基桩检测技术课件

桩基检测技术的应用和发展桩基检测技术的应用和发展1第一部分基本知识

第一章概论第二章桩的基本知识第三章基桩质量检测基本规定第二部分桩的静载试验

第四章单桩竖向抗压静载试验第五章单桩竖向抗拔静载试验第六章基桩水平静载试验目录第一部分基本知识目录2第三部分桩基低应变检测技术

第七章概述第八章基本原理第九章仪器设备及现场检测技术第十章检测数据分析与判定第十一章低应变方法的适用范围第四部分桩基高应变检测技术

第十二章概述第十三章基本原理第十四章仪器设备及现场检测技术第十五章检测数据分析

目录第三部分桩基低应变检测技术目录3第五部分声波透射法

第十六章基本理论第十七章仪器设备第十八章现场检测第十九章数据分析与结果判定第六部分钻芯法检测

第二十章概述第二十一章钻芯设备及技术第二十二章芯样试件制作与抗压试验第二十三章数据分析与评价

目录第五部分声波透射法目录4第一部分基本知识第一章概论1.1桩的应用历史桩基础是历史悠久、应用广泛的一种基础形式，在距今12000年历史的智利古文化遗址就发现了桩的雏形。我国考古学家在陕西半坡村遗址和浙江河姆渡遗址出土的大量木结构遗址，证实了先人在7000年前就开始采用木桩插入土中支承房屋。木桩的使用经历了漫长的历史时期，19世纪后期，随着钢、水泥、混凝土和钢筋混凝土的相继问世和大量使用，制桩材料发生了根本变化，就地灌注混凝土桩、沉管灌注桩的相继被使用在基础工程中。随着桩基工程施工机械设备和技术不断得到改进和发展，产生了各种新桩型和新工法，桩基除作为房屋建筑、桥梁、码头、海上石油平台等的基础，并被拓展到基础工程的其他领域，如基坑支护、软基处理等施工中，为桩基在复杂地质条件和环境条件下的应用注入了勃勃生机。第一部分基本知识第一章概论1.1桩的应用历史桩5第一部分基本知识第一章概论1.2桩身完整性检测和承载力检测方法的分类基桩质量检测的重要内容是基桩的承载力和完整性检测。按照设计和施工质量验收规范规定的检测项目，基本可以分成三种检测方法。1.2.1直接法定义：通过现场原型试验直接获得检测项目结果或为施工验收提供依据的检测方法。

桩身完整性检测→钻孔取芯法，直接从混凝土桩身中钻取芯样，以测定桩身混凝土的质量和强度，同时可以检查桩底沉渣和持力层情况，并可以直接测定实际桩长。

承载力检测包括单桩竖向抗压（拔）静载试验和单桩水平静载试验。前者用来确定单桩竖向抗压（拔）极限承载力，判定工程桩竖向抗压（拔）承载力第一部分基本知识第一章概论1.2桩身完整性检测6第一部分基本知识第一章概论1.2桩身完整性检测和承载力检测方法的分类

是否满足设计要求，同时可以在桩身或桩底埋设测量应力（应变）传感器，以测定桩侧、桩端阻力，也可以通过埋设位移测量杆，测定桩身各截面位移量；后者除用来确定单桩水平临界和极限承载力、判定工程桩水平承载力是否满足设计要求外，当桩身埋设应变测量传感器时，可以测量相应荷载作用下的桩身内力，由此计算桩身弯矩。1.2.2半直接法定义：在现场原型试验基础上，基于一些理论假设和工程实践经验并加以综合分析最终获得检测结果的检测方法。主要包括三种方法：（1）低应变法在桩顶面实施低能量的瞬态或稳态激振，使桩在弹性范围内左弹性振动，并由此产生沿桩身的应力波纵向传播，利用波动和振动理论对桩身完整性作出第一部分基本知识第一章概论1.2桩身完整性检测7第一部分基本知识第一章概论1.2桩身完整性检测和承载力检测方法的分类

评价的一种检测方法。主要包括：反射波法、机械阻抗法、水电效应法等等，其中反射波法物理意义明确、测试设备轻便简单、检测速度快、成本低，是桩基低应变检测的主要方法。（2）高应变法通过在桩顶实施重锤冲击，使桩产生动位移量级接近常规静载试桩的沉降量级，以便使桩周岩土阻力充分发挥，通过测量和计算判定单桩竖向抗压承载力是否满足设计要求及对桩身完整性做出评价的一种检测方法。主要包括锤击贯入试桩法、波动方程法和静动法等，其中波动方程法是我国目前常用的高应变检测方法。高应变动力试桩物理意义比较明确，检测准确度相对较高，相对静载试验，成本低、抽检数量较大，而且可用于预制桩的打入过程实时监控和桩身完整第一部分基本知识第一章概论1.2桩身完整性检测8第一部分基本知识第一章概论1.2桩身完整性检测和承载力检测方法的分类

性检查。但由于受测试人员水平和对桩－土相互作用模型等问题的影响，高应变检测方法在某些方面仍有较大的局限性，不能代替静载试验作为确定单桩抗压极限承载力的设计依据。（3）声波透射法通过在桩身埋设声测管（钢管或PVC塑料管），将声波发射和接收超声波换能器分别放入2根测管内，管内注满清水作为耦合剂，换能器可置于同一水平面或保持一定高差，进行声波发射和接收，使声波在混凝土桩身中传播，通过对声波传播时间、波幅及主频等声学参数的测试和分析，对桩身完整性做出评价的一种检测方法。该方法一般不受场地限制，测试精度高，在缺陷判断上较其他方法全面、直接，检测范围可以覆盖整个桩长截面，是桥梁、房建等长大桩基的首选检测第一部分基本知识第一章概论1.2桩身完整性检测9第一部分基本知识第一章概论1.2桩身完整性检测和承载力检测方法的分类方法。由于需要在桩基施工过程中预埋声测管，检测成本相对较高，抽样随机性差，对桩身直径有一定要求。1.2.3间接法定义：依据直接法取得的试验结果，结合土的物理力学试验或原位测试数据，通过统计分析，以一定的计算模式给出经验公式或半理论、半经验公式的估算方法。由于地质条件和环境条件的复杂性，施工工艺、施工水平和人员素质的差异性，该方法对设计参数的判断有很大的不确定性，只适用于工程初步设计估算。如根据地质勘察资料进行单桩承载力与变形估算，在国家《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）、《港口桩基规范》（JJJ254-98）、《铁路第一部分基本知识第一章概论1.2桩身完整性检测10第一部分基本知识第一章概论1.2桩身完整性检测和承载力检测方法的分类桥涵设计规范》（TBJ2-96）等相应规范中有明确规定；在《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003）中没有涉及此类方法，一般是设计人员在实际过程中采用的。第一部分基本知识第一章概论1.2桩身完整性检测11第一部分基本知识第二章桩的基本知识2.1.1按制桩材料分类木桩：适用于地下水位以下，可以抗真菌腐蚀保持耐久性，承载力、刚度及耐久性均较差，而且木材资源匮乏，目前已较少使用。混凝土桩：分为预制混凝土桩和就地灌注混凝土桩。承载力高、刚度大、耐久性好，几何尺寸可根据设计要求进行变化，桩长不受限制，取材方便，是目前各国广泛使用的桩型。钢桩：主要分为钢管桩、型钢桩、钢板桩。组合桩：两种材料组合而成的桩，如钢管桩内灌注混凝土等等，充分发挥两种组合材料的性能，目前使用较少，仍处于研究探索阶段。2.1桩的分类第一部分基本知识第二章桩的基本知识2.1.1按制桩12第一部分基本知识第二章桩的基本知识2.1桩的分类2.1.2按成桩时对地基土的影响程度分类非挤土桩：也称置换桩，包括干作业挖孔桩、泥浆护壁钻（冲）孔桩、套管护壁灌注桩、抓掘成孔桩和预钻孔埋桩等。这类桩在成桩过程中，会把与桩体积相同的土体排出，桩周土仅受轻微扰动。部分挤土桩：包括开口钢管桩、型钢桩、钢板桩、预钻孔打入桩和螺旋成孔桩等。在这类桩成桩过程中，桩周土仅受到轻微扰动，原始结构和工程性质变化不明显。挤土桩：包括各种打入、压入和振入桩，如预制方桩、预应力管桩、封底钢管桩、沉管式就地灌注桩。这类桩在成桩过程中，桩周围的土被压密或挤开，土层受到严重扰动，土的原始结构遭到破坏而影响其工程性质。第一部分基本知识第二章桩的基本知识2.1桩的分13第一部分基本知识第二章桩的基本知识2.1.3按桩的功能分类抗压桩：承受的荷载为上部结构传来的竖向荷载。按桩的承载性状可以分为：摩擦桩：桩顶荷载全部或主要由桩侧摩阻力承担。根据侧摩阻力分担外荷载的比例，又可分为纯摩擦桩和端承摩擦桩。端承桩：桩顶荷载全部或主要由桩端阻力承担。根据端阻力发挥的程度和分担外荷载的比例，又可分为纯端承桩和摩擦端承桩。抗拔桩：承受竖向向上拔的荷载，如抗浮力的桩基、送电线路塔桩基等，上拔荷载主要由桩侧摩阻力承担。水平受荷桩：承受来自水平方向的外部荷载，如基坑支护的护坡桩、滑坡桩等，桩身刚度是抵抗弯矩的重要保证。2.1桩的分类第一部分基本知识第二章桩的基本知识2.1.3按桩的14第一部分基本知识第二章桩的基本知识2.1桩的分类2.1.4按成桩方法分类打（压）入桩：主要指预制桩。成桩方法是按照预定的沉桩标准，以锤击、振动或静压方式将桩沉至地层设计标高。就地灌注桩：直接在地基土上用钻、冲、挖等方式成孔，就地浇筑混凝土而成的桩。按成桩工艺可以分为：沉管灌注桩钻（冲）孔灌注桩人工挖孔灌注桩

