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5桥涵地基与基础检测5桥涵地基与基础检测3-1地基承载力检测本节重点:

1.地基容许承载力确定方法2.如何按照规范法确定地基容许承载力3.荷载板试验法4.标准贯入试验法

3-1地基承2最新5桥涵地基与基础检测课件3最新5桥涵地基与基础检测课件4最新5桥涵地基与基础检测课件5最新5桥涵地基与基础检测课件6最新5桥涵地基与基础检测课件7最新5桥涵地基与基础检测课件8

二、荷载板试验

原位测试方法之一。即在土质原有的位置上，在保持土的天然结构、天然含水量及天然应力状态下测定岩土性质。

1、试验原理通过对地基施加分级荷载，记录并绘制荷载P与沉降S的关系曲线，根据P-S曲线，研究土的强度和变形特征，推求土的容许承载力与变形模量等力学数据。加载要求：总沉降量为25mm或加载设备的最大容许量

地基土在荷载作用下的破坏阶段：

（1）压密阶段—弹性受力阶段（P-S曲线初始直线段）第一个拐点称比例极限。

（2）剪切阶段—塑性变形阶段。土体局部剪切破坏，并逐渐形成连续滑动面。第二个拐点称极限荷载。

（3）破坏阶段。土体发生失稳而破坏。二、荷载板试验9

2、试验设备荷载板试验或地锚反力加载装置。加载板一般为方形或圆形，受压面积2500cm2（50×50cm）或5000cm2（70.7×70.7cm）

。

原则:加载、卸载既简便又安全，同时对沉降量的观测无影响。3、加载方法

分级维持荷载沉降相对稳定法（慢速法）、沉降非稳定法（快速法）加载标准：第一级荷载取卸去土体自重；分级荷载取土层估计极限强度的1/8~1/10。总荷载接近土层极限荷载。加载精度达到最大荷载的1％，沉降观测精度0.01mm.2、试验设备10

沉降稳定标准:连续2h的每小时沉降量不超过0.1mm或连续1h的每30min的沉降量不超过0.05mm。

土体破坏标准:（1）承压板周围土体有明显侧向挤出或发生裂纹。（2）在24h内,沉降随时间趋于等速增加。（3）荷载P增加很小,但沉降却急剧增加，P-S曲线出现陡降段;或相对沉降已等于或大于0.06~0.08。土工试验：（1）试验点附近取土进行土工试验或其他原位测试资料。（2）试验后在承压板中心向下挖取土试验，并描述2倍承压板直径范围内土层结构变化。沉降稳定标准:连续2h的每小时沉降量不超过0.111

4、数据处理绘制P-S曲线。

（1）确定土的承载力取第一个拐点（比例极限）作为地基的承载力或取第二个拐点（极限荷载/2）作为承载力。当P-S曲线拐点不明显时，可采用绘制lgP-lgS曲线或相对沉降法确定土的承载力。（2）地基土的变形模量估算地基土不排水抗剪强度和基床反力系数。

4、数据处理12

5、注意事项

（1）由于荷载板尺寸小，不能作为建筑物长期沉降资料。（2）沿海软粘土地区，表面“硬壳层”会影响试验结果（软弱下卧层会降低承载力）（3）当土层变化较大时，应采用其他原位测试和室内土工试验来确定荷载板试验影响不到的土层的工程力学性质。（4）当地基土层起伏变化很大时，应在不同地点做荷载试验。5、注意事项13

三、标准贯入试验采用质量为63.5kg的穿心锤，以76cm的落距，将一定规格的贯入器打入土中15cm，然后开始记录锤击次数。将标准贯入器再打入土中30cm，用次30cm的锤击数作为标准贯入的指标，来判定地基土的承载力。标准贯入试验是一种现场原位测试方法，该方法方便经济。

用途：利用标准贯入锤击数（1）判定砂土的密实度；粘土的稠度；（2）可用于检测砂土、粘土的地基承载力。（3）砂土的振动液化（4）桩基承载力（5）检验地基处理效果三、标准贯入试验14

1、试验设备贯入器、落锤（63.5kg、自由落距76cm）、触探杆（外径42mm）、锤垫、导向杆、自动落锤装置等。

2、试验步骤（1）钻孔至需进行标准贯入试验的土层，清孔后安装标准贯入器，并记录深度。（2）将贯入器垂直打入试验土层。先打入15cm，不计锤击数；继续贯入30cm，记录锤击数即为标准贯入锤击数。当土层密实，贯入不足30cm时锤击数已超过50次，停止试验按下式换算成30cm的锤击数。

1、试验设备15

（3）提出贯入器，取出土样进行鉴别描述。重复钻进直至需要进行试验的土层。（4）当孔壁不稳定时，应下套管进行护壁。但试验深度必须在套管口下75cm以下，或采用泥浆护壁。（5）杆长修正。钻杆过长会使贯入器的动能降低，从而减少锤击深度，增大锤击数。

（6）同一土层进行多次试验取锤击平均值。

杆长36912151821α1.000.920.860.810.770.730.70（3）提出贯入器，取出土样进行鉴别描述。重复钻进直至16

3、试验数据处理（1）资料包括钻孔孔径、钻进方式、护孔方式、落锤方式、地下水位及孔内水位、初始贯入度、预打击数、标准贯入击数、记录深度、土样鉴别描述等。（2）绘制标准锤击贯入数与深度关系曲线或在地质剖面图上注明试验深度处的锤击数。（3）对各土层的N值进行统计（剔除个别异常值）4、试验结果应用（1）估计砂土的密实度。表3-14（2）估计天然地基承载力。表3-15、表3-16（3）估计粘性土的状态。表3-17（4）估计土的内摩擦角。表3-183、试验数据处理17

5、注意事项

（1）重视钻进工艺和清孔质量，并对开始贯入的15cm进行记录，以判定孔底是否有残土或扰动状态。（2）注意钻杆及导向杆垂直，防止在孔内晃动。（3）对试验段需测定每一锤击后的累计贯入量。一次贯入量不足2cm时，记录每贯入10cm的锤击数。绘制锤击数与累计贯入量的关系曲线，分析土层是否均匀，最后选取30cm试验段的锤击数作为N值。5、注意事项18

3-2钻（挖）孔灌注桩检测

本节重点:

1.泥浆性能指标检测2.灌注桩完整性检测方法3.桩基承载力确定方法4.反射波法检测步骤、注意事项、波形分析5.超声波法检测步骤、注意事项、数据处理方法。

3-2钻（挖）孔灌注桩检19

钻孔灌注桩是目前最常用的桥梁基础形式。特点：将荷载传递到较深的持力层，减少结构物基础沉降和不均匀沉降。缺点：地面下或水下作业，施工工序多，质量控制难，易出现断桩、夹层、混凝土离析等质量问题。

检测内容：（1）钻孔过程质量检测。泥浆指标、土质检查（2）成孔质量检测。桩位、孔径、倾斜度、孔底沉淀层厚度（3）成桩质量检测完整性检测钻孔灌注桩是目前最常用的桥梁基础形式。20

一、泥浆指标及成孔质量检测

（一）泥浆指标检测泥浆作用（1）护壁；（2）增大孔内静水压力；（3）隔离孔内外水流通道；（4）悬浮钻渣。配置：水、粘土（膨润土）和添加剂。

指标：相对密度、粘度、含砂率、胶体率、失水率、泥皮厚、静切力。（1）地下水位高或流速大，指标取高限，反之取低限（2）地质状态好，孔径或孔深较小取低限，反之取高限（3）不易塌孔土层可用清水提高水头（4）直径大于2.5m宜采用优质泥浆.一、泥浆指标及成孔质量检测21

