1、 桩基检测技术的应用和发展桩基检测技术的应用和发展第一部分第一部分 基本知识基本知识 第一章第一章 概论概论 第二章第二章 桩的基本知识桩的基本知识 第三章第三章 基桩质量检测基本规定基桩质量检测基本规定第二部分第二部分 桩的静载试验桩的静载试验 第四章第四章 单桩竖向抗压静载试验单桩竖向抗压静载试验 第五章第五章 单桩竖向抗拔静载试验单桩竖向抗拔静载试验 第六章第六章 基桩水平静载试验基桩水平静载试验目目 录录第三部分第三部分 桩基低应变检测技术桩基低应变检测技术 第七章第七章 概述概述 第八章第八章 基本原理基本原理 第九章第九章 仪器设备及现场检测技术仪器设备及现场检测技术 第十章第十章
2、 检测数据分析与判定检测数据分析与判定 第十一章第十一章 低应变方法的适用范围低应变方法的适用范围第四部分第四部分 桩基高应变检测技术桩基高应变检测技术 第十二章第十二章 概述概述 第十三章第十三章 基本原理基本原理 第十四章第十四章 仪器设备及现场检测技术仪器设备及现场检测技术 第十五章第十五章 检测数据分析检测数据分析 目目 录录第五部分第五部分 声波透射法声波透射法 第十六章第十六章 基本理论基本理论 第十七章第十七章 仪器设备仪器设备 第十八章第十八章 现场检测现场检测 第十九章第十九章 数据分析与结果判定数据分析与结果判定第六部分第六部分 钻芯法检测钻芯法检测 第二十章第二十章 概述
3、概述 第二十一章第二十一章 钻芯设备及技术钻芯设备及技术 第二十二章第二十二章 芯样试件制作与抗压试验芯样试件制作与抗压试验 第二十三章第二十三章 数据分析与评价数据分析与评价 目目 录录第一部分第一部分 基本知识基本知识第一章第一章 概论概论1.1 桩的应用历史桩的应用历史w桩基础是历史悠久、应用广泛的一种基础形式，在距今桩基础是历史悠久、应用广泛的一种基础形式，在距今1200012000年历史的智利古年历史的智利古文化遗址就发现了桩的雏形。我国考古学家在陕西半坡村遗址和浙江河姆渡文化遗址就发现了桩的雏形。我国考古学家在陕西半坡村遗址和浙江河姆渡遗址出土的大量木结构遗址，证实了先人在遗址出土
4、的大量木结构遗址，证实了先人在70007000年前就开始采用木桩插入土年前就开始采用木桩插入土中支承房屋。中支承房屋。w木桩的使用经历了漫长的历史时期，木桩的使用经历了漫长的历史时期，1919世纪后期，随着钢、水泥、混凝土和世纪后期，随着钢、水泥、混凝土和钢筋混凝土的相继问世和大量使用，制桩材料发生了根本变化，就地灌注混钢筋混凝土的相继问世和大量使用，制桩材料发生了根本变化，就地灌注混凝土桩、沉管灌注桩的相继被使用在基础工程中。凝土桩、沉管灌注桩的相继被使用在基础工程中。w随着桩基工程施工机械设备和技术不断得到改进和发展，产生了各种新桩型随着桩基工程施工机械设备和技术不断得到改进和发展，产生了
5、各种新桩型和新工法，桩基除作为房屋建筑、桥梁、码头、海上石油平台等的基础，并和新工法，桩基除作为房屋建筑、桥梁、码头、海上石油平台等的基础，并被拓展到基础工程的其他领域，如基坑支护、软基处理等施工中，为桩基在被拓展到基础工程的其他领域，如基坑支护、软基处理等施工中，为桩基在复杂地质条件和环境条件下的应用注入了勃勃生机。复杂地质条件和环境条件下的应用注入了勃勃生机。第一部分第一部分 基本知识基本知识第一章第一章 概论概论1.2 桩身完整性检测和承载力检测方法的分类桩身完整性检测和承载力检测方法的分类w基桩质量检测的重要内容是基桩的承载力和完整性检测。基桩质量检测的重要内容是基桩的承载力和完整性检
6、测。w按照设计和施工质量验收规范规定的检测项目，基本可以分成三种检测方法。按照设计和施工质量验收规范规定的检测项目，基本可以分成三种检测方法。w1.2.1 1.2.1 直接法直接法 定义：通过现场原型试验直接获得检测项目结果或为施工验收提供依据的检定义：通过现场原型试验直接获得检测项目结果或为施工验收提供依据的检测方法。测方法。桩身完整性检测桩身完整性检测钻孔取芯法，直接从混凝土桩身中钻取芯样，以测定桩身钻孔取芯法，直接从混凝土桩身中钻取芯样，以测定桩身混凝土的质量和强度，同时可以检查桩底沉渣和持力层情况，并可以直接测混凝土的质量和强度，同时可以检查桩底沉渣和持力层情况，并可以直接测定实际桩长