第一部分基本知识第二章桩的基本知识2.1桩的分15桩是埋入土中的柱形杆件,其作用是将上部结构的荷载传递到深部较坚硬、压缩性小的土层或岩层。总体上按照竖向和水平两种工况考虑桩的承载性状。2.2.1竖向受压荷载作用下的单桩单桩竖向抗压极限承载力由两个因素决定：桩本身的材料强度：桩在轴向受压、偏心受压或在桩身压曲的情况下，结构强度的破坏；地基土强度：地基土对桩的极限支撑能力。通常情况下，地基土强度是决定单桩极限抗压承载力的主要因素。桩土体系荷载传递机理在竖向荷载作用下，桩顶荷载由桩侧摩阻力和桩端阻力承担，侧阻和端阻的发挥是不同步的，桩侧阻力先发挥，达到极限后，端阻开始起作用，然后端第一部分基本知识第二章桩的基本知识2.2桩的承载机理桩是埋入土中的柱形杆件,其作用是将上部结构的荷载传递到16阻达到极限。在初始受荷阶段，桩顶位移小，荷载由桩上侧表面的土阻力承担，以剪应力形式传递给桩周土体，桩身应力和应变随深度递减；随着荷载的增大，桩顶位移加大，桩侧摩阻力由上而下逐步被激发出来，达到极限后，继续增加的荷载全部由桩端土阻力承担。随着桩端持力层的压缩和塑性挤出，桩顶位移增长速度加大，在桩端阻力达到极限值后，位移迅速增大而破坏，此时，桩所承受的荷载就是桩的极限承载力。由此可以看出，桩的承载力大小主要是由桩侧土和桩端土的物理力学性质决定的，而桩的几何特征如长径比、侧表面积大小、桩的成桩效应也会影响承载力的发挥。桩是埋入土中的柱形杆件,其作用是将上部结构的荷载传递到深部较坚硬、压缩性小的土层或岩层。总体上按照竖向和水平两种工况考虑桩的承载性状。

第一部分基本知识第二章桩的基本知识2.2桩的承载机理阻达到极限。第一部分基本知识第二章桩的基本知识17侧阻影响分析桩土间相对位移从桩的承载机理分析，桩土间的相对位移是侧摩阻力发挥的必要条件，不同类型的土，发挥其最大摩阻力所需的位移是不一样的，如粘性土5-10mm，砂类土10-20mm，大量试验结果表明，发挥侧阻力所需相对位移并非定植，桩径大小、施工工艺和土层的分布状况都是影响位移量的主要因素。成桩效应不同的施工工艺都会改变桩周土体内应力应变场的原始分布，如挤土桩对桩周土的挤密和重塑作用，非挤土桩因孔壁侧向应力解除出现的应力松弛等等，这些因素不同程度提高或降低侧摩阻力的大小，而这种改变又和桩周土的性质、类别，特别是土的灵敏度、密实度和饱和度密切相关。第一部分基本知识第二章桩的基本知识2.2桩的承载机理侧阻影响分析第一部分基本知识第二章桩的基本知识18侧摩阻力的临界深度随着桩入土深度的增加，作用在桩身的水平有效应力成比例增大。按照土力学理论，桩的侧摩阻力也应逐渐增大，但试验表明，在均质土中，当桩的入土超过一定深度后，桩侧摩阻力不再随深度的增加而变大，而是趋于定值，此时的深度就是桩侧摩阻力的临界深度。时间效应对土阻力的影响对于在饱和粘性土中施工的挤土桩，必须考虑时间效应对土阻力的影响。桩在施工过程中对桩周土的扰动会产生超孔隙水压力，使桩侧有效应力降低，导致在桩形成的初期侧摩阻力偏小，随时间的增长，超孔隙水压力逐渐径向消散，扰动区土的强度慢慢得到恢复，桩侧摩阻力得到提高。第一部分基本知识第二章桩的基本知识2.2桩的承载机理侧摩阻力的临界深度第一部分基本知识第二章桩的基19端阻影响分析位移量问题桩端阻力的发挥也需要一定的位移量。一般工程桩在桩容许沉降范围内就可发挥桩的极限侧摩阻力，但桩端土阻力的发挥就需要更大的位移量，二者的安全度是不一样的。持力层的选择桩端持力层的选择对提高承载力、减少沉降量至关重要。桩端进入持力层的深度超过一定深度后，端阻力基本恒定。端阻力的破坏模式端阻力的破坏模式分为三种：整体剪切破坏、局部剪切破坏、冲入剪切破坏。第一部分基本知识第二章桩的基本知识2.2桩的承载机理端阻影响分析第一部分基本知识第二章桩的基本知识20单桩荷载－位移（Q-s）曲线缓变型Q-s曲线

桩端持力层为密实度和强度均较高的土层，如（密实砂层、卵石层等），桩周土层相对软弱，端阻所占比例大，Q-s曲线呈缓变型，极限荷载下桩端呈整体剪切破坏或局部剪切破坏。这种情况下，常以某一极限位移Su确定极限荷载，一般可取Su=40-60mm。对于缓变型Q-s曲线也可采用其他曲线判定极限荷载，如s-lgt曲线尾部明显弯曲的前一级荷载为极限荷载，△s-Q曲线第二拐点为极限荷载等。第一部分基本知识第二章桩的基本知识2.2桩的承载机理单桩荷载－位移（Q-s）曲线第一部分基本知识第二章21单桩荷载－位移（Q-s）曲线陡降型Q-s曲线

桩端与桩身为同类型的一般土层，端阻力不大，Q-s曲线呈陡降型，桩端呈刺入（冲剪）破坏，如软土层中的摩擦桩或者端承桩在极限荷载下出现桩身材料强度的破坏或桩身压曲破坏。第一部分基本知识第二章桩的基本知识2.2桩的承载机理单桩荷载－位移（Q-s）曲线第一部分基本知识第二章22单桩荷载－位移（Q-s）曲线台阶状Q-s曲线

