如何进行桩位偏差检查？桩孔径、垂直度的检测有哪些方法？孔底沉渣厚度如何检进行桩位偏差检查？桩孔径、垂直度的检测有哪些方法？孔底沉渣厚度如何检测？测？（5）钻芯法检测的目的与适用范围？钻芯法检测的设备及现场操作方法？芯）钻芯法检测的目的与适用范围？钻芯法检测的设备及现场操作方法？芯样试件抗压强度如何计算？检测数据的分析与判定方法？样试件抗压强度如何计算？检测数据的分析与判定方法？（6）低应变反射波法检
6、测桩身质量的原理是什么？反射波法有哪些典型的波）低应变反射波法检测桩身质量的原理是什么？反射波法有哪些典型的波形特征？如何确定桩长及桩身缺陷位置？桩身完整性程度分析的方法是什么？形特征？如何确定桩长及桩身缺陷位置？桩身完整性程度分析的方法是什么？反射波法测试仪器及测试方法？反射波法测试仪器及测试方法？（7）孔中超声波法检测桩身质量的原理是什么？超声波法检测的仪器与检测）孔中超声波法检测桩身质量的原理是什么？超声波法检测的仪器与检测方法有哪些？如何判定桩身混凝土缺陷？方法有哪些？如何判定桩身混凝土缺陷？（8）高应变动测的原理是什么？高应变动测法如何进行桩身质量的检验及承）高应变动测的原理是什么？
7、高应变动测法如何进行桩身质量的检验及承载力的计算？载力的计算？（9）什么是自平衡法检测？自平衡法检测原理是什么？）什么是自平衡法检测？自平衡法检测原理是什么？410.2 桩基室内模型试验内容与现场检测内容桩基室内模型试验内容与现场检测内容 10.2.1 桩的室内模型试验内容桩的室内模型试验内容桩基工程研究中，在不宜进行原型试验时，可以采用室内模型试验作为桩基工程研究中，在不宜进行原型试验时，可以采用室内模型试验作为一种有效方法。一种有效方法。桩的室内模型试验（桩的室内模型试验（model test of pile）是根据桩基的实际工作状态，）是根据桩基的实际工作状态，建立与原型具有相似性规律的
8、模型，通过控制试验条件，研究桩基的受建立与原型具有相似性规律的模型，通过控制试验条件，研究桩基的受力变形等特性的试验，它包括模型桩室内静载试验和模型桩室内离心试力变形等特性的试验，它包括模型桩室内静载试验和模型桩室内离心试验两种，在试验中要注意尺寸效应的影响，因为模型桩可以依工程桩按验两种，在试验中要注意尺寸效应的影响，因为模型桩可以依工程桩按比例缩小，但土颗粒及土、水应力状态不能按比例缩小。但桩基室内模比例缩小，但土颗粒及土、水应力状态不能按比例缩小。但桩基室内模型试验可以发现桩承载力与变形特性的变化规律供设计和研究使用。桩型试验可以发现桩承载力与变形特性的变化规律供设计和研究使用。桩基室内
9、模型试验研究的问题大致包括以下几个方面：基室内模型试验研究的问题大致包括以下几个方面：1.桩基受力特性（桩基受力特性（mechanics property of pile foundation）；）；2.桩基变形特性（桩基变形特性（deformation property of pile foundation）；）；3.桩基稳定性问题（桩基稳定性问题（stability problem of pile foundation）；）；4.桩基设计参数问题（桩基设计参数问题（design parameters problem of pile foundation）；）；5.桩基施工中的问题（桩基施工
10、中的问题（construction problem of pile foundation）。）。5 10.2.2 桩基现场检测内容桩基现场检测内容桩基础在施工中容易出现各种质量问题，因此桩基工程的试验、检测、验收工作非常重要。桩基的主要检测内容和检测方法见表10-1。 610.3 模型桩室内静载试验模型桩室内静载试验 桩基的模型试验一般属于科学研究性试验。在明确试验目的的基础上，桩基模型试验设计一般包括以下三个方面：模型桩设计（design of model pile）、荷载装置设计（design of loading experiment）和试验观测设计（design of experime
