建筑基桩论文

建筑基桩论文（共10篇）

建筑基桩论文 篇1

摘要：桩基工程在建筑工程中已被广泛应用, 而对桩基采取桩基检测技术系保证桩基工程施工质量的重要环节。本文结合某建筑工程的基桩检测标准, 探讨基桩检测技术质量控制标准, 以及基桩检测技术方法。

关键词：建筑工程,基桩检测,检测技术,静载检测

0 引言

本工程为住宅项目2期, 共分为6种户型:A1、A2、B1、B2、B3、C2;其中A类为地上二层, B、C类为地上三层。本项目所采取的桩基础为预制桩基础和超流态混凝土灌注桩基础, 单栋桩数量A、B类小于50根, C类大于50根。地基基础设计等级为丙级, 桩基础安全等级为二级。

对设计等级高、地质条件复杂、施工质量变异性大的桩基, 或低应变完整性判定可能有技术困难时, 提倡采用静载试验、钻芯或开挖等直接法进行验证。根据《建筑基桩检测技术规范》 (JGJ106-2003) 3.1.1条强制性规定, 本工程桩应进行单桩承载力和桩身完整性抽样检测。

1 桩的静载试验

单桩竖向抗压静载试验:采用接近于竖向抗压桩的实际工作条件的试验方法, 确定单桩竖向抗压承载力, 是目前公认的检测基桩竖向抗压承载力最直观、最可靠的试验方法;也是宏观评价桩的变形和破坏性状的依据。静载试验所得荷载-沉降 (Q-s) 曲线的型态随桩侧和桩端土层的分布与性质、成桩工艺、桩的形状和尺寸、应力历史等诸多因素而变化。虽然试验中也能得到与承载力相对应的沉降, 但必须指出, 静载试验中的沉降量s与建筑 (构) 物的后期沉降量s'是不一样的。

Q-s曲线是桩土体系的荷载传递、侧阻和端阻的发挥性状的综合反应。由于桩侧阻力一般先于桩端阻力发挥, 因此Q-s曲线的前段主要受侧阻力制约, 而后段则主要受端阻力制约。但是对于下列情况则例外:1) 超长桩 (L/D>100) , Q-s全程受侧阻性状制约;2) 短桩 (L/D<10) 和支承于较硬持力层上的短至中长 (L/D≤25) 扩底桩, Q-s前段同时受侧阻和端阻性状的制约;3) 支承于岩层上的短桩, Q-s全程受端阻及嵌岩阻力制约。

采用荷重传感器和压力传感器时, 一般要求传感器的测量误差不应大于1%。沉降测量宜采用位移传感器或大量程百分表, 对于机械式大量程 (50mm) 百分表, 全程示值误差和回程误差分别不超过40μm和8μm, 相当于满量程测量误差不大于0.1%。因此《规范》要求沉降测量误差不大于0.1%FS, 分辨力优于或等于0.01mm。常用的百分表量程有50mm、30mm、10mm, 量程越大、周期检定合格率越低, 但沉降测量使用的百分表量程过小, 可能造成频繁调表, 影响测量精度。

在基桩静载试验过程中, 为了有效地确保不会因桩头破坏而终止试验, 但桩头部位往往承受较高的垂直荷载和偏心荷载, 因此, 一般应对桩头进行处理。

2 低应变动力检测

2.1 检测原理

在桩身顶部进行垂向激振, 弹性波沿着桩体向下传播。桩身内存在明显波阻抗差异的界面或桩身截面积变化部位, 将产生反射波。经接收放大、滤波和资料处理, 即可识别来自桩身不同部位的反射信息, 据此计算桩身波速, 判断桩身完整性。本次检测设备为中科院武汉岩土力学研究所生产的RSM-PRT基桩仪及配套速度、加速度传感器, 检测设备经过国家相关计量单位认证, 并标定合格。在测试前应先将桩头浮浆清除整平, 然后用耦合剂将传感器与桩头紧密接触。正确全面检测基桩质量, 在桩顶中心 (2/3) R处位置上安置换能器, 并在桩中心位置进行垂向激振, 多方位、多频段激发。低应变动力检测见图1所示。根据桩反射波的到时、幅值和波形特征等来判据并对桩身的完整性进行综合分类。

2.2 现场检测准备

1) 动测宜在基槽开挖至设计底标高凿去桩头浮浆或松散、破损部分, 露出新鲜密实混凝土面, 并使桩头保持平整, 现浇桩离桩边10cm~20cm成等腰三角形磨三个直径为10cm的特平点;

2) 一般情况下, 检测桩检测时混凝土龄期需14天以上, 工期进度紧迫时, 可适当缩短龄期, 但混凝土应达到设计强度等级的70%, 且不小于15MPa;

3) 桩头的材质、强度、截面尺寸应与桩身基本等同;

4) 桩顶面应平整干净密实并与桩轴线基本垂直且无积水, 妨碍正常测试的桩顶外露主筋应割掉;

5) 清除桩头碎石、杂物、泥浆和积水, 使桩头保持清洁、干燥;在检测之前, 桩顶承台不得绑扎钢筋;

6) 本工程的抽检数量为工程桩总数100%的基桩进行检测。

2.3 检测技术

采取小应变进行基桩的检测, 其测试参数设置的合理是很关键, 笔者总结了一些关于基桩检测参数设定的要点如下:

1) 时域信号记录的时间段长度应在2L/c时刻后延续不少于5ms;幅频信号分析的频率范围上限不应小于2 000Hz;

2) 设定桩长应为桩顶至桩底的施工桩长, 设定桩身截面积应为施工截面积;

3) 桩身波速按本地同类型的测试值初步设定;

4) 采样时间间隔或采样频率应根据桩长、桩身波速和频域分辨率合理选择;时域信号采样点数不宜少于1024点。

对于测量传感安装和激振操作应采取以下要点:

1) 传感器安装应与桩顶面垂直;用耦合剂粘结时, 应具有足够的粘结强度;

2) 实心桩的激振点位置应选择在桩中心, 测量传感器安装位置宜为距桩中心2/3半径处。空心桩的激振点与测量传感器安装在同一水平面上且在壁厚1/2处, 并与桩中心连线成90°夹角;

3) 激振点与测量传感器安装位置应避开钢筋笼的主筋影响;

4) 激振方向应沿桩轴线方向;

5) 瞬态激振应通过现场敲击试验, 选择合适重量的激振力锤和锤垫, 宜用宽脉冲获取桩底或桩身下部缺陷反射信号, 宜用窄脉冲获取桩身上不缺陷反射信号。

信号采集和筛选应采取以下要点:

1) 每个检测点的纪录有效信号数不宜少于3个;

2) 检查判断实测信号是否反映桩身完整性特征;

3) 不同检测点及多次实测时域信号一致性较差, 应分析原因, 增加检测点数量;

4) 信号不应失真和产生零漂, 信号幅值不应超过测量系统的量程。

3 结论

本文结合桩基检测实例, 探讨了本工程所采用的桩基检测技术的原理及其在建筑工程桩基检测中施工技术, 结合该基础检测, 提出桩基检测技术的方法以及桩基检测要点, 旨在能为类似工程的桩基检测提供参考借鉴。

参考文献

[1]刘鼎辉.桩基检测技术在建筑工程中的应用研究[J].黑龙江科技信息, 2011 (6) .

[2]徐泽勇.浅谈桩基检测技术在建筑工程中的使用[J].科技创新导报, 2010 (11) .

多种基桩检测方法的实例分析 篇2

关键词：低应变;高应变;单桩竖向抗压静载;对比

1 工程概况

某拟建工程位于海积平原区域，设计主塔范围为15层，其余为5层，工程桩总数216根。采用PHC 600 AB 130先张法预应力混凝土管桩（简称PHC桩）。因该区第四系覆盖层很厚，基岩埋藏很深，在勘察深度范围内未揭露基岩，且周边无相同或相近地质条件PHC桩载荷试验相关数据和资料，结构上所需荷载较大（预估单桩竖向抗压极限承载力为7800kN），桩端持力层只能选在可塑～硬塑⑩2-1粘土层上，为纯摩擦桩。设计方拟选三根桩分别进行低应变法、高应变法和单桩竖向抗压静载试验，以取得可靠的数据进行下一步设计。所选桩均分布在地下室大底板下，编号为S-1#、S-2#和S-3#，强度为C80，桩长均为46.00m。桩施工采用锤击贯入法沉桩，锤重8T，落距1.5m。

2 实施方案

本次试桩共3根，采用高、低应变法及单桩竖向抗压静载试验，经建设方、监理及设计方等多方建议，并考虑到场地的情况、检测方法间的影响，以及周边工程施工对道路的影响。确定检测顺序为低应变法→高应变法→单桩竖向抗压静载试验。考虑到高应变法检测重锤瞬时激发桩土阻力与桩端支承力，对桩土间的影响相对静载试验来说基本可以忽略，且静载试验在高应变法检测不少于28d后进行，以确保检测数据科学可靠。

