樁基檢測技術X緒論一、樁基工程簡介基礎工程分類及應用范圍淺基礎：如片筏、大板基礎。適用于淺層土質較好（如硬塑、致密卵石層）、上部荷載不大的情況，一般用于民用住宅。深基礎：如樁基、墩基、沉井和連續墻等。適用于淺層土質松軟，不能滿足建筑物對地基的強度和變形方面的要求時，要利用深部堅實土層或巖層作為基礎。樁基結構的優點是：抗震性能好、成本低，易于機械化作業。因此應用廣泛。3.1樁的分類

樁的種類很多，如不考慮尺寸影響，根據不同目的，可以按不同的分類法對剛性樁以如下方法分類：（1）按成樁方法對土層影響進行分類；（2）按樁材料分類；（3）按樁的功能分類；（4）按成樁方法分類；(5)按樁與基巖的關系分類；主要介紹常用的(4)和(5)種分類方法的基樁。2．就地灌注樁：按成孔的工藝又可分為：

（1）沉管灌注樁：將鋼管（鋼殼）打入土層到設計標高，然后灌注混凝土。灌注時可逐漸將鋼管拔出，或將鋼管留在土層中，這類樁又可分振動沉管和錘擊沉管兩種。（2）鉆孔灌注樁：使用機械成孔，一般沒有護壁或泥漿護壁，不擾動周圍土層。鉆孔的機械有沖擊鉆、旋轉鉆（尚可分為正循環、反循環等）、長螺旋和短螺旋等等，適用于不同的土層。（3）人工挖孔灌注樁：人工取土成孔，類似如古代的打井方式，一般采用磚護壁或不護壁，多用于短粗樁，但也有用于20多米的情形在黃土地區用洛陽鏟取土成孔的樁型也可歸入此類。（4）夯擴樁、復打樁、支盤樁等：為提高灌注樁的承載力，可用管內錘擊法或擴孔器將樁的端部擴大，也可將樁身局部擴大，借以改變受力狀況，形成擴底的為夯擴樁，樁中出現樹枝“托盤”的為支盤樁，樁底根系較多的為樹根樁等等。3．靜壓樁：利用無噪音的機械將預制樁壓至設計標高。

4．螺旋樁：在木樁或混凝土樁的端部按一螺旋鉆頭，籍旋轉機械將樁擰入土層至設計標高，這種樁現已較少使用。5．噴粉樁或攪拌樁：嚴格地講此樁已屬復合地基，這種樁將水泥、土混合在一起攪拌施工，細分又有干噴、濕噴等等。

按樁與基巖的關系分類1．端承樁。假若樁的底部嵌固于新鮮的基巖中，稱這種樁為端承樁。端承樁的底端為剛性固定的。換言之，在靜載荷或動載荷作用下，樁底端是不會產生位移的。端承樁的承載能力主要取決于樁自身的承載能力，而樁側土摩擦阻力作用是微不足道的。2．浮承樁。假若樁的底端未抵達基巖，即整根樁是浮于樁周土之中，這種樁稱為浮承樁。浮承樁的底端可視為彈性固定的，在靜載荷或動載荷作用下，浮承樁的底端是可以產生位移的。浮承樁的承載能力主要取決于持力層的抗壓強度或單位抗壓強度以及樁側土的摩擦阻力的大小。而樁本身往往僅僅起著傳遞載荷的作用。3.2樁基工程常見的質量問題

基樁工程是隱蔽工程，出現的問題最多，后果也最為嚴重，震驚中外的武漢18層樓傾斜事故工程，就是因為夯擴樁沒達持力層引起的。近年來，房屋質量糾紛不斷，很多都與基礎質量相關，下面針對不同樁型，扼要介紹它們常見的質量問題。沉管灌注樁

3．拔樁速度過快，管內混凝土澆灌高度過低，不足以產生一定得排擠壓力，淤泥層易產生縮徑。4．地層存在有承壓水的砂層，砂層上又覆蓋有透水性差的粘土層時，孔中澆灌混凝土后，由于動水壓力作用，沿樁身至樁頂出現冒水現象，凡冒水樁一般都會演變成斷樁。5．振動沉管采用活瓣樁尖時，活瓣張開不靈活、混凝土下落不暢，引起斷樁或混凝土密實度差的現象時有發生；當樁尖持力層為透水性良好的砂層時，若沉管后混凝土澆灌不及時，易從活瓣的合縫處滲水，稀釋樁尖部分的混凝土，使得樁端阻力喪失。6．預制樁尖混凝土質量不滿足要求，沉管時被擊碎塞入樁管內，拔管至一定高度后，樁尖下落且被孔壁卡住，形成樁身的下段無混凝土，產生俗稱的“吊腳樁”。7．鋼筋籠埋置高度控制不準，找不到鋼筋籠。沖、鉆孔灌注樁