7、。定实际桩长。承载力检测承载力检测包括单桩竖向抗压（拔）静载试验和单桩水平静载试验。前者用包括单桩竖向抗压（拔）静载试验和单桩水平静载试验。前者用来确定单桩竖向抗压（拔）极限承载力，判定工程桩竖向抗压（拔）承载力来确定单桩竖向抗压（拔）极限承载力，判定工程桩竖向抗压（拔）承载力第一部分第一部分 基本知识基本知识第一章第一章 概论概论1.2 桩身完整性检测和承载力检测方法的分类桩身完整性检测和承载力检测方法的分类 是否满足设计要求，同时可以在桩身或桩底埋设测量应力（应变）传感器，是否满足设计要求，同时可以在桩身或桩底埋设测量应力（应变）传感器，以测定桩侧、桩端阻力，也可以通过埋设位移测量杆，测定
8、桩身各截面位移以测定桩侧、桩端阻力，也可以通过埋设位移测量杆，测定桩身各截面位移量；后者除用来确定单桩水平临界和极限承载力、判定工程桩水平承载力是量；后者除用来确定单桩水平临界和极限承载力、判定工程桩水平承载力是否满足设计要求外，当桩身埋设应变测量传感器时，可以测量相应荷载作用否满足设计要求外，当桩身埋设应变测量传感器时，可以测量相应荷载作用下的桩身内力，由此计算桩身弯矩。下的桩身内力，由此计算桩身弯矩。w1.2.2 1.2.2 半直接法半直接法 定义：在现场原型试验基础上，基于一些理论假设和工程实践经验并加以综定义：在现场原型试验基础上，基于一些理论假设和工程实践经验并加以综合分析最终获得检
9、测结果的检测方法。合分析最终获得检测结果的检测方法。主要包括三种方法：主要包括三种方法：（1 1）低应变法）低应变法 在桩顶面实施低能量的瞬态或稳态激振，使桩在弹性范围内左弹性振动，并在桩顶面实施低能量的瞬态或稳态激振，使桩在弹性范围内左弹性振动，并由此产生沿桩身的应力波纵向传播，利用波动和振动理论对桩身完整性作出由此产生沿桩身的应力波纵向传播，利用波动和振动理论对桩身完整性作出第一部分第一部分 基本知识基本知识第一章第一章 概论概论1.2 桩身完整性检测和承载力检测方法的分类桩身完整性检测和承载力检测方法的分类 评价的一种检测方法。评价的一种检测方法。主要包括：反射波法、机械阻抗法、水电效应
10、法等等，其中反射波法物理意主要包括：反射波法、机械阻抗法、水电效应法等等，其中反射波法物理意义明确、测试设备轻便简单、检测速度快、成本低，是桩基低应变检测的主义明确、测试设备轻便简单、检测速度快、成本低，是桩基低应变检测的主要方法。要方法。（2 2）高应变法）高应变法 通过在桩顶实施重锤冲击，使桩产生动位移量级接近常规静载试桩的沉降量通过在桩顶实施重锤冲击，使桩产生动位移量级接近常规静载试桩的沉降量级，以便使桩周岩土阻力充分发挥，通过测量和计算判定单桩竖向抗压承载级，以便使桩周岩土阻力充分发挥，通过测量和计算判定单桩竖向抗压承载力是否满足设计要求及对桩身完整性做出评价的一种检测方法。力是否满足
11、设计要求及对桩身完整性做出评价的一种检测方法。主要包括锤击贯入试桩法、波动方程法和静动法等，其中波动方程法是我国主要包括锤击贯入试桩法、波动方程法和静动法等，其中波动方程法是我国目前常用的高应变检测方法。目前常用的高应变检测方法。高应变动力试桩物理意义比较明确，检测准确度相对较高，相对静载试验，高应变动力试桩物理意义比较明确，检测准确度相对较高，相对静载试验，成本低、抽检数量较大，而且可用于预制桩的打入过程实时监控和桩身完整成本低、抽检数量较大，而且可用于预制桩的打入过程实时监控和桩身完整第一部分第一部分 基本知识基本知识第一章第一章 概论概论1.2 桩身完整性检测和承载力检测方法的分类桩身完
12、整性检测和承载力检测方法的分类 性检查。性检查。但由于受测试人员水平和对桩土相互作用模型等问题的影响，高应变检测但由于受测试人员水平和对桩土相互作用模型等问题的影响，高应变检测方法在某些方面仍有较大的局限性，不能代替静载试验作为确定单桩抗压极方法在某些方面仍有较大的局限性，不能代替静载试验作为确定单桩抗压极限承载力的设计依据。限承载力的设计依据。（3 3）声波透射法）声波透射法 通过在桩身埋设声测管（钢管或通过在桩身埋设声测管（钢管或PVCPVC塑料管），将声波发射和接收超声波换能塑料管），将声波发射和接收超声波换能器分别放入器分别放入2 2根测管内，管内注满清水作为耦合剂，换能器可置于同一水
13、平面根测管内，管内注满清水作为耦合剂，换能器可置于同一水平面或保持一定高差，进行声波发射和接收，使声波在混凝土桩身中传播，通过或保持一定高差，进行声波发射和接收，使声波在混凝土桩身中传播，通过对声波传播时间、波幅及主频等声学参数的测试和分析，对桩身完整性做出对声波传播时间、波幅及主频等声学参数的测试和分析，对桩身完整性做出评价的一种检测方法。评价的一种检测方法。该方法一般不受场地限制，测试精度高，在缺陷判断上较其他方法全面、直该方法一般不受场地限制，测试精度高，在缺陷判断上较其他方法全面、直接，检测范围可以覆盖整个桩长截面，是桥梁、房建等长大桩基的首选检测接，检测范围可以覆盖整个桩长截面，是桥
