科技凰
浅谈桥梁桩基检测技术
张奕韩端
(河南省公路工程局集团有限公司,河南郑州450052)
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’睛羁本文探讨各种桩基检测方法的基本原理瓦在桥梁桩基检测中的应用,并将各种方法的使用范围及分析方法做出以下讨论。
j,挟键词】桥梁桩基;检测技术;分析
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桩基是结构物的主要承重部分,其质量直接关系到结构物使用的安全性及长久|生。同时桩基又是隐蔽工程,其质量检测、评价又是工程建设各方所关心的。本文将对桥梁桩基检测技术做出以下概述。
1桩基分类与检测方法
桩基工程分类繁多。按承载力分为摩擦桩、端承桩、摩擦端承桩:
按成桩分主要以灌注桩为主,灌注桩依成孔又分为冲孔、钻孔、挖孔等
灌注桩。从检测技术上看,根据所测桩基桩周地质情况,是挖孔还是钻孔,是主墩桩还是引桥桩等,对桩基检方法的选择具有非常重要的作用。桩基检测从80年代末的只使用声波透射法抽检发展到目前的静载试、高应变、低应变、声波透射法、钻孔取芯法等综合全面普检。
I.I低应变动测法
低应变动测法是使用小锤敲击桩顶,通过粘接在桩顶的传感器接
收来自桩中的应力波信号,采用应力波理论来研究桩土体系的动态响
应,反演分析实测速度信号,频率信号,从而获得桩的完整性。该方法检测简便,且检测速度较快,但如何获取好的波形,如何较好地分析桩
身完整性,却是检测工作的关键,下面就各要点进行讨论。
1)适用范围。在实测中,桩侧土阻力特别是动土阻力对应力波传播的影响非常大,表现为:导致应力波迅速衰减:影响缺陷反射波幅值:产生土阻力波。
2)测试系统。试系统主要包括:信号采集仪(可与计算胡联为一体或测试后再与计算机相联对信号进行外理)、传感器、力锤、打印机等。
3)测试过程。测试过程是获取好信号的关键,测试中应注意:测
试点的选择。测试点数依桩径不同、测试信号『青况不同而有所不同,一
般要求桩径120cm以上,测试3—4点,测试点距钢筋笼不少于10cm,于桩中心及四周均布,测试点须打磨,以保证传感器与桩头粘贴良好:锤击点的选择。锤击点宣选择距传感器20—30cm处(不必考虑桩径大小),距离太近,锤击时;中击力对传感器影响太大,距离太远则有横波影响,波形振荡:传感器安装。传感器根据所选测试点位置安
装,注意选择好粘贴方式,—般有石蜡、黄油、橡皮泥(在保证桩头干
燥,没积水的』隋况下);尽量多采集信号(一根桩不少于1O锤),在不
同点,不同激振情况下,观测波形的一致性,以保证波形的真实及不漏
测。
4)波形分析。在进行波形分析前,应了解所测桩位地质情况,持
力层情况,桩基施工方法,桩顶是否有护筒及护筒深度,在了解完以上情况后,可看桩底反射信号,桥梁桩基层长,但由于大部分嵌岩(弱风化基岩),故桩底反射信号经放大后可很清楚判定。
12声波透射法
声波透射法是最早采用的桩基完整性无损检测法,其方法是灌注砼之前,在桩内预埋若干根声测管,作为超声脉冲发射与接收探头的通
道,用超声探测仪沿桩的纵轴方向逐点测量超声脉冲穿过各横截面时的
声参数,然后对这些测值采用各种特定的数值判据或形象判断,进行处理后,给出桩内砼缺陷类型、大/J'ff-o'∞l,给出砼均匀性指标和强度等
级。下面就各检测要点进行讨论:
1)适用范围。声波透射法适用性较强,桩径在60cm以上,无上
限(由于桥梁桩基桩径一般在300cm以下,而声波透射可达1000cm),但只对已埋设声测管范围内砼进行完整性检测,声测管范围以外(包括持力层,扩孔部分等)不在检测范围。
2)丽丽
测试系统。测试系统主要包括超声检测仪、超声换能器,探头
升降装置,数据采集与处理系统(新型数字式检测仪已包括)等。
3)测试过程。按照有关规定,桩径≤1.0m时,埋声测管2根,
测一组数据:桩径1.2—2.0m时,埋声测管3根,测三组数据:桩径>
2.0m时埋声测。管4根,测六组数据。故测试组数已由声测管数量决定。—般人工放线检测可分由桩项往桩底测或桩底往桩项测,采用平测法(即两换能器置于同一水平面),测点间距为50~10cm(一般在缺陷位置加密检测,用10或20cm间距),在桩身缺陷位置可改用斜测法或扇形测法,以判定缺陷位置及大小。
4)缺陷的判断。为加快检测速度,一般测量声时值及波幅值已足
够,在获得大量的数据后,可绘出纵剖面上的“声时‘一深度”或“波
幅、速度一深度曲线”,然后进行判断。目前常用的缺陷判断方法有数值判据法及声场阴影区重叠法。