2、泥浆指标检测方法（1）相对密度泥浆相对密度计

简易检测方法：用一口杯秤其质量m1，装满清水秤其质量m2，倒掉清水后装满泥浆秤其质量m3，则泥浆相对密度为：

（2）粘度标准漏斗粘度计用两端开口的量杯分别量取200ml和500ml泥浆，通过滤网去掉大砂粒后，将700ml泥浆注入漏斗，然后测定从漏斗中流满500ml量杯所需时间（s），即为泥浆粘度。校正方法：漏斗注入700ml清水，流出500ml所需时间应为15s，误差超过±1s时应修正。2、泥浆指标检测方法（2）粘度22

（3）静切力浮筒切力计将500ml泥浆搅匀后立即倒入切力计，将切力筒沿刻度尺垂直向下移至与泥浆接触，轻轻放下，当其自由下沉到静止不动时，即静切力与浮筒重力平衡时，浮筒泥浆面所对应的刻度即为泥浆的静切力。（4）含砂率含砂率计将调治好的泥浆50ml倒进含砂率计，然后再倒进清水，将仪器口塞紧摇动1min，使泥浆与水充分混合。再将仪器垂直静放3min，仪器下端沉淀物的体积乘2即为含砂率。（大型内装900ml含砂率计不乘2）（5）胶体率反映泥浆中土颗粒保持悬浮状态性能将100ml泥浆倒入量杯，玻璃片盖上，静置24h，量杯上部泥浆澄清为水，测量其体积如5ml，则胶体率为95％％（3）静切力浮筒切力计23

（6）失水率滤纸将滤纸置于水平玻璃上，中央画一直径3cm的圆，将2mL泥浆滴入圆圈内，30min后，测量湿圆圈的平均直径，减去泥浆摊平的直径，即为失水率。滤纸上泥浆厚度即为泥皮厚度。泥皮愈平坦，泥浆质量愈高。一般不宜厚于2~3mm。（7）酸碱度酸和碱的强度PH值PH试纸对比法。3、注意事项（1）清孔后泥浆指标应从孔底提出进行性能指标检测（2）下放钢筋骨架后，灌注水下混凝土前应再次检测泥浆指标和孔底沉淀层厚度，超过规定应二次清孔，符合要求后方可灌注水下混凝土。（6）失水率滤纸24

（二）成孔质量检测

包括:桩位、孔径、倾斜度、孔底沉淀层厚度。1、桩位偏差施工前在护筒纵横轴标注方向控制钻进方向；施工完毕进行桩位中心测量以确定偏差。误差范围：单排桩≤50mm；多排桩≤100mm2、孔径检查保证桩基承载力的关键。要求桩径不小于设计值。检测方法：专用球形孔径仪、伞形孔径仪、声波孔壁测定仪、简易检孔器等。

（二）成孔质量检测25

3、倾斜度检测要求：竖直桩偏差不超过1％；斜桩偏差不超过±2.5％。检测方法：（1）简易测孔器方法（钢筋笼直径+100mm，长度4~6倍桩径）；（2）陀螺测斜仪（3）井斜仪（4）声波孔壁测定仪4、孔底沉淀层厚度检测孔底沉淀层厚度将极大影响桩底支承反力，应严格控制厚度规定：（1）摩擦桩：满足设计要求；无设计要求时，对于直径≤1.5m的桩，厚度≤300mm；对于桩直径＞1.5m或桩长大于40m或土质较差的桩，厚度≤500mm。（2）支承桩：不大于设计规定值。测定方法：（1）锤球法（2）电阻率法（3）电容法3、倾斜度检测26

二、灌注桩完整性检测

灌注桩质量问题：（1）桩身完整性方面，包括夹泥、断裂（断桩）、缩径、扩径、混凝土离析、桩顶混凝土密实性差等。（2）嵌岩桩（支承桩）影响桩底支承反力。包括灌注前清孔不彻底、孔底沉淀层厚度超标影响承载力。桩身质量检测方法：钻芯检验法、振动检验法、超声脉冲检验法、射线法

二、灌注桩完整性检测27

（1）钻芯检验法通过钻取桩身混凝土芯样，观测和测试桩身质量。缺点：只能反映桩身小部分混凝土质量，且设备庞大，费工费时，价格高。检测频率：抽检2~3％；或作为无破损检测验证手段。（1）钻芯检验法28（2）振动检测法（动测法）在桩顶用各种方法（锤击、敲击、电磁激振期、电水花）施加一个激振力，使桩体乃至桩土体系产生振动或在桩内产生应力波，通过对波动及振动参数的分析，推定桩体混凝土质量及桩身承载力。有四种方法①敲击法和锤击法用力棒或锤子打击桩顶，在桩内激励振动，用加速度传感器接受桩头响应信号，通过对信号的时域及频域进行分析，可确定桩尖或缺陷的反射信号，拒次判断桩身是否存在缺陷。

锤击引起桩土体系振动时，根据测得振动参数，计算桩的动刚度和承载力。（2）振动检测法（动测法）29

②稳态激振机械阻抗法在桩顶用电磁激振器施加激振力，该激振力幅值恒定、频率20~1000HZ变化的简谐力。测量桩顶速度响应信号，绘制导纳曲线。计算应力波在桩身混凝土中的波速、特征导纳、实测导纳及动刚度参数，判别是否断桩、缩径、扩径（鼓肚）、桩底沉淀层过厚等缺陷；同时利用动刚度估算单桩容许承载力。③瞬态激振机械阻抗法用力棒对桩顶施加一个冲击脉冲力，通过力传感器和加速度传感器，记录力信号和加速度信号，测得导纳曲线，判断桩身质量。④水电效应法在桩顶安装水筒，水中安装电极和水听器。电极高压放电，产生声学效应，给桩顶冲击能量，由水听器接受桩土体响应信号，判断桩身质量。②稳态激振机械阻抗法30

3、超声脉冲检验法灌注混凝土前沿桩身埋设声测管（四周平行布置），作为发射和接受换能器的通道。混凝土浇注完毕后，将两个探头分别放在两个平行的声测管内平行移动，沿不同深度测出横断面超声脉冲穿过混凝土的各种参数，根据次参数判定各断面混凝土质量。4、射线法以放射性同位素辐射线在混凝土中的衰减、吸收、散射等现象为基础，根据所接受射线的强弱变化判断桩身质量。由于射线的穿透力有限，一般用于单孔测量，了解孔碧附近混凝土的质量，扩大钻芯法检测有效半径。3、超声脉冲检验法31（一）反射波法特点：设备轻便灵活、现场检测工作量小、检测效率高、检测费用低。1.基本原理

应力波理论。在桩顶进行竖向激振，弹性波向下传播，当遇到明显阻抗界面（如桩底、断桩、混凝土严重离析等）或桩身截面发生显著变化（扩径或缩径）的部位，将产生反射。根据接受到的反射信号，计算桩身波速、判断桩身完整性。2.适用范围（1）检测桩身完整性、判定桩身缺陷位置及影响程度，判断桩底嵌固程度。（2）适用于灌注桩和预制桩等刚性材料的桩身完整性（3）桩端信号必须能有效识别。（一）反射波法32

3.检测仪器和设备传感器、激振锤、一体化检测仪、打印机等（1）信号采集与处理规定数据采集装置的模-数转换器不得低于12bit采样间隔宜为10~500μs单通道采样点不少于1024点放大器增益宜大于60dB，线性度良好，频响范围5~5000HZ

