建筑地基質量檢測技術樁的基礎知識o樁的定義：樁是垂直或微斜埋置土中的受力桿件。定義中包含了樁的三要素：設置方向、包圍介質、結構特性1、設置方向：垂直或微斜設置，可傳遞垂直及少量的水平荷載。2、包圍介質：包圍與樁周的介質是（巖）土，上部結構荷載通過樁傳遞與（巖）土中。因此，樁的承載力除由樁身材料本身控制外，更重要的是受控于包圍樁周介質（巖）土的強度，往往（巖）土的強度對樁的承載力起決定性的作用。3、結構特性：樁的結構本身是受力桿件。樁基檢測概論樁基檢測內容：承載力和完整性。1.1單樁承載力包括單樁豎向抗壓承載力，豎向抗拔承載力，水平承載力。樁身完整性：反映樁身截面尺寸相對變化、樁身材料密實性和連續性的綜合定性指標。樁身缺陷：在一定程度上使樁身完整性惡化，引起樁身結構強度和耐久性降低的樁身斷裂、裂縫、縮頸、夾泥(雜物)、空洞、蜂窩、松散等不良現象的統稱檢測要求：齡期要求：低應變和聲透完整性檢測強度達到70%并不小于15MPa，鉆芯法則為28d或同條件養護試塊強度達到設計值。靜載試驗則除了滿足樁身強度達到設計要求外，還應滿足不同場地地質條件對休止期的要求（見下表）。檢測方法要求的場地條件和樣品狀態。低應變樁身完整性檢測應在基坑開挖至基底標高后進行，并應在靜載試驗前進行 、靜載試驗樁樁頭應加固處理并高出試坑底適當高度等。土的類別休止時間（d）土的類別休止時間（d）砂土7黏性土非飽和15粉土10飽和25注：對于泥漿護壁灌注樁，宜適當延長休止時間。樁基檢測技術分類樁基檢測法直觀檢測法輻射能檢測法靜力試樁法動力試樁法聲波透射法放射性元素能量衰減法高應變法低應變法靜載荷試驗法開

勘

閉

鉆挖

探

路

芯檢

孔

電

試測

檢

視

驗法

測

檢

法法

測法檢測方法

檢測目的確定單樁豎向抗壓極限承載力；單樁豎向抗壓靜載試驗判定豎向抗壓承載力是否滿足設計要求；通過樁身應變、位移測試，測定樁側、樁端阻力；

驗證高應變法的單樁豎向抗壓承載力檢測結果確定單樁豎向抗拔極限承載力；單樁豎向抗拔靜載試驗判定豎向抗拔承載力是否滿足設計要求；通過樁身應變、位移測試，測定樁的抗拔摩阻力單樁水平靜載試驗確定單樁水平臨界和極限承載力，推定土抗力參數；

判定水平承載力是否滿足設計要求；通過樁身應變、位移測試，測定樁身彎矩鉆芯法檢測灌注樁樁長、樁身混凝土強度、樁底沉渣厚度，判

定或鑒別樁端持力層巖土性狀，判定樁身完整性類

別低應變法檢測樁身缺陷及其位置，判定樁身完整性類別高應變法判定單樁豎向抗壓承載力是否滿足設計要求；

檢測樁身缺陷及其位置，判定樁身完整性類別；

分析樁側和樁端土阻力；進行打樁過程監控聲波透射法檢測灌注樁樁身缺陷及其位置，判定樁身完整性類別檢測結果評價1.樁身完整性檢測結果的分析與判定樁身完整性類別分類原則Ⅰ類樁樁身完整Ⅱ類樁樁身有輕微缺陷，不會影響樁身結構承

載力正常發揮Ⅲ類樁樁身有明顯缺陷，對樁身結構承載力有

影響Ⅳ類樁樁身存在嚴重缺陷靜載試驗分類樁基靜載試驗單樁豎向抗壓靜載試驗單樁豎向抗拔靜載試驗單樁水平靜載試驗依據為《建筑基樁檢測技術規范》(JGJ106-2014)《建筑地基基礎設計規范》(GB

50007-2011)地基土載荷試驗淺層平板載荷試驗、深層平板載荷試驗、螺旋板載荷試驗依據為《建筑地基基礎設計規范》(GB50007-2011）《巖土工程勘察規范》（GB

50021-2018）復合地基靜載荷試驗依據為《建筑地基處理技術規范》(JGJ79-2012)地基土載荷試驗淺層平板載荷試驗可適用于確定淺部地基土層的承壓板下應力主要影響范圍內的承載力。承壓板面積不應小于0.25m2，對于軟土不應小于0.5m2

。試坑寬度不應小于承壓板寬度或直徑的三倍，應保持試驗土層的原狀結構和天然濕度，宜在擬試壓表面用粗砂或中砂層找平中砂層找平，厚度不超過20mm。深層平板載荷試驗可適用于確定深部地基土及大直徑樁樁端土層在承壓板下應力主要影響范圍內的承載力。承壓板采用直徑為0.8m的剛性板，緊靠承壓板周圍外側的土層高度應不少于80cm