桩端有虚土或沉渣，初始强度低，压缩性高，当桩顶荷载达一定值后，桩底部土被压密，强度提高，导致Q-s曲线呈台阶状。第一部分基本知识第二章桩的基本知识2.2桩的承载机理单桩荷载－位移（Q-s）曲线第一部分基本知识第二章23第一部分基本知识第二章桩的基本知识2.2桩的承载机理2.2.2竖向拉拔荷载作用下的单桩破坏模式抗拔桩常见的破坏模式是桩-土界面间的剪切破坏，桩被拔出或者复合剪切面破坏，即桩的下部沿桩-土界面破坏，上部靠近地面附近出现锥形剪切破坏，且锥形土体与下部土体脱离而与桩身一起向上位移。当桩身强度不足时，也可能出现桩身被拉断现象。抗拔承载力桩的抗拔承载力由桩侧阻力和桩身重力组成。桩周阻力大小和竖向抗压桩一样，受桩土界面的几何特征、土层物理力学特性等较多因素的影响，需要注意的是，粘性土中的抗拔桩在长期荷载作用下，随上拔量的增大，会出现应变软化现象。设计抗拔桩时，必须考虑抗拔荷载的长期和短期效应的差别。第一部分基本知识第二章桩的基本知识2.2桩的承24第一部分基本知识第二章桩的基本知识2.2桩的承载机理2.2.3水平荷载作用下的单桩破坏机理和模式按照桩土相对刚度的不同，桩土体系的破坏机理及工作状态分为两类。刚性短桩：桩径比大，桩入土深度小，桩的抗弯刚度比比地基土刚度大很多，在水平力作用下，桩身像刚体一样绕桩上某点转动或平移而破坏。此类桩的水平承载力由桩周土的强度控制。弹性长桩：桩径比小，桩入土深度达，桩的抗弯刚度与土刚度相比较具柔性，在水平力作用下，桩身发生挠曲变形，桩下段嵌固于土中不能转动。此类桩的水平承载力由桩身材料的抗弯刚度和桩周土抗力控制。第一部分基本知识第二章桩的基本知识2.2桩的承25第一部分基本知识第二章桩的基本知识2.3桩的常见质量通病2.3.1灌注桩质量通病钻（冲）孔灌注桩对于泥浆护壁的灌注桩，桩底沉渣及孔壁泥皮过厚是导致承载力大幅降低的主要原因。水下浇筑混凝土时，施工不当如导管口离开混凝土面、混凝土浇筑不连续，桩身均可能出现断桩现象，而混凝土搅拌不均匀、水灰比过大或导管漏水均会产生混凝土离析。泥浆相对密度配置不当，地层松散或呈流塑状，或遇承压水层时，导致孔壁不能直立而出现塌孔时，桩身就会不同程度的出现扩径、缩径或断桩现象。钢筋笼错位（上浮、偏靠孔壁）也是这类桩经常出现的问题。干作业钻孔灌注桩，桩底虚土过厚是导致承载力下降的主要因素，而当地层稳定性差出现塌孔时，桩身也会出现夹泥或断桩现象。第一部分基本知识第二章桩的基本知识2.3桩的常26第一部分基本知识第二章桩的基本知识2.3桩的常见质量通病沉管灌注桩拔管速度快是导致沉管桩出现缩径、夹泥或断桩等质量问题的主要原因，特别是在饱和淤泥或流塑状淤泥质软土层中成桩时，控制拔管速度尤为重要。桩间距过小时，邻桩施工易引起地表隆起和土体挤压，产生的振动力、上拔力和水平力会使初凝的桩被振断或拉断，或因挤压而缩径。在地层存在承压水砂层，砂层上又覆盖有透水性差的粘土层，孔中浇筑混凝土后，由于动水压力作用，沿桩身至桩顶出现冒水现象，凡冒水桩一般都形成断桩。当预制桩尖强度不足，沉管过程中被击碎后塞入管内，当拔管至一定高度后下落，又被硬土层卡住未落到孔底，形成桩身下段无混凝土的吊脚桩。对采用活瓣桩尖的振动沉管桩，当活瓣张开不灵活，混凝土下落不畅，也会产生这种现象。第一部分基本知识第二章桩的基本知识2.3桩的常27第一部分基本知识第二章桩的基本知识2.3桩的常见质量通病人工挖孔桩混凝土浇筑时，施工方法不当造成混凝土离析，如将混凝土从孔口直接倒入孔内或串筒口到混凝土面的距离过大（大于2.0m）等等。当桩孔内有水，未完全抽干就浇筑混凝土，造成混凝土离析，进而影响桩端承载力。干浇法施工时，如果护壁漏水，将造成混凝土面积水，使混凝土胶结不良，强度降低。地下水渗流严重的土层，易使护壁坍塌，土体失稳塌落。在地下水丰富的地区，采用边挖边抽水的方法进行挖孔桩施工，致使地下水位下降，下沉土层对护壁产生负摩擦力作用，易使护壁产生环形裂缝；当护壁周围土压力分布不均匀时，易产生弯矩和剪力作用，使护壁产生垂直裂缝。第一部分基本知识第二章桩的基本知识2.3桩的常28第一部分基本知识第二章桩的基本知识2.3桩的常见质量通病2.3.2预制桩质量通病钢桩锤击应力过高时，易造成钢管局部损坏，引起桩身失稳。H型钢桩因桩本身的形状和受力差异，当桩入土较深而两翼缘间的土存在差异时，易发生朝土体弱的方向扭转。焊接质量差，锤击次数过多或第一节桩不垂直时，桩身易断裂。混凝土预制桩桩锤选用不合理，轻则桩难以打到设计标高，无法满足承载力要求，且锤击次数过多，造成桩疲劳损坏；重则易击碎桩头，增加打桩破损率。锤垫或桩垫过软时，锤击能量损失大，桩难以打到设计标高；过硬则锤击应力大，易击碎桩头。第一部分基本知识第二章桩的基本知识2.3桩的常29第一部分基本知识第二章桩的基本知识2.3桩的常见质量通病锤击拉应力是引起桩身开裂的主要原因。锤击产生的下行压力波反射后成为沿桩身上行的拉伸波，其产生的拉应力超过混凝土抗拉强度时，一般会在桩身中上部出现环状裂缝。焊接质量差或焊接后冷却时间不足，锤击时易造成在焊口处开裂。桩锤、桩帽和桩身不能保持一条直线，造成锤击偏心，不仅使锤击能量损失大，桩无法沉到设计标高，锤击偏心还会造成桩身开裂、折断。桩间距过小，打桩引起的挤土效应使后打的桩难于打入或使地面隆起，导致桩上浮，影响桩的端承力。在较厚的粘土、粉质粘土层中打桩，如果停歇时间过长，或在砂层中短时间停歇，土体固结、强度恢复后桩不易打入，此时如果强行锤击，将击碎桩头。第一部分基本知识第二章桩的基本知识2.3桩的常30第一部分基本知识第三章基桩质量检测基本规定3.1概述桩基用量大，施工质量影响因素多，质量检测工作非常重要我国每年的用桩量超过500万根，涉及桩基工程质量问题而直接影响建筑物结构正常使用与安全的事故很多；另外，桩基是隐蔽工程，而影响桩基工程施工的因素很多，如：岩土工程条件、桩土的相互作用、施工技术水平等等，桩的施工质量具有很多不确定性因素。因此，加强桩基施工过程的质量管理和施工后的质量检测，对确保整个桩基工程质量与安全就具有非常重要的意义。基桩检测技术发展迅速，经验和理论需要进一步积累和完善20世纪80年代以来，我国的基桩检测技术特别是基桩动测技术得到了飞速的发展，但与常规的直接法（静载法、钻芯法）相比，动测法对检测人员的经验和理论水平要求高，且动测法在国内推广应用才十几年，其经验和理论有待进一步积累和完善。第一部分基本知识第三章基桩质量检测基本规定3.131第一部分基本知识第三章基桩质量检测基本规定3.1概述桩基检测方法及其适用范围