3.检测仪器和设备33

（2）传感器的性能传感器宜选用压电式加速度传感器或磁电式传感器电压灵敏度应大于100mV/g，电荷灵敏度大于20PC/g，上限频率不应小于5KHZ，安装谐振频率不小于65KHZ，量程大于100g。速度传感器固有谐振频率不大于30HZ，灵敏度大于200mV/cm.s-1,上限频率不应小于1.5HZ,安装谐振频率不小于1.5KHZ。（3）根据桩形和检测目的，应选择不同材质和质量的力棒或力锤，以获得所需的激振频率和能量。（2）传感器的性能34

4、现场检测技术（1）测试前准备工作①收集有关技术资料（如灌注记录等）②检测前应对仪器设备进行检查，性能正常方可使用，确定最佳激振方式和接收条件。③被测桩应凿去浮浆，桩头平整，安装传感器的部位应适当打磨。④测量并记录桩顶截面尺寸。⑤检测时间宜14天以上。⑥打入或静压桩宜在相邻桩施工完毕后进行。

4、现场检测技术35

（2）传感器安装要求①传感器安装采用石膏、黄油、橡皮泥等耦合剂，粘结牢固，与桩顶面垂直。②混凝土灌注桩宜将传感器安装在距桩中心1/2~2/3半径处，距钢筋不宜小于50mm。当桩径不大于1000mm时不宜少于2个测点；当桩径大于1000mm时不宜少于4个测点；③混凝土预制桩，当边长不大于600mm时不宜少于2个测点；当边长大于600mm时不宜少于3个测点。④对预应力混凝土管柱不应少于2个测点。（2）传感器安装要求36

（3）激振要求①混凝土灌注桩、预制桩激振点宜在桩顶中心部位；预应力混凝土管柱激振点和传感器安装点与桩中心线的交角不应小于45°。②激振锤和激振参数宜通过现场对比试验选定。

短桩或浅部缺陷桩宜采用轻锤短脉冲激振；长桩、大直径桩或深部缺陷桩宜采用重锤宽脉冲激振。，也可采用不同锤垫调整激振脉冲宽度。③采用力棒激振时，应自由下落；采用力锤敲击时，其作用力应与桩顶面垂直。（3）激振要求37

（4）检测工作的规定①采样频率和采样长度应根据桩长和波形分析确定②各测点重复检测次数不少于3次，且检测波形具有良好的一致行。③当随机干扰较大时，可采用信号增强方式，进行多次重复激振与接收。当信号一致性较差时，排除人为因素和仪器设备干扰。④对存在缺陷的桩应改变检测条件重复检测，相互验证。（4）检测工作的规定38

5、检测数据分析与判定（1）桩身完整性分析宜以时域曲线为主，辅以频域分析；同时结合地质条件、施工情况进行综合分析。（2）桩身波速平均值的确定①已知桩长L，桩底反射信号明显，选取相同条件下不少于5根Ⅰ类桩的桩身波速计算平均值。

②当桩身平均波速无法确定时，可根据本地区相同桩型和施工工艺的检测结果确定。（3）缺陷位置确定

5、检测数据分析与判定39

（4）二次反射扩径处产生。（5）嵌岩桩出现单一反射波且与脉冲信号同相时，需结合其他方法验证桩底嵌固情况。（6）桩身出现以下情况应结合其他方法验证①超过检测范围的超长桩，信号不能明确反映桩身下部②桩身截面渐变或多变，且变化幅度较大的桩③实测信号复杂、无规律，无法对其进行完整性分析④预制桩时域曲线在接头处有明显反射，但难以判断是断裂还是接桩不良时。

（4）二次反射40

（7）桩身完整性类别划分原则Ⅰ类—桩端反射明显，无缺陷反射波，振幅谱线分布正常，混凝土波速处于正常范围。Ⅱ类—桩端反射较明显，但有局部缺陷产生的反射信号，混凝土波速处于正常范围。

Ⅲ类—桩端反射不明显，可见缺陷二次反射信号，或有桩端反射但混凝土波速明显偏低。Ⅳ—无桩端反射信号，可见因缺陷引起的多次强反射信号，或按平均波速计算的桩长明显短于设计桩长。（7）桩身完整性类别划分原则41（8）检测报告内容桩身混凝土波速桩身完整性描述，包括缺陷位置、性质与类别时域曲线图，并注明桩底反射信号桩位编号及平面布置示意图、地质柱状图（8）检测报告内容42

工程实例图

为某工程基桩反射波法的实测波形，由波形可以看出应力波在桩身内传播的过程中未出现明显的缺陷反射，实测波速也较高，表明桩身基本完整，桩身混凝土密实。工程实例43最新5桥涵地基与基础检测课件44

(二)超声波法适用范围:桩径大于0.8m以上混凝土灌注桩.1.检测原理通过超声波在混凝土中的传播特征判定桩身混凝土缺陷基本物理量有4个（声时值、波幅、接受信号频率变化、接受波形畸变）（1）声时值声时—深度曲线

由于钻孔桩的混凝土缺陷主要是由于灌注时混入泥浆或混入自孔壁坍落的泥、砂所造成的，缺陷区的夹杂物声速较低。因此，超声脉冲穿过缺陷或绕过缺陷时，声时值增大。增大的数值与缺陷尺度大小有关，所以声时值是判断缺陷有无和计算缺陷大小的基本物理量。

(二)超声波法451146

（2）波幅波幅—深度曲线当波束穿过缺陷区时，部分声能被缺陷内含物所吸收，部分声能被缺陷的不规则表面反射和散射，到达接收探头的声能明显减少，反映为波幅降低。实践证明，波幅对缺陷的存在非常敏感，是在桩内判断缺陷有无的重要参数

（3）接收信号的频率变化接受频率变化率—深度曲线

当超声脉冲穿过缺陷区时，声脉冲中的高频部分首先被衰减，导致接收信号主频下降，即所谓频漂，其下降百分率与缺陷的严重程度有关。接收频率的变化实质上是缺陷区声能衰减作用的反映，它对缺陷也较敏感，而且测量值比较稳定，因此，也可作为桩内缺陷判断的重要依据。

（4）接收波形的畸变一般只能将波形畸变作为缺陷定性分析依据以及判断缺陷的参考指标。（2）波幅波幅—深度曲线47

2.检测方法（1）双孔检测基本检测方法在桩内预埋2根以上的声测管，将发射探头和接受探头分别置于2根管道中，检测超声脉冲穿过管道间混凝土时所扫国混凝土质量。根据两个探头相对高度的不同，分为平测、斜测、扇形扫射等。

2.检测方法48

（2）单孔检测只有1个孔道供检测。例钻芯取样后需进一步了解芯样周围混凝土的质量，可将换能器同时放在2个孔内，中间用隔声材料隔离。此时声波从水和混凝土中分别绕射到接受换能器，分析接受信号判断混凝土质量。（3）桩外孔检测当桩内未埋设声测管可采用该方法。但只能测到10米左右。（2）单孔检测49

3、检测仪器与设备（1）超声检测仪+发射探头+接受探头人工操作、读数后输入计算机处理（2）全自动智能化测桩仪超声发射及接受装置、探头自动升降装置、测量控制装置、数据处理计算机等四部分组成。声波检测仪技术性能符合下列要求：（1）检测系统应包括信号放大器、数据采集及处理存储器、径向振动换能器。（2）检测仪具有一发双收功能。（3）声波发射采用高压阶跃脉冲或矩形脉冲，电压最大值不小于1000V且分档可调。3、检测仪器与设备50