11、ntal observation）。10.3.1 模型桩室内静载试验设计模型桩室内静载试验设计 根据模型试验和原型试验的力学性能的相似关系，确定模型桩的材料、数量、直径、长度、布置方式和桩身测试元件的埋设等。 目前，桩身测试元件采用较多的是电阻应变片。在模型桩的适当位置埋设电阻应变片，可以得到相应的桩身轴力、弯矩和剪力的变化情况。 在进行模型桩设计时，需考虑地基土的模拟方法和有关技术。若地基土为砂、砾砂等，试验前应确定其颗粒级配。若地基土为黏性土，需确定其密实度和固结情况。10.3.2 模型桩室内静载试验装置设计模型桩室内静载试验装置设计 荷载装置设计首先必须明确荷载类型，桩基承受的是静载还是
12、动载，是水平荷载还是竖向荷载。试验的加载装置因试验类型不同而不同，现场小尺寸模型试验可以采用堆载平台装置或锚桩反力装置施加竖向荷载，当室内模型试验所施加的荷载较小时，可采用砝码加载。 根据试验目的要求，规定荷载分级、每级加载量、加卸载速度和间歇时间，并确定变形的稳定标准。7 10.3.3 模型桩室内静载试验观测设计模型桩室内静载试验观测设计 模型试验观测设计主要是确定观测项目、测点布置、仪器选择、观测方法等，各设计内容的特点见表10-2。810.4 模型桩室内离心试验模型桩室内离心试验 土工离心模型试验（indoor centrifuge model experimental of pile）
13、是一种行之有效的物理模型，是以相似理论为理论基础，将原型材料按一定比例尺制成模型后，置于由离心机生成的离心场中，通过加大土体的体积力，使模型达到与原型相同的应力状态，从而使原型与模型的变形和破坏过程保持良好的相似性，并以此来研究原型的变形和破坏。 10.4.1室内模型试验相似定律室内模型试验相似定律 相似理论是说明自然界和工程科学中各种相似现象、相似原理的学说，它的理论基础是关于相似的三个定理。910111213 10.4.3 模型比尺模型比尺n的确定的确定 对于桩基的离心模型试验而言，尽可能缩小模型的体积，能极大的减少模型各处加速度的不均匀性，从而提高试验的精度。 模型比尺n的选择需要综合考
14、虑各种影响因素，比如所选原型桩的尺寸、模型箱的尺寸、离心机自身设备及模拟精度等限制。 本书10.4.5节实例中由于进行大直径超长桩的离心模型试验，原型桩主要桩长为70m，有必要选用大型模型箱进行离心模型试验，因而试验选取10009001000mm(长宽高)模型箱进行试验；同时由于模拟精度的问题，模型要尽可能小，用以减小误差；还有考虑到试验量测仪器(应变片、应力计)安装难度及其量程的限制，模型应选取较大的尺寸。综合考虑，试验选取模型比尺n100。1415161710.4.5 离心模型试验实例离心模型试验实例离心模型试验可以用来研究单桩及群桩的受力性状，下面介绍笔者课题组所做的离心模型试验内容及试
15、验方法。1.模型土的基本物理力学性质模型土的基本物理力学性质试验采用宁波嘉和中心的现场土样，其主要土层为淤泥质黏土层，因而本次试验取淤泥质黏土作为模型土的主要土质，同时考虑现场实际持力层为粉砂层，故试验在模型箱底层铺设一定厚度的粉砂层。现场淤泥质黏土和粉砂的物理、力学性质指标见表10-5所示。18192021222310.5 桩基现场成孔质量检测桩基现场成孔质量检测 灌注桩成孔作业由于是在地下、水下完成，质量控制难度大，容易产生塌孔、缩颈、桩孔偏斜、沉渣过厚等问题。 因此，灌注桩在混凝土浇注前进行成孔质量检测对于控制成桩质量显得尤为重要。10.5.1 成孔质量检验标准成孔质量检验标准 我国的国
16、家标准以及交通、建筑等行业颁布的有关桩基础施工技术及验收规范中，对混凝土灌注桩成孔质量的检验内容、检验标准、检查方法等提出了具体规定和要求。成孔质量检验的内容包括桩孔位置（Pile Position）、孔深（Hole depth）、孔径（Pile diameter）、垂直度（vertical deviation）、沉渣厚度（Sediment thickness）、泥浆指标等。24252610.5.2 桩位偏差检查桩位偏差检查 桩位偏差（Pile deviation），即实际桩位置偏离设计位置的差值。由于上部结构作用在基础上的荷载位置是不能变动的，桩偏位后，桩的受力状态发生了改变，即便采取补桩，