2．水下澆灌混凝土的樁徑不宜小于600mm，由于導管和鋼筋籠占據一定空間，加上孔壁摩阻作用，混凝土上升不暢，容易堵管，形成斷樁或鋼筋籠上浮。3．泥漿護壁成孔，不同土層泥漿應按相應比重配制，否則孔壁容易坍塌。4．正循環法清孔時，應根據孔的深淺，控制洗孔時間或孔口泥漿比重，清孔時間過短，孔底沉渣太厚，將影響樁端承載力發揮。5．混凝土和易性不好時，易產生離析現象。6．導管連接處漏水時將形成斷樁。人工挖孔灌注樁

4．孔較深時，澆灌混凝土若沒采用導管，混凝土從高處自由下落易產生離析。5．孔底水不易抽干或未抽干情況下澆灌混凝土，樁尖混凝土將被稀釋，降低樁端承載力。混凝土預制樁

混凝土預制樁大多用柴油錘、蒸汽錘或自由落錘打入土中。打樁過程容易產生以下質量問題：1)打樁時應選用合適的錘墊和樁墊，墊層過軟會降低錘擊能量的傳遞，打入困難；墊層過硬，將增大錘擊應力，容易擊碎樁頭，一般最大錘擊壓應力不容許超過混凝土抗壓強度的65%。2)打樁的拉應力易引起樁身開裂，打樁拉應力的產生及大小與樁尖土特性、樁側土阻力分布、入土深度、錘偏心程度和墊層特性有關。若樁較長，樁尖土質較差，錘擊入射的壓力波從樁尖反射為拉力波大多發生在打樁初期樁身中部一定范圍，約0.3～0.7倍樁長位置；當樁尖土質較堅硬，入射波在樁尖的反射仍為壓力波，壓力波傳至樁頂，此時樁錘已回跳離開樁頂，應力波因而將從自由樁頂端將反射形成拉力波，這時最大拉應力一般發生在樁的上部。當拉應力超過混凝土抗拉強度時，混凝土將開裂。混凝土預制樁3)樁錘選用不合適，將難于打至預定設計標高或不滿足貫入度要求。4)樁頭鋼筋網片設置、配筋不符合要求或樁頂混凝土保護過厚，樁頂不平，樁身混凝土標號低于設計要求等，打樁時都易擊碎樁頭。5)樁身傾斜或遇有導致樁頭錯位。為什么要測樁？樁一般埋于地下，不可見，在施工過程中可能出現質量問題。測樁要解決什么問題？承載力，完整性用什么標準衡量樁基的質量？二、動力測樁簡史和現狀傳統方法：靜載荷驗樁法:這種方法是通過測定對樁頂施加的靜載荷值與樁頂沉降量的關系（即Q-S）曲線來確定單樁的承載力的

高應變動力測樁:（1）錘擊法；（2）打樁公式法；（3）波動方程法（即smith法）；（4）CASE法；（5）實測軸向力或針對速度曲線的擬合法（如CAPWAP法和TNOWAVE法）；（6）靜-動荷載法(statnamic法)；（7）準靜力法（pseudo-staticpileloadtester法。

低應變動力測樁如瞬態激振的“動力參數法”，穩態激振的“共振法”或機械阻抗法。低應變動力檢測主要用來判定樁身完整性，查明有無斷樁缺陷，為基樁的使用提供依據。現在廣泛應用的為低應變反射波法。

靜載荷試驗Q－S曲線靜載荷試驗S－logt曲線

打樁公式法的基本原理打樁公式法是最早的高應變動力測樁法,它將樁視為一根彈性桿件,通過研究樁在動載荷沖擊作用下受力的過程和機理,導出樁的極限承載力公式貫入度承載力瞬態動檢測的觀測系統RS-1616K樁基檢測儀

設備型號：RS-1616K生長廠家：武漢巖海公司設備價值：功能簡介：適用于高應變、低應變(瞬態)測樁、P-S測井、振動監測、橋梁索力測試與分析、常時微動測試。

完整樁分析

圖108號樁時域曲線圖橫坐標為時間（ms）；縱坐標為幅值分析：108號樁樁徑400mm，樁長10m，為素混凝土樁，屬浮承樁，樁身完整，實測曲線表現為樁底反射信號為同相反射。為Ⅰ類樁。樁長L＝10m，Tr＝5.180ms，由Vp=2L/Tr。波速VP≈3861m/s圖210號樁時域曲線圖橫坐標為時間（ms）；縱坐標為幅值分析：210號樁樁徑400mm，樁長10m，為素混凝土樁，屬浮承樁，樁身完整，實測曲線表現為樁底反射信號為同相反射。為Ⅰ類樁。樁長L＝10m，Tr＝5.200ms由Vp=2L/Tr，波速VP≈3846m/s輕微缺陷樁分析：

圖414號樁時域曲線圖分析：該樁徑400mm，樁長10m，素混凝土樁，屬浮承樁，樁設計混凝土強度C20，樁底反射不明顯。曲線反映比較規則，在4.79米處出現同相反射，根據檢測完畢后的開挖驗證，發現5m左右為50cm的干沙層，判斷可能為樁受干沙層的吸水作用使其發生輕微斷裂。所以判4.79處輕微斷裂，為Ⅱ類樁。已知Tr＝5.005ms，則波速Vp≈3996m/s。由圖可讀出，Tr′＝2.520ms，由L′=Vp*Tr′/2得縮頸位置L′=4.79m。Tr′樁身缺陷位置的到達時間；L′為缺陷位置；