（4）接受放大与数据采集器应符合规定（5）径向振动换能器应符合规定

（4）接受放大与数据采集器应符合规定51

4、测前准备和要求（1）预埋声测管要求

①桩径D≤1500mm时应埋设3根；桩径D＞1500mm时应不少于4根。②声测管宜采用金属管，其内径应比换能器外径大15mm。钢管宜用螺纹连接不漏水。③声测管可焊接或绑扎在钢筋笼的内侧，检测管之间应相互平行，定位准确，并埋设至桩底，上端应高出桩顶300mm。④声测管应封闭，并加盖以防止异物掉入管内⑤按顺时针旋转方向进行编号和分组，每2根为1组。

4、测前准备和要求52（2）检测前准备工作①混凝土龄期大于14天；②声测管内注满清水并保持畅通；③标定发射至接受系统迟延时间；④准确测量声测管内、外径和两声测管外壁间距；⑤取芯孔检测法垂直度误差不应大于0.5％,检测前应清孔。

（2）检测前准备工作53（3）检测方法要求①测点间距不宜大于250mm，发射与接受换能器同步提升，高差不大于20mm。②同一根桩检测声波发射电压保持不变。③当声时值和波幅值出现异常时，应采用水平加密、等差同步或扇形扫射等方法细测。④检测前应确定系统迟延时间t0、声时修正值t‘。声时修正

⑤混凝土中声波的传播时间和波速计算

⑥单孔折射法声时、波速计算

（3）检测方法要求54

5、检测数据处理与桩身完整性判断三种方法：声速判据法、PSD判据法、波幅（衰减量）判据法。（1）声速判据（概率法）声速实测值小于声速临界值即判为可疑缺陷区。

声速临界值确定：正常混凝土平均波速与2倍声速标准差之差。5、检测数据处理与桩身完整性判断55

（2）PSD判据法对于均质混凝土，声时沿深度变化应为一直线。当某一部位混凝土出现缺陷时，声时将突变（增大），此时声时曲线变为折线。为表示这种突变，将相邻测点的声时之差△ti（ti－ti-1）除以相邻测点深度△hi（hi－hi－1）之差，即另

显然Si即为（t－h）曲线声时变化的斜率，S值的突变反映出缺陷的存在。但是由于实测时采用的测点间距不同，S值并不能准确地反映出相邻两测点间时声时差值的大小，而声时差值的大小与缺陷的程度直接相关。为了使判据进一步反映缺陷的大小，就必须加大声时差值在判据中的权数。引入PSD判据

（2）PSD判据法56

PSD判据—相邻测点间声时的斜率与其声时差值的乘积。

当相邻两测点声时值没有变化时，PSD=0；当有变化时，PSD将大幅度变化。PSD判据对缺陷非常敏感,但对于由于声测管不平行,或混凝土强度不均匀所引起的声时变化不明显。原因是该因素引起的变化是渐变的。所以PSD判据可以消除其影响。为了对全桩各测点进行判断，必须将各测点的PSD值求得，绘制“H—K”曲线，凡K值较大的地方，均可列为可疑区，做进一步判断。PSD判据—相邻测点间声时的斜率与其声时差值的乘积。57最新5桥涵地基与基础检测课件58

临界PSD判据：反映测点间距、声波穿透距离、介质性质、声时值等参数的综合反映。不同缺陷表现为不同的临界PSD判据。

细测判读：运用PSD判据确定有缺陷存在的区段内，综合运用声时、波幅、接受频率、波形（或波谱）等物理量，找出缺陷所造成的声阴影的范围，从而准确判定缺陷的位置、性质和大小。（3）波幅（衰减量）判据法波幅临界值=波幅平均值Am-6dB

当实测波幅低于波幅临界值时，将其作为可疑缺陷区。临界PSD判据：反映测点间距、声波穿透距离、介质性质59（4）桩身完整性评价

Ⅰ类—各声测剖面的声时、波幅均大于临界值，波形正常。Ⅱ类—某一声测剖面个别测点的声时、波幅略小于临界值，但波形基本正常。

Ⅲ类—某一声测剖面连续多个测点或某一深度桩截面处的声时、波幅小于临界值，PSD值变大，波形畸变。Ⅳ—某一声测剖面连续多个测点或某一深度桩截面处的声时、波幅明显小于临界值，PSD值突变，波形严重畸变。7、检测报告内容包括被检桩各剖面声速—深度、波幅—深度曲线及各自的临界值，声速、波幅的平均值，桩身缺陷位置及程度的分析说明。（4）桩身完整性评价60

3-3桩基承载力检测

确定桩基承载力的方法有两种：

一种是静荷载试验，另一种是各种桩的动测方法。静荷载试验是确定基桩承载力方法中最基本、最可靠的方法，桩的动测方法，要在与桩静载试验结果大量对比的基础上，找出相关关系，才能推广应用。

静载试验根据试验方法的不同，分为：（1）慢速维持荷载法（2）快速维持荷载法（3）等贯入速率法（4）循环加卸载法3-3桩61

一、静荷载试验

1.试验前的淮备工作（1）试桩的桩顶如有破损或强度不足时，应将破损和强度不足段凿除后，修补平整。（2）做静推试验的桩，如系空心桩，应在直接受力部位填充混凝土。（3）做静压、静拔的试桩，为便于在原地面处施加荷载，在承台底面以上部分或局部冲刷线以上部分设计不能考虑的摩擦力应予扣除。（4）做静压、静拔的试桩，桩身需通过尚未固结新近沉积的土层或湿陷性黄土、软土等土层，桩侧会产生向上的负摩擦力部分，应在表面涂设涂层，或设置套管等方法予以消除。（5）做静压、静拔的试桩，在冰冻季节试桩时，应将试桩周围至少100mm范围内的冻土全部融化。静推试桩不小于200mm。（6）在结冰的水域做试验时，桩与冰层间应保持不小于100mm的间隙。一、静荷载试验62

（二）静压试验1.试验目的确定单桩承载力及荷载与位移的关系，对于预制桩也可用来校核动力公式的准确性。2.试验方法

通常采用慢速维持荷载法，若设计无特殊要求时，用单循环加载试验。3.试验时间预制桩静压试验应在冲击试验后立即进行。对于钻（挖）孔灌注桩，须待混凝土能承受设计要求荷载后，才可进行试验

（二）静压试验63

4.加载装置一般采用油压千斤顶加载。千斤顶的反力装置可根据现场情况选用下列三种形式之一。（1）锚桩承载梁反力装置：锚桩承载梁反力装置能提供的反力，应不小于预估最大试验荷载的1.3~1.5倍。（2）压重平台反力装置：压重不得小于预估最大试验荷载的1.2倍，压重应在试验开始前一次加上。（3）锚桩压重联合反力装置：当试桩最大加载量超过锚桩的抗拔能力时，可在承载梁上置或悬挂一定重物，由锚桩和重物共同承受千斤顶反力。4.加载装置64

5.测量位移装置一般使用1/20mm光学仪器或力学仪器，如水平仪、挠度仪、位移计等。支承仪表的基准架应有足够的刚度和稳定性。基准梁的一端在其支承上应可以自由移动，不受温度影响引起上拱或下挠。基准桩应埋入地基表面以下一定深度，不受气候条件等影响。基准桩应与锚桩、试桩中心具有一定距离，防止影响测量精度。

5.测量位移装置65

6.加载方法。（1）加载重心应与试桩轴线相一致。加载时应分级进行，使荷载传递均匀，无冲击。加载过程中，不使荷载超过每级的规定值。（2）加载分级：每级加载量为预估最大荷载的1/10~1/15。当桩的下端埋入巨粒土、粗粒土以及坚硬的粘质土时，第一级可按2倍的分级荷载加载。（3）预估最大荷载：对施工检验性试验，一般可采用设计荷载的2.0倍。