17、加大基础底梁或承台等补救措施，也往往难以达到桩的原设计要求。桩偏位后造成的后果导致桩的可靠性降低、工程造价增加与工期延长等。 施工中由于各种因素的影响，如测量放线误差、护筒埋设时的偏差、钻机对位不正、孔空段孔斜造成的偏差、钢筋笼下设时的偏差等，都会造成桩位偏离设计位置。因此，要保证桩位的正确性，首先在施工中就应将每一个环节的偏差控制在最小范围内。桩位中心位置的偏差要求，应满足桩的设计规定或相关的规范标准。27 10.5.3 桩孔径、垂直度及孔底沉渣厚度检测桩孔径、垂直度及孔底沉渣厚度检测 桩孔径、垂直度及孔底沉渣厚度检测（Inspection of hole diameter ,vertica
18、l deviation and sediment thickness）是成孔质量检测中的重要内容。目前用于孔径检测的仪器大多可同时测量桩的垂直度。这里介绍应用比较广泛的伞形孔径仪检测。 伞形孔径仪(也称井径仪，如图10-9所示)是国内目前采用较多的一种孔径测量仪器。它是由孔径仪、孔斜仪、沉渣厚度测定仪三部分组成的一个测试系统，仪器由孔径测头、自动记录仪、电动绞车等组成。仪器通过放入到桩孔中的一专用测头测得孔径的大小，通过在测头上安装的电路将孔径值转化为电信号，由电缆将电信号送到地面被仪器接收、记录，根据接收、记录的电信号值可计算或直接绘出孔径。281.孔径测量孔径测量（Measurement
19、of hole diameter）如图10-9所示，孔径仪测头前端有四条测腿，测腿可在弹簧和外力的作用下自动张开、合拢，如同一把自动伞。测头放入孔中后，弹簧力使测腿自然张开并以一定的压力与孔壁接触，孔径变大则测腿张开角也变大，孔径缩小则孔壁压迫测腿收拢，测腿的张开角变小，四条测腿成两组正交分别测量两个方向的孔径值，取平均值作为某测点的孔径。当将测腿从孔底提升至孔口，随着孔径的变化，测腿可量出孔中各高程的孔径。 2.垂直度测量垂直度测量（Measurement of vertical deviation）采用伞形孔径仪测试系统中配套的专用测斜仪，在孔内不同深度连续多点测量其顶角和方位角(如图10
20、-10a)，根据所测得的顶角、方位角可计算孔的倾斜度。测斜仪的顶角测量利用铅垂原理，测量系统由顶角电阻(电阻值已知)、顶角测量杆组成。顶角测量杆上装有一重块并可自由摆动。使重块始终垂直于水平面，当钻孔倾斜时，顶角电阻和测量杆间就有一角度，仪器内部机构使得测量杆和顶角电阻接触，短路了一部分电阻，剩下的电阻值就是被测点的顶角。方位角测量依靠磁定向机构系统完成，系统中有定位电阻、接触片等，接触片始终保持指北状态，方位角变化时，接触片短路了一部分电阻，剩下的电阻值就是被测点的方位角。 2930313233343510.6 桩身混凝土钻芯取样法检测桩身混凝土钻芯取样法检测 采用岩芯钻探技术和施工工艺，在
21、桩身上沿长度方向钻取混凝土芯样及桩端岩土芯样，通过对芯样的观察和测试，用以评价成桩质量的检测方法称为钻孔取芯法，简称钻芯法。钻芯法（test method of drilling core）是检测现浇混凝土灌注桩的成桩质量的一种有效手段，不受场地条件的限制，特别适用于大直径混凝土灌注桩。钻芯法不仅可以直观测试灌注桩的完整性，而且能够检测桩长、桩底沉渣厚度以及桩底岩土层的性状，钻芯法还是检验灌注桩桩身混凝土强度的可靠的方法，这些检测内容是其他方法无法替代的。在多种的桩身完整性检测方法中，钻芯法最为直观可靠。但该法取样部位有局限性，只能反映钻孔范围内的小部分混凝土质量，存在较大的盲区，容易以点代面
22、造成误判或漏判。钻芯法对查明大面积的混凝土疏松、离析、夹泥、孔洞等比较有效，而对局部缺陷和水平裂缝等判断就不一定十分准确。另外，钻芯法还存在设备庞大、费工费时、价格昂贵的缺点。因此，钻芯法不宜用于大批量检测，而只能用于抽样检查，或作为对无损检测结果的验证手段。实践经验表明：采用钻芯法与超声法联合检测、综合判定的办法评定大直径灌注桩的质量，是十分有效的。3610.6.1 钻芯法检测的目的与适用范围钻芯法检测的目的与适用范围1.检测的目的检测的目的钻芯法基桩检测技术，是检测现浇混凝土灌注桩的成桩质量的一种有效手段，检测目的主要有： 1)通过对混凝土芯样的胶结情况、有无气孔、松散或断桩等现场外观检查