1.3静栽试验法
桩基工程中,单桩竖向承载力的确定十分重要。在单桩竖向承载力检测上,最原始及最可靠的方法,就是静载试验法,桩基静载试验法
指在撷施加荷载,了解在荷载施加过程中桩土间的作用,最后通过测
得P—S曲线的特性判别桩的施工质量及确定桩的承载力。桩基静载试验法主要是以慢速维持荷载法,在桥梁建设中,由于桩基承载力大,施工环境恶劣,检测时间长及检测费用高,配套工作麻烦,加上设计安全系数较高,一般情况下较难令桩基破坏,故较少采用这种方法。
1.4高应变动测法
高应变动测法是90年代中采用的一种检测桩基桩身完整性和单桩
竖向承载力的方法,该方法是采用锤重达桩身重量1O%以上或单桩竖向承载力1%以上的重锤以自由落体击往桩顶,从而获得相关的动力系
数,应用规定的程序,进行分析手口{十算,得到桩身的完整性参数和单桩
竖向承载力,也称为Case法或Cap2wape法。
该方法使用初期备受质疑,后在大量静动对比资料及实际检测证明下,建设各方基本接受这种将误差(与静载试验对比)控制在10%以内的承载力检测方法,虽然其检测费用较静载试验法大大降低,但由于其检测工作相对较麻烦,故较少采用,只在深汕高速公路西段,广珠高速公路东段,广惠高速公路等个别有承载力怀疑或争议的桩上使用。该方法的检测结果对桩基设计及其它检测方法均有一定的帮助。
15钻孔取芯法
该方法主要是采用钻孔机(一般带
2各种方法的有效使用及检验
在低应变动测法的适用范围内,尽量采用动测法进行检测,在动
测法的适用范围外,地质条件复杂(如溶洞地区),主墩桩或较重要部
位的桩基,可采用声波透射法进行检测;动测结果发现桩基施工存在沉
渣及持力层不符合要求时,可采用低应变动测法对声波透躺去进行校核
(取20%。50%),在发现动测法受地质条件影响,桩底持力层、沉渣
等较难判断时,可采用钻孔取芯法进行校核(取5%一10%,不少于2
根)。在取芯发现个别桩基存在局部缺陷或持力层稍差而加固处理又难解决问题时,可采用高应变动测法进行承载力检验。当然,在每段高速
公蹴其它特大桥项目选个别有代表性的桩进行静载试验或高应变动测
法承载力检测是有必要的,但这些规定尚待管理部门合理带忉_o
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浅谈桥梁桩基检测技术
张奕韩端
(河南省公路工程局集团有限公司,河南郑州450052)
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j,挟键词】桥梁桩基;检测技术;分析
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桩基是结构物的主要承重部分,其质量直接关系到结构物使用的安全性及长久|生。同时桩基又是隐蔽工程,其质量检测、评价又是工程建设各方所关心的。本文将对桥梁桩基检测技术做出以下概述。
1桩基分类与检测方法
桩基工程分类繁多。按承载力分为摩擦桩、端承桩、摩擦端承桩:
按成桩分主要以灌注桩为主,灌注桩依成孔又分为冲孔、钻孔、挖孔等
灌注桩。从检测技术上看,根据所测桩基桩周地质情况,是挖孔还是钻孔,是主墩桩还是引桥桩等,对桩基检方法的选择具有非常重要的作用。桩基检测从80年代末的只使用声波透射法抽检发展到目前的静载试、高应变、低应变、声波透射法、钻孔取芯法等综合全面普检。
I.I低应变动测法
低应变动测法是使用小锤敲击桩顶,通过粘接在桩顶的传感器接
收来自桩中的应力波信号,采用应力波理论来研究桩土体系的动态响
应,反演分析实测速度信号,频率信号,从而获得桩的完整性。该方法检测简便,且检测速度较快,但如何获取好的波形,如何较好地分析桩
身完整性,却是检测工作的关键,下面就各要点进行讨论。
1)适用范围。在实测中,桩侧土阻力特别是动土阻力对应力波传播的影响非常大,表现为:导致应力波迅速衰减:影响缺陷反射波幅值:产生土阻力波。
2)测试系统。试系统主要包括:信号采集仪(可与计算胡联为一体或测试后再与计算机相联对信号进行外理)、传感器、力锤、打印机等。
3)测试过程。测试过程是获取好信号的关键,测试中应注意:测
试点的选择。测试点数依桩径不同、测试信号『青况不同而有所不同,一
般要求桩径120cm以上,测试3—4点,测试点距钢筋笼不少于10cm,于桩中心及四周均布,测试点须打磨,以保证传感器与桩头粘贴良好:锤击点的选择。锤击点宣选择距传感器20—30cm处(不必考虑桩径大小),距离太近,锤击时;中击力对传感器影响太大,距离太远则有横波影响,波形振荡:传感器安装。传感器根据所选测试点位置安