3 低应变法检测

低应变法是普查基桩桩身质量的最佳方法之一，它无损、快捷、高效、经济、轻便等优良特性，优势的背后也有局限性。低应变法以一维波动理论为基础，应用应力波特征来检验桩身质量。通过在桩顶施加激振信号产生应力波，该应力波沿桩身传播过程中，遇到不连续界面和桩底面时，将产生反射波，检测分析反射波的传播时间、幅值和波形特征，就能判断桩的完整性。其低应变法结果及实测曲线图如下：

4 高應变法检测

高应变法检测使用重锤冲击桩顶，使桩—土产生足够的相对位移，以充分激发桩周土阻力和桩端支承力，通过安装在桩顶以下桩身两侧的力和加速度传感器接收桩的应力波信号，应用应力波理论分析处理力和速度时程曲线，并结合实测曲线拟合法，选择实测力、速度或上行波作为边界条件进行拟合，拟合完成时计算曲线应与实测曲线基本吻合，桩侧土摩阻力应与地质资料基本相符，贯入度的计算值应与实测值基本吻合，从而获得桩的竖向承载力和桩身结构完整性。现场检测采用15T整体重锤，大于预估极限荷载的1.5倍，自由落锤，各桩均进行多次锤击，落距控制在0.5～0.8m，其高应变法实测曲线如下：

Case法和擬合法分析结果如下：

试验参数

实测参数

曲线拟合法分析

桩身结构完整性描述

完整类别

桩号

桩径

测点

桩长

承载力

预估极限值

弹性波速

测点处

最大冲击力

测点处

最大速度

测点处

最大动位移

贯入度

主要土参数

动测

承载力

摩阻力

端承力

桩顶

最大位移

Qs

Qt

Js

Jt

#

mm

m

kN

（m/s）

kN

m/s

mm

mm

mm

mm

--

--

kN

kN

kN

mm

S-1

600

42.80

7800

4200

13457

6.54

27.43

2.6

1.93

4.18

0.82

0.56

8779

7612

1167

32.80

完整

I

S-2

600

44.80

7800

4200

14245

6.93

27.75

2.9

1.07

4.57

0.98

0.87

8969

7857

1112

39.20

完整

I

S-3

600

44.80

7800

4200

10711

5.68

26.91

3.1

桩身12.7m左右严重缺陷，不作拟合分析

Ⅳ

S-1#和S-2#桩拟合分析曲线及模拟静载Q-s曲线图如下：

S-3#桩在高应变法检测之前桩身12.1m左右轻微缺陷，而在高应变法检测首次锤击后，曲线反映12.7m左右严重缺陷，后再进行低应法检测，缺陷位置反映在12.2m左右。桩周上部土阻力较小，又因接桩位置的焊缝质量相对较差，重锤锤击后致使原缺陷程度加重。

5 单桩竖向抗压静载试验

单桩竖向抗压静载试验是目前公认的检测基桩竖向抗压承载力最直接、最实用、最可靠的试验方法，也是一项安全隐患最大、成本最高、耗时最长的方法。模拟桩基实际工作状态的最直接的方法，即平台上堆放试块作反力的装置。本次试验的桩加载至最大试验荷载7800kN时，维持荷载且达到相对稳定，Q-s曲线呈缓变形，s-lgt曲线大致呈平行规则排列，综合分析各桩的极限承载力均不小于7800kN。其动静结果汇总见下表：

桩号

（#）

桩径

（mm）

桩长

（m）

极限承载力（kN）

总沉降量（mm）

残余沉降量（kN）

承载力特征值对应的沉降量（mm）

动测极限承载力（kN）

动测桩顶位移（mm）

动静对比误差（%）

S-1

600

44.00

7800

30.31

16.04

10.32

8779

32.80

12.6

S-2

600

46.00

7800

35.39

17.76

7.95

8969

39.20

15.0

S-3

600

46.00

7800

30.62

12.11

11.73

--

--

--

S-3#桩高、低应变法检测到桩身存在严重缺陷。依上述单桩竖向抗压静载试验结果来看，承载力仍可达到预估的设计要求，缺陷对桩的承载力发挥未产生影响。

6 对比分析

低应变法相对高应变法的激振频率要高，对反映桩身缺陷的精度要高些。S-1#桩和S-2#桩，高低应变法检测完整性均为Ⅰ类。S-3#桩，低应变法检测12.1m左右轻微缺陷，高应变法首次锤击后反映在12.7m左右严重缺陷，其低应变法检测在12.2m左右严重缺陷，该桩最后一节接桩位置为12.0m，相对来说低应变法对缺陷位置反映精度要高些。

S-1#和S-2#桩动静对比误差均在20%内。静载试验极限荷载为预估最大的试验荷载，根据其沉降量分析，其Q-s曲线均为缓变形，结合规范取40mm为桩的极限承载力（暂不考虑桩的压缩量），桩的实际承载能力肯定高于静载试验的最大试验荷载，动静对比的误差相对会减小些。相对来说本次高应变动测法的测试结果还是比较可靠、比较准确的。

7 总结

基桩检测方法较多，各种方法都有各自的优点，也存在不同的局限性。低应变法快捷、经济，是普查基桩质量的优良手段。高应变法检测经验和理论都已趋于成熟，但因素诸多，致使仍不能独立作为单桩竖向抗压承载力的判断依据，若采用高应变法仅进行完整性检测应时降低锤重（大于0.3%抗压承载力特征值且大于20kN），以免重锤锤击后加重原有缺陷程度。静荷载试验有着耗时长、成本高和危险性高等缺点，但提供的承载力数据十分可靠。动静荷载测试的对比分析试验应推广，根据产生误差的原因，并采取有效的措施，使高应变动测法所得到的参数更加合理，使测量结果可以更加准确，最终使高应变法检测单桩竖向抗压承载力更加可靠。

参考文献：

[1]陈凡，徐天平等.桩基质量检测技术.中国建筑工业出版社.2003

[2]羅骐先.桩基工程检测手册.人民交通出版社.2004

浅谈建筑基桩的完整性检测 篇3

近年来, 随着深层搅拌桩在软土地区的广泛应用, 工程上迫切需要一种能够对此搅拌桩桩身质量进行快速有效地分析与评估的检测手段。但是长期以来, 对搅拌桩桩身质量的检测往往只能依赖于钻孔取芯或开挖取样等方法, 这些方法尽管直接可靠, 但由于其时间长、成本高, 所以很难对大批量的搅拌桩进行综合质量评估, 其结果也就难免以偏概全。

1 反射波法的理论基础与可行性分析

1.1 基本原理

基桩低应变动力检测反射波法的基本原理是在桩身顶部进行竖向激振, 弹性波沿着桩身向下传播, 当桩身存在明显波阻抗差异的界面 (如桩底、断桩和严重离析等部位) 或桩身截面面积变化 (如缩径或扩径) 部位, 将产生反射波。经接受放大、滤波和数据处理, 可识别来自桩身不同部位的反射信息, 据此计算桩身波速, 以判断桩身完整性及估计混凝土强度等级。还可根据视波速和桩底反射波到达时间对桩的实际长度加以核对。

1.2 低应变反射波法检测桩体完整性的可行性分析

反射波法是建立在一维波动理论的基础上的。假设桩为质地均匀、各向同性的一维线弹性体 (桩的长度远大于直径, 且入射波波长λ大于桩的直径) , 当用手锤在桩顶敲击时, 产生的应力波在桩身传播满足一维波动方程, 对于水泥搅拌桩的假设设定如下:水泥搅拌桩是否可视为一维杆件。水泥搅拌桩桩身材料是否可视为弹性材料。水泥搅拌桩桩身波阻抗是否可以被识别。

从目前工程上的应用来看, 水泥搅拌桩桩径多为50cm, 桩长多为8m以上, 长径比一般在16以上, 符合桩长远大于桩径的理论条件, 桩体可视为一维杆件。

水泥搅拌桩是由水泥就地与地基土充分搅拌硬化而成, 水泥土在受力初期, 应力与应变关系基本上符合虎克定律。可视为弹性材料。

与混凝土灌注桩相比, 尽管水泥搅拌桩桩身波阻抗明显要小, 但目前大量的工程试验资料证明, 水泥搅拌桩桩身抗压强度可达1.2MPa以上 (425#水泥, 喷灰量50kg/m, 龄期90d) , 其抗压强度远大于桩周土强度, 基本符合-维波动方程的理论假设。对实际工程桩的检测也表明, 一维压缩波在水泥搅拌桩桩身以内的入射、透射、反射特征清晰。

基于以上分析, 反射波法检测水泥搅拌桩的桩身质量是可行的。

从该种方法的实际应用与可靠性分析来看。

与检测混凝土灌注桩相比, 反射波法检测水泥搅拌桩有着其自身的特殊性。

首先是检测时确定检测龄期的问题。统计资料表明, 到28d龄期时, 水泥土的强度为设计强度的60%左右, 到90d龄期时才能达到设计要求。从检测效果的角度出发, 龄期越长, 强度越高, 检测效果越好。如果过早地进行检测, 水泥土尚未完全硬化, 水泥土的波阻抗与桩周土的波阻抗较为接近, 则不满足一维波动方程的理论假设。或由于锺击时, 因为桩身整体强度不高, 形成波形的低频震荡, 导致无法进行有效的分析与判断。因此建议水泥搅拌桩最佳的检测龄期为28d以后。