检测方法适用范围单桩竖向抗压静载试验确定单桩竖向抗压极限承载力判定竖向抗压承载力是否满足设计要求通过桩身内力及变形测试，测定桩侧、桩端阻力验证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试验确定单桩竖向抗拔极限承载力判定竖向抗拔承载力是否满足设计要求通过桩身内力和变形测试，测定桩抗拔摩阻力单桩水平静载试验确定单桩水平临界和极限承载力，推定土抗力系数判定水平承载力是否满足设计要求通过桩身内力和变形测试，测定桩身弯矩和挠曲钻芯法检测灌注桩桩长、桩身混凝土强度、桩底沉渣厚度，判定或鉴别桩底持力层岩土性状，判定桩身完整性类别声波透射法检测灌注桩桩身缺陷及其位置，判定桩身完整性类别低应变法检测桩身缺陷及位置，判定桩身完整性类别高应变法判定单桩竖向抗压承载力是否满足设计要求检测桩身缺陷及其位置，判定桩身完整性类别分析桩侧和桩端土阻力第一部分基本知识第三章基桩质量检测基本规定3.132第一部分基本知识第三章基桩质量检测基本规定3.2检测程序和相关技术内容遵循必要的检测工作程序，有利于检测工作开展的有序性和严谨性。3.2.1接受委托了解工程概况，明确委托方意图，以免发生不必要的纠纷。3.2.2调查、收集资料尽可能收集相关技术资料，必要时到现场勘察，主要收集的内容包括：岩土工程勘察资料受检桩设计施工资料桩位平面图现场辅助条件情况（水、电、交通）施工工艺等第一部分基本知识第三章基桩质量检测基本规定3.233第一部分基本知识第三章基桩质量检测基本规定3.2检测程序和相关技术内容3.2.3制定检测方案与前期准备方案的主要内容包括：工程概况、抽样方案、所需的机械人工配合、桩头的加固处理、试验周期等。检测开始时间的确定混凝土强度与龄期有关，初期强度增长快，随后逐渐变缓，而混凝土的物理力学特性和声学参数的变化趋势也大体如此。一般来说，桩基检测应在混凝土28d龄期强度后进行，但受季节、气候、周边环境和工期等因素的影响，基本上无法满足时间要求。桩身完整性检测对混凝土强度的要求较松，如低应变法和声波透射法，检测可以适当提前，但需保证检测时混凝土强度不能太低，否则会造成应力波或声波在混凝土中传播衰减过快，无法对桩身完整性作出准确判断；而同一场地桩的龄期差异过大，将导致波速或声速变异性增大，影响检测结果分析。第一部分基本知识第三章基桩质量检测基本规定3.234第一部分基本知识第三章基桩质量检测基本规定3.2检测程序和相关技术内容规范规定，混凝土强度大于设计强度的70%且不低于15MPa时，即可检测。钻芯法取样时，受检桩应达到28d龄期或同条件养护试块达到设计强度。静载试验和高应变检测在桩身产生的应力水平较高，此类检测应在混凝土强度达到28d龄期或设计强度时进行。承载力检测必须考虑桩周土的时间效应成桩过程中，桩周土受到的扰动和施工工艺、土性及土的类别有关，如非挤土桩与挤土桩的差别、高灵敏度饱和粘性土与砂土的差别等等。一般，随休止时间的增长，受扰动的土体会重新固结，强度逐渐恢复提高，桩的承载力也相应增加，在软土地区，这种时间效应比较明显。桩基检测对地基土的休止时间有明确的规定，如下表所示：第一部分基本知识第三章基桩质量检测基本规定3.235第一部分基本知识第三章基桩质量检测基本规定3.2检测程序和相关技术内容

对于工期紧而无法满足休止时间的检测项目，应在检测报告中注明，承载力检测值只能代表检测的承载力。

土的类别休止时间（d）砂土7粉土10粘性土非饱和15饱和25第一部分基本知识第三章基桩质量检测基本规定3.236第一部分基本知识第三章基桩质量检测基本规定3.2检测程序和相关技术内容抽样规则与抽检数量按照规范规定和委托方、设计、监理确定的方案进行现场检测。仪器设备应根据不同的检测目的组织配套、合理的试验设备，如承载力检测中的千斤顶、压力表、压力（荷重）传感器、位移计，完整性检测中的加速度（速度）传感器和数据采集系统等。检测前，应对使用的仪器进行系统调试，所有计量器具必须在计量检定的有效期内，如有条件，应进行标定。第一部分基本知识第三章基桩质量检测基本规定3.237第一部分基本知识第三章基桩质量检测基本规定3.2检测程序和相关技术内容3.2.4现场检测、数据分析与验证扩大检测不论完整性检测还是承载力检测，必须严格按照规范的要求进行，以保证检测数据可靠、减少试验误差，如静载试验中基准桩与试桩的间距、百分表的安装位置及稳定标准判断标准，高应变法对锤重的要求，低应变法中传感器的安装，声波透射法中对测点间距的要求等等。异常数据的处理当测试数据因外界环境干扰、人员操作失误或仪器设备故障影响发生异常时，应及时查明原因并加以排除，组织重新检测。如低应变法检测时，邻近大型机器运转所产生的低频振动使测试信号出现畸变；声波透射法检测时，因人员操作失误，使声波发射和接收换能器不能同步，造成声时或声速变得异常；钻芯法检测时，因钻孔偏斜，不能钻到桩底等等情况。第一部分基本知识第三章基桩质量检测基本规定3.238第一部分基本知识第三章基桩质量检测基本规定3.2检测程序和相关技术内容验证检测针对检测中出现的缺乏依据、无法或难以定论的情况进行同类或不同类方法检验，保证检测结果准确可靠。扩大检测针对初次抽检中发现的基桩承载力不能满足设计要求或完整性检测中Ⅲ、Ⅳ类桩比例较大时所进行的同类方法的再次抽样检测。3.2.5检测结果评价和检测报告基桩检测结果评价包括承载力和完整性两个相对独立的评价内容。桩身完整性检测对于桩身完整性检测，规范给出了完整性类别的划分标准，如下表：第一部分基本知识第三章基桩质量检测基本规定3.239第一部分基本知识第三章基桩质量检测基本规定3.2检测程序和相关技术内容

过去，对划分依据有的是根据测试信号反映的桩的缺陷程度和整桩平均波速，有的是根据波速推断的混凝土强度，统一的划分标准有利于完整性检测结果客观的判定。在进行结果分析时，也要考虑桩的设计条件、承载性状及施工等多方面因素，不能只机械地按测试信号进行评判。桩身完整性类别分类原则Ⅰ类桩桩身完整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第一部分基本知识第三章基桩质量检测基本规定3.240第一部分基本知识第三章基桩质量检测基本规定3.2检测程序和相关技术内容完整性检测结果与承载力分析基桩整体施工质量可由桩身完整性普测发现，如果不能提供完整性检测结果估计对桩基承载力的影响程度，进而分析是否危及上部结构安全，那么在很大程度就减少了桩身完整性检测的实际意义。但由于这种估计对测试技术和人员的要求非常高，将是桩基完整性检测今后主要发展的一个方向，毕竟我们关心的实质问题还是桩的承载力问题。承载力检测对于单桩承载力检测结果的评价，规范强调了以承载力特征值是否满足设计要求作为结论。承载力特征值是根据一个单位工程内同条件下的单桩承载力检测值统计、考虑一定的安全储备而得到的数值结果，不是严格建立在概率统计学基础上的统计结果。因此，特征值满足设计要求并不意味着所有基桩的承载力均满足设计要求。第一部分基本知识第三章基桩质量检测基本规定3.241第一部分基本知识第三章基桩质量检测基本规定3.2检测程序和相关技术内容检测结果评价原则