装,注意选择好粘贴方式,—般有石蜡、黄油、橡皮泥(在保证桩头干
燥,没积水的』隋况下);尽量多采集信号(一根桩不少于1O锤),在不
同点,不同激振情况下,观测波形的一致性,以保证波形的真实及不漏
测。
4)波形分析。在进行波形分析前,应了解所测桩位地质情况,持
力层情况,桩基施工方法,桩顶是否有护筒及护筒深度,在了解完以上情况后,可看桩底反射信号,桥梁桩基层长,但由于大部分嵌岩(弱风化基岩),故桩底反射信号经放大后可很清楚判定。
12声波透射法
声波透射法是最早采用的桩基完整性无损检测法,其方法是灌注砼之前,在桩内预埋若干根声测管,作为超声脉冲发射与接收探头的通
道,用超声探测仪沿桩的纵轴方向逐点测量超声脉冲穿过各横截面时的
声参数,然后对这些测值采用各种特定的数值判据或形象判断,进行处理后,给出桩内砼缺陷类型、大/J'ff-o'∞l,给出砼均匀性指标和强度等
级。下面就各检测要点进行讨论:
1)适用范围。声波透射法适用性较强,桩径在60cm以上,无上
限(由于桥梁桩基桩径一般在300cm以下,而声波透射可达1000cm),但只对已埋设声测管范围内砼进行完整性检测,声测管范围以外(包括持力层,扩孔部分等)不在检测范围。
2)丽丽
测试系统。测试系统主要包括超声检测仪、超声换能器,探头
升降装置,数据采集与处理系统(新型数字式检测仪已包括)等。
3)测试过程。按照有关规定,桩径≤1.0m时,埋声测管2根,
测一组数据:桩径1.2—2.0m时,埋声测管3根,测三组数据:桩径>
2.0m时埋声测。管4根,测六组数据。故测试组数已由声测管数量决定。—般人工放线检测可分由桩项往桩底测或桩底往桩项测,采用平测法(即两换能器置于同一水平面),测点间距为50~10cm(一般在缺陷位置加密检测,用10或20cm间距),在桩身缺陷位置可改用斜测法或扇形测法,以判定缺陷位置及大小。
4)缺陷的判断。为加快检测速度,一般测量声时值及波幅值已足
够,在获得大量的数据后,可绘出纵剖面上的“声时‘一深度”或“波
幅、速度一深度曲线”,然后进行判断。目前常用的缺陷判断方法有数值判据法及声场阴影区重叠法。
1.3静栽试验法
桩基工程中,单桩竖向承载力的确定十分重要。在单桩竖向承载力检测上,最原始及最可靠的方法,就是静载试验法,桩基静载试验法
指在撷施加荷载,了解在荷载施加过程中桩土间的作用,最后通过测
得P—S曲线的特性判别桩的施工质量及确定桩的承载力。桩基静载试验法主要是以慢速维持荷载法,在桥梁建设中,由于桩基承载力大,施工环境恶劣,检测时间长及检测费用高,配套工作麻烦,加上设计安全系数较高,一般情况下较难令桩基破坏,故较少采用这种方法。
1.4高应变动测法
高应变动测法是90年代中采用的一种检测桩基桩身完整性和单桩
竖向承载力的方法,该方法是采用锤重达桩身重量1O%以上或单桩竖向承载力1%以上的重锤以自由落体击往桩顶,从而获得相关的动力系
数,应用规定的程序,进行分析手口{十算,得到桩身的完整性参数和单桩
竖向承载力,也称为Case法或Cap2wape法。
该方法使用初期备受质疑,后在大量静动对比资料及实际检测证明下,建设各方基本接受这种将误差(与静载试验对比)控制在10%以内的承载力检测方法,虽然其检测费用较静载试验法大大降低,但由于其检测工作相对较麻烦,故较少采用,只在深汕高速公路西段,广珠高速公路东段,广惠高速公路等个别有承载力怀疑或争议的桩上使用。该方法的检测结果对桩基设计及其它检测方法均有一定的帮助。
15钻孔取芯法
该方法主要是采用钻孔机(一般带
2各种方法的有效使用及检验
在低应变动测法的适用范围内,尽量采用动测法进行检测,在动
测法的适用范围外,地质条件复杂(如溶洞地区),主墩桩或较重要部
位的桩基,可采用声波透射法进行检测;动测结果发现桩基施工存在沉
渣及持力层不符合要求时,可采用低应变动测法对声波透躺去进行校核
(取20%。50%),在发现动测法受地质条件影响,桩底持力层、沉渣
等较难判断时,可采用钻孔取芯法进行校核(取5%一10%,不少于2
根)。在取芯发现个别桩基存在局部缺陷或持力层稍差而加固处理又难解决问题时,可采用高应变动测法进行承载力检验。当然,在每段高速
公蹴其它特大桥项目选个别有代表性的桩进行静载试验或高应变动测
法承载力检测是有必要的,但这些规定尚待管理部门合理带忉_o
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