桩基动力检测技术河北省建筑科学研究院路彦兴 一、基桩检测的分类1基桩动力检测1）低应变法检测桩身质量。2）高应变法检测桩身完整性和单桩承载能力。2静力试桩检测桩的承载能力（竖向、水平）二、动力试桩1）低应变法检测桩身质量采用低能量瞬态或稳态激振方式在桩顶激振，实测桩顶部的速度时程曲线或速度导纳曲线，通过波动理论分析或频域分析，对桩身完整性进行鉴定的检测方法。低应变可分为反射波方法，机械阻抗法，击球法，动力参数法、水电效应法，火箭法等。2）高应变法用重锤冲击桩顶，实测桩顶部的速度和力时程曲线，通过波动理论分析，对单桩竖向抗压承载力和桩身完整性进行鉴定的检测方法。高应变可分为Case法动力打桩公式，波形拟合法 锤击贯入法等。三、几个定义1桩身完整性反映桩身截面尺寸相对变化、桩身材料质量和连续性的综合定性指标。2桩身缺陷使桩身完整性恶化，在一定限度上引起桩身结构强度和耐久性减少的桩身断裂、裂缝、缩颈、夹泥（杂物）、空洞、峰窝、松散等现象的统称。3钻芯法测桩用钻机钻取芯样以检测桩长、桩身缺陷、桩底沉渣厚度以及桩身混凝土的强度、密实性和连续性，鉴定桩端岩土性状的方法。四、反射波法的基本原理1 基本原理：一般桩长都大于桩的直径（L / D 5：1），因此桩可视为一维弹性杆件，当桩顶作用一脉冲力后，便有应力波沿桩身传播，碰到（广义）波阻抗（Z=AC）变化时，应力波在传播过程中将产生反射、透射等物理现象。若应力波由Z1，传入Z2则反射系数：RV=（Z1- Z2）/（Z1+Z2）透射系数：IV=2Z1/（Z2+Z1）桩碰到断裂、离析、缩径时：Z20正相反射扩径时：Z2Z1 RV0反相反射2 检测技术：（1） 传感器的选择与安装（2） 激振技术3 曲线的判读方法：桩碰到断裂、离析、缩径时：Z20正相反射扩径时：Z2Z1 RV0反相反射四、高应变（Cast法）测桩的基本原理Cast法是通过测量桩顶力波和速度波（加速度积分）对波形实时分析的方法五、建筑基桩检测技术规范（JGJ1062023）简介3基本规定3.1检测方法和内容3.1.1工程桩应进行单桩承载力和桩身完整性抽样检测。3.1.2基桩检测方法应根据检测目的按表3.1.2选择。表3.1.2检测方法及检测目的检测方法检测目的单桩竖向抗压静载实验拟定单桩竖向抗压极限承载力；鉴定竖向抗压承载力是否满足设计规定；通过桩身内力及变形测试，测定桩侧、桩端阻力；高应变法的单桩竖向抗压承载力检测结果单桩竖向抗拔静载实验拟定单桩竖向抗拔极限承载力；鉴定竖向抗拔承合力是否满足设计规定；通过桩身内力及变形测试，测定桩的抗拔摩阻力单桩水安静载实验拟定单桩水平临界和极限承载力，推定土抗力参数；鉴定水平承功力是否满足设计规定；通过桩身内力及变形测试，测定桩身弯矩钻芯法检测灌注桩桩长、桩身混凝土强度、桩底沉渣厚度，鉴定或鉴别桩端岩土性状，鉴定桩身完整性类别低应变法检测桩身缺陷及其位置，鉴定桩身完整性类别高应变法鉴定单桩竖向抗压承载力是否满足设计规定；检测桩身缺陷及其位置，鉴定桩身完整性类别；分析桩侧和桩端土阻力声波透射法检测灌注桩桩身缺陷及其位置，鉴定桩身完整性类别3.1.3桩身完整性检测宜采用两种或多种合适的检测方法进行。3.1.4基桩检测除应在施工前和施工后进行外，尚应采用符合本规范规定的检测方法或专业验收规范规定的其他检测方法，进行桩基施工过程中的检测，加强施工过程质量控制。3.2检测工作程序3.2.1检测工作的程序，应按图3.2.1进行：计算分析和结果评价设备、仪器检定重新检测、验证、扩大检测检测报告现场检测前期准备制定检测方案调查、资料收集接受委托图3.2.1检测工作程序框图3.2.2调查、资料收集阶段宜涉及下列内容：1. 