其次由于水泥土无粗骨料, 弹性波在水泥土内部传递时, 介质散射引起的衰减较小, 而介质吸收产生的衰减较大。为了取得良好的检测效果, 应尽可能破除桩顶松散层, 打磨各测点, 并选择合适的振源, 一般尼龙锤具有较好的指向性和穿透力。为减少弹性波的损失, 应采用如黄油、凡士林一类的胶状或浆状物质作耦合剂。

最后, 选择合理的波速成为一次成功检测的关键, 反射波测出的实际有效桩长:

式中:t为弹性波由桩顶传至桩底、经反射后传至桩顶的时间 (由仪器测定) ;

C为弹性波在桩身内传播的波速, m/s。

因此, 波速的选择直接影响到实测桩长与缺陷位置判断的准确性。波速选择的越合理, 越具代表性, 实测桩长的误差就越小, 反射波法检测的可靠性就越高。

经过大量的实践证明, 只要选择合理, 处理得当, 在满足一定的条件下, 完全可以利用反射波法检测水泥搅拌桩的桩身完整性。

2 反射波法检测水泥搅拌桩不确定因素与局限性

尽管反射波法检测水泥搅拌桩有着快速、可靠等诸多优点, 但仍有其一定的局限性。

首先, 经验波速随着龄期、强度、水泥含量、土样含水量变化存在着明显的不确定性, 造成经验波速范围波动过大, 直接造成检测结果误差增大。而为取得有代表性的经验波速, 在工程桩同期打试桩, 既不太可能也不太实际。所以这还得通过今后不断的积累和完善, 建立起一套完整的经验波速与各影响因素的相关数据库, 才能真正使反射波法检测水泥搅拌桩走向应用。

其次, 反射波法应用的对象应是一弹性的均匀体, 而目前落后的施工工艺造成的桩身不均匀性, 也制约着反射波法检测水泥搅拌桩的应用。有时因搅拌不充分造成的水泥层状、片状分布将会令反射波法很难甚至无法分析。

3 反射波法检测水泥搅拌的检测步骤

在检测中使用PIT-V型基桩动测仪, 该仪器采用的加速度型传感器, 横向灵敏度低, 只有锤击到一个有效脉冲时, 传感器才会记录一个信号, 数据传输到现场接收计算机进行储存。

锤击力量太大或太小都不产生能被记录的脉冲。激振产生的波动模式单一, 只含纵波, 可以得到清晰的底部反射。具体的检测步骤如下:清理平整桩头;调试仪器, 选择适当参数;将加速度传感器垂直安放在桩头的平整部位;用小棰在桩头选择适当的能量激振;选取较为理想的波形曲线并存储;将数据传输至计算机, 对记录曲线进行分析、计算, 并评价桩身质量。

4 结语

总之, 应用基桩低应变动力检测法检测桩基础的成桩质量简便、快捷可以在较短的时间内完成大量而且复杂的的工作, 是微波电子检测技术与电子计算机技术在土建工程实际应用取得良好效果的又一典范。值得在日后工程大力推广应用。同时, 反射波法检测水泥搅拌桩的桩身质量目前还处于探索、发展阶段。反射波法在一定条件下可以对水泥搅拌桩的质量进行检测, 但还需综合采用其它一些方法如取芯、载荷试验等对桩身进行综合评价。

摘要：本文介绍低应变反射波法用于检测搅拌桩桩基的检测, 就其可行性以及应用中的不确定性、具体操作步骤作些探讨。

关键词：低应变反射波,检测,桩基,完整性

参考文献

[1]JGJ106-2003, 建筑基桩检测技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 32～3 5.

[2]罗骐先.桩基工程检测手册[M].北京:人民交通出版社, 2002, 10:281～289.

建筑基桩论文 篇4

摘要：研究了失效准则和沉降控制条件对基桩可靠度分析结果的影响.以slgt失效准则为基准，定义了搜集到的7种失效准则的偏差系数，并结合承载能力极限状态和正常使用极限状态模型因子给出了考虑失效准则、模型不确定性和沉降控制条件等因素的可靠度综合分析方法.最后，研究了桩顶容许沉降随机性对可靠度分析结果的影响.研究表明：沉降控制条件的变化对可靠度指标影响较大，但不改变由7种失效准则计算的可靠度指标排列次序.可靠度指标随容许沉降的增大而增大，但增长幅度逐渐降低，该结果不受失效准则影响.基桩承载能力极限状态与正常使用极限状态的可靠性评价机理之间存在关联性.因此，建议将失效准则和沉降控制条件结合起来综合评价基桩的可靠性.

关键词：桩；可靠度；失效准则；沉降控制条件；偏差系数；模型因子

中图分类号：TU 473文献标识码：A

目前，桩基性能的优劣基本都是通过基桩承载力来评价的.由于土体变异性、地质勘察、现场试验、实验室测试、时间效应及荷载效应等不确定性因素的存在，基桩承载力具有很大的随机性.因为这些不确定性因素的存在具有客观性，影响着基桩的承载性能，所以产生了诸多确定基桩极限承载力的失效准则[1].

Zhang等利用失效准则偏差系数，研究了失效准则在灌注桩承载力可靠度分析中的重要性.徐志军等利用群桩效应系数和失效准则偏差系数，给出了不同失效准则下群桩可靠度分析方法.郑俊杰等在基桩承载力目标可靠度的研究中指出，可靠度设计应首先确定采用的失效准则.

基桩可靠度分析，既要考虑承载力，又要关注位移，工程上要确保基桩承载力足够高、位移尽量小.这两个条件涉及到极限状态设计中的承载能力极限状态和正常使用极限状态问题.

针对基桩竖向位移即沉降问题，Wang等推导出正常使用极限状态和承载能力极限状态下可靠度指标间的函数关系式，并研究了正常使用极限状态下建筑基础和打入桩的可靠性.Phoon等采用两参数拟合曲线描述荷载沉降关系，并用拟合参数来研究模型不确定性，为采用概率方法研究基桩正常使用极限状态下的可靠性提供了新的思路.

本文研究失效准则和沉降控制条件对基桩可靠度分析结果的影响，为此：通过定义承载能力极限状态和正常使用极限状态模型因子来衡量模型的不确定性；以slgt失效准则为基准，给出7种失效准则的偏差系数，以便提出考虑失效准则、模型不确定性和沉降控制条件等因素的基桩可靠度综合分析方法；分析容许沉降对可靠度分析结果的影响.

4 结论

1）失效准则对基桩可靠度评价结果的显著影响，是失效准则偏差系数均值和变异系数共同作用的结果.

2）沉降控制条件对相应失效准则求得的可靠度指标值影响较大，但不改变由各失效准则求得的可靠度指标曲线排列顺序.

3）可靠度指标随slt的增大而增大，但增长的幅度逐渐降低，二者提高幅度的不一致同步性不受失效准则的影响.

4）承载能力极限状态与正常使用极限状态的基桩可靠度评价机理之间存在关联性.依所引用资料，7种失效准则对基桩可靠度综合评价结果，相当于slt为20 mm左右时的可靠度水平.

参考文献

[1]周建方， 李典庆. 采用不同失效准则的桩基可靠度分析[J]. 岩土力学， 2007， 28（3）： 540-543.

ZHOU Jianfang， LI Dianqing. Reliability analysis of pile foundations considering different failure criteria[J]. Rock and Soil Mechanics， 2007， 28（3）： 540-543. （In Chinese）

[2]ZHANG L M， LI D Q， TANG W H. Reliability of bored pile foundations considering bias in failure criteria[J]. Canadian Geotechnical Journal， 2005， 42（4）： 1086-1093.

[3]徐志军， 郑俊杰， 边晓亚， 等. 基于不同失效准则的群桩可靠度分析[J]. 岩土工程学报， 2012， 34（5）： 819-825.

XU Zhijun， ZHENG Junjie， BIAN Xiaoya， et al. Reliability analysis of pile groups based on different failure criteria[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering， 2012， 34（5）： 819-825. （In Chinese）

[4]郑俊杰， 徐志军， 边晓亚， 等. 考虑不同失效准则的基桩目标可靠度研究[J]. 华中科技大学学报：自然科学版， 2012， 40（5）： 76-79.

