华中科技大学硕士学位论文大直径桥桩完整性检测技术研究与应用姓名：周岳武申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：文银平20061031I摘摘 要要 随着大直径灌注桩在桥梁工程领域中的广泛应用，面对种类繁多的检测方法,如何合理采用检测方法，即能确保桩基质量，又能使整个检测工作经济、合理，已成为工程技术人员面临的一大难题。 声波透射法具有检测细致，信息丰富，结果准确可靠，且不受桩长限制等优点，已成为混凝土灌注桩特别是大直径灌注桩完整性检测的重要手段。本文介绍了声波透射法检测基桩混凝土完整性的基本原理以及该法在重阳水库大桥基桩检测中的实施过程，并对声测管的埋设数量与基桩桩身完整性评价标准进行探讨。结论表明：声波透射法所埋设的声测管数随桩径的增大而增加，但当声测管达到四根时，一般可以覆盖整个桩身断面， 即一般四根声测管便能满足检测要求；建筑基桩检测技术规范 (JGJ 1062003)的声波透射法桩身完整性判断标准相对其他相应标准， 其更加科学与严密，但仍需进一步完善；在声波透射法检测结果的判定中，应综合波速、波幅和 PSD 判据等参数并结合施工记录和现场地质条件对桩身缺陷性质、大小和空间位置进行综合判断。 论文结合重阳水库大桥基桩检测工程实际，总结了声波透射法、低应变反射波法以及钻芯法的优缺点及适用条件，对大直径桥桩完整性检测方法进行了探讨，可为大桥桩基的检测与施工提供技术支持。 关键词：关键词：大直径灌注桩 检测方法 完整性检测 声波透射法 IIAbstract Large-diameter bored pile has been widely used in the bridge engineering. There are several types of detection methods. However, it is still a difficult problem for the engineers how to choose appropriate methods. So that it can not only guarantee the safe service of the pile foundation but also reduce the cost. Cross-hole sonic logging has many advantages, such as detecting carefully, abundant information, accurate and reliable results, unlimited by the length of pile. It has been becoming the important means for the integrity detection of bored pile, especially for large-diameter bored pile. The principle of cross-hole sonic logging measuring concrete integrity is presented. And the foundation pile integrity detection of the Chongyang Bridge with cross-hole sonic logging is introduced. The number of access tubes which is needed for cross-hole sonic logging and the criterion for pile integrity evaluation are discussed. Several conclusions can be drawn from this study. First, the number of access tubes increases with the pile diameter. But, four access tubes are absolutely enough for the ultrasonic wave generally covering the whole body section of pile. Second, It is more scientific than others that the criterion of pile integrity evaluation for cross-hole sonic logging given by the Technical Code for Testing of Building Foundation Piles(JGJ 1062003), but there are also some defects. Third, the pile defects nature, size and space position should be synthetically judged by records of construction and geological condition in addition to velocity of sound, amplitude, PSD and some other criterions. At the same time, cross-hole sonic logging, low strain wave-reflecting method and drilling