收集被检测工程的岩土工程勘察资料、桩基设计图纸、施工记录；了解施工工艺和施工中出现的异常情况。2. 进一步明确委托方的具体规定。3. 检测项目现场实行的可行性。3.2.3应根据调查结果和拟定的检测目的，选择检测方法，制定检测方案。检测方案宜包含以下内容：工程概况、检测方法及其依据的标准，抽样方案，所需的机械或人工配合、实验周期。3.2.4检测前应对仪器设备检查调试。3.2.5检测用计量器具必须在计量检定周期的有效期内。3.2.6检测开始时间应符合下列规定：（1）当采用低应变法或声波透射法检测时，受检桩混凝土强度至少达成设计强度的70%，且不小于15MPa。（2）当采用钻芯法检测时，受检桩的混凝土龄期达成28d或预留同条件养护试块强度达成设计强度。（3）承载力检测前的休止时间除应达成本条第2款规定的混凝土强度外，当无成熟的地区经验时，尚不应少于表3.2.6规定的时间。表3.2.6休止时间土的类别休止时间砂土7粉土10黏性土非饱和15饱和25注：对于泥浆护壁灌柱桩，宜适当延长休止时间3.2.7施工后，宜先进行工程桩的桩身完整性检测，后进行承载力检测。当基础埋深较大时，桩身完整性检测应在基坑开挖至基底标高后进行。3.2.8现场检测期间，除应执行本规范的有关规定外，还应遵守国家有关安全生产的规定。当现场操作环境不符合仪器设备使用规定期，应采用有效的防护措施。3.2.9当发现检测数据异常时，应查找因素，重新检测。3.2.10当需要进行验证时或扩大检测时，应得到有关各方的确认，并按本规范第3.4.13.4.7条的有关规定执行。3.3检测数量3.3.1当设计有规定或满足下列条件之一时，施工前应采用静载实验拟定单桩竖向抗压承载力特性值：1. 设计等级为甲级、乙级的桩基；2. 地质条件复杂、桩施工质量可靠性低；3. 本地区采用的新桩型或新工艺。检测数量在同一条件下不应少于3根，且不宜少于总桩数的1%；当工程桩总数在50根以内时，不应少于2根。3.3.2打入式预制桩有下列条件规定之一时，应采用高应变法进行试打桩的打桩过程监测：1 制打桩过程中的桩身应力；2 选择沉桩设备和拟定工艺参数；3 选择桩端持力层。在相同施工工艺和相近地质条件下，试打桩数量不应少于3根。3.3.3单桩承载力和桩身完整性验收抽样检测的受检桩选择宜符合下列规定：1 施工质量有疑问的桩；2 设计方认为重要的桩；3 局部地质条件出现异常的桩；4 施工工艺不同的桩；5 承载力验收检测时适量选择完整属于 检测中鉴定的III类桩；6 除上述规定外，同类型桩宜均匀随机分布。3.3.4混凝土桩的桩身完整性检测的抽检数量应符合下列规定；1 柱下三桩或三桩以下的承台抽检桩数不得少于1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；其他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。注：1.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。抽检数量不应少于总桩数的10%。2地下水位以上且终孔后桩端持力层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。3当符合第3.3.3条第14款规定的桩数较多，或为了全面了解整个工程基桩的桩身完整性情况时，应适当增长抽检数量。