完整性检测与承载力检测相互配合，多种检测方法相互验证与补充，在充分考虑受检桩数量和代表性基础上，结合设计条件（基础与上部结构形式、地质条件、桩的承载性状和沉降控制要求）与施工质量可靠性，作出检测结论。第一部分基本知识第三章基桩质量检测基本规定3.242第二部分桩的静载试验第四章单桩竖向抗压静载试验4.1概述4.1.1静载试验目的为设计提供依据在工程桩正式施工前，在地质条件具有代表性的区域，先施工几根桩，进行静载试验，以确定设计参数的合理性和施工工艺的可行性。为工程验收提供依据目前，绝大多数静载试验是为工程验收提供依据，可按设计要求确定最大加荷量，不进行破坏试验，一般要求最大加荷量为单桩承载力特征值的2.0倍。验证检测对其他检测方法（钻芯法、声波透射法）发现桩身存在质量问题，或对高应变承载力试验结果有疑问，需要采用静载试验进行验证检测，判定桩的竖向抗压承载力是否满足设计要求。第二部分桩的静载试验第四章单桩竖向抗压静载试验4.143第二部分桩的静载试验第四章单桩竖向抗压静载试验4.1概述4.1.2试验方法维持荷载法慢速维持荷载法快速维持荷载法4.1.3桩侧和桩端阻力测试在大型、重点工程指导设计和进行科研试验时，在桩身埋设有应力、应变、桩底反力的传感器或位移杆，可以测定桩周土的分层侧阻力和桩端土阻力或桩身截面的位移量。第二部分桩的静载试验第四章单桩竖向抗压静载试验4.144第二部分桩的静载试验第四章单桩竖向抗压静载试验4.2桩的极限状态和破坏模式4.2.1桩的极限状态桩的极限状态分为承载能力极限状态和正常使用极限状态两类。承载能力极限状态对应于桩基达到最大承载能力或整体失稳或发生不适于继续承载的变形。正常使用极限状态对应于桩基达到建筑物正常使用所规定的变形限值或达到耐久性要求的某项限值。桩基承载能力极限状态桩基承载能力极限状态由下述三种状态之一确定：

第二部分桩的静载试验第四章单桩竖向抗压静载试验4.245第二部分桩的静载试验第四章单桩竖向抗压静载试验4.2桩的极限状态和破坏模式

1.桩基达到最大承载力，超出该最大承载力即发生破坏，其荷载－沉降曲线大体表现为陡降型（A）和缓变型（B）两类。Q-s曲线是破坏模式与破坏特征的宏观反应，属于“急进破坏型”，缓变型属“渐进破坏性”。前者破坏特征点明显，一旦荷载超过极限承载力（图中Qu对应的前一级荷载），沉降急剧增大，发生破坏。后者破坏特征点不明显，通过多种分析方法判定极限承载力，且判定的极限承载力并非真正的最大承载力，大直径桩、群桩基础渐进破坏特征明显。

第二部分桩的静载试验第四章单桩竖向抗压静载试验4.246第二部分桩的静载试验第四章单桩竖向抗压静载试验4.2桩的极限状态和破坏模式

2.桩基出现不适于继续承载的变形。对于渐进性破坏，判定其极限承载力比较困难，可以按照建（构）筑物所能承受的桩顶最大变形Su确定极限承载力。如图所示，对Su的荷载即为极限承载力Qu，承载能力极限状态由变形控制。3.桩基发生整体失稳。位于岸边、浅埋桩基、存在软弱下卧层桩基，有发生整体失稳的可能性。

第二部分桩的静载试验第四章单桩竖向抗压静载试验4.247第二部分桩的静载试验第四章单桩竖向抗压静载试验4.2桩的极限状态和破坏模式桩基正常使用极限状态桩基达到建筑物正常使用所规定的变形限值或达到耐久性要求的某项限值。具体指：桩基的变形桩身和承台的耐久性单桩竖向抗压极限承载力单桩在竖向荷载作用下达到破坏状态前或出现不适于继续承载变形时所对应的最大荷载。取决于土对桩的支承阻力和桩身结构强度。

第二部分桩的静载试验第四章单桩竖向抗压静载试验4.248第二部分桩的静载试验第四章单桩竖向抗压静载试验4.2桩的极限状态和破坏模式4.2.2破坏模式静载试验桩的破坏模式包括桩身结构强度破坏和地基土的强度破坏。桩身结构强度破坏：桩身缩径、离析、松散、夹泥，混凝土强度低等都会造成桩身强度破坏；灌注桩桩底沉渣太厚，预制桩接头脱节等会导致承载力偏低。桩身结构强度破坏的Q-s曲线为“陡降型”。地基土强度破坏：土对桩的抗力分为桩侧阻力和桩端阻力。对于摩擦桩型，地基土破坏特征明显，Q-s曲线呈“陡降型”；对于端承型桩，一般Q-s曲线呈“缓变型”，地基土破坏特征不是很明显。

第二部分桩的静载试验第四章单桩竖向抗压静载试验4.249第二部分桩的静载试验第四章单桩竖向抗压静载试验4.3仪器设备静载设备主要由主梁、次梁、锚桩或压重等反力装置，千斤顶、油泵加载装置，压力表、压力传感器或荷重传感器等荷载测量装置，百分表或位移传感器等位移测量装置组成。4.3.1反力装置静载试验加载反力装置可根据现场条件选择锚桩横梁反力装置、压重平台反力装置、锚桩压重联合反力装置、地锚反力装置、岩锚反力装置、静力压桩机等。加载反力装置能提供不小于最大加载量的1.2倍。锚桩横梁反力装置第二部分桩的静载试验第四章单桩竖向抗压静载试验4.350第二部分桩的静载试验第四章单桩竖向抗压静载试验4.3仪器设备

锚桩横梁反力装置是大直径灌注桩静载试验最常用的加载反力系统，由试桩、锚桩、主梁、次梁、拉杆、锚笼、千斤顶组成。具体锚桩数量需要通过验算各锚桩的抗拔力确定。第二部分桩的静载试验第四章单桩竖向抗压静载试验4.351第二部分桩的静载试验第四章单桩竖向抗压静载试验4.3仪器设备

压重平台反力装置（堆载法）由重物、工字钢（次梁）、主梁、千斤顶等组成。堆载物可以采用砂包、钢筋混凝土构件、钢（铁）块等。第二部分桩的静载试验第四章单桩竖向抗压静载试验4.352第二部分桩的静载试验第四章单桩竖向抗压静载试验4.3仪器设备