ZHENG Junjie， XU Zhijun， BIAN Xiaoya， et al. Study on target reliability of piles under different failure criterion[J]. Journal of Huazhong University of Science and Technology： Natural Science Edition， 2012， 40（5）： 76-79. （In Chinese）

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基桩下拉荷载的计算 篇5

1 负摩阻力产生的原因

桩基中的基桩, 在桩表面和桩侧土之间存在着摩阻力, 摩阻力的方向取决于桩和土之间的相对位移。桩在竖向荷载作用下出现下沉, 若桩的沉降大于土的沉降, 则土在桩表面对桩产生向上的摩阻力, 作用于桩侧单位面积上的这个作用力称为正摩阻力;反之, 若桩的沉降小于土的沉降, 则土在桩表面对桩产生向下的摩阻力, 作用于桩侧单位面积上的这个作用力称为负摩阻力。负摩阻力对桩产生下拉荷载, 加大桩的沉降。

2 负摩阻力产生的条件

影响负摩阻力的因素较多, 诸如:桩侧与桩端土的变形与强度性质、土层的应力历史、地面堆载的大小与范围、降低地下水的范围与深度、桩顶荷载的施加时间与发生负摩阻力的时间之间的关系、桩的类型与成桩工艺等。

在桩表面产生负摩阻力的地质条件大致如下:

1) 在正常固结的粘土或粉土地基中, 由于大量抽取地下水, 使土体的有效应力增大, 导致地基土下沉;

2) 新近沉积的欠固结土, 如河口或岸边新的沉积土、人工填土等, 由于土的自重作用而产生下沉;

3) 在自重作用下虽已完全固结的软弱粘土性地基, 当其受到大面积的地面荷载作用时产生沉降;

4) 高灵敏粘性土, 打桩时受到扰动, 因重新固结而产生沉降;

5) 自湿陷性黄土由于受到水的浸湿而产生下沉;

6) 冻土因融化而产生下沉。

3 桩基承载力的验算

由于负摩阻力对于桩基承载力和沉降的影响随侧阻力与端阻力分担的荷载比、建筑物各桩侧土沉降的均匀性、建筑物对不均匀沉降的敏感程度而异, 因此, 对于需要考虑负摩阻力的影响而进行承载力和沉降量的验算时应区别对待。

1) 对于摩擦型基桩, 当出现负摩阻力对基桩施加下拉荷载时, 由于持力层压缩性较大, 随之引起沉降, 基桩沉降一旦出现, 土对桩的相对位移便减小, 负摩阻力便降低, 直至转化为零。因此, 一般情况下对于摩擦型基桩, 可近似以中性点 (理论中性点) 以上侧阻力为零验算基桩承载力。即《建筑桩基技术规范JGJ94-2008》 (以下简称《2008桩基规范》) 第5.4.3条公式 (5.4.3-1) 。

2) 对于端承型基桩, 由于其桩端持力层较坚硬, 受负摩阻力引起的下拉荷载后不致于产生沉降或沉降较小, 此时, 负摩阻力将长期作用于桩身中性点以上的侧表面。因此, 应计算中性点以上的负摩阻力引起的下拉荷载, 并以下拉荷载作为外荷载的一部分验算基桩承载力。即《2008桩基规范》) 第5.4.3条公式 (5.4.3-2) 。

4 下拉荷载的计算

4.1 中性点的确定

当基桩穿过可压缩性土层桩端设置在较坚硬的持力层时, 在桩身的某一深度处桩的沉降与土的沉降的相对位移为零, 即既没有正摩阻力, 又没有负摩阻力, 则该处便成为正、负摩阻力的分界点, 这个点便被称为中性点。

一般来说, 中性点的位置在初期多少是有变化的, 它随着基桩沉降的增加而向上移动, 当沉降趋于稳定时, 中性点也将稳定在某一固定的深度处。中性点的深度原则上应按桩侧土的沉降与桩的沉降相等的原则确定, 但在实际应用时, 由于准确计算桩与土的相对沉降比较困难, 因此, 一般根据有关经验公式进行计算。

影响中性点深度的因素较多, 主要有:

(1) 桩底持力层的刚度, 持力层越硬, 中性点越深;

(2) 桩侧土的变形性质和历史, 土的压缩性越高, 中性点越深;

(3) 堆载强度和面积越大, 地下水降低的幅度和面积越大, 中性点越深;

(4) 桩的长径比越小, 截面刚度越大, 中性点越深。

4.2 负摩阻力的计算

精确计算负摩阻力是复杂而困难的。迄今国内外学者提出的计算方法与公式都是近似和经验型的。多数学者认为桩侧负摩阻力的大小与桩侧土的有效应力有关, 不同负摩阻力计算公式中也多反映有效应力因素。根据大量试验与工程实测结果表明, 以有效应力法较接近于实际。其计算方法如下。

qundefined=k·tgφ′·σ′i=ξn·σ′i

式中:qundefined——桩侧第i层土对桩产生的负摩阻力标准值;

k ——桩侧土的侧压力系数;

φ′——桩侧土的有效内摩擦角;

σ′i ——桩侧第i层土的平均竖向有效应力;

ξn——桩侧土的负摩阻力系数。

4.3 工程算例

某工程采用400×400mm预钻孔打入式钢筋混凝土预制桩, 承台埋深4.00m, 地下水埋深3.00m, 桩长14.00m, 桩的纵横向中心距均为2.00m, 桩端持力层为中密的粗砂。桩群内部某一基桩的桩身自承台底至持力层顶面均处于欠固结的饱和软土中, 其分层厚度分别为:①层厚2.00m, 浮重度9.00kN/m3;②层厚3.00m, 浮重度8.00kN/m3;③层厚3.00m, 浮重度10.00kN/m3;④层厚4.00m, 浮重度9.00kN/m3。要求计算考虑群桩效应的基桩下拉荷载。

计算内容及步骤如下:

(1) 依据《2008桩基规范》第5.4.4条公式 (5.4.4-1) 和 (5.4.4-2) 计算中性点以上的单桩桩侧第i层土的负摩阻力标准值qundefined。

①按《2008桩基规范》表 (5.4.4-1) , 并根据桩侧土的性质确定第i层土的负摩阻力系数ξni。

本例中, 因对桩产生负摩阻力的桩侧土均为饱和软土, 所以ξni=0.20。

②确定中性点的深度比ln/l0, 计算中性点的深度ln。

本例中, 由于桩端持力层为中密的粗砂, 因此, 中性点的深度比ln/l0=0.7, 中性点的深度ln=0.7× (2.00+3.00+3.00+4.00) =8.40m。

③计算中性点以上的单桩桩侧第i层土的负摩阻力标准值qundefined:

qundefined=0.20× (9.00×2.00/2) =1.80kPa;

qundefined=0.20× (9.00×2.00+8.00×3.00/2) =6.00kPa;

qundefined=0.20× (9.00×2.00+8.00×3.00+10.00×3.00/2) =11.40kPa;

qundefined=0.20× (9.00×2.00+8.00×3.00+10.00×3.00+9.00×4.00/2) =18.00kPa。

(2) 依据《2008桩基规范》第5.4.4条公式 (5.4.4-3) 和 (5.4.4-4) 计算考虑群桩效应的基桩下拉荷载Qundefined:

①计算中性点以上的桩侧土层厚度的加权平均负摩阻力标准值qundefined:

qundefined= (1.80×2.00+6.00×3.00+11.40×3.00+18.00×0.40) / ( 2.00+3.00+3.00+0.40) =7.50kPa。

②计算中性点以上的桩侧土层厚度的加权平均重度γm:

γm= (9.00×2.00+8.00×3.00+10.00×3.00+9.00×0.40) / ( 2.00+3.00+3.00+0.40) =9.00 kN/m3。

③计算负摩阻力群桩效应系数ηn:

ηn=2.00×2.00/[3.14×0.40× (7.50/9.00+0.40/4) ]=3.41 (取ηn=1.00) 。

④计算考虑群桩效应的基桩下拉荷载Qundefined:

Qundefined=1.00× (4×0.40) × (1.80×2.00+6.00×3.00+11.40×3.00+18.00×0.40) =100.80kN。

5 负摩阻力计算时应注意的问题

1) 在桩表面引起负摩阻力的条件是桩侧土的沉降要大于桩的沉降, 否则, 可不考虑负摩阻力。

2) 桩的竖向位移与桩侧土的竖向位移相等之处, 即为中性点的位置。若地面沉降为一定值, 则当桩的底端沉降及桩身弹性压缩减小时, 中性点就向下移, 负摩阻力增大;反之, 中性点就向上移, 负摩阻力减小。因此, 当按变形控制设计桩基时, 应根据建筑物的要求, 合理确定桩基的容许沉降值, 这对控制负摩阻力的大小、充分发挥桩的承载力有着重要意义。

3) 软弱地基的下沉速度是影响负摩阻力大小的一个因素, 下沉速度快时, 负摩阻力也大。

4) 负摩阻力需要经过一定时间后, 才能到达最大值, 一般在初期增长较快, 随后逐渐趋向稳定。桩所穿过的软弱土层的厚度越大, 则达到负摩阻力最大值所需的时间越长, 反之, 则越短。

6 减小负摩阻力的措施

1) 建筑场地应尽量避开深厚的软弱土层, 如无法避开, 则对这种软弱土层在打桩前进行化学加固处理, 以降低软弱土的压缩性。

2) 在使用打入式预制桩时, 在基桩中性点以上的侧表面, 涂刷沥青或聚氨酯涂料, 以减小负摩阻力。

3) 在进行干作业成桩时, 可采用双层塑料薄膜预先置于有可能产生负摩阻力的土层范围内, 然后在其中浇筑混凝土, 使塑料薄膜在桩身与孔壁之间形成可自由滑动的隔离层。

4) 提高防水设计标准, 做好排水措施, 以免水分渗入地基。

5) 加强上部结构的整体刚度, 减少建筑物的不均匀沉降。

摘要：基桩的下拉荷载是由于桩侧存在负摩阻力而引起的。因此, 要计算下拉荷载, 应先确定负摩阻力标准值。依据相关资料归纳总结了负摩阻力产生的原因和条件, 阐述了负摩阻力标准值的计算过程, 列出了减小负摩阻力的工程措施, 供工程技术人员参考。

关键词：中性点,正摩阻力,负摩阻力,下拉荷载

参考文献

[1]JGJ94-2008, 建筑桩基技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2008.