7.沉降观测。（1）下沉未达稳定不得进行下一级加载。（2）每级加载的观测时间规定为：每级加载完毕后，每隔15min观测一次；累计1h后，每30min观测一次。

6.加载方法。66

8.稳定标准：每级加载下沉量，在下列时间内如不大于0.lmm即可认为稳定。（1）桩端下为巨粒土、砂类土、坚硬粘质土，最后30min。（2）桩端下为半坚硬的细粒土，最后1h。

8.稳定标准：679.加载终止及极限荷载取值（1）总位移量大于或等于40mm，本级荷载的下沉量大于或等于前一级荷载下沉量的5倍，加载即可终止。取此终止时荷载小一级的荷载为极限荷载。（2）总位移量大于或等于40mm，本级荷载加上后24h未达稳定，加载即可终止。取此终止荷载小一级的荷载为极限荷载。（3）巨粒土、密实砂类土以及坚硬的粘质土中，总下沉量小于40mm，但荷载已大于或等于设计荷载设计规定的安全系数，加载即可终止。取此时的荷载为极限荷载。（4）施工过程中的检验性试验，一般加载应继续到桩的2倍的设计荷载为止。如果桩的总降量不超过40mm，及最后一级加载引起的沉降不超过前一级加载引起的沉降的5倍，则该桩可以停止试验。（5）极限荷载的确定有时比较困难，应绘制荷载-沉降曲线（P-s曲线）、沉降-时间曲线（s-t曲线）确定，必要时还应绘制s-lgt曲线、s-lgP曲线（单对数法）、s-[1－P/Pmax]（百分率法）等综合比较，确定比较合理的极限荷载值。9.加载终止及极限荷载取值6810.桩的卸载和回弹量观测（1）卸载应分级进行，每级卸载量为两个加载级的荷载值。每级荷载卸载后，应观测桩顶回弹量，观测办法与沉降相同。直到回弹稳定后，再卸下一级荷载。回弹稳定标准与下沉稳定标准相同。（2）卸载到零后，至少在2h内每30min观测一次，如果桩尖下为砂类土，则开始30min内，每15min观测一次；如果桩尖下为粘质土，第一小时内，每15min观测一次。10.桩的卸载和回弹量观测69最新5桥涵地基与基础检测课件70

（三）静拔试验试验目的：桩承受拉力时，确定单桩抗拔容许承载力试验时间：按复打规定的休止时间以后加载装置：千斤顶、反力架加载方法：慢速维持荷载法位移观测：每级加载完毕每隔15min观测一次，累计1h后，每隔30min观测一次。稳定标准：位移量小于等于0.1mm/h加载终止：勘测设计阶段，总位移大于等于25mm；施工阶段，不大于设计容许抗拔强度。（三）静拔试验71

（四）静推试验试验目的：确定单桩水平承载力、地基土水平抗力系数试验方法：对于承受反复水平荷载的基桩，采用循环加卸载方法；对于承受长期水平荷载的基桩，采用单循环加载方法。循环加载：分级加载取1/10～1/15；循环加载5次为一级。加载终止：

（1）桩顶水平位移超过20～30mm（软土40mm（2）桩身已断裂（3）桩侧地面明显裂纹或隆起（四）静推试验72

（五）注意事项（1）加载装置安全可靠，有足够的加载量。（2）设置基准点应满足：基准点本身不动，没有被触及或遭破坏的危险；附近没有震源；不受直射眼光与风雨干扰；不受试桩下沉影响。（3）基准粮采用钢梁时，应采取以下措施：一端固定，另一端必须自由支承，防止基准梁受日光直接照晒；基准梁附近不设照明及取暖炉，必要时进行包裹以消除温度影响。（4）测量仪器安装前应予以效验，擦干润滑。（五）注意事项73

二、高应变动力检测法

高应变动测的基本方法是用重锤冲击桩顶，在冲击荷载下桩身瞬时动应变的峰值达到或接近静载试验至极限承载力时的静应变值，桩土体系进入充分的非弹性工作阶段，桩和桩周土之间出现瞬时的剪切破坏模式，从而充分激发桩周土对桩的全部阻力作用。利用对称安装于桩顶两侧的加速度计和特制工具式应变计记录冲击波作用下的加速度与应变，并通过长线电缆传输给桩基动测仪。然后采用不同的软件求得相应承载力和基桩质量完整性指数。

二、高应变动力检测法74

1、适用范围（1）适用于检测混凝土灌注桩、预制桩和钢桩单轴抗压极限承载力和桩身完整性。检测预制桩桩身应力与锤击能量传递比，指导施工。（2）单桩轴向抗压极限承载力的检测应具有动—静对比资料。（3）超长桩、大直径扩底桩、嵌岩桩不宜采用本方法2、检测仪器和设备（1）信号采集及分析仪、传感器、激振设备、贯入度测量仪（2）性能参数：（3）激振要求：采用铸铁或铸钢整体制作的自由落锤。锤体应材质均匀、形状对称、地面平整，高径比不得小于1。激振锤的质量不得小于桩基极限承载力的1.2％。1、适用范围75

3、现场检测技术（1）预制桩、钢桩最短休止时间：砂土7天，粉土10天，非饱和粘性土15天，饱和粘性土25天。（2）混凝土灌注桩强度达到设计强度等级，且满足以上最短休止期。（3）桩头处理顶面平整，满足安装锤击装置和传感器要求，锤中心与桩顶对中。加固处理桩头应满足：顶面平整垂直轴线；截面积与被检桩相同，强度略高于被检桩强度；内设钢筋加强；顶面设置锤垫。（4）传感器安装要求3、现场检测技术76

（7）激振要求①自由落捶激振时宜重捶低击，捶的最大落距不宜大于2m。②斜桩应沿斜轴线激振。③用于推算桩的极限承载力时，桩的单击贯入度不得小于2mm且不已大于6mm。④检测桩的极限承载力时，捶击数宜为2~3击。（8）非有效信号①传感器安装处混凝土开裂或出现严重塑性变形，2力信号最终未归零。②信号采集后发现传感器已松动或损坏现象。③锤击严重偏心（7）激振要求77最新5桥涵地基与基础检测课件78最新5桥涵地基与基础检测课件795桥涵地基与基础检测5桥涵地基与基础检测3-1地基承载力检测本节重点:

1.地基容许承载力确定方法2.如何按照规范法确定地基容许承载力3.荷载板试验法4.标准贯入试验法

3-1地基承81最新5桥涵地基与基础检测课件82最新5桥涵地基与基础检测课件83最新5桥涵地基与基础检测课件84最新5桥涵地基与基础检测课件85最新5桥涵地基与基础检测课件86最新5桥涵地基与基础检测课件87

二、荷载板试验

原位测试方法之一。即在土质原有的位置上，在保持土的天然结构、天然含水量及天然应力状态下测定岩土性质。

1、试验原理通过对地基施加分级荷载，记录并绘制荷载P与沉降S的关系曲线，根据P-S曲线，研究土的强度和变形特征，推求土的容许承载力与变形模量等力学数据。加载要求：总沉降量为25mm或加载设备的最大容许量

地基土在荷载作用下的破坏阶段：

（1）压密阶段—弹性受力阶段（P-S曲线初始直线段）第一个拐点称比例极限。

（2）剪切阶段—塑性变形阶段。土体局部剪切破坏，并逐渐形成连续滑动面。第二个拐点称极限荷载。

（3）破坏阶段。土体发生失稳而破坏。二、荷载板试验88

2、试验设备荷载板试验或地锚反力加载装置。加载板一般为方形或圆形，受压面积2500cm2（50×50cm）或5000cm2（70.7×70.7cm）

。

原则:加载、卸载既简便又安全，同时对沉降量的观测无影响。3、加载方法

分级维持荷载沉降相对稳定法（慢速法）、沉降非稳定法（快速法）加载标准：第一级荷载取卸去土体自重；分级荷载取土层估计极限强度的1/8~1/10。总荷载接近土层极限荷载。加载精度达到最大荷载的1％，沉降观测精度0.01mm.2、试验设备89