圖351樁時域曲線圖分析：該樁徑400m，樁長10m，素混凝土樁，屬浮承樁，樁設計混凝土強度C20，樁底反射不明顯。曲線反映比較規則，在4.79米處出現同相反射，根據檢測完畢后的開挖驗證，發現5m左右為50cm的干沙層，判斷可能為樁受干沙層的吸水作用使其發生輕微斷裂。所以判4.79處輕微斷裂，為Ⅱ類樁。

嚴重缺陷樁

圖275樁時域曲線圖分析：該樁徑400mm，樁長10m，素混凝土樁，屬浮承樁，樁設計混凝土強度C20，樁底反射不明顯。曲線反映比較規則，在4.93米處出現強烈同相反射，根據檢測完畢后的開挖驗證，發現5m左右為50cm的干沙層，判斷可能為樁受干沙層的吸水作用使其發生輕微斷裂。所以判4.93處輕微斷裂，為Ⅱ類樁。已知L＝10m，Tr＝5.250ms,由Vp=2L/Tr得波速Vp≈3809m/s.三、低應變動力測樁的科學屬性

測樁土木工程+應用地球物理測樁所涉及的學科門類:振動與波動力學；材料力學；彈性與塑性力學；巖土力學涉及的應用數學有：數學物理方程；調和分析；數據處理等第一章動力測樁的工程力學基礎第一節應力分析的基本理論和概念

一、載荷的分類靜載荷（staticload）：緩慢加到構件上載荷。動載荷（motiveload）：能引起構件各部分產生加速度的載荷。二、內力與應力

內力：內聚力，由于構建不受任何外力作用時，也

有內力，所以以后所說內力僅指改變部分。

應力：單位面積的內力。軸向力：內力沿桿件軸向作用的力。動力測樁所涉及的主要為軸向力。

正應力：由軸向力作用產生的應力。動力測樁所涉及的主要為正應力。如果正應力的方向和M點截面的外法線方向一致時稱拉應力，反之稱壓應力。正應力=軸向力/面積平衡時軸向力與外力大小相等方向相反第二節位移、變形和應變

軸向應變:由軸向力作用產生的應力

位移:應變第三節胡克定律第四節桿件的剛度與單位剛度

對于均勻材料的桿件有：N為軸向力，EA代表桿件的抗壓能力，稱為抗壓剛度。桿件的剛度與材料的揚氏模量和面積有關。在外力不變的情況下，面積的變化影響應變的大小。

稱為單位剛度

第五節泊松比與廣義胡克定律為何有負號？第六節應力集中概念

應力集中如果均勻桿件的截面積在某處突然發生變化，面積突然縮小時，應力突然增大，這種現象稱為應力集中。

第七節應變能的概念

應變能：構件受力作用時引起變形所需要的能量。應變能：構件受力作用時引起變形所需要的能量。

以上的事例證明，縮頸部分所受到的應變能體密度為擴頸部分的30倍。因此當載荷增加時，樁的縮頸部分比其他部分提前達到韌性摸量，首先產生破壞。

第八節混凝土的物理力學性質

混凝土是由水泥、沙、水及巖石骨料按一定配比組成的材料，水泥、沙和水在凝結硬化過程中形成水泥膠塊粘結在一起，混凝土是一種不太致密的混合材料，主要依靠由骨料與水泥膠塊中的結晶體組成的彈性骨架來承受荷載。彈性骨架使混凝土具有彈性變形的特點，同時水泥膠塊中凝膠體又使混凝土具有塑性變形的性質。一、混凝土的強度試驗

抗壓強度是混凝土的重要力學指標，它與水泥標號、水泥用量、水灰比、齡期、施工方法及養護條件等因素有關。試驗方法及試件一般有圓柱體和立方體兩種，我國規定采用15cm×15cm×15cm的標準立方體。由標準立方體試件測得的抗壓強度，稱為標準立方體抗壓強度。試驗方法是通過在試件上施加不同的縱向荷載，并測量荷載和相應的變形來獲得應力一應變曲線.應力應變曲線圖

應變應力（1）彈性變形階段（O—C段）由于試件變形所引起的應力與應變呈線性關系，即滿足胡克定律。變形是完全彈性的。并變形是可逆的。也就是說，加載與卸載時，應力與應變的變化是沿同一軌跡（Oc）進行的。彈性變形階段的最大應力稱為彈性極限或比例極限。（2）彈塑變形階段（c—a段）

應力與應變的關系呈非線性關系,已不能滿足胡克定律。這時應變隨荷載增大而增大，比應力a的增大要快一些。變形既有彈性部分，也有塑性部分。當荷載完全卸除后，試件的變形也不能完全恢復，這種不能恢復的變形稱為塑性變形.加載時應力應變的改變是沿著ocd曲線進行的，而卸載時沿dg線變化了。（3）完全塑性變形階段

（以a點為始點的一段）

當應力隨荷載繼續增大試件表面開始出現與加載方向