23、，结合取芯率，综合评判桩身混凝土完整性； 2)对芯样进行室内抗压强度试验，确定桩身混凝土强度； 3)测定混凝土灌注桩的桩长，检验施工记录桩长是否真实； 4)测定桩底沉渣厚度，检验桩底沉渣是否符合设计或规范的要求； 5)根据钻取的桩端持力层芯样，必要时采用一定的室内试验手段，判定或鉴别持力层岩土性状和厚度是否符合设计或规范要求。2.检测的范围检测的范围钻芯法基桩检测技术的适用范围包括： 1）钻芯法是检测钻(冲)孔、人工挖孔等现浇混凝土灌注桩的成桩质量的一种有效手段，不受场地条件的限制，特别适用于大直径混凝土灌注桩的成桩品质检测； 2）受检桩桩长比较大时，成孔的垂直度和钻芯孔的垂直度很难控制，钻芯
24、也容易偏离桩身，故要求受检桩桩径不宜小于800mm、长径比不宜大于30。373.钻芯法抽检数量钻芯法抽检数量 混凝土桩桩身完整性检测方法有低应变法、声波透射法、钻芯取样法等，建筑基桩检测技术规范(JGJ 1062003)明确规定了桩身完整性抽检数量： 1)柱下三桩或三桩以下的承台抽检桩数不得少于l根； 2)设计等级为甲级，或地质条件复杂、成桩质量可靠性较低的灌注桩，抽检数量不应少于总桩数的30，且不得少于20根；其它桩基工程的抽检数量不应少于总桩数的20，且不得少于10根； 3)对端承型大直径灌注桩，应在上述两款规定的抽检桩数范围内，选用钻芯法或声波透射法对部分受检桩进行桩身完整性检测，抽检数
25、量不应少于总桩数的l0； 4)地下水位以上且终孔后桩端持力层已通过核验的人工挖孔桩，以及单节混凝土预制桩，抽检数量可适当减少，但不应少于总桩数的10，且不应少于10根； 5)工程有特殊需要时，应适当加大抽检数量，尤其是低应变法检测具有速度快、成本低的特点，扩大检测数量能更好了解整个工程基桩的桩身完整性情况。 上述规定可以这样理解：对大直径灌注桩，如果采用低应变与钻芯取样法或声波透射法联合检测，多种方法并举，则钻芯取样法或声波透射法抽检数量不应少于总桩数的10，其余按上述1)、2)两款规定的抽检桩数减去钻芯取样法或声波透射法检测数量进行低应变检测。3810.6.2 钻芯法检测的设备钻芯法检测的设
26、备1钻机钻机（Boring machine） 1)钻取芯样宜采用液压操纵的钻机。 2)钻机设备参数应符合以下规定： a.额定最高转速不低于790rmin。 b.转速调节范围不少于4档。 c.额定配用压力不低于1.5MPa。 3)钻机应配备单动双管钻具以及相应的孔口管、扩孔器、卡簧、扶正稳定器和可捞取松软渣样的钻具。钻杆应顺直，直径宜为50mm。 4)钻头应根据混凝土设计强度等级选用合适粒度、浓度、胎体硬度的金刚石钻头，且外径不宜小于100 mm。钻头胎体不得有肉眼可见的裂纹、缺边、少角、倾斜及喇叭口变形。 5)水泵的排水量应为50160Lmin，泵压应为1.02.OMPa。2锯切机锯切机（Cu
27、tting Machine） 1)锯切芯样试件用的锯切机应具有冷却系统和牢固夹紧芯样的装置，配套使用的金刚石圆锯片应有足够刚度。 2)芯样试件端面的补平器和磨平机应满足芯样制作的要求。393压力试验机压力试验机（Compression-testing mechine） 1)主要技术要求主要技术要求 a.试验机最大试验力为2000kN； b.油泵最高工作压力为40MPa； c.示值相对误差2； d.承压板尺寸为320320mm； e.承压板最大净距为320mm； f.测量范围为0800kN或02000kN； g.刻度量分度值：0800kN时为2.5kN格或02000kN时5kN格。2）仪器年检）