14、梁、房建等长大桩基的首选检测第一部分第一部分 基本知识基本知识第一章第一章 概论概论1.2 桩身完整性检测和承载力检测方法的分类桩身完整性检测和承载力检测方法的分类 方法。方法。由于需要在桩基施工过程中预埋声测管，检测成本相对较高，抽样随机性差，由于需要在桩基施工过程中预埋声测管，检测成本相对较高，抽样随机性差，对桩身直径有一定要求。对桩身直径有一定要求。w1.2.3 1.2.3 间接法间接法 定义：依据直接法取得的试验结果，结合土的物理力学试验或原位测试数据，定义：依据直接法取得的试验结果，结合土的物理力学试验或原位测试数据，通过统计分析，以一定的计算模式给出经验公式或半理论、半经验公式的估
15、通过统计分析，以一定的计算模式给出经验公式或半理论、半经验公式的估算方法。算方法。由于地质条件和环境条件的复杂性，施工工艺、施工水平和人员素质的差异由于地质条件和环境条件的复杂性，施工工艺、施工水平和人员素质的差异性，该方法对设计参数的判断有很大的不确定性，只适用于工程初步设计估性，该方法对设计参数的判断有很大的不确定性，只适用于工程初步设计估算。算。如根据地质勘察资料进行单桩承载力与变形估算，在国家如根据地质勘察资料进行单桩承载力与变形估算，在国家建筑桩基技术建筑桩基技术规范规范（JGJ94-94）、）、港口桩基规范港口桩基规范（JJJ254-98）、）、铁路铁路第一部分第一部分 基本知识基
16、本知识第一章第一章 概论概论1.2 桩身完整性检测和承载力检测方法的分类桩身完整性检测和承载力检测方法的分类 桥涵设计规范桥涵设计规范 （TBJ2-96TBJ2-96）等相应规范中有明确规定；在）等相应规范中有明确规定；在建筑基桩检测建筑基桩检测技术规范技术规范 （JGJ106-2003JGJ106-2003）中没有涉及此类方法，一般是设计人员在实际）中没有涉及此类方法，一般是设计人员在实际过程中采用的。过程中采用的。第一部分第一部分 基本知识基本知识第二章第二章 桩的基本知识桩的基本知识w2.1.1 2.1.1 按制桩材料分类按制桩材料分类 木桩：适用于地下水位以下，可以抗真菌腐蚀保持耐久性
17、，承载力、刚度及木桩：适用于地下水位以下，可以抗真菌腐蚀保持耐久性，承载力、刚度及耐久性均较差，而且木材资源匮乏，目前已较少使用。耐久性均较差，而且木材资源匮乏，目前已较少使用。混凝土桩：分为预制混凝土桩和就地灌注混凝土桩。承载力高、刚度大、耐混凝土桩：分为预制混凝土桩和就地灌注混凝土桩。承载力高、刚度大、耐久性好，几何尺寸可根据设计要求进行变化，桩长不受限制，取材方便，是久性好，几何尺寸可根据设计要求进行变化，桩长不受限制，取材方便，是目前各国广泛使用的桩型。目前各国广泛使用的桩型。钢桩：主要分为钢管桩、型钢桩、钢板桩。钢桩：主要分为钢管桩、型钢桩、钢板桩。组合桩：两种材料组合而成的桩，如钢
18、管桩内灌注混凝土等等，充分发挥两组合桩：两种材料组合而成的桩，如钢管桩内灌注混凝土等等，充分发挥两种组合材料的性能，目前使用较少，仍处于研究探索阶段。种组合材料的性能，目前使用较少，仍处于研究探索阶段。2.1 桩的分类桩的分类第一部分第一部分 基本知识基本知识第二章第二章 桩的基本知识桩的基本知识2.1 桩的分类桩的分类w2.1.2 2.1.2 按成桩时对地基土的影响程度分类按成桩时对地基土的影响程度分类 非挤土桩：也称置换桩，包括干作业挖孔桩、泥浆护壁钻（冲）孔桩、套管非挤土桩：也称置换桩，包括干作业挖孔桩、泥浆护壁钻（冲）孔桩、套管护壁灌注桩、抓掘成孔桩和预钻孔埋桩等。这类桩在成桩过程中，
19、会把与桩护壁灌注桩、抓掘成孔桩和预钻孔埋桩等。这类桩在成桩过程中，会把与桩体积相同的土体排出，桩周土仅受轻微扰动。体积相同的土体排出，桩周土仅受轻微扰动。部分挤土桩：包括开口钢管桩、型钢桩、钢板桩、预钻孔打入桩和螺旋成孔部分挤土桩：包括开口钢管桩、型钢桩、钢板桩、预钻孔打入桩和螺旋成孔桩等。在这类桩成桩过程中，桩周土仅受到轻微扰动，原始结构和工程性质桩等。在这类桩成桩过程中，桩周土仅受到轻微扰动，原始结构和工程性质变化不明显。变化不明显。挤土桩：包括各种打入、压入和振入桩，如预制方桩、预应力管桩、封底钢挤土桩：包括各种打入、压入和振入桩，如预制方桩、预应力管桩、封底钢管桩、沉管式就地灌注桩。这