3.3.5对单位工程内且在同一条件下的工程桩，当符合下列条件之一时，应采用单桩竖向抗压承载力静载实验进行验收检测：1 设计等级为甲级的桩基；2 地质条件复杂、桩施工质量可靠性低；3 本地区采用的新桩型或新工艺；4 挤土群桩施工产生挤土效应。抽检数量不应少于总桩数的1%，且不少于3根；当总桩数在50根以内时，不应少于2根。注：对上述第14款规定条件外的工程桩，当采用竖向抗压静载实验进行验收承载力检测时，抽检数量宜按本条规定执行。3.3.6对第3.3.5规定条件外的预制桩和满足高应变法合用检测范围的灌注桩，可采用高应变法进行单桩竖向抗压承载力验收检测。当有本地区相近条件的对比难资料时，高应变法也可作为第3.3.5条规定条件下单桩竖向抗压承载力验收检测的补充。抽检数量不宜少于总桩数的5%，且不得少于5根。3.3.7对于端承型大直径灌注桩，当受设备或现场条件限制无法检测单桩竖向抗压承载力时，可采用钻芯法测定桩底沉渣厚度并钻取桩端持力层岩土芯样检查桩端持力层。抽检数量不应少于总桩数的10%，且不应少于10根。3.3.8 对于承受拔力和水平力较大的桩基，应进行单桩竖向抗拔、水平承载力检测。检测数量不应少于总桩数的1%，且不应少于3根。3.4验证与扩大检测3.4.1当出现本规范第8.4.58.4.6条和第9.4.7条中所列情况时，应进行验证检测。验证方法宜采用单桩竖向抗压静载实验；对于嵌岩灌注桩，可采用钻芯法验证。3.4.2桩身浅部缺陷可采用开挖验证。3.4.3桩身或接头存在裂隙的预制桩可采用高应变法验证。3.4.4单孔钻芯检测发现桩身混凝土质量问题时，宜在同一基桩增长钻孔验证。3.4.5对低应变法检测中不能明确完整性类别的桩或III类桩，可根据实际情况采用静载法、钻芯法、高应变法、开挖等适宜的方法验证检测。3.4.6当单桩承载力或钻芯法抽检结果不满足设计规定期，应分析因素，并经确认后扩大抽检。3.4.7当采用低应变法、高应变法和声波透身法抽检桩身完整性所发现的III、IV类桩之和大于抽检桩数的20%时，宜采用原检测方法（声波透射法可改用钻芯法），在未检桩中继续扩大抽检。3.5检测结果评价和检测报告3.5.1桩身完整性检测结果评价，应给出每根受检桩的桩身完整性类别，桩身完整性分类应符合表3.5.1的规定，并按本规范第710章分别规定的技术内容划分。表3.5.1桩身完整性分类表桩身完整性类别分类原则I类型桩身完整II类桩桩身有轻微缺陷，不会影响桩身结构承载力的正常发挥III类桩桩身有明显缺陷， 对桩身结构承载力有影响IV类桩桩身存在严重缺陷3.5.2 IV类桩应进行工程解决3.5.3 工程桩承载力检测结果的评价，应给出每根受检桩的承载力检测值，并据此给出单位工程同一条件下的单桩承载力特性值是否满足设计规定的结论。3.5.4 检测报告应结论准确、用词规范。3.5.5 检测报告应包含以下内容：1委托方名称、 工程名称、地点、建设、勘察、设计、监理和施工单位，基础、结构型式，层数，设计规定，检测目的，检测依据，检测数量，检测日期；2地质条件描述；3受检桩的桩号、桩位和相关施工记录；4检测方法，检测仪器设备，检测过程叙述；5受检桩的检测数据，实测与计算分析曲线，表格和汇总结果。6与检测内容相应的检测结论。3.6检测机构和检测人员3.6.1检测机构应通过计量认证，并具有基桩检测的资质。3.6.2检测人员应通过培训合格，并具有相应的资质。8 低应变法8.1合用范围8.1.1本方法合用于检测混凝土桩的桩身完整性，鉴定桩身缺陷的限度及位置。8.1.2本方法的有效检测桩长范围应通过现场实验拟定。