精选基桩检测技术与实例

精选基桩检测技术与实例内容摘要：

31(a)) 采用工程桩作为锚桩时，锚桩数量不得少于 4根。 用灌注桩作锚桩时，钢筋笼要沿桩身通长配置；用预制桩作锚桩时，要加强接头的连接。 试验前应对锚桩抗拔力按有关规范进行计算，钢筋面积，预制桩接头等应进行验算，反力装置的横梁刚度、强度也应进行验算，保证锚桩 、反力梁装置能提供的反力达到预估最大试验荷载的 1． 2～ 1． 5 倍。 试验过程中，必须对锚桩的上拔量进行监测，一般来说上拔量不得大于 15mm。 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。 2)压重平台反力装置 (图 31(b)) 压重平台有矩形反力平台、伞形反力平台等形式。 堆载材料一般为铁锭、钢筋、混凝土块或砂袋等，压载重量不得小于预估最大试验荷载的 1． 2 倍。 一般来说堆载宜在试验前一次性加上，均匀对称地放置于平台上，但对于试验荷载很大的桩，一次 堆载过大势必产生较大的地面荷载，致使桩周土下沉，对桩产生负摩阻力，分级加载的前几级沉降量过大，导致累计沉降过大而影响单桩极限承载力的确定，这一现象应引起重视。 另外，在软土地基上堆载时，应避免重量过大而导致土体破坏。 故建议施加于地基的压应力不宜大于地基承载力特征 第 4 章 应力波理论分析 基桩动力检测的物理数学基础是一维波动方程的波动解或振动解，因此掌握应力波理论的主要基础知识，是掌握基桩低应变与高应变动力检测方法的前提。 4． 1 直杆一维波动方程 假设桩为等截面细长杆 (直杆 )，四周无侧摩阻力作用 (自由 )，顶端受到激振后杆截面在变形后仍保持平面时不变，则微单位的应变为： 式中， u 为沿 z方向的位移， ε 在不同 位置和不同时间均在变化。 z 深度处一截面 ab的轴向力： 由微单元满足力平衡条件得： 式 (45)右边 项为惯性力， n，为微单元的质量。 式 (46)为一维波动方程。 4． 2 直杆一维波动方程的波动解 1．直杆一维波动方程的波动解 一维波动方程为二阶偏微分方程，其波动解为两个反向行波的叠加： 从式 (48)、式 (49)可以看出，下行波 f在 △ t时间中前进了距离 c△ t，但形状并未改变，波速也未改变。 对上行波 g，沿 f的负方向也有同样的过程。 所以 f 波与 g波均以不变的波速沿 z 轴传播，但传播方向相反， f波沿 z轴正向传播，为下行波， g波沿 z 轴反向传播，为上行波。 2．波的应力特性 显然应力波也是以速度 c传播并保持形状不变。 第 5 章 基桩反射波检测 基桩低应变动测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，预估基桩承载力，具有快速、经济等特点。 反射波法是目前应用最普通、最常用的一种方法。 5． 1 反射波法测定桩身质量的基本原理 1．原理分析 根据第 4 章中一维波在直杆中的传播规律，桩顶受一瞬时 锤击力，压力波以波速 c向桩底传播，如果遇到桩身阻抗发生变化，波的传播规律类似波在变截面杆中的传播规律。 如图 51 所示，下标 i、 r、 t 分别表示入射、反射与透射，根据第 4章中的式 (429)， (430)，反射波系数Rr、透射波系数 Rt为： 式中， Z 为阻抗， n为阻抗比， 、 A 分别为桩的密度与截面积， c为波速。 由式 (51)可知： (1)当 n=1时， Rr=0。 说明界面不存在阻抗不同或截面不同的材料，无反射波存在。 (2)当 n1时， Z1Z2， Rr0，反射波和入射波同号。 说明界面是由高阻抗硬材料进入低阻抗软材料或大截面进入小截面。 (3)当 n1时， Z1Z2， Rr0，反射波和入射波反号。 说明界面是由低阻抗软材料进入高阻抗硬材料或小截面进入大截面。 以上三种情况的讨论表明，根据反射波的相位与入射波相位的关系，可以判别界面波阻抗的性质，这是反射波动测法判别桩身质量的依据。 2．基桩的典型时域曲线 (1)桩身质量和完整性均无变化 (即桩身波阻抗 Z1=Z2， n=1)将 Z1=Z2， n=1代入式 (51)，得 Rr=0， Rt=1。 说明全部应力波均通过桩身到达惋底，见图 52。 桩底土阻抗 桩身阻抗 (摩擦与摩擦端承桩 )： Z1Z2， Rr0，波至桩底后同相反射。 桩底土阻抗 桩身阻抗 (端承与端承摩擦桩 )：即 Z2Z1， Rr0，波至桩底后反相反射。 (2)变截面桩 上大下小时：桩身波阻抗 Z1Z2， n1，则 Rr0。 说明反射波在变截面处发生同相反射，见图 53(a)。 上小下大时：桩身波阻抗 Z1Z2， n1，则 Rr0。 说明反射波在变截面处发生反相反射，见图 53(b)。 大小大变化时 (缩径桩 )：桩身波阻抗 zlz2， J2J3，缩径的上界面表现为反射波相位与初始入射波同向，缩径的下界面表现为后续反射波相位与初始入射波相反。 由于缩径引起的反射波的界面波阻抗差异大， 故反射波形清晰，完整而直观，如严重缩径者可见到多次反射波，见图53(c)。 小大小变化时 (扩径桩 )：桩身波阻抗 Z1Z2， Z2Z3，扩径的上界面表现为反射波相位与初始入射波反向，扩径的下界面表现为后续反射波的相位与初始入射波同反。 但由于扩径的形态不同，其反射波的表现也有差异，界面波阻抗差异大，在严重扩径时，也会见到多次反射，而往往下界面的同向反射波表现得更清晰一些，见图 53(d)。 (3)断桩与半断桩 断桩： A2=0， Z2=0，则 Rr=1， Rt=0。 说明波在断面处全部同相反射，见图 54(a)。 半断桩： A2A1， n1，则 Rr0。 说明波在断面处部分同相反射，见图 54(b)。 反射子波的振幅大小与截面尺寸相关，半断桩与断桩时域曲线的明显区别是，断桩反射子波的振幅大于半断桩。 第 6 章 基桩高应变动力检测 6． 1 概述 1．高应变动力试桩方法 高应变动力检测是用重锤给桩顶一竖向冲击荷载，在桩两侧距桩顶一定距离对称安装力和加速度传感器，量测力和桩、土系统响应信号，从而计算分析桩身结构完整性和单桩承载力。 高应变动力试桩作用的桩顶力接近桩的实际应力水 平，桩身应变相当于工程桩应变水平，冲击力的作用使桩、土之间产生相对位移，从而使桩侧摩阻力充分发挥，端阻力也相应被激发，因而测量信号含有承载力信息。 高应变动力试桩作用的桩顶力是瞬间力，荷载作用时间 20ms左右，因而使桩体产生显著的加速度和惯性力。 动态响应信号不仅反映桩土特性 (承载力 )，而且和动荷载作用强度、频谱成分和持续时间密切相关。 2．高应变检测的目的 (1)监测预制桩打人时的桩身应力和桩锤效率，选择沉桩设备与工艺参数，选择预制桩合理的桩型和桩长； (2)判断桩身完整性； (3)采用 CASE法估算基桩承载力；采用曲线拟合法估算桩侧与桩端土阻力分布、模拟静载荷试验的 Qs曲线，估算桩身完整性等。 ’ 3．高应变检测的主要方法 (见表 61) CASE 法与曲线拟合法 (CAPWAP)是最常用的高应变检测方法，。