20、类桩在成桩过程中，桩周围的土被压密或挤开，管桩、沉管式就地灌注桩。这类桩在成桩过程中，桩周围的土被压密或挤开，土层受到严重扰动，土的原始结构遭到破坏而影响其工程性质。土层受到严重扰动，土的原始结构遭到破坏而影响其工程性质。第一部分第一部分 基本知识基本知识第二章第二章 桩的基本知识桩的基本知识w2.1.3 2.1.3 按桩的功能分类按桩的功能分类 抗压桩：承受的荷载为上部结构传来的竖向荷载。抗压桩：承受的荷载为上部结构传来的竖向荷载。按桩的承载性状可以分为：按桩的承载性状可以分为：摩擦桩：桩顶荷载全部或主要由桩侧摩阻力承担。根据侧摩阻力分担外荷载摩擦桩：桩顶荷载全部或主要由桩侧摩阻力承担。根据
21、侧摩阻力分担外荷载的比例，又可分为纯摩擦桩和端承摩擦桩。的比例，又可分为纯摩擦桩和端承摩擦桩。端承桩：桩顶荷载全部或主要由桩端阻力承担。根据端阻力发挥的程度和分端承桩：桩顶荷载全部或主要由桩端阻力承担。根据端阻力发挥的程度和分担外荷载的比例，又可分为纯端承桩和摩擦端承桩。担外荷载的比例，又可分为纯端承桩和摩擦端承桩。抗拔桩：承受竖向向上拔的荷载，如抗浮力的桩基、送电线路塔桩基等，上抗拔桩：承受竖向向上拔的荷载，如抗浮力的桩基、送电线路塔桩基等，上拔荷载主要由桩侧摩阻力承担。拔荷载主要由桩侧摩阻力承担。水平受荷桩：承受来自水平方向的外部荷载，如基坑支护的护坡桩、滑坡桩水平受荷桩：承受来自水平方向
22、的外部荷载，如基坑支护的护坡桩、滑坡桩等，桩身刚度是抵抗弯矩的重要保证。等，桩身刚度是抵抗弯矩的重要保证。2.1 桩的分类桩的分类第一部分第一部分 基本知识基本知识第二章第二章 桩的基本知识桩的基本知识2.1 桩的分类桩的分类w2.1.4 2.1.4 按成桩方法分类按成桩方法分类 打（压）入桩：主要指预制桩。成桩方法是按照预定的沉桩标准，以锤击、打（压）入桩：主要指预制桩。成桩方法是按照预定的沉桩标准，以锤击、振动或静压方式将桩沉至地层设计标高。振动或静压方式将桩沉至地层设计标高。就地灌注桩：直接在地基土上用钻、冲、挖等方式成孔，就地浇筑混凝土而就地灌注桩：直接在地基土上用钻、冲、挖等方式成孔
23、，就地浇筑混凝土而成的桩。按成桩工艺可以分为：成的桩。按成桩工艺可以分为：沉管灌注桩沉管灌注桩 钻（冲）孔灌注桩钻（冲）孔灌注桩 人工挖孔灌注桩人工挖孔灌注桩 桩是埋入土中的柱形杆件桩是埋入土中的柱形杆件,其作用是将上部结构的荷载传递到深部较坚硬、压其作用是将上部结构的荷载传递到深部较坚硬、压缩性小的土层或岩层。总体上按照竖向和水平两种工况考虑桩的承载性状。缩性小的土层或岩层。总体上按照竖向和水平两种工况考虑桩的承载性状。w2.2.12.2.1竖向受压荷载作用下的单桩竖向受压荷载作用下的单桩 单桩竖向抗压极限承载力由两个因素决定：单桩竖向抗压极限承载力由两个因素决定：桩本身的材料强度：桩在轴向
24、受压、偏心受压或在桩身压曲的情况下，结构桩本身的材料强度：桩在轴向受压、偏心受压或在桩身压曲的情况下，结构强度的破坏；强度的破坏；地基土强度：地基土对桩的极限支撑能力。通常情况下，地基土强度是决定地基土强度：地基土对桩的极限支撑能力。通常情况下，地基土强度是决定单桩极限抗压承载力的主要因素。单桩极限抗压承载力的主要因素。桩土体系荷载传递机理桩土体系荷载传递机理 在竖向荷载作用下，桩顶荷载由桩侧摩阻力和桩端阻力承担，侧阻和端阻的在竖向荷载作用下，桩顶荷载由桩侧摩阻力和桩端阻力承担，侧阻和端阻的发挥是不同步的，桩侧阻力先发挥，达到极限后，端阻开始起作用，然后端发挥是不同步的，桩侧阻力先发挥，达到极
25、限后，端阻开始起作用，然后端第一部分第一部分 基本知识基本知识第二章第二章 桩的基本知识桩的基本知识2.2 桩的承载机理桩的承载机理 阻达到极限。阻达到极限。在初始受荷阶段，桩顶位移小，荷载由桩上侧表面的土阻力承担，以剪应力在初始受荷阶段，桩顶位移小，荷载由桩上侧表面的土阻力承担，以剪应力形式传递给桩周土体，桩身应力和应变随深度递减；随着荷载的增大，桩顶形式传递给桩周土体，桩身应力和应变随深度递减；随着荷载的增大，桩顶位移加大，桩侧摩阻力由上而下逐步被激发出来，达到极限后，继续增加的位移加大，桩侧摩阻力由上而下逐步被激发出来，达到极限后，继续增加的荷载全部由桩端土阻力承担。随着桩端持力层的压缩