28、仪器年检 压力试验机每年应至少检定一次。4010.6.3 钻芯法检测的现场操作钻芯法检测的现场操作1.钻孔数量及位置钻孔数量及位置 每根受检桩的钻芯孔数和钻孔位置宜符合下列规定： 1)桩径小于1.2m的桩钻1孔，桩径为1.21.6m的桩钻2孔，桩径大于1.6m的桩钻3孔。 2)当钻芯孔为一个时，宜在距桩中心1015cm的位置开孔；当钻芯孔为两个或两个以上时，开孔位置宜在距桩中心(0.150.25)D内均匀对称布置。 3)对桩端持力层的钻探，每根受检桩不应少于一孔，且钻探深度应满足设计要求。2.取芯取芯 1) 钻机设备安装必须周正、稳固、底座水平。钻机立轴中心、天轮中心(天车前沿切点)与孔口中心
29、必须在同一铅垂线上。应确保钻机在钻芯过程中不发生倾斜、移位，钻芯孔垂直度偏差不大于0.5。 2) 当桩顶面与钻机底座的距离较大时，应安装孔口管，孔口管应垂直且牢固。 3) 钻进过程中，钻孔内循环水流不得中断，应根据回水含砂量及颜色调整钻进速度。 4) 提钻卸取芯样时，应拧卸钻头和扩孔器，严禁敲打卸芯。 5）每回次进尺宜控制在1.5m内；钻至桩底时，宜采取适宜的钻芯方法和工艺钻取沉渣并测定沉渣厚度，并采用适宜的方法对桩端持力层岩土性状进行鉴别。 6) 钻取的芯样应由上而下按回次顺序放进芯样箱中，芯样侧面上应清晰标明回次数、块号、本回次总块数，并应按要求及时记录钻进情况和钻进异常情况，对芯样质量进
30、行初步描述。 7) 钻芯过程中，应按要求对芯样混凝土、桩底沉渣以及桩端持力层详细编录。 8) 钻芯结束后，应对芯样和标有工程名称、桩号、钻芯孔号、芯样试件采取位置、桩长、孔深、检测单位名称的标示牌全貌进行拍照。9) 当单桩质量评价满足设计要求时，应采用0.51.0MPa压力，从钻芯孔孔底往上用水泥浆回灌封闭；否则应封存钻芯孔，留待处理。41 3.芯样试件截取芯样试件截取 1)截取抗压芯样试件应符合下列规定：截取抗压芯样试件应符合下列规定： a.当桩长为1030m时，每孔截取3组芯样；当桩长小于10m时，可取2组，当桩长大于30m时，不少于4组。 b.上部芯样位置距桩顶设计标高不宜大于1倍桩径或
31、1m，下部芯样位置距桩底不宜大于l倍桩径或1m，中间芯样宜等间距截取。 c.缺陷位置能取样时，应截取一组芯样进行混凝土抗压试验。 d.当同一基桩的钻芯孔数大于一个，其中一孔在某深度存在缺陷时，应在其他孔的该深度处截取芯样进行混凝土抗压试验。 2)当桩端持力层为中、微风化岩层且岩芯可制作成试件时，当桩端持力层为中、微风化岩层且岩芯可制作成试件时，应在接近桩底部位截取一组岩石芯样，遇分层岩性时宜在各应在接近桩底部位截取一组岩石芯样，遇分层岩性时宜在各层取样。层取样。424.芯样试件加工和测量芯样试件加工和测量 1)应采用双面锯切机加工芯样试件。加工时应将芯样固定，锯切平面垂直于芯样轴线。应采用双面
32、锯切机加工芯样试件。加工时应将芯样固定，锯切平面垂直于芯样轴线。锯切过程中应淋水冷却金刚石圆锯片。锯切过程中应淋水冷却金刚石圆锯片。 2)锯切后的芯样试件，当试件不能满足平整度及垂直度要求时，应选用以下方法进行端锯切后的芯样试件，当试件不能满足平整度及垂直度要求时，应选用以下方法进行端面加工：面加工： a.在磨平机上磨平。 b.用水泥砂浆(或水泥净浆)或硫磺胶泥(或硫磺)等材料在专用补平装置上补平。水泥砂浆(或水泥净浆)补平厚度不宜大于5mm，硫磺胶泥(或硫磺)补平厚度不宜大于1.5mm。 c.补平层应与芯样结合牢固，受压时补平层与芯样的结合面不得提前破坏。 3)试验前，应对芯样试件的几何尺寸
33、做下列测量：试验前，应对芯样试件的几何尺寸做下列测量： a.平均直径：用游标卡尺测量芯样中部，在相互垂直的两个位置上，取其两次测量的算术平均值，精确至0.5mm。 b.芯样高度：用钢卷尺或钢板尺进行测量，精确至1mm。 c.垂直度：用游标量角器测量两个端面与母线的夹角，精确至0.1。 d.平整度：用钢板尺或角尺紧靠在芯样端面上，一面转动钢板尺，一面用塞尺测量与芯样端面之间的缝隙。 e.抗压试验混凝土芯样高径比为1：1（常用高度10cm，直径10cm芯样），交通规范芯样高径比为2：1（常用高度20cm，直径10cm芯样）做抗压试验。 4)试件有裂缝或有其他较大缺陷、芯样试件内含有钢筋以及试件尺寸