地锚反力装置适用于较小桩的试验加载，由地锚、立柱、拉杆、千斤顶等组成。第二部分桩的静载试验第四章单桩竖向抗压静载试验4.353第二部分桩的静载试验第四章单桩竖向抗压静载试验4.3仪器设备4.3.2荷载测量静载试验均采用千斤顶与油泵相连的形式，由千斤顶施加荷载。荷载测量采用两种方式：通过放置在千斤顶上的荷重传感器直接测量通过并联与千斤顶油路的压力表或压力传感器测定油压，根据千斤顶率定曲线换算荷载。4.3.3沉降测量沉降测量采用位移传感器或大量程百分表，在桩周设置基准梁和基准桩，测量试桩沉降。第二部分桩的静载试验第四章单桩竖向抗压静载试验4.354第二部分桩的静载试验第四章单桩竖向抗压静载试验4.4检测技术4.4.1维持荷载法我国静载试验传统做法是采用慢速维持荷载法，在工程桩验收检测中，也允许采用快速维持荷载法，其每一级荷载维持时间为1h。试验加荷方式加载分级进行，逐级等量加载，分级荷载一般为预估极限承载力的1／10。卸载也应分级进行，每级卸载量取加载时分级荷载的2倍，逐级等量卸载。慢速维持荷载法试验每级荷载施加后按第5、15、30、45、60min测读桩顶沉降量，以后每隔30min测读一次。试桩沉降相对稳定标准：每级荷载作用下，桩顶沉降量连续两次在每小时内不超过0.1mm。第二部分桩的静载试验第四章单桩竖向抗压静载试验4.455第二部分桩的静载试验第四章单桩竖向抗压静载试验4.4检测技术桩顶沉降速率达到相对稳定标准时，再施加下一级荷载。卸载时，每级荷载维持1h，按15、30、60min测读桩顶沉降量后，即可卸下一级荷载；卸载至零后，应测读桩顶残余沉降量，维持时间3h，测读时间为第15、30min，以后每隔30min测读一次。第二部分桩的静载试验第四章单桩竖向抗压静载试验4.456第二部分桩的静载试验第四章单桩竖向抗压静载试验4.5检测数据分析确定单桩竖向抗压承载力时，应绘制竖向荷载-沉降(Q-s)、沉降-时间对数(s-lgt)曲线，必要时还应绘制s-lgQ、lgs-lgQ等其他辅助分析所需的曲线，通过综合分析确定。第二部分桩的静载试验第四章单桩竖向抗压静载试验4.557第二部分桩的静载试验第四章单桩竖向抗压静载试验4.6静载试验中的若干问题4.6.1静载试验本身对基桩承载力的影响经过静载试验后，桩的承载力提高了，如桩底有沉渣，静载试验将沉渣压实，桩端阻力能正常发挥；预制桩沉桩时因挤土效应而使桩上浮，静载试验消除了上浮现象等。经过静载试验后，桩的承载力明显降低了，原本承载力略低于设计要求，静载试验最后几级加载发生桩身破坏或持力层夹层破坏。4.6.2主梁压实千斤顶压重平台反力装置，试验前压重全部由支承墩承受，若承力不足，支承墩可能产生较大下沉，造成试验前主梁即以压实千斤顶，桩以承受了荷载。4.6.3边堆载边试验为避免主梁压实千斤顶，或避免支承墩下地基土可能破坏而导致安全事故等，采用边堆载边试验，实际操作中应注意：试验过程中继续吊装的荷载一第二部分桩的静载试验第四章单桩竖向抗压静载试验4.658第二部分桩的静载试验第四章单桩竖向抗压静载试验4.5静载试验中的若干问题部分由支承墩承担，一部分由受检桩承担，桩顶实际荷载可能大于本级要求的维持荷载值。4.6.4最大试验荷载的确定应注意两个问题：一是注意重视“临界状态”的判断；二是最大试验荷载的维持时间。4.6.5偏心问题试验过程中应观察和分析偏心状态，尽可能消除偏心加载对测试结果的影响。4.6.6安全问题在静载试验过程中，仪器设备、人员的安全必须高度重视，并在试验前制定预案。第二部分桩的静载试验第四章单桩竖向抗压静载试验4.559第二部分桩的静载试验第五章单桩竖向抗拔静载试验5.1概述

基础承受上拔力的建（构）筑物主要有：高压送电线路塔、电视塔等高耸建筑；承受浮托力为主的地下工程和人防工程；膨胀土地基上的建筑物；海上石油钻井平台；悬索桥和斜拉桥中所用的锚桩基础。国内外抗拔试验常用的是慢速维持荷载法。第二部分桩的静载试验第五章单桩竖向抗拔静载试验5.160第二部分桩的静载试验第五章单桩竖向抗拔静载试验5.2破坏模式

在上拔荷载作用下，桩身首先将荷载以摩阻力形式传递到土中，其规律与承受竖向下压荷载一样，只不过方向相反。当桩端位移量超过某一数值（通常6-10mm）时，就可以认为整个桩身的土层抗拔阻力达到极限，其后抗拔力就会下降。影响单桩竖向抗拔力的因素主要有：桩周土体的影响桩周土的性质、土的抗剪强度、侧压力系数和土的应力历史等都会对单桩竖向抗拔承载力产生一定影响。桩自身因素的影响桩侧表面的粗糙程度越大，桩的抗拔承载力越大。另外，还有施工因素及休止时间的影响。第二部分桩的静载试验第五章单桩竖向抗拔静载试验5.261第二部分桩的静载试验第五章单桩竖向抗拔静载试验5.3仪器设备单桩竖向抗拔静载试验设备主要由主梁、次梁、反力桩或反力支承墩等反力装置，千斤顶、油泵加载装置，压力表、压力传感器或荷重传感器等荷载测量装置，百分表或位移传感器等位移测量装置组成。第二部分桩的静载试验第五章单桩竖向抗拔静载试验5.362第二部分桩的静载试验第五章单桩竖向抗拔静载试验5.4检测数据分析确定单桩竖向抗拔极限承载力时，应绘制上拔荷载U与桩顶上拔量δ之间的关系曲线和、桩顶上拔量沉降δ与时间对数之间的曲线(δ-lgt曲线）。当上述两种曲线难以判别时，可辅以δ-lgU曲线lgU-lgδ曲线，以确定拐点位置。第二部分桩的静载试验第五章单桩竖向抗拔静载试验5.463第二部分桩的静载试验第六章单桩水平静载试验6.1概述桩受水平荷载有多种形式，如风力、制动力、地震力、船舶撞击力及波浪力等等，一般我们常见的治理滑坡的抗滑桩、基坑支护的护坡桩等均是水平受力的桩基。水平承载桩的工作性能主要体现在桩与土的相互作用上，利用桩周土的抗力承担水平荷载。水平静载试验一般按照设计要求的水平位移允许值控制加载，为设计提供依据的试验桩可以加载到桩顶出现较大的水平位移或桩身结构破坏。第二部分桩的静载试验第六章单桩水平静载试验6.164第二部分桩的静载试验第六章单桩水平静载试验6.2仪器设备单桩水平静载试验设备主要由反力桩或反力结构物等反力装置，千斤顶、油泵加载装置、球铰、垫块，压力表、压力传感器或荷重传感器等荷载测量装置，百分表或位移传感器等位移测量装置组成。第二部分桩的静载试验第六章单桩水平静载试验6.265第二部分桩的静载试验第六章单桩水平静载试验6.3检测数据分析单桩水平静载试验宜根据工程桩实际受力特性，选用单向多循环加载法或与单桩竖向抗压静载试验相同的慢速维持荷载法。采用单向多循环加载法，应绘制水平力－时间－力作用点位移（H-t-Y0）关系曲线和水平力－位移梯度（H-△