[2]中国建筑标准设计研究所.全国民用建筑工程设计技术措施 (结构) [M].北京:中国计划出版社, 2003.

基桩静载试验综述 篇6

关键词：基桩检测,静载试验,自平衡法

桩基础作为一种历史悠久的基础形式, 具有较高的承载能力与稳定性, 可以有效地减少建筑物的沉降, 同时可以很好的避免建筑物的不均匀沉降;在复杂、不良地质的条件下, 使用桩基础可以有效的减少危害, 提高建筑物的抗震、抗暴性能。

基础能否既经济又安全的通过埋设在土中基桩将外荷载传递到深层土中, 主要取决于基桩桩身质量与承载力能否达到设计的要求。目前桩基础的检测主要包括静载试验和动载试验。

1 传统检测方法

1.1 单桩竖向抗压静载试验

单桩竖向抗压静载试验通过反力装置用千斤顶给基桩施加竖向荷载, 同时采用大量程百分表或位移传感器量测桩顶沉降量。该方法可以确定基桩的单桩竖向抗压承载力, 当埋设有测量桩身应力、应变、柱底反力的传感器或位移杆时, 可测定桩的分层侧阻力和端阻力或桩身截面的位移量。按提供反力的方式, 单桩竖向抗压静载试验可以分为以下四种形式:

1) 堆载反力法。

堆载反力法:将重物放置在堆载反力平台上, 配重按桩极限承载力的1.2倍设计。目前, 在国内该方法可以用于单桩竖向极限承载力小于15 000 kN的基桩的检测。由于重物堆载对桩周围的土有压实的作用, 用该方法确定的单桩极限承载力比实际承载力偏大。

2) 锚桩反力法。

锚桩反力法:锚桩和钢反力架组成反力装置, 锚桩承受抗拔提供反力。JGJ 106-2003建筑基桩检测技术规范规定采用工程桩做锚杆时, 锚桩数量不应少于4根, 并应监测锚桩上拔量。该方法在国内可以应用于单桩极限承载力小于25 000 kN的基桩的监测。这种加载方法的不足之处在于它对承载力较大的桩无法进行随机抽样, 对不配筋桩、抗拔力较小的桩亦无法进行检测。

3) 锚桩—堆载反力法。

锚桩—堆载反力法:当锚桩的抗拔能力不能满足试桩的最大加载量时, 可在横梁上放置或是悬挂一定量的重物, 由锚杆和重物共同承担加载反力。压重宜在检测前一次加足, 并均匀稳固地放置于平台上。

4) 地锚反力法。

地锚反力法:对单桩承载力较小的摩擦桩、复合地基可以用土锚做反力;对岩面较浅的嵌岩桩, 可以用岩锚提供反力。

单桩竖向抗压静载试验的加载方法可分为慢速维持荷载法与快速维持荷载法两种。为设计提够依据的竖向抗压静载试验应采用慢速维持荷载法;施工后的工程桩验收检测也宜采用慢速维持荷载法, 当有足够的地区经验时, 可采用快速维持荷载法, 但建议在最大试验荷载时, 应根据桩顶沉降收敛情况决定是否延长维持荷载的时间。

1.2 单桩竖向抗拔静载试验

单桩竖向抗拔静载试验适用于检测单桩的竖向抗拔承载力。加载装置宜采用油压千斤顶。试验时反力装置宜采用反力桩 (或工程桩) , 也可以根据情况使用天然地基作为反力装置。当桩身埋设应力、应变测量传感器, 或桩端有位移测量杆时, 可通过试验直接测量基桩桩侧抗拔摩阻力或是桩端上拔位移。

传统的静载试验可以提供设计完整可靠的承载力参数, 但是静载试验却存在着显著的缺点:成本高、工程量大和工期长。造成这种缺点的一个主要原因就是静载试验需要设置专门的反力系统。测试一根钻孔灌注桩的承载力, 需要2根～4根锚桩提供反力, 这使得试验成本成倍增加;如果采用堆载法, 堆载物的重量至少为其承载力的1.2倍, 由此使得运输和安装费用大幅度提高, 同时场地条件的限制也会影响到试验的进程。

2 自平衡检测方法

自平衡试桩法类似于竖向抗压桩实际工作条件的试验方法, 它的基本出发点是利用试桩自身反力平衡的原则, 在桩身截面处安设荷载箱, 沿垂直方向加载, 即可同时测得荷载箱上、下段桩身各自的承载力。自平衡测试原理及试验示意图见图1, 图2。

自平衡试验开始后, 荷载箱产生的荷载沿着桩身向上、向下传递。桩身在各级荷载作用下混凝土产生的应变量和钢筋产生的应变量相等, 通过量测预先埋在钢筋笼上的钢筋计, 得到各钢筋计在每级荷载作用下的应力—应变关系, 从而推出相应的桩的截面的应力—应变关系, 得到桩截面微分单元内的应变量。

自平衡试验有其自身的一定的优势:1) 自平衡测试法克服了堆载法对于场地条件的要求。试验时, 装置比较简单, 不需要额外占用场地, 同时自平衡测试不需要运入大量的堆载货物, 试桩准备工作省时、安全、省力。2) 自平衡测试可以有效地提高施工进度, 节约试验成本, 且操作简单, 使用安全。3) 自平衡测试利用桩的侧阻力与端阻力互为反力, 通过试验可以很好的了解辨别侧阻力与端阻力的分布和各自的荷载—位移曲线, 因此我们可以利用该法增加试桩的数量, 扩大检测面。4) 自平衡试验完成以后, 试桩可以继续作为工程桩使用, 可以利用预埋的补浆管对荷载箱进行压力注浆。5) 在下面的情况下或是当设置传统的堆载平台或是锚桩反力装置特别困难且试验费用较高时, 自平衡测试法则更能体现出其优势所在, 比如在水上试桩、基坑底试桩、坡地试桩、狭窄地试桩、嵌岩桩、斜桩、抗拔桩等测试时, 自平衡所带来的方便性与经济性是其他测试方法所不及的。6) 由于试验费用比较低, 且试验比较容易进行。7) 自平衡试桩法不受基桩承载力的限制, 可以很方便的进行大吨位的试验并且取得很好的试验效果。

3结论与展望

传统的基桩静载试验可以满足一定的工程需要, 但是随着桩基础向大吨位, 大直径方向发展。传统的基桩静载试验已经不能满足实际工程需要。在这种情况下, 新的基桩静载检测方法如自平衡测试法的发展使得大吨位大直径的基桩的检测得以实现。

当然, 自平衡测试其理论和实际还需要得到进一步的发展完善。

参考文献

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桥梁基桩内部缺陷检测方法比较 篇7

基桩施工为地下隐蔽性项目, 通常工程实施的工序较为复杂, 且流程工艺间的连接较为密切, 在施工时不可出现长时期停顿, 其主要的施工活动多数都是在地下或水下开展, 因此在桥梁的基桩施工中, 很难对浇注程序展开实时控制和监督, 并且在基桩施工进程之中, 通常也会碰到许多如流沙层、淤泥层或地下水发生渗流等地质状况, 从而极易造成缩孔和塌孔等多种基桩质量问题;在开展水下桩混凝土灌注时, 桩体自身也会由于施工中拔管较快、导管拔空或停顿等因素而引发断桩、离析、疏松等问题。总而言之, 此类问题的出现均会严重影响到桥梁基桩承载性能, 所以, 加强桥梁基桩内部缺陷检测技术的研究力度以及对各类检测法的比较与分析, 从而选出最适宜的检测法, 有非常关键的实际意义。

1 声波透射法桥梁基桩内部缺陷检测技术

1.1 声波透射法基本原理

声波透射法是指在预埋声测管间进行声波的接收和发射, 并对在混凝土内声波传播的幅度衰减、频率与声时等参数改变进行实际检测, 从而实现对基桩的整体性检测, 其工作原理为:在基桩内部预埋下一些声测管以作检测通道使用, 分别把接收换能仪器与发射换能仪器放到两个声测管之间, 之后灌注清水于管中以作祸合剂。通过脉冲信号发射器以发射出一系列周期脉冲信号, 加到发射换能器压电体之上, 并转换为超声电脉冲, 此脉冲由待检测基桩混凝土穿出, 再由接收换能器收集, 之后重新再转换为电信号。通过仪器测量体系对脉冲穿出混凝土需要的时间、脉冲主频率、波幅衰减值、频谱和波形等参数进行测定, 接着通过数据处理体系依据判断软件以对信号接收各类参数实施分析研究, 从而可准确评估出各类基桩内部缺陷的特性、部位和大小。

1.2 声波透射法检测注意事项分析

通常而言, 在进行桥梁基桩检测时, 优先可选择平测方法实施检测工作, 平测中两个换能器要放到两个声测管间的相同标高位置, 并确保移动同步。在该检测方法应用过程中, 应满足以下要求:利用深度标识分别将接收和发射换能器放置到两个声测管间测点位置处;接收和发射换能器要以同一标高和同一高差进行同步降升, 测点距离不应超过250rnm;对信号收集时程曲线进行实时记录和显示, 并记录首波峰值、周期值和声时, 应实时显示主频值和频谱曲线等;对声测管进行整体组合, 以两个组成一组检测面, 接着对全部检测面分别实施检测;对相同基桩各个剖面实施检测时, 要维持相同的声波发射的设备参数设置与电压。