34、偏差超过下列数值试件有裂缝或有其他较大缺陷、芯样试件内含有钢筋以及试件尺寸偏差超过下列数值时，不得用作抗压强度试验：时，不得用作抗压强度试验： a.芯样试件高度小于0.95d或大于1.05d时(d为芯样试件平均直径)。 b.沿试件高度任一直径与平均直径相差达2mm以上时。 c.试件端面的不平整度在100m长度内超过0.1mm时。 d.试件端面与轴线的不垂直度超过2时。 e.芯样试件平均直径小于2倍表观混凝土粗骨料最大粒径时。435.芯样试件抗压强度试验芯样试件抗压强度试验 1)在压力机下压板上放好试件，几何对中，球座最好放在试件顶面并顶面朝上； 2）加荷速率：强度等级小于C30的混凝土取0.3
35、0.5MPas，强度等级不低于C30的混凝土取0.50.8MPas； 3)当试件接近破坏而开始迅速变形时，应停止调整试验机油门，直至试件破坏，记下最大荷载。4445 10.6.5 检测数据的分析与判定检测数据的分析与判定 1.芯样试件抗压强度代表值应按一组三块试件强度值的平均值确定。同一受检桩同一深度部位有两组或两组以上混凝土芯样试件抗压强度代表值时，取其平均值为该桩该深度处混凝土芯样试件抗压强度代表值。 2.受检桩中不同深度位置的混凝土芯样试件抗压强度代表值中的最小值为该桩芯样试件抗压强度代表值。 3.桩端持力层性状应根据芯样特征、岩石芯样单轴抗压强度试验、动力触探或标准贯入试验结果，综合判
36、定桩端持力层岩土性状。 4.桩身完整性类别应结合钻芯孔数、现场混凝土芯样特征、芯样单轴抗压强度试验结果，按表10-10的特征进行综合判定。464710.7 低应变反射波法检测桩身质量低应变反射波法检测桩身质量 基桩低应变动测法（Pile quality test of low strain reflective wave method）是通过对桩顶施加激振能量，引起桩身及周围土体的微幅振动，用仪表记录桩顶的速度与加速度，利用波动理论对记录结果加以分析，目的是判断桩身完整性，具有快速、经济等特点。反射波法能有效地弥补静载荷试验的不足，是目前应用最普通最常用的一种方法。 4849505152535
37、455565758596010.7.6 反射波法测试仪器反射波法测试仪器基桩动测仪通常由测量和分析两大系统组成。测量系统包括激振设备、传感器、放大器、数据采集器、记录指示器组成；分析系统由动态信号分析仪或微机和根据各动力试桩方法原理所编制的计算分析软件包组成。目前许多厂家把放大器、数据采集器、记录存储器、数字计算分析软件融为一体，称之为信号采集分析仪。反射波现场测试仪器布置如图10-22所示。1激振设备激振设备（shock excitation equipment）通常用手锤或力棒，重量可以变更，锤头或棒头的材料可以更换。一般铁锤主频高，木锤、力棒次之，橡胶锤主频低。对测浅部缺陷可使用主频高的
38、小锤等；对测深部缺陷宜使用主频低的大力棒等。2传感器传感器（pick-up unit） 可采用速度与加速度传感器（常用），若用后者则需在放大器、采集系统或传感器本身中另加积分线路。传感器主要技术指标有： 频带宽度：越宽越好，速度传感器101000Hz，加速度传感器至少2000Hz。 灵敏度：低应变传感器灵敏度是指输出电压与感受的振量(速度、加速度)之比，即稳态时系统的输出和输入的比值。速度型传感器灵敏度应大于300mv(cms)，加速度应大于100mv/g。量程：加速度传感器的量程应大于20g。传感器与桩头的连接必须要良好。616210.8 孔中超声波法检测桩身质量孔中超声波法检测桩身质量 在
39、混凝土灌注桩成桩过程中，将两根或两根以上的声测管固定于桩身钢筋笼上，预埋做声波换能通道，每对声测管构成一个检测剖面，通过水的耦合，超声波从一根声测管发射，到另一根管内接收，利用声波的透射原理，根据声时、波幅及主频等特征参数的变化，对桩身混凝土介质状况进行检测，确定桩身完整性，称为基桩声波透射法检测技术（Pile quality test of supersonic wave method in hole），声学理论是其理论基础。 10.8.1 基桩声波透射法检测基本原理基桩声波透射法检测基本原理 图10-23是一混凝土体。当混凝土无缺陷时，混凝土是连续体，超声波在其中正常传播。当存在缺陷时，混