沉降稳定标准:连续2h的每小时沉降量不超过0.1mm或连续1h的每30min的沉降量不超过0.05mm。

土体破坏标准:（1）承压板周围土体有明显侧向挤出或发生裂纹。（2）在24h内,沉降随时间趋于等速增加。（3）荷载P增加很小,但沉降却急剧增加，P-S曲线出现陡降段;或相对沉降已等于或大于0.06~0.08。土工试验：（1）试验点附近取土进行土工试验或其他原位测试资料。（2）试验后在承压板中心向下挖取土试验，并描述2倍承压板直径范围内土层结构变化。沉降稳定标准:连续2h的每小时沉降量不超过0.190

4、数据处理绘制P-S曲线。

（1）确定土的承载力取第一个拐点（比例极限）作为地基的承载力或取第二个拐点（极限荷载/2）作为承载力。当P-S曲线拐点不明显时，可采用绘制lgP-lgS曲线或相对沉降法确定土的承载力。（2）地基土的变形模量估算地基土不排水抗剪强度和基床反力系数。

4、数据处理91

5、注意事项

（1）由于荷载板尺寸小，不能作为建筑物长期沉降资料。（2）沿海软粘土地区，表面“硬壳层”会影响试验结果（软弱下卧层会降低承载力）（3）当土层变化较大时，应采用其他原位测试和室内土工试验来确定荷载板试验影响不到的土层的工程力学性质。（4）当地基土层起伏变化很大时，应在不同地点做荷载试验。5、注意事项92

三、标准贯入试验采用质量为63.5kg的穿心锤，以76cm的落距，将一定规格的贯入器打入土中15cm，然后开始记录锤击次数。将标准贯入器再打入土中30cm，用次30cm的锤击数作为标准贯入的指标，来判定地基土的承载力。标准贯入试验是一种现场原位测试方法，该方法方便经济。

用途：利用标准贯入锤击数（1）判定砂土的密实度；粘土的稠度；（2）可用于检测砂土、粘土的地基承载力。（3）砂土的振动液化（4）桩基承载力（5）检验地基处理效果三、标准贯入试验93

1、试验设备贯入器、落锤（63.5kg、自由落距76cm）、触探杆（外径42mm）、锤垫、导向杆、自动落锤装置等。

2、试验步骤（1）钻孔至需进行标准贯入试验的土层，清孔后安装标准贯入器，并记录深度。（2）将贯入器垂直打入试验土层。先打入15cm，不计锤击数；继续贯入30cm，记录锤击数即为标准贯入锤击数。当土层密实，贯入不足30cm时锤击数已超过50次，停止试验按下式换算成30cm的锤击数。

1、试验设备94

（3）提出贯入器，取出土样进行鉴别描述。重复钻进直至需要进行试验的土层。（4）当孔壁不稳定时，应下套管进行护壁。但试验深度必须在套管口下75cm以下，或采用泥浆护壁。（5）杆长修正。钻杆过长会使贯入器的动能降低，从而减少锤击深度，增大锤击数。

（6）同一土层进行多次试验取锤击平均值。

杆长36912151821α1.000.920.860.810.770.730.70（3）提出贯入器，取出土样进行鉴别描述。重复钻进直至95

3、试验数据处理（1）资料包括钻孔孔径、钻进方式、护孔方式、落锤方式、地下水位及孔内水位、初始贯入度、预打击数、标准贯入击数、记录深度、土样鉴别描述等。（2）绘制标准锤击贯入数与深度关系曲线或在地质剖面图上注明试验深度处的锤击数。（3）对各土层的N值进行统计（剔除个别异常值）4、试验结果应用（1）估计砂土的密实度。表3-14（2）估计天然地基承载力。表3-15、表3-16（3）估计粘性土的状态。表3-17（4）估计土的内摩擦角。表3-183、试验数据处理96

5、注意事项

（1）重视钻进工艺和清孔质量，并对开始贯入的15cm进行记录，以判定孔底是否有残土或扰动状态。（2）注意钻杆及导向杆垂直，防止在孔内晃动。（3）对试验段需测定每一锤击后的累计贯入量。一次贯入量不足2cm时，记录每贯入10cm的锤击数。绘制锤击数与累计贯入量的关系曲线，分析土层是否均匀，最后选取30cm试验段的锤击数作为N值。5、注意事项97

3-2钻（挖）孔灌注桩检测

本节重点:

1.泥浆性能指标检测2.灌注桩完整性检测方法3.桩基承载力确定方法4.反射波法检测步骤、注意事项、波形分析5.超声波法检测步骤、注意事项、数据处理方法。

3-2钻（挖）孔灌注桩检98

钻孔灌注桩是目前最常用的桥梁基础形式。特点：将荷载传递到较深的持力层，减少结构物基础沉降和不均匀沉降。缺点：地面下或水下作业，施工工序多，质量控制难，易出现断桩、夹层、混凝土离析等质量问题。

检测内容：（1）钻孔过程质量检测。泥浆指标、土质检查（2）成孔质量检测。桩位、孔径、倾斜度、孔底沉淀层厚度（3）成桩质量检测完整性检测钻孔灌注桩是目前最常用的桥梁基础形式。99

一、泥浆指标及成孔质量检测

（一）泥浆指标检测泥浆作用（1）护壁；（2）增大孔内静水压力；（3）隔离孔内外水流通道；（4）悬浮钻渣。配置：水、粘土（膨润土）和添加剂。

指标：相对密度、粘度、含砂率、胶体率、失水率、泥皮厚、静切力。（1）地下水位高或流速大，指标取高限，反之取低限（2）地质状态好，孔径或孔深较小取低限，反之取高限（3）不易塌孔土层可用清水提高水头（4）直径大于2.5m宜采用优质泥浆.一、泥浆指标及成孔质量检测100

2、泥浆指标检测方法（1）相对密度泥浆相对密度计

简易检测方法：用一口杯秤其质量m1，装满清水秤其质量m2，倒掉清水后装满泥浆秤其质量m3，则泥浆相对密度为：

（2）粘度标准漏斗粘度计用两端开口的量杯分别量取200ml和500ml泥浆，通过滤网去掉大砂粒后，将700ml泥浆注入漏斗，然后测定从漏斗中流满500ml量杯所需时间（s），即为泥浆粘度。校正方法：漏斗注入700ml清水，流出500ml所需时间应为15s，误差超过±1s时应修正。2、泥浆指标检测方法（2）粘度101

（3）静切力浮筒切力计将500ml泥浆搅匀后立即倒入切力计，将切力筒沿刻度尺垂直向下移至与泥浆接触，轻轻放下，当其自由下沉到静止不动时，即静切力与浮筒重力平衡时，浮筒泥浆面所对应的刻度即为泥浆的静切力。（4）含砂率含砂率计将调治好的泥浆50ml倒进含砂率计，然后再倒进清水，将仪器口塞紧摇动1min，使泥浆与水充分混合。再将仪器垂直静放3min，仪器下端沉淀物的体积乘2即为含砂率。（大型内装900ml含砂率计不乘2）（5）胶体率反映泥浆中土颗粒保持悬浮状态性能将100ml泥浆倒入量杯，玻璃片盖上，静置24h，量杯上部泥浆澄清为水，测量其体积如5ml，则胶体率为95％％（3）静切力浮筒切力计102