Y0/△

H）关系曲线。采用慢速维持荷载法，应绘制水平力－时间－力作用点位移（H-t-Y0）关系曲线、水平力－位移梯度（H-△

Y0/△

H）关系曲线、力作用点位移－时间对数（Y0－lgt）关系曲线和水平力－力作用点位移双对数（lgH-lgY0）关系曲线。

第二部分桩的静载试验第六章单桩水平静载试验6.366第三部分桩基低应变检测技术第七章概述7.1动力测桩技术回顾动力打桩公式在打入预制桩施工中的应用已有近百年的历史，动力试桩技术的发展始于动力打桩公式，依据牛顿刚体碰撞理论、能量和动量守恒原理；1931年，人们开始意识到打桩问题是波的传播问题。1960年，美国Smith提出了桩锤-桩-土系统的集中质量法差分求解模型，提供了一套较为完整的桩-锤-土系统打桩波动问题的处理方法，建立了目前高应变动力检测数值方法的雏形，为应力波理论的在桩基工程中的应用奠定了基础。20世纪80年代，以波动方程为基础的高应变法进入了快速发展期，形成了实用的高应变现场测试和室内波动方程分析方法。我国的桩动力检测理论研究与实践始于20世纪70年代，其一是具有我国特色的方法，如动力参数法、锤击贯入试桩法、水电效应法、机械阻抗法、共振法等等，其二是对国外的高应变动测技术进行尝试，通过引进瑞典、美国的第三部分桩基低应变检测技术第七章概述7.1动力测67第三部分桩基低应变检测技术第七章概述7.1动力测桩技术回顾打桩分析仪PDA和波形拟合分析软件CAPWAP，开展了高应变法可靠性、适用性研究，动测设备的软硬件研制取得了长足进展，获得了大量的动静对比资料，获得了灌注桩承载力检测的经验。随着检测技术的推广应用，20世纪90年代中期，建工行业标准-低应变动力检测规程和高应变动力检测规程相继颁布，地方标准也陆续出台，基桩动测技术发展进入相对成熟期。动测技术是一项多学科的综合技术，涉及波动理论、振动理论、动态力学测试、信号处理、电子及计算机和桩基、岩土工程等方面的多学科知识。对从事桩基检测工作的人员提出比较高的技术要求，需要通过不断的学习、实践摸索，总结经验，才能推动动测技术的发展。第三部分桩基低应变检测技术第七章概述7.1动力测68第三部分桩基低应变检测技术第七章概述7.2高应变和低应变的划分按位移大小划分高应变动力试桩利用几十甚至几百千牛的重锤冲击桩顶，使桩产生的动位移接近常规静载试验的沉降量级，以充分击发桩侧、桩端岩土阻力，桩周土产生塑性变形，产生永久沉降。低应变动力试桩采用几牛至几百牛重的手锤、力棒锤击桩顶，桩-土系统处于弹性范围，桩顶位移比高应变低2-3个量级。按桩身应变量级划分高应变桩身应变量级通常在0.1‰

-1.0‰范围内，低应变桩身应变量一般小于0.01‰

。

第三部分桩基低应变检测技术第七章概述7.2高应变69第三部分桩基低应变检测技术第七章概述7.3动测法在分部分项工程验收中的作用按照《建筑工程施工质量验收统一标准》（GB50300-2001），地基与基础工程属于单位工程的分部工程，桩基工程属于子分部工程。在《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）中，桩的质量验收标准分为主控项目和一般项目，桩的承载力和完整性均列为主控项目。在《建筑桩基检测技术规范》（JGJ106-2003）中，对于承载力检测和完整性检测没有要求作出是否合格的结论，承载力检测只给出是否满足设计要求的结论，桩身完整性检测，只进行分类描述。

第三部分桩基低应变检测技术第七章概述7.3动测法70第三部分桩基低应变检测技术第七章概述7.4低应变动测法应用低应变动力检测目前基本上以低应变反射波法检测桩身完整性为主，适用于检测混凝土桩身的完整性，判定桩身缺陷的程度和位置。在规范中，桩身完整性定义为：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定性指标；桩身缺陷定义为：使桩身完整性恶化，在一定程度上引起桩身结构强度和耐久性降低的桩身断裂、裂缝、夹泥（杂物）、空洞、蜂窝、松散等现象的统称。需要注意的是，桩身完整性判定不是严格的定量指标，而是一个定性的分类描述，统一划分为四类，具体内容见第三章。桩身缺陷有三个指标，位置、缺陷类型（性质）和程度。缺陷程度对桩身完整性检测是首先必须明确的。不论缺陷类型如何，在低应变测试信号中，主要反映出桩身阻抗减小的信息，缺陷性质较难区分。因此，对于缺陷类型的判定，必须结合地质、施工情况综合分析，或采取钻芯、声波透射法等其他第三部分桩基低应变检测技术第七章概述7.4低应变71第三部分桩基低应变检测技术第七章概述7.4低应变动测法应用手段。对于灌注桩扩径而表现出的阻抗变大，应在分析判定时说明，扩径对承载力有利，不应作为缺陷考虑。

第三部分桩基低应变检测技术第七章概述7.4低应变72第三部分桩基低应变检测技术第七章概述7.5低应变动测法的局限性低应变动测法通过测试桩身阻抗的变化来反映桩身完整性情况，既不能判断缺陷的具体类型，也无法对桩身缺陷程度作定量判定，这就是目前动测方法的技术水平，也是今后在不断实践中，需要研究解决主要问题。低应变法的理论基础是一维线弹性杆件模型，一维理论要求应力波在桩身中传播符合平截面假定，所以对薄壁钢管桩和H型钢桩的异型桩，低应变法不适用。受桩型、地质条件、激振方式、桩的尺寸效应、桩身材料阻尼等因素的影响，桩过长（或长径比较大）或桩身截面阻抗多变或变化幅度较大将引起应力波多次反射，往往测不到桩底反射或正确判断桩底反射位置，从而无法评价整根桩的完整性。此外，检测结果分析判定的准确性与操作人员的技术水平和实践经验有很大关系。对该方法寄予过高的期望是不适宜的，在规范中，没有规定检测桩的有效长度、推定混凝土强度等级和区分缺陷类型。

第三部分桩基低应变检测技术第七章概述7.5低应变738.1.1桩的简化和假定视桩为一维的弹性直杆假定桩基为均质材料构成，其物理参数如弹性模量E、质量密度ρ为常数，且横截面在受力时保持平衡。8.1.2一维波动方程考虑一材质均匀、截面恒定的弹性杆，长度L，截面积A，弹性模量E，质量密度ρ。取杆轴为x轴，假定杆变形时平截面假定成立，受轴向力F作用，沿杆轴向产生位移u，质点运动速度和应变，根据虎克定律，应力与应变之比等于弹性模量E，可以得出：，两边对x微分，得第三部分桩基低应变检测技术第八章基本原理8.1一维波动方程

8.1.1桩的简化和假定第三部分桩基低应变检测技术第八74

利用牛顿定律，考虑该单元的不平衡力（惯性力）列出平衡方程合并两式，得，定义为应力波在杆中的纵向传播速度，得到一维波动方程：

第三部分桩基低应变检测技术第八章基本原理8.1一维波动方程

第三部分桩基低应变检测技术第八章基本原理75第三部分桩基低应变检测技术第八章基本原理8.2应力波传播规律当桩顶受到一个冲击力f(t)时，激起纵向弹性应力波，在桩身内产生纵向应力波并沿桩身传播，该应力波具有波的特性，遵循波的传播规律。当应力波沿杆件轴线垂直于界面从一种介质进入另一种介质或同一介质的不同阻抗界面（界面波阻抗Z＝ρcA，其中ρ为材料质量密度，c为弹性应力波波速，A为界面的截面积）时，应力波将在两种介质的分界面（或不同阻抗的分界面）上产生反射、透射和折射，桩头部分声场复杂，如果激振力只引起单一的压缩振动，可将其简化为半球面波，远离桩头后可近似为平面波，将产生折射，应力波由桩身折射扩散到桩周地层，产生能量的折射损失，使入射应力波发生能量衰减，经试验证实，折射损失主要在桩头附近发生。此外，在桩身中传播的应力波随桩身介质的致密性及其连续性的差异，其高频成分会不同程度的衰减损失。第三部分桩基低应变检测技术第八章基本原理8.2应76第三部分桩基低应变检测技术第八章基本原理8.3应力波在不同阻抗界面处的反射和透射8.3.1反射和透射的概念桩身内出现缺陷的部位和桩底均存在波阻抗界面（ρ1c1A1≠ρ2c2A2

），将会在界面处产生应力波的反射和透射。按平面波考虑，应力波垂直入射时，两种反射系数的表达式分别为：振速反射系数声压反射系数

它们表明的是同一个物理现象，当ρ1c1A1>ρ2c2A2时，反射波与入射波的初始相位同相，而当ρ1c1A1<ρ2c2A2时，则反相。用振速反射系数判断反射波的相位要直接一些，而声压反射系数判断应力波作用下产生的应力状况是拉应力还是压应力，在概念上是很清楚的。

第三部分桩基低应变检测技术第八章基本原理8.3应77第三部分桩基低应变检测技术第八章基本原理8.3应力波在不同阻抗界面处的反射和透射8.3.2反射和透射能量关系应力波在桩身中发生反射时，自反射界面向桩身下传播的能量要损失一部分，损失的多少取决于ρ1c1A1和