2 低应变法桥梁基桩内部缺陷检测技术

2.1 低应变法基本原理

采用低应变检测法进行桥梁基桩检测时, 通过对桩顶进行击锤或振动等激励, 使振动沿着桩体以应力波方式传播。低应变法是将基桩看作均质连续的弹性杆, 分析桩体顶部在动态载荷影响下, 系统纵向波动的动态响应, 是将一维波动原理作为基本理论的桩土系统。在实际运用中, 可做以下假设:桩体为连续弹性体;在桩体纵向振动中, 它的横截表面一直维持着平面状态, 且不考虑桩体纵向形变, 即相同截面上各个点只在桩体轴向上进行同步移动;不考虑桩体外部、内部阻尼及桩身周围表面摩擦影响。在检测中通过装设于顶部的速度或加速度传感器来收集反射波, 同时利用桩体动测仪对信号进行放大等, 之后可得速度或加速度的时程曲线图, 根据图2中形态性征能够推断出阻抗改变部位, 从而确定基桩的缺陷部位。

2.2 低应变法检测注意事项分析

在检测测量传感器装设与激振需注意以下事项:传感器装设应该和基桩的顶部面相垂直;通过藕合剂进行粘连时, 要具备充分的粘连强度;激振点要选取实体基桩的中心部位, 装设测量传感器部位应选择在距基桩中心的2/3半径位置;空心桩激振点和测量传感器装设部位应放到相同水平面, 同时和桩体中心的连线应最好呈90°角, 测量传感器装设部位和激振点应在桩壁厚1/2位置;进行瞬态激振可利用敲击测验, 应选用适宜重量的锤垫与激振力锤, 适宜采用宽脉冲得到桩体下端或桩底缺陷的反射信号, 应采取窄脉冲得到桩体上端缺陷的反射信号;稳态激振要在每个设定的频率之下进行稳态响应信号的收取, 并依据基桩长度、径长和桩周土的约束状况对激振力实施调控。

3 静载试验桥梁基桩内部缺陷检测技术

3.1 静载试验基本原理

静载试验是指在基桩的顶端分级进行竖向载荷的施加, 并检测基桩顶端随着时间增长沉降量的变化, 从而确定出桩体竖向抗压承载性能的检测方式。桩基静载检测是当前在桩体极限承载性能确定上最可靠、准确的一种检测技术, 对于判断某类检测方式的成熟性, 都会用静载试验结果误差的比较作依据来进行。所以, 在任意地基设计的处理标准中静载试验均会占到重要地位。

3.2 静载试验工程实例与步骤

图3中为对某桥梁工程的试验桩基进行试验, 工程中基桩桩长依设计深入到持力层深度双控, 在施工之前应采取静载试验实施试桩, 且试验桩数不应低于3根, 占总桩数1%左右, 试验桩伸入到持力层1.2m深处, 采取桩长与持力层的深度双控, 此工程承载力值预设计为1600k N, 桩长为23m, 基桩总数为225根。

在静载试验过程中, 其步骤主要为:各级载荷加载后应保持1h, 并按5min、10min、15min、30min、45min、60min读测基桩的沉降量, 然后加下级载荷;在最后一级载荷施加后, 沉降读测法和稳定准则依慢速载荷法实施;卸载中每个载荷保持15min, 读测时间是第5~15min, 然后可卸去下级载荷。完成卸载后读出残余稳定沉降量, 应保持2h时间, 读测时间是5min、15min、30min, 之后隔0.5h进行一次读测。

桥梁基桩体承载性自平衡检测法是于桩体端部周围装设载荷箱, 载荷箱应由顶盖、活塞、箱盖和底盖等构成, 在顶盖上、下安装位移测量设备, 之后沿着垂直向施加荷载, 这样可以同时检测桩侧摩阻、桩端阻力和下、上顶盖位移, 进而可得出试验数据成果和曲线图。

4 桥梁基桩内部缺陷检测方法比较

在选择低应变法进行桥梁基桩检测时, 应确切指出缺陷特性, 单单由形态特点方面探究较为困难。在具体检测中, 良好处理方式可充分熟悉各类基桩的工艺流程和施工时易于出现质量状况等, 并认真研究工程记录与地质报告, 同事与检测工作的实际经验相结合实施评判。在选择低应变检测法时, 基桩的桩端存有测验盲区。对于桩体径长多变的, 则其测验结果难以达到正确判定;基桩的深部缺陷反映灵敏性不足, 且对于桩径较大、桩长较长、桩体存有许多缺陷的, 该方法便难以获得精确的测定数据。

在选择声波透射法进行检测时, 可对桥梁基桩内部缺陷大小、范围等进行较精确判定。因声波透射法有一定局限性, 仅可检测出声测管所包扩区域内的桩体质量。针对检测区域外基桩质量, 该法几乎无法测定。所以, 声波透射法对于埋设声测管具有很高需求:预埋声测管不标准将对波形收集产生严重影响, 同时也将对声学参数改变造成扰乱, 从而对基桩内部缺陷评判结果带来影响。

静载试验不可以判断出基桩内部缺陷是否存在, 也无法判断出缺陷范围、大小, 仅可利用一定抽样率以对基桩质量实施控制, 利用对桩体顶端施加荷载以得到桩体的位移量, 进而直接得出桩侧摩阻和桩端阻力, 即可得到基桩的竖向载承特性。采取静载试验能够较为直观地获得承载性数据, 对缺陷基桩而言, 此法为验证桩是否可继续安全运用的关键评判方式之一。

通过对这几种检测方法的比较可得, 低应变法快捷便利, 工程前期无需进行准备, 可以迅速找出基桩内部的重大缺陷, 然而检测的精确度较差;采用声波透射法能够比较精确的测定出基桩缺陷, 然而在状体施工中需埋设声测管, 同时管的预埋质量将会直接影响检测成果;静载试验较为直接, 尽管静载对许多大型桥梁基桩项目检测不适用, 然而可当作得到基桩承载性的直接检测技术, 此方法所得结果可作为对其它检测方式结果评判准确与否的一种根据。

5钻芯法、高应变法基桩缺陷检测技术比较

在桥梁基桩内部缺陷检测方法中, 除了以上所述的声波透射法、低应变法、静载试验法外, 常用的检测方法还包括钻芯法、高应变法, 此处作简要分析。

4.1 钻芯法

钻芯法是通过钻机对基桩进行钻芯取样, 以此检验基桩缺陷、长度、桩底端沉渣的厚度和桩体混凝土密实度、连续性及强度等, 从而判断桩端岩土特性的技术方法。和其它几类方法相比, 钻芯法的区别就在于该法属于破损检测, 利用芯样钻取来直观获得检测结果。

4.2 高应变法

高应变法是通过重锤对桩顶的冲击作用, 使得桩体周围土形成一定相对移动, 并做出桩顶力与加速度的时程图, 利用应力波原理研究可得出桩土系统的相关特性, 从而判断桩体完整性和竖向抗压载承性能的检验技术。该检测方法的主要作用是判断单桩的竖向抗压承载性能是否达到设计需求, 尤其对于预制桩接头与桩体水平整合缝隙等缺陷判断过程, 可以在明确该缺陷能否对竖向抗压载承性能产生影响基础之上, 对其缺陷情况做出合理的判断。

6 结论

综上可得, 桥梁基桩内部缺陷检测具有较强的技术性, 且工作内容非常繁杂, 特别是针对大直径桩和长桩测定过程, 其有着更加复杂的性质, 而当前的研究和理论仍存有诸多问题亟需人们去探究与处理。所以, 除掌握现有桥梁基桩的检测技术外, 还应加强研究分析, 对当前检测方法实施逐步优化, 并且也应要不断借鉴与了解其他国家的先进检测方法, 以促进我国桥梁基桩内部缺陷检测质量的进一步提高, 从而不断推动我国桥梁技术的发展。

参考文献

[1]周伟宏, 魏文韬, 王远.浅谈桥梁桩基检测的几种方法[J].公路交通科技:应用技术版, 2012 (04) .

[2]刘清元, 谈桥, 吴安新.桥梁基桩缺陷的综合检测技术[J].岩土工程界, 2004 (03) .