（6）失水率滤纸将滤纸置于水平玻璃上，中央画一直径3cm的圆，将2mL泥浆滴入圆圈内，30min后，测量湿圆圈的平均直径，减去泥浆摊平的直径，即为失水率。滤纸上泥浆厚度即为泥皮厚度。泥皮愈平坦，泥浆质量愈高。一般不宜厚于2~3mm。（7）酸碱度酸和碱的强度PH值PH试纸对比法。3、注意事项（1）清孔后泥浆指标应从孔底提出进行性能指标检测（2）下放钢筋骨架后，灌注水下混凝土前应再次检测泥浆指标和孔底沉淀层厚度，超过规定应二次清孔，符合要求后方可灌注水下混凝土。（6）失水率滤纸103

（二）成孔质量检测

包括:桩位、孔径、倾斜度、孔底沉淀层厚度。1、桩位偏差施工前在护筒纵横轴标注方向控制钻进方向；施工完毕进行桩位中心测量以确定偏差。误差范围：单排桩≤50mm；多排桩≤100mm2、孔径检查保证桩基承载力的关键。要求桩径不小于设计值。检测方法：专用球形孔径仪、伞形孔径仪、声波孔壁测定仪、简易检孔器等。

（二）成孔质量检测104

3、倾斜度检测要求：竖直桩偏差不超过1％；斜桩偏差不超过±2.5％。检测方法：（1）简易测孔器方法（钢筋笼直径+100mm，长度4~6倍桩径）；（2）陀螺测斜仪（3）井斜仪（4）声波孔壁测定仪4、孔底沉淀层厚度检测孔底沉淀层厚度将极大影响桩底支承反力，应严格控制厚度规定：（1）摩擦桩：满足设计要求；无设计要求时，对于直径≤1.5m的桩，厚度≤300mm；对于桩直径＞1.5m或桩长大于40m或土质较差的桩，厚度≤500mm。（2）支承桩：不大于设计规定值。测定方法：（1）锤球法（2）电阻率法（3）电容法3、倾斜度检测105

二、灌注桩完整性检测

灌注桩质量问题：（1）桩身完整性方面，包括夹泥、断裂（断桩）、缩径、扩径、混凝土离析、桩顶混凝土密实性差等。（2）嵌岩桩（支承桩）影响桩底支承反力。包括灌注前清孔不彻底、孔底沉淀层厚度超标影响承载力。桩身质量检测方法：钻芯检验法、振动检验法、超声脉冲检验法、射线法

二、灌注桩完整性检测106

（1）钻芯检验法通过钻取桩身混凝土芯样，观测和测试桩身质量。缺点：只能反映桩身小部分混凝土质量，且设备庞大，费工费时，价格高。检测频率：抽检2~3％；或作为无破损检测验证手段。（1）钻芯检验法107（2）振动检测法（动测法）在桩顶用各种方法（锤击、敲击、电磁激振期、电水花）施加一个激振力，使桩体乃至桩土体系产生振动或在桩内产生应力波，通过对波动及振动参数的分析，推定桩体混凝土质量及桩身承载力。有四种方法①敲击法和锤击法用力棒或锤子打击桩顶，在桩内激励振动，用加速度传感器接受桩头响应信号，通过对信号的时域及频域进行分析，可确定桩尖或缺陷的反射信号，拒次判断桩身是否存在缺陷。

锤击引起桩土体系振动时，根据测得振动参数，计算桩的动刚度和承载力。（2）振动检测法（动测法）108

②稳态激振机械阻抗法在桩顶用电磁激振器施加激振力，该激振力幅值恒定、频率20~1000HZ变化的简谐力。测量桩顶速度响应信号，绘制导纳曲线。计算应力波在桩身混凝土中的波速、特征导纳、实测导纳及动刚度参数，判别是否断桩、缩径、扩径（鼓肚）、桩底沉淀层过厚等缺陷；同时利用动刚度估算单桩容许承载力。③瞬态激振机械阻抗法用力棒对桩顶施加一个冲击脉冲力，通过力传感器和加速度传感器，记录力信号和加速度信号，测得导纳曲线，判断桩身质量。④水电效应法在桩顶安装水筒，水中安装电极和水听器。电极高压放电，产生声学效应，给桩顶冲击能量，由水听器接受桩土体响应信号，判断桩身质量。②稳态激振机械阻抗法109

3、超声脉冲检验法灌注混凝土前沿桩身埋设声测管（四周平行布置），作为发射和接受换能器的通道。混凝土浇注完毕后，将两个探头分别放在两个平行的声测管内平行移动，沿不同深度测出横断面超声脉冲穿过混凝土的各种参数，根据次参数判定各断面混凝土质量。4、射线法以放射性同位素辐射线在混凝土中的衰减、吸收、散射等现象为基础，根据所接受射线的强弱变化判断桩身质量。由于射线的穿透力有限，一般用于单孔测量，了解孔碧附近混凝土的质量，扩大钻芯法检测有效半径。3、超声脉冲检验法110（一）反射波法特点：设备轻便灵活、现场检测工作量小、检测效率高、检测费用低。1.基本原理

应力波理论。在桩顶进行竖向激振，弹性波向下传播，当遇到明显阻抗界面（如桩底、断桩、混凝土严重离析等）或桩身截面发生显著变化（扩径或缩径）的部位，将产生反射。根据接受到的反射信号，计算桩身波速、判断桩身完整性。2.适用范围（1）检测桩身完整性、判定桩身缺陷位置及影响程度，判断桩底嵌固程度。（2）适用于灌注桩和预制桩等刚性材料的桩身完整性（3）桩端信号必须能有效识别。（一）反射波法111

3.检测仪器和设备传感器、激振锤、一体化检测仪、打印机等（1）信号采集与处理规定数据采集装置的模-数转换器不得低于12bit采样间隔宜为10~500μs单通道采样点不少于1024点放大器增益宜大于60dB，线性度良好，频响范围5~5000HZ

3.检测仪器和设备112

（2）传感器的性能传感器宜选用压电式加速度传感器或磁电式传感器电压灵敏度应大于100mV/g，电荷灵敏度大于20PC/g，上限频率不应小于5KHZ，安装谐振频率不小于65KHZ，量程大于100g。速度传感器固有谐振频率不大于30HZ，灵敏度大于200mV/cm.s-1,上限频率不应小于1.5HZ,安装谐振频率不小于1.5KHZ。（3）根据桩形和检测目的，应选择不同材质和质量的力棒或力锤，以获得所需的激振频率和能量。（2）传感器的性能113

4、现场检测技术（1）测试前准备工作①收集有关技术资料（如灌注记录等）②检测前应对仪器设备进行检查，性能正常方可使用，确定最佳激振方式和接收条件。③被测桩应凿去浮浆，桩头平整，安装传感器的部位应适当打磨。④测量并记录桩顶截面尺寸。⑤检测时间宜14天以上。⑥打入或静压桩宜在相邻桩施工完毕后进行。

4、现场检测技术114

（2）传感器安装要求①传感器安装采用石膏、黄油、橡皮泥等耦合剂，粘结牢固，与桩顶面垂直。②混凝土灌注桩宜将传感器安装在距桩中心1/2~2/3半径处，距钢筋不宜小于50mm。当桩径不大于1000mm时不宜少于2个测点；当桩径大于1000mm时不宜少于4个测点；③混凝土预制桩，当边长不大于600mm时不宜少于2个测点；当边长大于600mm时不宜少于3个测点。④对预应力混凝土管柱不应少于2个测点。（2）传感器安装要求115

（3）激振要求①混凝土灌注桩、预制桩激振点宜在桩顶中心部位；预应力混凝土管柱激振点和传感器安装点与桩中心线的交角不应小于45°。②激振锤和激振参数宜通过现场对比试验选定。