26、和塑性挤出，桩顶位移荷载全部由桩端土阻力承担。随着桩端持力层的压缩和塑性挤出，桩顶位移增长速度加大，在桩端阻力达到极限值后，位移迅速增大而破坏，此时，桩增长速度加大，在桩端阻力达到极限值后，位移迅速增大而破坏，此时，桩所承受的荷载就是桩的极限承载力。由此可以看出，桩的承载力大小主要是所承受的荷载就是桩的极限承载力。由此可以看出，桩的承载力大小主要是由桩侧土和桩端土的物理力学性质决定的，而桩的几何特征如长径比、侧表由桩侧土和桩端土的物理力学性质决定的，而桩的几何特征如长径比、侧表面积大小、桩的成桩效应也会影响承载力的发挥。面积大小、桩的成桩效应也会影响承载力的发挥。桩是埋入土中的柱形杆件桩是埋入
27、土中的柱形杆件,其作用是将上部结构的荷载传递到深部较坚硬、压其作用是将上部结构的荷载传递到深部较坚硬、压缩性小的土层或岩层。总体上按照竖向和水平两种工况考虑桩的承载性状。缩性小的土层或岩层。总体上按照竖向和水平两种工况考虑桩的承载性状。第一部分第一部分 基本知识基本知识第二章第二章 桩的基本知识桩的基本知识2.2 桩的承载机理桩的承载机理 侧阻影响分析侧阻影响分析 桩土间相对位移桩土间相对位移 从桩的承载机理分析，桩土间的相对位移是侧摩阻力发挥的必要条件，不同从桩的承载机理分析，桩土间的相对位移是侧摩阻力发挥的必要条件，不同类型的土，发挥其最大摩阻力所需的位移是不一样的，如粘性土类型的土，发挥
28、其最大摩阻力所需的位移是不一样的，如粘性土5-10mm5-10mm，砂，砂类土类土10-20mm10-20mm，大量试验结果表明，发挥侧阻力所需相对位移并非定植，桩径，大量试验结果表明，发挥侧阻力所需相对位移并非定植，桩径大小、施工工艺和土层的分布状况都是影响位移量的主要因素。大小、施工工艺和土层的分布状况都是影响位移量的主要因素。成桩效应成桩效应 不同的施工工艺都会改变桩周土体内应力应变场的原始分布，如挤土桩对桩不同的施工工艺都会改变桩周土体内应力应变场的原始分布，如挤土桩对桩周土的挤密和重塑作用，非挤土桩因孔壁侧向应力解除出现的应力松弛等等，周土的挤密和重塑作用，非挤土桩因孔壁侧向应力解除
29、出现的应力松弛等等，这些因素不同程度提高或降低侧摩阻力的大小，而这种改变又和桩周土的性这些因素不同程度提高或降低侧摩阻力的大小，而这种改变又和桩周土的性质、类别，特别是土的灵敏度、密实度和饱和度密切相关。质、类别，特别是土的灵敏度、密实度和饱和度密切相关。第一部分第一部分 基本知识基本知识第二章第二章 桩的基本知识桩的基本知识2.2 桩的承载机理桩的承载机理 侧摩阻力的临界深度侧摩阻力的临界深度 随着桩入土深度的增加，作用在桩身的水平有效应力成比例增大。按照土力随着桩入土深度的增加，作用在桩身的水平有效应力成比例增大。按照土力学理论，桩的侧摩阻力也应逐渐增大，但试验表明，在均质土中，当桩的入学
30、理论，桩的侧摩阻力也应逐渐增大，但试验表明，在均质土中，当桩的入土超过一定深度后，桩侧摩阻力不再随深度的增加而变大，而是趋于定值，土超过一定深度后，桩侧摩阻力不再随深度的增加而变大，而是趋于定值，此时的深度就是桩侧摩阻力的临界深度。此时的深度就是桩侧摩阻力的临界深度。时间效应对土阻力的影响时间效应对土阻力的影响 对于在饱和粘性土中施工的挤土桩，必须考虑时间效应对土阻力的影响。桩对于在饱和粘性土中施工的挤土桩，必须考虑时间效应对土阻力的影响。桩在施工过程中对桩周土的扰动会产生超孔隙水压力，使桩侧有效应力降低，在施工过程中对桩周土的扰动会产生超孔隙水压力，使桩侧有效应力降低，导致在桩形成的初期侧摩
31、阻力偏小，随时间的增长，超孔隙水压力逐渐径向导致在桩形成的初期侧摩阻力偏小，随时间的增长，超孔隙水压力逐渐径向消散，扰动区土的强度慢慢得到恢复，桩侧摩阻力得到提高。消散，扰动区土的强度慢慢得到恢复，桩侧摩阻力得到提高。第一部分第一部分 基本知识基本知识第二章第二章 桩的基本知识桩的基本知识2.2 桩的承载机理桩的承载机理 端阻影响分析端阻影响分析 位移量问题位移量问题 桩端阻力的发挥也需要一定的位移量。一般工程桩在桩容许沉降范围内就可桩端阻力的发挥也需要一定的位移量。一般工程桩在桩容许沉降范围内就可发挥桩的极限侧摩阻力，但桩端土阻力的发挥就需要更大的位移量，二者的发挥桩的极限侧摩阻力，但桩端土