基桩低应变采集信号的分析 篇8

目前, 在《建筑地基基础工程施工质量验收规范》中, 桩身完整性和基桩承载力检测均列为主控项目。桩身完整性是指反映桩身截面尺寸相对变化、桩身材料密实性和连续性的综合性指标。检测目的是发现可能影响单桩承载力的缺陷, 减少安全隐患, 确定桩身缺陷及其位置, 判定桩身完整性类别。

低应变反射波法检测桩身完整性以其轻便、快捷、无损、经济、可靠等优点被广泛应用。低应变反射波法的分析方法分为频域和时域两种, 前者以傅立叶展开和频域分析为主, 后者则通过特征线及特征线上的相容关系求解, 重点分析信号的时域特征。时域分析的优点是缺陷性质和位置一目了然, 计算较准确, 所以实际工程检测中都是根据时域曲线进行评判, 频域方法为辅。

2 信号解读的基本方法

2.1 存在可能性的判读

判断桩身缺陷存在与否, 需分辨实测曲线中有无缺陷的反射信号及分辨桩底反射信号, 这对缺陷的定性及定量解释是有帮助的。桩底反射明显, 一般表明桩身完整性好, 或缺陷轻微、规模小。另外, 可换算桩身平均纵波速, 从而评价桩身是否有缺陷及其严重程度。

此外, 还应分析地层等资料, 排除由于桩周土层波阻抗变化过大等因素造成的“假反射”现象。

2.2 反射及多层反射问题

当实测曲线中出现多个反射波值时, 应判别它是同一缺陷面的多次反射, 还是桩间多处缺陷的多层反射, 前者, 即缺陷反射波在桩顶面与缺陷面间来回反射。其主要特征:反射波值随时间成倍增加, 反射波能量有规律递减。后者一般是杂乱的, 不具有上述规律性。

多次反射现象的出现, 一般表明缺陷在浅部, 或反射系数较大。它是桩顶存在严重离析或断裂的有力证据。多层反射不只表明缺陷可能有多处, 而且由下层缺陷反射波在能量上的相对差异, 可推测上部缺陷的性质及缺陷程度。

受检桩经测试后若发现有严重缺陷存在时, 应注意及时复测, 并检阅岩土工程勘察资料和施工记录。有时会因为桩头处理不好, 传感器安装不牢固等原因, 使测试结果与实际不符, 或由于地层的影响而造成误判。因此收集岩土工程勘察资料和受检桩的施工记录是一项很重要的工作。

3 综合分析方法

完整桩分析判定, 从时域信号或频域曲线特征表现的信息判定相对来说较简单直观, 而分析缺陷桩信号则复杂些, 有的信号的确是因施工质量缺陷产生的, 但也有是因设计构造或成桩工艺本身局限导致的不连续断面而产生的, 例如预制桩的接缝, 灌注桩的逐渐扩径或缩径的变截面, 地层硬夹层影响等。因此, 在分析测试信号时, 应仔细分清哪些是缺陷波或缺陷谐振峰, 哪些是因桩身构造、成桩工艺、土层影响造成的类似缺陷信号特征。另外, 根据测试信号幅值大小判定缺陷程度, 除受缺陷程度影响外, 还受桩周土阻尼大小及缺陷所处的深度位置影响。相同程度的缺陷因桩周土岩性不同或缺陷埋深不同, 在测试信号中其幅值大小各异。因此, 如何正确判定缺陷程度, 特别是缺陷十分明显时, 如何区分是Ⅲ类桩还是IV类桩, 应仔细对照桩型、地质条件、施工情况结合当地经验综合分析判断;不仅如此, 还应结合基础和上部结构形式对桩的承载安全性要求, 考虑桩身承载力不足引发桩身结构破坏的可能性, 进行缺陷类别划分, 不宜单凭测试信号定论。

作为检测人员不仅要掌握第一手检测资料, 而且应掌握有关的勘察资料、施工资料、监理资料, 在此基础上, 去伪存真, 由表及里的综合判断, 得出准确结论。

采用低应变反射法检测, 当出现以下情况之一时, 桩身结构的完整性评价应结合其他检测方法进行:

(1) 超过有效检测范围的基桩, 其测试信号不能明确反应桩身下部和桩端情况;

(2) 对于预制桩, 时域曲线在接头处有明显反射, 但又难以判定是断裂、错位还是接桩不良;

(3) 实测信号复杂, 无规律, 无法对其进行准确的桩身完整性分析和评价;

(4) 桩身截面渐变或多变, 且变化幅度较大的混凝土灌注桩;

(5) 根据施工记录桩长计算所得的桩身波速值明显偏低, 且又缺乏可靠资料验证或者当桩长的推算值与实际桩长明显不符, 且又缺乏相关资料加以解释或验证。

4 几点注意事项

(1) 波速是低应变法检测的主要参数之一, 虽然应力波波速与桩身长度、混凝土强度成一定相关关系, 但是应力波波速还与混凝土的骨料品种、粒径级配、密度、水灰比、成桩工艺等因素成非相关关系, 从而导致被测桩的长度、强度、匀质性和所设定的波速无法完全一致。所以, 不宜用低应变法来准确校核被测桩的桩长与强度。

(2) 底反射波信号也可能是完整桩。当桩端阻抗与持力层阻抗相匹配时, 实测信号中无桩底反射波信号是正常的, 不能因该信号无桩底反射波, 而判断该检测信号无效。相反, 对于嵌岩桩而言, 如果出现了与入射波同向的单一反射波时, 说明该检测方法不符合要求, 应采用其他检测方法来验证桩端嵌岩情况。

(3) 有同向反射波的桩不一定是缺陷桩, 检测人员要对出现同向反射波的位置从桩周土地层、施工工艺等情况加以分析, 有条件时可进行开挖验证。

(4) 完整的桩不一定是可以安全使用的桩, 桩身的完整性和桩的承载力没有必然的联系, 桩身完整的桩由于桩底嵌岩效果差或没有进入持力层, 对安全使用有影响。因此在低应变测试时, 对嵌岩桩应注明嵌岩情况, 并与静载试验桩对比验证。

(5) Ⅲ类桩难以判定时, 应充分了解施工工艺、桩周土层条件等情况, 分析缺陷产生的原因, 并进行必要的验证。

(6) 在冻土地区特别是在季节性冻土地区扩径桩并非对承载力有益, 可能会因土的冻胀力而破坏桩身结构的完整性。对于抗拔桩, 有些时候扩径桩同样对承载力不利。因此在采用低应变动测法判定桩身完整性类别时, 除检测波形本身外, 还应考虑地区、地质和桩周土对桩身完整性的影响。

5 程实例分析

某工程, 桩基400mm, 有效桩长12.25m, 混凝土强度C25, 钻孔压灌超流态混凝土灌注桩。该桩在3m附近有明显的同向反射, 并伴有多次反射, 桩底信号不明显。分析实测图形判断3m附近存在严重缺陷, 判为Ⅲ类桩。

原因分析:该工程土质较好, 但在3m至5m有淤泥层。该桩可能在距桩顶3m附近存在离析, 挖土时被挖土机的抓斗碰了一下, 于是在离析处出现严重裂缝。

处理方法:开挖处理, 由于缺陷桩周围土质较好, 就先在桩周开挖一个直径Ф1.5m左右孔, 孔径随深度增加而减小, 挖至3.1m左右时清理桩周泥土, 后可见距桩顶3.1m处桩周约1/2的地方出现裂缝, 破掉桩身混凝土, 在3.1m处出现较为平整的断裂面, 局部有夹泥。清理干净桩面, 重新动测, 下部桩身基本完整, 桩底附近反射信号明显。

参考文献

[1]中华人民共和国行业标准《建筑基桩检测技术规范》 (JGJ106-2003) 中国建筑工业出版社2003.

建筑基桩论文 篇9

桩基作为一种基础结构形式在桥梁，高层建筑等工程领域中得到广泛的应用，因此桩基的承载力和完整性的质量问题就成为工程实际运用中的重点控制因素。对于基桩的竖向承载力一般采用静压法和高应变动测法（PDA），静压法由于可靠度较高在工程实际中得到广泛运用，对于基桩的完整性检测方法较多，工程实际中运用较多的有超声波透射法﹑低应变反射波法，钻芯法等。其中，超声波透射法由于其检测速度快，效率高同时对于深度较大的基桩检测可靠度相对较高在近几年发展十分迅速，但是在应用过程中工程技术人员发现，虽然声波透射法的检测效率很高，但仍然暴露出一些问题，这些问题有时候会直接影响检测人员的判断甚至导致误判，从而导致很多争议和损失，对我国工程建设的发展带来不利影响。

本文首先通过对超声波透射法基本理论的介绍，再立足于实际工程与仪器操作示例，分析和归纳了超声波透射法基桩检测的程序和常见问题，提出问题的解决办法，为工程检测人员提供一定的借鉴与参考。

超声波透射法检测的基本理论和步骤

超声波透射法基桩检测仪器种类繁多，但原理和组成基本相同。下面对这三种组成部分的基本原理进行介绍。

1.声检测仪

超声检测仪的功能就相当于电脑的主机和显示屏，一般由计算机，高压发射与控制，程控放大与衰减，A/D转换与采集四大部分组成。高压发射电路受主机同步信号控制，产生受控高压脉冲激励发射换能器，电声转换为声波脉冲传入被测介质，接收换能器接收到穿过被测介质的声波信号后转换为电信号，经程控放大和衰减对信号作自动调整，将接收信号调整至最佳电平，输送给高速A/D采集板，经A/D转换后的数字信号以DMA的方式送入计算机，进行各种数据处理。

2.机械提升装置

机械提升装置由定位滑轮，定位数据接线，声测管接口滑轮组成。起到一个收放换能器的媒介作用，检测时将径向换能器的接线搭在声测管接口滑轮上，再将径向换能器的线圈接线搭在数据滑轮上，这样就可以在检测仪屏幕上定位径向换能器的位置并得到每个测点的声波波形。