短桩或浅部缺陷桩宜采用轻锤短脉冲激振；长桩、大直径桩或深部缺陷桩宜采用重锤宽脉冲激振。，也可采用不同锤垫调整激振脉冲宽度。③采用力棒激振时，应自由下落；采用力锤敲击时，其作用力应与桩顶面垂直。（3）激振要求116

（4）检测工作的规定①采样频率和采样长度应根据桩长和波形分析确定②各测点重复检测次数不少于3次，且检测波形具有良好的一致行。③当随机干扰较大时，可采用信号增强方式，进行多次重复激振与接收。当信号一致性较差时，排除人为因素和仪器设备干扰。④对存在缺陷的桩应改变检测条件重复检测，相互验证。（4）检测工作的规定117

5、检测数据分析与判定（1）桩身完整性分析宜以时域曲线为主，辅以频域分析；同时结合地质条件、施工情况进行综合分析。（2）桩身波速平均值的确定①已知桩长L，桩底反射信号明显，选取相同条件下不少于5根Ⅰ类桩的桩身波速计算平均值。

②当桩身平均波速无法确定时，可根据本地区相同桩型和施工工艺的检测结果确定。（3）缺陷位置确定

5、检测数据分析与判定118

（4）二次反射扩径处产生。（5）嵌岩桩出现单一反射波且与脉冲信号同相时，需结合其他方法验证桩底嵌固情况。（6）桩身出现以下情况应结合其他方法验证①超过检测范围的超长桩，信号不能明确反映桩身下部②桩身截面渐变或多变，且变化幅度较大的桩③实测信号复杂、无规律，无法对其进行完整性分析④预制桩时域曲线在接头处有明显反射，但难以判断是断裂还是接桩不良时。

（4）二次反射119

（7）桩身完整性类别划分原则Ⅰ类—桩端反射明显，无缺陷反射波，振幅谱线分布正常，混凝土波速处于正常范围。Ⅱ类—桩端反射较明显，但有局部缺陷产生的反射信号，混凝土波速处于正常范围。

Ⅲ类—桩端反射不明显，可见缺陷二次反射信号，或有桩端反射但混凝土波速明显偏低。Ⅳ—无桩端反射信号，可见因缺陷引起的多次强反射信号，或按平均波速计算的桩长明显短于设计桩长。（7）桩身完整性类别划分原则120（8）检测报告内容桩身混凝土波速桩身完整性描述，包括缺陷位置、性质与类别时域曲线图，并注明桩底反射信号桩位编号及平面布置示意图、地质柱状图（8）检测报告内容121

工程实例图

为某工程基桩反射波法的实测波形，由波形可以看出应力波在桩身内传播的过程中未出现明显的缺陷反射，实测波速也较高，表明桩身基本完整，桩身混凝土密实。工程实例122最新5桥涵地基与基础检测课件123

(二)超声波法适用范围:桩径大于0.8m以上混凝土灌注桩.1.检测原理通过超声波在混凝土中的传播特征判定桩身混凝土缺陷基本物理量有4个（声时值、波幅、接受信号频率变化、接受波形畸变）（1）声时值声时—深度曲线

由于钻孔桩的混凝土缺陷主要是由于灌注时混入泥浆或混入自孔壁坍落的泥、砂所造成的，缺陷区的夹杂物声速较低。因此，超声脉冲穿过缺陷或绕过缺陷时，声时值增大。增大的数值与缺陷尺度大小有关，所以声时值是判断缺陷有无和计算缺陷大小的基本物理量。

(二)超声波法12411125

（2）波幅波幅—深度曲线当波束穿过缺陷区时，部分声能被缺陷内含物所吸收，部分声能被缺陷的不规则表面反射和散射，到达接收探头的声能明显减少，反映为波幅降低。实践证明，波幅对缺陷的存在非常敏感，是在桩内判断缺陷有无的重要参数

（3）接收信号的频率变化接受频率变化率—深度曲线

当超声脉冲穿过缺陷区时，声脉冲中的高频部分首先被衰减，导致接收信号主频下降，即所谓频漂，其下降百分率与缺陷的严重程度有关。接收频率的变化实质上是缺陷区声能衰减作用的反映，它对缺陷也较敏感，而且测量值比较稳定，因此，也可作为桩内缺陷判断的重要依据。

（4）接收波形的畸变一般只能将波形畸变作为缺陷定性分析依据以及判断缺陷的参考指标。（2）波幅波幅—深度曲线126

2.检测方法（1）双孔检测基本检测方法在桩内预埋2根以上的声测管，将发射探头和接受探头分别置于2根管道中，检测超声脉冲穿过管道间混凝土时所扫国混凝土质量。根据两个探头相对高度的不同，分为平测、斜测、扇形扫射等。

2.检测方法127

（2）单孔检测只有1个孔道供检测。例钻芯取样后需进一步了解芯样周围混凝土的质量，可将换能器同时放在2个孔内，中间用隔声材料隔离。此时声波从水和混凝土中分别绕射到接受换能器，分析接受信号判断混凝土质量。（3）桩外孔检测当桩内未埋设声测管可采用该方法。但只能测到10米左右。（2）单孔检测128

3、检测仪器与设备（1）超声检测仪+发射探头+接受探头人工操作、读数后输入计算机处理（2）全自动智能化测桩仪超声发射及接受装置、探头自动升降装置、测量控制装置、数据处理计算机等四部分组成。声波检测仪技术性能符合下列要求：（1）检测系统应包括信号放大器、数据采集及处理存储器、径向振动换能器。（2）检测仪具有一发双收功能。（3）声波发射采用高压阶跃脉冲或矩形脉冲，电压最大值不小于1000V且分档可调。3、检测仪器与设备129

（4）接受放大与数据采集器应符合规定（5）径向振动换能器应符合规定

（4）接受放大与数据采集器应符合规定130

4、测前准备和要求（1）预埋声测管要求

①桩径D≤1500mm时应埋设3根；桩径D＞1500mm时应不少于4根。②声测管宜采用金属管，其内径应比换能器外径大15mm。钢管宜用螺纹连接不漏水。③声测管可焊接或绑扎在钢筋笼的内侧，检测管之间应相互平行，定位准确，并埋设至桩底，上端应高出桩顶300mm。④声测管应封闭，并加盖以防止异物掉入管内⑤按顺时针旋转方向进行编号和分组，每2根为1组。

4、测前准备和要求131（2）检测前准备工作①混凝土龄期大于14天；②声测管内注满清水并保持畅通；③标定发射至接受系统迟延时间；④准确测量声测管内、外径和两声测管外壁间距；⑤取芯孔检测法垂直度误差不应大于0.5％,检测前应清孔。

（2）检测前准备工作132（3）检测方法要求①测点间距不宜大于250mm，发射与接受换能器同步提升，高差不大于20mm。②同一根桩检测声波发射电压保持不变。③当声时值和波幅值出现异常时，应采用水平加密、等差同步或扇形扫射等方法细测。④检测前应确定系统迟延时间t0、声时修正值t‘。声时修正

⑤混凝土中声波的传播时间和波速计算

⑥单孔折射法声时、波速计算

（3）检测方法要求133

5、检测数据处理与桩身完整性判断三种方法：声速判据法、PSD判据法、波幅（衰减量）判据法。（1）声速判据（概率法）声速实测值小于声速临界值即判为可疑缺陷区。

声速临界值确定：正常混凝土平均波速与2倍声速标准差之差。5、检测数据处理与桩身完整性判断134

（2）PSD判据法对于均质混凝土，声时沿深度变化应为一直线。