。加荷分級不應少于8級。最大加載量不應小于設計要求的兩倍。每級加載后,按間隔10、10、10、15、15min，以后為每隔半小時測讀一次沉降量，當在連續兩小時內，每小時的沉降量小于0.1mm時，則認為已趨穩定,可加下一級荷載。對于淺層平板試驗，當出現下列情況之一時，即可終止加載：承壓板周圍的土明顯地側向擠出；沉降s急驟增大，p-s曲線出現現陡降段；在某一級荷載下，24小時內沉降速率不能達到穩定；沉降量與承壓板寬度或直徑的之比大于或等于0.06；當滿足前3種情況之一時，其對應的前一級荷載定為極限荷載。對于深層平板試驗，當出現下列情況之一時，可終止加載：1.沉降s急驟增大，荷載～沉降曲線上有可判定極限承載力的陡降段，且沉降量超過0.04d(d為承壓板直徑）；

2.在某級荷載下，24小時內沉降速率不能達到穩定；3.本級沉降量大于前一級沉降量的5倍；4.當持力層土層堅硬，沉降量很小時，最大加載量不小于設計要求的2倍。當滿足前3種情況之一時，其對應的前一級荷載定為極限荷載。承載力特征值的確定應符合下列規定：當p-s曲線上有比例界限時，取該比例界限所對應的荷載值；當極限荷載小于對應比例界限荷載值的2倍時，取極限荷載值的一半；當不能按上述二款要求確定時，可取s/b=0.01～0.015所對應的荷載，但其值不應大于最大加載量的一半。同一土層參加統計的試驗點不應少于三點，當試驗實測值的極差不超過其平均值的30%時，取此平均值作為該土層的地基承載力特征值fak。復合地基載荷試驗各種地基處理方法的承載力檢驗對于灰土地基、砂和砂石地基、土工合成材料地基、粉煤灰地基、強夯地基、注漿地基、預壓地基，地基承載力檢驗應采用地基土平板載荷試驗，（壓板面積壓實地基不小于1.0m2，夯實地基不宜小于2.0m2）檢驗數量為每單位工程不小于3點；對于水泥土攪拌樁復合地基、高壓噴射注漿樁復合地基、砂樁地基、振沖樁復合

地基、土和灰土擠密樁復合地基、水泥粉煤灰碎石樁復合地基及夯實水泥土樁復

合地基，地基承載力檢驗應采用復合地基和單樁靜載荷載荷試驗，其承載力檢驗，數量為總數的1%，但不應小于3點。單樁復合地基載荷試驗的承壓板可用圓形或方形，面積為一根樁承擔的處理面積；多樁復合地基載荷試驗的承壓板可用方形或矩形，其尺寸按實際樁數所承擔的處理面積確定。每加一級荷載前后均應各讀記承壓板沉降量一次，以后每半個小時讀記一次。當一小時內沉降量小于0.1mm時，即可加下一級荷載。當出現下列情況之一時，即可終止加載：沉降急劇增大，土被擠出或承壓板周圍出現明顯的隆起；承壓板的累計沉降量已大于其寬度或直徑的6％：當達不到極限荷載，而最大加載壓力已大于設計要求壓力值的2倍。承載力特征值的確定應符合下列規定：1.當Q-s曲線上極限荷載能確定，而其值不小于對應比例界限的2倍時，可取比例界限；當其值小于對應比例界限的2倍時，可取極限荷載的一半；一根樁承擔的處理面積可按如下方法計算：對于矩形布樁，一根樁承擔的處理面積等于兩個方向的樁距的乘積；de=1.13s對于等邊三角形布樁，一根樁承擔的處理面積等于0.866乘以樁距的平方；等效圓直徑de=1.05s對于梅花形布樁，一根樁承擔的處理面積等于樁的行距與排距的乘積。樁行距行距樁距排距排距樁距排距排距圖

2-3

復合地基的幾種典型布樁方式某商住樓地基采用CFG樁復合地基，筏板基礎。CFG樁直徑Φ600mm，長13500mm.。設計復合地基承載力220kPa，樁按正三角形布置，樁中心到樁中心的距離為2000mm，問進行單樁復合地基載荷檢測，需要面積為多大的承壓板？試驗最大加載量為多少（精確至0.01m2）答：單根樁承擔的處理面積(1.05