32、阻力的发挥就需要更大的位移量，二者的安全度是不一样的。安全度是不一样的。持力层的选择持力层的选择 桩端持力层的选择对提高承载力、减少沉降量至关重要。桩端进入持力层的桩端持力层的选择对提高承载力、减少沉降量至关重要。桩端进入持力层的深度超过一定深度后，端阻力基本恒定。深度超过一定深度后，端阻力基本恒定。端阻力的破坏模式端阻力的破坏模式 端阻力的破坏模式分为三种：整体剪切破坏、局部剪切破坏、冲入剪切破坏。端阻力的破坏模式分为三种：整体剪切破坏、局部剪切破坏、冲入剪切破坏。第一部分第一部分 基本知识基本知识第二章第二章 桩的基本知识桩的基本知识2.2 桩的承载机理桩的承载机理 单桩荷载位移（单桩荷载
33、位移（Q-sQ-s）曲线）曲线 缓变型缓变型Q-sQ-s曲线曲线 桩端持力层为密实度和强度均较高的土层，桩端持力层为密实度和强度均较高的土层，如（密实砂层、卵石层等），桩周土层相如（密实砂层、卵石层等），桩周土层相 对软弱，端阻所占比例大，对软弱，端阻所占比例大，Q-sQ-s曲线呈缓变曲线呈缓变 型，极限荷载下桩端呈整体剪切破坏或局型，极限荷载下桩端呈整体剪切破坏或局 部剪切破坏。这种情况下，常以某一极限部剪切破坏。这种情况下，常以某一极限 位移位移SuSu确定极限荷载，一般可取确定极限荷载，一般可取Su=40-60mmSu=40-60mm。对于缓变型对于缓变型Q-sQ-s曲线也可采用其他曲线
34、判定极限荷载，如曲线也可采用其他曲线判定极限荷载，如s-lgts-lgt曲线尾部明显曲线尾部明显弯曲的前一级荷载为极限荷载，弯曲的前一级荷载为极限荷载，s-Qs-Q曲线第二拐点为极限荷载等。曲线第二拐点为极限荷载等。第一部分第一部分 基本知识基本知识第二章第二章 桩的基本知识桩的基本知识2.2 桩的承载机理桩的承载机理 单桩荷载位移（单桩荷载位移（Q-sQ-s）曲线）曲线 陡降型陡降型Q-sQ-s曲线曲线 桩端与桩身为同类型的一般土层，端阻力桩端与桩身为同类型的一般土层，端阻力 不大，不大，Q-sQ-s曲线呈陡降型，桩端呈刺入（冲曲线呈陡降型，桩端呈刺入（冲 剪）破坏，如软土层中的摩擦桩或者端
35、承桩剪）破坏，如软土层中的摩擦桩或者端承桩 在极限荷载下出现桩身材料强度的破坏或桩在极限荷载下出现桩身材料强度的破坏或桩 身压曲破坏。身压曲破坏。第一部分第一部分 基本知识基本知识第二章第二章 桩的基本知识桩的基本知识2.2 桩的承载机理桩的承载机理 单桩荷载位移（单桩荷载位移（Q-sQ-s）曲线）曲线 台阶状台阶状Q-sQ-s曲线曲线 桩端有虚土或沉渣，初始强度低，压缩性高，桩端有虚土或沉渣，初始强度低，压缩性高，当桩顶荷载达一定值后，桩底部土被压密，强当桩顶荷载达一定值后，桩底部土被压密，强 度提高，导致度提高，导致Q-sQ-s曲线呈台阶状。曲线呈台阶状。第一部分第一部分 基本知识基本知识
36、第二章第二章 桩的基本知识桩的基本知识2.2 桩的承载机理桩的承载机理第一部分第一部分 基本知识基本知识第二章第二章 桩的基本知识桩的基本知识2.2 桩的承载机理桩的承载机理w2.2.2 2.2.2 竖向拉拔荷载作用下的单桩竖向拉拔荷载作用下的单桩 破坏模式破坏模式 抗拔桩常见的破坏模式是桩抗拔桩常见的破坏模式是桩-土界面间的剪切破坏，桩被拔出或者复合剪切面土界面间的剪切破坏，桩被拔出或者复合剪切面破坏，即桩的下部沿桩破坏，即桩的下部沿桩-土界面破坏，上部靠近地面附近出现锥形剪切破坏，土界面破坏，上部靠近地面附近出现锥形剪切破坏，且锥形土体与下部土体脱离而与桩身一起向上位移。且锥形土体与下部土
37、体脱离而与桩身一起向上位移。当桩身强度不足时，也可能出现桩身被拉断现象。当桩身强度不足时，也可能出现桩身被拉断现象。抗拔承载力抗拔承载力 桩的抗拔承载力由桩侧阻力和桩身重力组成。桩周阻力大小和竖向抗压桩一桩的抗拔承载力由桩侧阻力和桩身重力组成。桩周阻力大小和竖向抗压桩一样，受桩土界面的几何特征、土层物理力学特性等较多因素的影响，需要注样，受桩土界面的几何特征、土层物理力学特性等较多因素的影响，需要注意的是，粘性土中的抗拔桩在长期荷载作用下，随上拔量的增大，会出现应意的是，粘性土中的抗拔桩在长期荷载作用下，随上拔量的增大，会出现应变软化现象。设计抗拔桩时，必须考虑抗拔荷载的长期和短期效应的差别。
38、变软化现象。设计抗拔桩时，必须考虑抗拔荷载的长期和短期效应的差别。第一部分第一部分 基本知识基本知识第二章第二章 桩的基本知识桩的基本知识2.2 桩的承载机理桩的承载机理w2.2.3 2.2.3 水平荷载作用下的单桩水平荷载作用下的单桩 破坏机理和模式破坏机理和模式 按照桩土相对刚度的不同，桩土体系的破坏机理及工作状态分为两类。按照桩土相对刚度的不同，桩土体系的破坏机理及工作状态分为两类。刚性短桩：桩径比大，桩入土深度小，桩的抗弯刚度比比地基土刚度大很多，刚性短桩：桩径比大，桩入土深度小，桩的抗弯刚度比比地基土刚度大很多，在水平力作用下，桩身像刚体一样绕桩上某点转动或平移而破坏。在水平力作用下