40、凝土连续性中断，缺陷区与混凝土之间成为界面(空气与混凝土)。在这界面上，超声波传播情况发生变化，发生反射、散射与绕射。超声波经过缺陷后接收波声学参数将发生如下变化: 1.声时声时(波速波速)的变化的变化 由于钻孔桩的混凝土缺陷主要是由于灌注时混入泥浆或混入自孔壁坍落的泥、砂所造成的。缺陷区的夹杂物声速较低，或声阻抗明显低于混凝土的声阻抗。因此，超声脉冲穿过缺陷或绕过缺陷时，声时值增大。增大的数值与缺陷尺度大小有关，所以声时值是判断缺陷有无和计算缺陷大小的基本物理量。2.接收波振幅的变化接收波振幅的变化（Variation of receiving wave amplitude）当波束穿过缺陷区
41、时，部分声能被缺陷内含物所吸收，部分声能被缺陷的不规则表面反射和散射，到达接收探头的声能明显减少，反映为波幅降低。实践证明，波幅对缺陷的存在非常敏感，是在桩内判断缺陷有无的重要参数。6364652声测管声测管（acoustic pipe） 声测管是进行超声脉冲法检测时换能器进入桩体的通道。它是灌注桩超声检测系统的重要组成部分。 1)声测管的选择声测管的选择 声测管的选择，以透声率较大、便于安装及费用较低为原则。由于混凝土的水化热作用及钢筋笼安放和混凝土浇注过程中存在较大的作用力，容易造成检测管变形、断裂，从而影响检测工作的顺利进行，因此声测管最好采用强度较高的金属管，也可采用PVC管。 声测管
42、常用的内径是5060mm。为了便于换能器在管中上下移动，声测管的内径通常比径向换能器的外径大10mm；当对换能器加设定位器时，声测管内径应比换能器外径大20mm。 2)声测管的数量与布置声测管的数量与布置声波透射法只能检测到收、发检测管间连线两边窄带区域的混凝土质量，即图10-26中的阴影区为检测的控制面积。当灌注桩的直径增大时，每组声测管检测的控制面积占桩截面积比例减小，不能反映桩身截面混凝土的整体质量。一般桩径小于等于800mm时，声测管可布置2根；桩径为8002000mm时，声测管不少于3根；桩径大于2000mm时，声测管不少于4根。2根声测管沿直径布置，构成一个声测剖面；3根声测管按等
43、边三角形均匀布置，构成三个声测剖面；4根声测管按正方形均匀布置，构成六个声测剖面。图10-26表示了声测管布置数量、方法、编号要求。6667 10.8.3 现场测试现场测试1检测准备工作检测准备工作 1)收集有关资料，了解场地地质条件、桩型、桩设计参数、成桩工艺、成桩质量检验等资料。根据调查结果和检测的目的，制定相应的检测方案。 2)检测的时间应满足混凝土强度、龄期的要求。为保证检测结果的可靠性，一般要求混凝土灌注桩强度至少达到设计强度的70，且不小于15MPa，混凝土龄期不少于14天。3)用直径明显大于换能器的圆钢疏通声测管，以保证换能器在全程范围内升降顺畅。 4)清水冲洗声测管，清水做为耦
44、合剂，浑浊水将明显甚至严重加大声波衰减和延长传播时间，给声波检测结果带来误差。若利用取芯孔进行单孔超声波混凝土质量检测，在检测前也应进行孔内清洗，取芯孔的垂直度误差不应大于0.5。 5)准确测量声测管的内、外径和两相邻声测管外壁间的距离，量测精度为lmm。 6)根据检测桩的技术参数，选择测试系统各部分应匹配良好的仪器配备。 7)采用标定法确定仪器系统延迟时间，并计算声测管及耦合水层声时修正。 标定从发射至接收仪器系统产生的系统延迟时间：将发、收换能器平行置于清水中的同一高度，其中心间距从400mm左右开始逐次加大两换能器之间的距离，同时定幅测量与之相应的声时，再分别以纵、横轴表示间距和声时作图