core method are summarized. Then, methods of integrity detection for large-diameter bored pile in bridge engineering have been discussed. It offers technical support for pile detection and construction of the Chongyang Bridge. Key words: large-diameter bored pile detection method integrity detection cross-hole sonic logging 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。 对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。 本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本论文属于 （请在以上方框内打“” ） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 保密，在 年解密后适用本授权书。 不保密。 11 绪绪 论论 1.1 研究的意义研究的意义 桩基础作为一种具有承载力高、沉降量小、抗震性能好等特点的基础形式，已在地震区、软土地区以及各种复杂地质条件中得到越来越广泛的应用，并取得了良好的社会经济效益。根据国内外桩基使用现状，大多数工程都采用灌注桩 1,2。随着各种大跨度及特大跨度桥梁结构的日益增加，在公路、铁路桥梁建设中，更是广泛采用了大直径钻孔灌注桩技术，钻孔灌注桩已成为桥梁工程中最为常见的基础形式。大直径钻孔灌注桩 （LDBPs-Large diameter bored piles） 的直径 d 一般超过 760mm3,在我国一般把直径超过 800mm 的桩称为大直径桩4,5。1992 年,美国 LDBPs 的工程费用约为 8亿美元，而在 1997 年则超过了 10 亿美元，且这一增长主要集中在交通工程领域，尤其是桥梁桩基工程。在欧洲，非排土桩与排土桩的应用比例接近 2：3，其中 LDBPs已占总桩基应用的 156。在我国，大直径钻孔灌注桩也已得到广泛应用，并取得了良好的经济效益，比如广州省九江大桥将原设计的 6150cm 双排桩加承台的桩基方案改为 300cm/250cm/200cm 变截面无承台双桩双柱式墩，大大缩短了工期，为工程在洪水期前完工提供了技术保障，并节约了费用2；湖南湘潭湘江二桥，在基础施工中全面推广无承台大直径桩基础技术，与原设计扩大基础和有承台的小直径桩相比，减少经费 210 万元2；在建的苏通大桥，最大桩径达 3.0m，长 118m7等。 但是由于桩基工程属于地下隐蔽工程， 其施工技术复杂， 工程流程相互衔接紧密，要求施工队伍的管理水平和人员素质较高，且多为水下或地下工程，施工质量影响因素多，通常很容易出现缩颈、夹泥、离析、孔洞、孔底沉渣过厚甚至断桩等多种缺陷，当这些缺陷在尺寸和数量上达到一定的程度后，就会影响桩基的正常使用8,10。据有关资料报道， 灌注桩存在有害缺陷的损桩率在国外约占510， 在国内则达10205。究其原因，在我国桥梁工程桩（主要针对大直径钻孔灌注桩）的施工过程中常出现以下问题5。 1、由于停电或其它原因，混凝土浇灌不连续，导致隔水层凝固形成硬壳，后续2混凝土无法灌注，只好上拔导管，使导管内留存混凝土全部流出，形成与泥浆接触的混凝土表面，或在该表面形成断桩。 2、泥浆比重配备不当，易使孔壁坍塌，形成夹泥。 3、正循环清孔时，清孔时间或孔口泥浆比重控制不当。时间过长，易塌孔；时间过短，孔底沉渣太厚，影响桩端承载力的发挥。 4、当混凝土和易性不好时，易产生离析现象。 5、混凝土灌注不当，管内形成气团，基桩出现孔洞。 6、导管插入混凝土中深度不当。埋入过浅，混凝土沿管侧上翻，将沉渣等夹入桩内；埋入过深，管侧混凝土不能上升，混凝土沿孔壁上翻形成夹泥。 因此，选用经济、合理的检测方法对大直径钻孔灌注桩进行质量检测，以最大程度确保工程的质量与安全至关重要。其根本目的在于检验工程桩是否达到设计的要求。衡量基桩的主要参数包括桩的承载力和桩身完整性（桩身材料质量） ，其中基桩承载力按其作用分为竖向承载力、 水平承载力、 抗拔承载力或各承载力的相应组合11。桩基检测就是通过有效的技术手段判断基桩是否存在缺陷，进而判断缺陷的类型、大小、 具体位置以及其对承载力的影响程度， 并判断基桩的承载能力是否满足工程要求，以便对桩基作出整体的评估，并采取合理的补救措施。目前，国内外主要的基桩检测方法大致可归纳如下。 1、直观检查法：包括浅部开挖法和钻芯法。 2、静荷载试验法：有常规静荷载试验法和自平衡法12,13（Osterberg 法）两种。 3、高应变法：高应变法是指所有能使桩土间产生永久变形（或较大动位移）的动力检测基桩承载力的方法。包括：打桩公式法14；锤击贯入法15；Smith 波动方程法16；波动方程半经验解析解法17（也称 Case 法） ；波动方程拟合法，即 CAPWAP法18；静动法19（Statnamic） ，也称准静力法。 4、低应变法：低应变法与高应变法的主要区别在于是否产生塑性变形，该方法主要有反射波法20、机械阻抗法、水电效应法、动力参数法、共振法以及球击法。 5、声波透射法：该法是基于超声波在混凝土中传播速度、波幅、频率等声学参量与混凝土质量的相关性，对基桩质量进行判断的一