39、，桩身像刚体一样绕桩上某点转动或平移而破坏。此类桩的水平承载力由桩周土的强度控制。此类桩的水平承载力由桩周土的强度控制。弹性长桩：桩径比小，桩入土深度达，桩的抗弯刚度与土刚度相比较具柔性，弹性长桩：桩径比小，桩入土深度达，桩的抗弯刚度与土刚度相比较具柔性，在水平力作用下，桩身发生挠曲变形，桩下段嵌固于土中不能转动。在水平力作用下，桩身发生挠曲变形，桩下段嵌固于土中不能转动。此类桩的水平承载力由桩身材料的抗弯刚度和桩周土抗力控制。此类桩的水平承载力由桩身材料的抗弯刚度和桩周土抗力控制。第一部分第一部分 基本知识基本知识第二章第二章 桩的基本知识桩的基本知识2.3 桩的常见质量通病桩的常见质量通病
40、w2.3.1 2.3.1 灌注桩质量通病灌注桩质量通病 钻（冲）孔灌注桩钻（冲）孔灌注桩 对于泥浆护壁的灌注桩，桩底沉渣及孔壁泥皮过厚是导致承载力大幅降低的对于泥浆护壁的灌注桩，桩底沉渣及孔壁泥皮过厚是导致承载力大幅降低的主要原因。主要原因。水下浇筑混凝土时，施工不当如导管口离开混凝土面、混凝土浇筑不连续，水下浇筑混凝土时，施工不当如导管口离开混凝土面、混凝土浇筑不连续，桩身均可能出现断桩现象，而混凝土搅拌不均匀、水灰比过大或导管漏水均桩身均可能出现断桩现象，而混凝土搅拌不均匀、水灰比过大或导管漏水均会产生混凝土离析。会产生混凝土离析。泥浆相对密度配置不当，地层松散或呈流塑状，或遇承压水层时，
41、导致孔壁泥浆相对密度配置不当，地层松散或呈流塑状，或遇承压水层时，导致孔壁不能直立而出现塌孔时，桩身就会不同程度的出现扩径、缩径或断桩现象。不能直立而出现塌孔时，桩身就会不同程度的出现扩径、缩径或断桩现象。钢筋笼错位（上浮、偏靠孔壁）也是这类桩经常出现的问题。钢筋笼错位（上浮、偏靠孔壁）也是这类桩经常出现的问题。干作业钻孔灌注桩，桩底虚土过厚是导致承载力下降的主要因素，而当地层干作业钻孔灌注桩，桩底虚土过厚是导致承载力下降的主要因素，而当地层稳定性差出现塌孔时，桩身也会出现夹泥或断桩现象。稳定性差出现塌孔时，桩身也会出现夹泥或断桩现象。第一部分第一部分 基本知识基本知识第二章第二章 桩的基本知
42、识桩的基本知识2.3 桩的常见质量通病桩的常见质量通病 沉管灌注桩沉管灌注桩 拔管速度快是导致沉管桩出现缩径、夹泥或断桩等质量问题的主要原因，特拔管速度快是导致沉管桩出现缩径、夹泥或断桩等质量问题的主要原因，特别是在饱和淤泥或流塑状淤泥质软土层中成桩时，控制拔管速度尤为重要。别是在饱和淤泥或流塑状淤泥质软土层中成桩时，控制拔管速度尤为重要。桩间距过小时，邻桩施工易引起地表隆起和土体挤压，产生的振动力、上拔桩间距过小时，邻桩施工易引起地表隆起和土体挤压，产生的振动力、上拔力和水平力会使初凝的桩被振断或拉断，或因挤压而缩径。力和水平力会使初凝的桩被振断或拉断，或因挤压而缩径。在地层存在承压水砂层，
43、砂层上又覆盖有透水性差的粘土层，孔中浇筑混凝在地层存在承压水砂层，砂层上又覆盖有透水性差的粘土层，孔中浇筑混凝土后，由于动水压力作用，沿桩身至桩顶出现冒水现象，凡冒水桩一般都形土后，由于动水压力作用，沿桩身至桩顶出现冒水现象，凡冒水桩一般都形成断桩。成断桩。当预制桩尖强度不足，沉管过程中被击碎后塞入管内，当拔管至一定高度后当预制桩尖强度不足，沉管过程中被击碎后塞入管内，当拔管至一定高度后下落，又被硬土层卡住未落到孔底，形成桩身下段无混凝土的吊脚桩。对采下落，又被硬土层卡住未落到孔底，形成桩身下段无混凝土的吊脚桩。对采用活瓣桩尖的振动沉管桩，当活瓣张开不灵活，混凝土下落不畅，也会产生用活瓣桩尖的
44、振动沉管桩，当活瓣张开不灵活，混凝土下落不畅，也会产生这种现象。这种现象。第一部分第一部分 基本知识基本知识第二章第二章 桩的基本知识桩的基本知识2.3 桩的常见质量通病桩的常见质量通病 人工挖孔桩人工挖孔桩 混凝土浇筑时，施工方法不当造成混凝土离析，如将混凝土从孔口直接倒入混凝土浇筑时，施工方法不当造成混凝土离析，如将混凝土从孔口直接倒入孔内或串筒口到混凝土面的距离过大（大于孔内或串筒口到混凝土面的距离过大（大于2.0m2.0m）等等。）等等。当桩孔内有水，未完全抽干就浇筑混凝土，造成混凝土离析，进而影响桩端当桩孔内有水，未完全抽干就浇筑混凝土，造成混凝土离析，进而影响桩端承载力。承载力。干