3.径向换能器

径向换能器由发射换能器和接收换能器两种组成。我们在运用超声波透射法时，首先要解决的问题是如何产生声波和如何接收经混凝土传播的声波，然后进行测量。解决这种问题就是通过发射和接收换能器的能量转换，发射换能器通过压电效应实现电能向声能的转换，而接收换能器通过压电效应实现声能向电能的转换。以水为中间介质，声波脉冲从发射换能器到接收换能器实现能量形式的转换，同时将波速，波幅数据和波形传至检测仪屏幕供检测人员观察，完成测试后，将数据导入计算机进行进一步的分析，最终做出检测报告并得出对基桩质量完整性类别的判断和说明。

4.工程实例

本文作者以南县至益阳高速桥梁基桩检测项目为例，采用ZBLU520A非金属超声检测仪，对超声波透射法基桩检测现场程序进行更加形象的描述，同时总结出检测过程中常见问题与解决方法以及经验。

首先进行现场的协调与组织，声测管中需施工单位配合提前灌满清水，然后将三角架架至离基桩3-5米远处，保证线圈整齐，再将定位滑轮牢固的架在三角架上，然后将发射与接收换能器放入声测管中直至放至桩底位置，再由检测人员接好各个数据线，将检测桩长，桩号等参数输入检测仪后进行检测。如下图所示：

1.采集不到首波波形

造成这种问题的原因大致有两种：一、接收换能器和发射换能器不在同一平面位置，且相差1M以上，可以通过线圈上线绳的刻度将接收和发射换能器调至桩底同一平面位置，再进行首波采集。二、桩底混凝土质量很差，如离析，沉渣等，导致声波在传播过程中衰减过快，从而无法采集波形。

2.检测仪显示换能器未到桩顶位置，而换能器已到桩顶

如果出现这种问题就要进行复测，复测之前首先通过线绳刻度确认所有换能器均已到达桩底位置，同时估算桩长是否足够，如果不够，那么这种问题就是由于桩长不够设计要求所导致的，如果桩长足够，则是定位滑轮读数误差所导致，需要将仪器送至计量院或工厂进行维修。

3.波形正常，而PSD曲线却有大幅畸变

这种问题在工程实例中屡见不鲜，很多检测人员因此对基桩完整性的质量造成误判，在超声波透射法检测报告的撰写过程中，我们对于基桩完整性的判断依据要以波形为主，同时综合波速，波幅，PSD曲线进行判断，只单独以PSD作为唯一标准是错误的，出现这种问题主要有两点原因：一、配合检测人员收放换能器的速度过快，导致仪器的读取误差。二、检测人员的‘增益参数值设置过大，导致PSD曲线发生畸变。在检测过程中匀速收起换能器，同时观察屏幕调节好增益值，就可以避免此类问题的发生。

结语

本文立足于工程实例，介绍了声波透射法的基本理论和现场检测的程序，归纳和提出了工程检测中的常见问题和解决办法，对于工程检测人员有一定的参考和借鉴意义，同时对于我国检测行业的规范性和整体性发展起到了很好的推动作用。

（作者单位：中南林业科技大学）

管桩复合地基桩土受力研究 篇10

关键词：管桩复合地基,应力比,沉降

现浇混凝土薄壁管桩[1]常被用来处置饱和软土、一般粉土、粘土和松~中密砂, 依托沉管灌注桩的基础上改进发展而成的一种新桩型, 薄壁管桩属于弱挤土桩, 既克服了沉管灌注桩挤土效应强, 不利于周边环境、桩径过小和承载力太低等缺点, 又避免了钻孔灌注桩孔底部沉渣、废泥浆弃置困难的不足, 因此管桩的发展前景十分广阔, 社会经济价值也十分巨大。大量工程实践和理论研究表明:在软土地基地段采用现浇混凝土薄壁管桩效果是很好的, 能达到工程的要求。

1 工程概况

沿海城市某新建路段经过软土区域, 桩号里程为K97+250~K98+650, 绝大部分都是潟湖相、海相沉积的软土地段, 普遍有较深较厚的软土。以该软土局部地段K97+350~K98+410长60 m为试验段, 该地段土层上部分有较浅亚粘土硬土层, 厚度约3~6 m, 下部分有较厚淤泥高压缩性软土层, 厚度约20~30 m, 对场地各土层采用钻孔详细勘察, 天然地基土层的各物理和力学指标见表1。

2 数值模拟方案

桩间土、管桩桩土和褥垫层三部分组成复合地基[3], 其基本特征为上部荷载通过基础及垫层传递, 传递来的荷载由桩体和桩间土共同承担。由于褥垫层的存在, 竖向荷载作用下, 桩顶和桩底端分别发生向褥垫层和下卧层的刺入, 在管桩复合地基中, 每根桩顶部还带有独立的承台, 使桩、土的受力性状更为复杂。以有限元程序方法建立的模型为基础, 运用下面几种方案对管桩复合地基的桩、土受力和沉降特性等做了相关研究。

(1) 桩长变化。褥垫层模量60 MPa, 荷载为3.5 m填土, 桩间距3.2 m长, 分别为19、23、27、31、35 m。

(2) 桩间距变化。褥垫层模量60 MPa, 桩长31m, 桩间距分别为2.1、2.5、2.9、3.3 m。

(3) 褥垫层模量变化。桩长19 m, 间距3.2 m, 褥垫层模量为15、30、60、75、105 MPa。

3 桩、土应力比研究

复合地基中桩土应力比是反应桩体和桩间土协同工作的一项重要指标。能够影响桩土应力比的因素很多, 比如桩长、荷载水平、褥垫层模量、置换率和桩土模量比等。实际上在计算中往往只考虑主要因素, 下面研究每个因素的影响程度和规律。

3.1 桩长与桩土应力比的关系

如图1所示, 荷载水平不同条件时, 管桩复合地基桩土应力比与桩长之间的变化关系。不同桩长, 桩土应比力变化表现出基本相同的规律, 荷载水平提高, 桩土应比力也随之增大。桩长为17 m, 桩端在软土层, 应力比在整个加载范围内都比较小。桩长从17 m增加到30 m的过程中, 应力比增加幅度很小, 尤其当荷载水平较低时, 桩土应力比基本不变。但桩长为30 m时, 桩土穿透软土地基之后, 在全部加载范围之内, 桩土应力比有大幅度的增加。

3.2 桩间距与桩土应力比的关系

如图2所示, 荷载水平不同条件时, 管桩复合地基桩土应力比与桩间距之间的变化关系。桩土应力比受桩间距变化的影响要大于受桩长改变的影响。桩土应力比随着荷载水平增大而增大、随桩间距增大而减小。一旦桩间距很大时, 桩土应力比随荷载水平增大而减小的幅度会下降。当桩间距达到3.2m时, 桩土应力比变化量很小, 逐渐趋于稳定。

桩间距增大, 面积转换率减小, 桩间土的受荷面积增大, 加载初期分担的作用较大。如图所示, 桩间距在2.4 m~3.2 m时, 加载初期, 桩土应力比基本一致。这主要是桩顶承台的原因, 由于承台面积较大, 荷载水平较低时, 桩顶的刺入变形基本相同, 从而桩土的应力比也基本一致。随着荷载的增大, 桩间土产生的压缩量也越大, 褥垫层也随着桩间土下沉。荷载慢慢向桩体转移, 桩土应力比也随之增大。

3.3 褥垫层模量与桩体应力比的关系

如图3所示, 荷载水平不同条件时, 管桩复合地基桩土应力比与褥垫层模量之间的变化关系。桩土应力比受褥垫层模量的变化影响较大, 且成正比。但如果褥垫层模量相同, 应力比随荷载水平的改变量比较微弱。垫层模量从14 MPa~30 MPa时, 桩土应力比的值提升较快;30 MPa后, 桩土应力比的值提升变慢。

管桩复合地基在同等荷载作用下, 随褥垫层模量增大而桩间土变形就减小, 褥垫层的协调变形的能力也随之降低, 就会使桩体承担更多的荷载。当褥垫层垫层模量变化到很大时, 表现出刚性基础的性质, 桩间土的发挥效果逐渐消失。

4 总结

通过对管桩复合地基的桩土受力研究, 得出下列结论:

(1) 桩土应力比和桩长成正比;桩土应力比和桩间距成反比;桩土应力比和褥垫层模量成正比, 且增加幅度较大。桩土应力比的范围一般在10~25之内。

(2) 管桩复合地基桩土应力比受褥垫层模量的改变较大, 应力比受桩长改变的影响较小。

(3) 管桩复合地基中, 桩身轴力存在中性点。由于桩顶承台能够在一定程度上限制承台下土与桩的相对位移, 所以中性点的位置随桩长、荷载水平和桩间距的变化较小。

参考文献

[1]阮起楠.预应力混凝土管桩[M].北京:中国建筑工业出版社, 2000.

[2]金形平.预应力管桩承载力性状的研究[D].杭州:浙江大学, 2002.

[3]李作勤.复合地基桩土应力比和优化设计[J].岩土力学, 1995, 16 (4) :30-7.