45、，在声时横轴上的截距即为。为保证测试精度，两换能器间距的测量误差不应大于0.5，测量点不应少于5个点。68692现场检测现场检测 1)将发射与接受声波换能器通过深度标志分别置于两根声测管中的测点处。 2)装置方式选择：发射与接受声波换能器以相同标高同步升降称为平测，保持固定高差同步升降称为斜测，保持一个换能器高度位置固定、另一个换能器以一定的高差上下移动称为扇形扫测，如图10-27所示。径向换能器在水平方向上具有一定的指向性，为了保证测点间声场对桩身混凝土的覆盖面，防止对缺陷的漏检，上、下相邻两测点的间距不宜大于250mm。测试时，发射与接收换能器同步升降，对收、发换能器所在的深度随时校准，其
46、累计相对高程误差控制在20mm以内，避免由于过大的相对高程误差而产生较大的测试误差。 3)实时显示和记录接受信号的时程曲线，读取声时、首波峰值和周期值，宜同时显示频谱曲线及主频值。 4)同一根桩中有三根以上声测管时，以每两个管为一个测试剖面分别测试。 5)在同一根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。其原因是，声时和波幅是声波透射法的两个重要指标，声时是根据波形的起跳点来确定的，波幅是一个相对量，波幅对混凝土内部缺陷的反应往往比声时更具敏感性。在实际检测中，为了使不同位置处的检测数据具有可比性和应用价值，在同一根桩的检测过程中，声波发射电压和放大器增益等参数应保持不
47、变，并进行等幅测试。 6)对声时值和波幅值的可疑点应进行复测。对异常的部位，应采用水平加密、等差同步或扇形扫测等方法进行复测，结合波形分析确定桩身混凝土缺陷的位置及其严重程度。其中水平加密细测是基本方法，而等差同步和扇形扫测主要用于确定缺陷位置和大小，其发、收换能器连线的水平夹角一般为30o40 o。7010.8.4 室内资料处理室内资料处理 声速、波幅和主频都是反映桩身质量的声学参数测量值。大量实测经验表明，声速的变化规律性较强，在一定程度上反映了桩身混凝土的均匀性，而波幅的变化较灵敏，主频在保持测试条件一致的前提下也有一定的规律。 声速对完整桩来说，尽管混凝土本身的不均匀性会造成测量值一定
48、的离散性，但测量值仍符合正态分布；对缺陷桩来说，由缺陷造成的异常测量值则不符合正态分布。声速检测数据的处理方法是，对来自某根基桩(完整桩或缺陷桩)的测量值样本数据，首先识别并剔出来自缺陷部分的异常测量点，以得到完整性部分所具有的正态分布统计特征，并将此统计特征作为基桩完整性的判定依据。 声幅采用声幅平值作为完整性的判定依据，主频则通过主频深度曲线上明显异常作为判定依据。71727374757677787980818283848510.9 桩基承载力检测方法桩基承载力检测方法静荷载试验静荷载试验 桩的现场静载试验是国际上公认获得单桩竖向抗压、抗拔以及水平向承载力的最为可靠的方法。它可获取桩基设计
49、所必需的计算参数，为设计提供合理的单桩承载力，对桩型和桩端持力层进行比较和选择，充分发挥地基抗力与桩身结构强度，使二者匹配，以求得到最佳技术经济效果。单桩竖向抗压与抗拔试验，可预先埋设测试元件，测定桩侧摩阻力和桩端阻力，研究桩的荷载传递机理。桩的水平向荷载试验还可确定地基土水平抗力系数，当桩中埋设测试元件时，可测定桩身弯矩分布和桩侧土压力分布，研究土抗力与水平位移关系，为探索更合理的分析计算方法提供依据。 为了确定桩的承载力，人们作了长期的努力，虽然已有许多公式可以利用，但由于种种因素的约束，难以有任何两个公式会给出相同的计算结果，这就经常困扰着设计人员。地基土的类别和性质，桩的几何特性，荷载
50、性质，桩的材性，施工工艺质量和可靠性等都会影响桩的承载力。因此桩的静载试验就显得十分重要，它是确定桩的承载力的可靠依据，也是客观评价桩的变形和破坏性状的依据。其余如高应变试验，自平衡法试验只能提供参考承载力值。设计试桩必须采用规范规定的慢速维持荷载法静载试验。单桩静载试验有多种类型，主要为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，在本书第3章，第5章，第6章中已经详细地进行了介绍，这里不再展开。8610.10 基桩高应变检测基桩高应变检测 高应变动测方法（high-strain testing）是以重锤敲击桩顶，使桩产生一定的贯入度，一般在2mm以上。然后，通过测量力和位移