45、浇法施工时，如果护壁漏水，将造成混凝土面积水，使混凝土胶结不良，干浇法施工时，如果护壁漏水，将造成混凝土面积水，使混凝土胶结不良，强度降低。强度降低。地下水渗流严重的土层，易使护壁坍塌，土体失稳塌落。地下水渗流严重的土层，易使护壁坍塌，土体失稳塌落。在地下水丰富的地区，采用边挖边抽水的方法进行挖孔桩施工，致使地下水在地下水丰富的地区，采用边挖边抽水的方法进行挖孔桩施工，致使地下水位下降，下沉土层对护壁产生负摩擦力作用，易使护壁产生环形裂缝；当护位下降，下沉土层对护壁产生负摩擦力作用，易使护壁产生环形裂缝；当护壁周围土压力分布不均匀时，易产生弯矩和剪力作用，使护壁产生垂直裂缝。壁周围土压力分布不
46、均匀时，易产生弯矩和剪力作用，使护壁产生垂直裂缝。第一部分第一部分 基本知识基本知识第二章第二章 桩的基本知识桩的基本知识2.3 桩的常见质量通病桩的常见质量通病w2.3.2 2.3.2 预制桩质量通病预制桩质量通病 钢桩钢桩 锤击应力过高时，易造成钢管局部损坏，引起桩身失稳。锤击应力过高时，易造成钢管局部损坏，引起桩身失稳。H H型钢桩因桩本身的形状和受力差异，当桩入土较深而两翼缘间的土存在差异型钢桩因桩本身的形状和受力差异，当桩入土较深而两翼缘间的土存在差异时，易发生朝土体弱的方向扭转。时，易发生朝土体弱的方向扭转。焊接质量差，锤击次数过多或第一节桩不垂直时，桩身易断裂。焊接质量差，锤击次
47、数过多或第一节桩不垂直时，桩身易断裂。混凝土预制桩混凝土预制桩 桩锤选用不合理，轻则桩难以打到设计标高，无法满足承载力要求，且锤击桩锤选用不合理，轻则桩难以打到设计标高，无法满足承载力要求，且锤击次数过多，造成桩疲劳损坏；重则易击碎桩头，增加打桩破损率。次数过多，造成桩疲劳损坏；重则易击碎桩头，增加打桩破损率。锤垫或桩垫过软时，锤击能量损失大，桩难以打到设计标高；过硬则锤击应锤垫或桩垫过软时，锤击能量损失大，桩难以打到设计标高；过硬则锤击应力大，易击碎桩头。力大，易击碎桩头。第一部分第一部分 基本知识基本知识第二章第二章 桩的基本知识桩的基本知识2.3 桩的常见质量通病桩的常见质量通病 锤击拉
48、应力是引起桩身开裂的主要原因。锤击产生的下行压力波反射后成为锤击拉应力是引起桩身开裂的主要原因。锤击产生的下行压力波反射后成为沿桩身上行的拉伸波，其产生的拉应力超过混凝土抗拉强度时，一般会在桩沿桩身上行的拉伸波，其产生的拉应力超过混凝土抗拉强度时，一般会在桩身中上部出现环状裂缝。身中上部出现环状裂缝。焊接质量差或焊接后冷却时间不足，锤击时易造成在焊口处开裂。焊接质量差或焊接后冷却时间不足，锤击时易造成在焊口处开裂。桩锤、桩帽和桩身不能保持一条直线，造成锤击偏心，不仅使锤击能量损失桩锤、桩帽和桩身不能保持一条直线，造成锤击偏心，不仅使锤击能量损失大，桩无法沉到设计标高，锤击偏心还会造成桩身开裂、
49、折断。大，桩无法沉到设计标高，锤击偏心还会造成桩身开裂、折断。桩间距过小，打桩引起的挤土效应使后打的桩难于打入或使地面隆起，导致桩间距过小，打桩引起的挤土效应使后打的桩难于打入或使地面隆起，导致桩上浮，影响桩的端承力。桩上浮，影响桩的端承力。在较厚的粘土、粉质粘土层中打桩，如果停歇时间过长，或在砂层中短时间在较厚的粘土、粉质粘土层中打桩，如果停歇时间过长，或在砂层中短时间停歇，土体固结、强度恢复后桩不易打入，此时如果强行锤击，将击碎桩头。停歇，土体固结、强度恢复后桩不易打入，此时如果强行锤击，将击碎桩头。第一部分第一部分 基本知识基本知识第三章第三章 基桩质量检测基本规定基桩质量检测基本规定3
50、.1 概述概述w桩基用量大，施工质量影响因素多，质量检测工作非常重要桩基用量大，施工质量影响因素多，质量检测工作非常重要 我国每年的用桩量超过我国每年的用桩量超过500500万根，涉及桩基工程质量问题而直接影响建筑物结万根，涉及桩基工程质量问题而直接影响建筑物结构正常使用与安全的事故很多；另外，桩基是隐蔽工程，而影响桩基工程施构正常使用与安全的事故很多；另外，桩基是隐蔽工程，而影响桩基工程施工的因素很多，如：岩土工程条件、桩土的相互作用、施工技术水平等等，工的因素很多，如：岩土工程条件、桩土的相互作用、施工技术水平等等，桩的施工质量具有很多不确定性因素。因此，加强桩基施工过程的质量管理桩的施工