ρ2c2A2的差值，两种介质的波阻抗相差越大反射能量就越大，透射能量越小；而两种介质的波阻抗相差越小，透射能量就越大，反射能量减小。透过波阻抗界面继续传播的透射波由应力波的透过系数决定，透过系数

第三部分桩基低应变检测技术第八章基本原理8.3应78第三部分桩基低应变检测技术第八章基本原理8.3应力波在不同阻抗界面处的反射和透射透射波继续沿桩身向下传播，可对第二个缺陷或桩底作出反应。经过模型桩试验，缺陷反射波能量的大小或者直观地说反射波波幅的大小与缺陷的严重程度有关，同时也反映了桩身内缺陷反射和桩底反射在应力波能量上的分配关系，这些研究可以为我们进一步研究缺陷的半定量和定量分析提供解决思路和启发，推动低应变动测技术的发展。第三部分桩基低应变检测技术第八章基本原理8.3应79第三部分桩基低应变检测技术第八章基本原理8.4应力波传播规律在桩基检测中的应用8.4.1应力波在不同阻抗界面处的反射和透射桩身阻抗变化与桩身截面尺寸、质量密度、波速、弹性模量等因素或某一因素变化有关，假设两种不同阻抗材料，应力波从波阻抗Z1的介质入射到阻抗Z2的介质时，在界面上将产生反射波和透射波。

应力波传播示意图第三部分桩基低应变检测技术第八章基本原理8.4应80第三部分桩基低应变检测技术第八章基本原理8.4应力波传播规律在桩基检测中的应用8.4.2不同阻抗界面处的反射波与桩身缺陷桩身阻抗变化与桩身截面尺寸、质量密度、波速、弹性模量等因素或某一因素变化有关，假设两种不同阻抗材料，应力波从波阻抗Z1的介质入射到阻抗Z2的介质时，在界面上将产生反射波和透射波。根据声压反射系数和透射系数

令，则反射系数，透射系数

通过分析，我们可以得出以下结论：1.透射系数T始终大于零，所以透射波与入射波同相位。2.β＝1，Z1=Z2，反射系数Rp=0，透射系数T＝1，入射波不受任何障碍沿第三部分桩基低应变检测技术第八章基本原理8.4应81第三部分桩基低应变检测技术第八章基本原理8.4应力波传播规律在桩基检测中的应用桩身传播。3.β>1，Z1<Z2，应力波从小阻抗介质传入大阻抗介质，相当于应力波从软材料向硬材料传播（截面不变）或应力波由小截面向大截面传播（材料性质不变），类似于桩身扩径处或嵌岩桩桩底反射的情况。因反射系数Rp>0，反射波与入射波反相位。4.β<1，Z1>Z2，应力波从大阻抗介质传入小阻抗介质，相当于应力波从硬材料向软材料传播（截面不变）或应力波由大截面向小截面传播（材料性质不变），类似于桩身断桩、混凝土离析、缩径、夹泥（空洞）、裂缝或摩擦桩桩底反射的情况。因反射系数Rp<0，反射波与入射波同相位。

第三部分桩基低应变检测技术第八章基本原理8.4应82第三部分桩基低应变检测技术第八章基本原理8.4应力波传播规律在桩基检测中的应用β＝1，Z1=Z2，反射系数Rp=0，桩身完整β>1，Z1<Z2，应力波由小截面向大截面传播，反射系数Rp>0，反射波与入射波反相位β<1，Z1>Z2，应力波由大截面向小截面传播，反射系数Rp<0，反射波与入射波同相位

第三部分桩基低应变检测技术第八章基本原理8.4应83第三部分桩基低应变检测技术第八章基本原理8.5频域分析桩基检测所获得的加速度或速度信号均是时域信号，从波动理论来看，频率是结构动态特性的一个很重要的指标，利用快速傅里叶变换和现代计算机技术，我们可以将时域信号变换到频率域进行分析，如信号的频率分析、幅值分析、相位分析以及能量分析等等，实际上，时域信号是由许多具有不同频率（周期或波长）、相位、幅值的谐波组成。

第三部分桩基低应变检测技术第八章基本原理8.5频84低应变检测仪器设备包括激振设备、接收传感器、一体化动测仪（包括信号放大、采集设备，信号存储与处理和显示设备）等几部分组成。9.1.1激振设备低应变激振设备分为瞬态和稳态两种，现场测试一般使用瞬态激振设备。瞬态激振设备检测中最常用的瞬态激振设备是手锤和力棒，锤体质量一般为几百克至几十千克不等。激振锤（棒）的质量与桩径相比很小，按两弹性杆碰撞理论，在对桩锤击时更接近刚壁碰撞条件，施加于桩顶的力脉冲持续时间主要受锤重、锤头材料软硬程度或锤垫材料软硬程度及其厚度的影响。锤越重，锤头或锤垫材料越软，力脉冲作用时间越长，反之则越短。第三部分桩基低应变检测技术第九章仪器设备及现场检测技术9.1仪器设备

低应变检测仪器设备包括激振设备、接收传感器、一体化动测85锤头材料根据软硬程度依次为：钢、铝、尼龙、硬塑料、聚四氟乙烯、硬橡胶等；锤垫一般用1-2mm厚薄层加筋或不加筋橡胶带，试验时根据脉冲宽度增减，比较灵活。调整脉冲宽度即可以通过更换软硬不同的锤头来实现，也可通过调整锤垫的厚度来实现。稳态激振设备稳态激振设备主要由电磁式激振器、信号发生器、功率放大器和悬挂装置等组成。激振器出力在5-1500Hz频率范围内恒定，常用的电磁激振器出力在100N或200N。与瞬态激振相比，稳态激振的突出优点是测试精度高，其每条谱线上的力值是不变的，而瞬态激振力的离散谱上，每条谱线上的力值随频率增加而减小。恒力幅稳态激振的缺点是频率范围较窄，设备笨重，现场测试效率低。第三部分桩基低应变检测技术第九章仪器设备及现场检测技术9.1仪器设备

锤头材料根据软硬程度依次为：钢、铝、尼龙、硬塑料、聚四869.1.2传感器低应变动测传感器一般有速度传感器和加速度传感器，动测桩普遍采用高灵敏度剪切型压电加速度传感器，其压电晶体刚度非常高，制成的传感器固有频率少则几十千赫，高则上百千赫。压电加速度传感器具有体积小、重量轻、结构坚固、频带宽、稳定性好、适用范围大等优点。动测传感器的冲击响应特性瞬态激振是低应变检测的主要方式，瞬态冲击对桩基检测系统提出了较高的要求。衡量加速度传感器的两个重要指标：灵敏度和频响范围，固有频率越高，频响范围越宽，灵敏度就越低。冲击信号的一般特点桩受冲击荷载作用产生的冲击力和加速度大小与冲击荷载强度（撞击初速度、锤重）、桩垫（锤垫）的软硬薄厚、桩的抵抗能力（广义阻抗）等有第三部分桩基低应变检测技术第九章仪器设备及现场检测技术9.1仪器设备

9.1.2传感器第三部分桩基低应变检测技术第九章仪87关。激励与响应的量值变化范围很大，其中加速度最大值出现在速度波形的陡升沿段。低应变检测的冲击力范围由几千牛至几百千牛不等，加速度范围由零点几个g到几十个g，激励脉冲的频宽直接影响响应信号的频宽，低应变冲击力波形一般为钟形脉冲（又称正矢或高斯脉冲）。

第三部分桩基低应变检测技术第九章仪器设备及现场检测技术9.1仪器设备

关。激励与响应的量值变化范围很大，其中加速度最大值出现88加速度测量系统的有限低频和高频响应测量系统的有限低频响应可引起波形畸变，为保证冲击响应波形测量不失真，对于持续时间1ms的脉冲，低频