2)2

3.14

4

3.462m2試驗最大加載量：220

3.462

2

1524kN樁基靜載試驗一、豎向抗壓靜載試驗；二、單樁豎向抗拔靜荷載試驗；三、單樁水平靜載試驗；靜載試驗可確定樁的承載力，可為設計提供依據，也可以為工程驗收提供依據，是獲得樁軸向抗壓、抗拔以及橫向承載力的最基本、最可靠的方法。我國建筑工程中慣用的靜載試驗方法是維持荷載法。一般常用慢速維持荷載法。靜載方法原理簡介利用堆載或錨樁等反力裝置，由千斤頂施力于單樁，并記錄被測對象的位移變化，由獲得的力與位移曲線（Q-S），或位移時間曲線（S-Lgt）等資料，按照國家行業標準可確定:1、單樁極限承載力2、對工程樁的承載力進行抽樣檢驗和評價3、實測樁身摩阻力和樁端阻力(研究性試驗)適用范圍：單樁豎向抗壓靜載荷試驗、單樁水平靜載荷試驗、單樁豎向抗拔靜載荷試驗。（一）豎向抗壓靜載試驗單樁豎向抗壓靜載試驗，就是采用接近于豎向抗壓樁實際工作條件的試驗方法。荷載作用于樁頂，樁頂產生位移（沉降），可得到單根試樁Q－S曲線，還可獲得每級荷載下樁頂沉降隨時間的變化曲線S－lgt，當樁身中埋設量測元件（傳感器、位移桿）時，還可以直接測得樁側各土層的極限摩阻力和端承力（成本較高，主要用于大型、重點工程和科研試驗）。試驗加載裝置1、錨樁橫梁反力裝置；2、堆重平臺反力裝置；3、錨樁堆重聯合反力裝置；4、地錨反力裝置；測試儀表一般選用單臺或多臺同型號的千斤頂并聯加載；荷載可用并聯于千斤頂的高精度壓力表測定油壓，并換算為荷載，重要的樁基試驗還需在千斤頂上放置應力環或壓力傳感器實行雙控校正。沉降測量一般采用百分表或電子位移計，設置在樁的2個正交直徑方向，對稱安裝4個；小直徑樁可安裝2個或3個。沉降測定平面離開樁頂的距離不應小于0.5倍樁徑。加載方法一般采用慢速維持荷載法，即逐級加載，每一級荷載達到相對穩定后，再加下一級荷載，直至破壞，然后卸載至零。慢速維持荷載法現場試驗技術控制要求比對表項目GB50007-2011JGJ106-2014說明預壓1～2級檢查加載與觀測系統加載分級8～1010級等量，第一級可

取分級荷載的2

倍以10級等量為宜。測讀時間間隔min5、10、15、15、15、30、30……5、10、15、15、15、30、30……一致判穩標準樁的沉降量連續兩次

在每小時內小于0.1mm時可視為穩每一小時內的樁頂沉

降量不超過0.1mm，并連續出現兩次區別在于“小于”和

“不超過慢速維持荷載法現場試驗技術控制要求比對表項目GB50007-2011JGJ106-2014說明終止加載

條件1.當荷載-沉降(Q-s)曲線上有可判

定極限承載力的陡降段，且

樁頂總沉降量超過40mm。1..某級荷載作用下，△sn+1/△sn>5時。（當樁頂沉降能相對穩定且總沉

降量小于40mm時，宜加載至樁頂

總沉降量超過40mm。）當△sn+1/△sn>5時，

可認為出現

“陡降段”。2.△sn+1/△sn≥2，且經24小時尚未

達到穩定。2

△sn+1/△sn≥2，且經24小時尚未達到

相對穩定標準。一致3

已達到設計要求的最大加載量。驗收4

當工程樁作錨樁時，錨樁上拔量已

達到允許值。再加載試驗無法

進行。3.25m以上的非嵌巖樁，Q-s曲線

呈緩變型時，樁頂總沉降量

大于60-80mm。5

當荷載～沉降曲線呈緩變型時，可

加載至樁頂總沉降量60～80mm。對緩變型Q-s曲線

的最小總沉

降量控制要

求。4.在特殊條件下，可根據具體要

求加載至樁頂總沉降量大于

100mm。6在特殊情況下，可根據具體要求加載

至樁頂累計沉降量超過80mm。（樁底支承在堅硬巖(土)層上，

樁的沉降量很小時，最大加載量不應小于設計荷載的兩

倍。）（二）豎向抗拔靜荷載試驗高聳建（構）筑物往往承受較大的水平力，導致部分樁承受上拔力，多層地下室的底板也會承受較大水浮力，而抗拔樁是重要的措施。迄今為止，樁基礎上拔承載力的計算還沒有從理論上得以很好解決，現場原位抗拔試驗就顯得相當重要。對于工程樁抽樣檢測時，可按設計要求確定最大加載量。1、試驗依據的技術標準JGJ106-2014試驗方法：慢速維持荷載法，多循環加、卸載方法。2、試驗數量的確定檢測數量不應少于總樁數的1%，且不應少于3根。可參照前述內容。3、現場試驗單樁豎向抗拔靜載試驗宜采用慢速維持荷載法。需要時，也可采用多循環加、卸載方法。慢速維持荷載法可按下面要求進行。1）加卸載分級加載應分級進行，采用逐級等量加載；分級荷載宜為最大加載量或預估極限承載力的1/10，其中第一級可取分級荷載的2倍。終止試驗后開始卸載，卸載應分級進行，每級卸載量取加載時分級荷載的2倍，逐級等量卸載。加、卸載時應使荷載傳遞均勻、連續、無沖擊，每級荷載在維持過程中的變化幅度不得超過分級荷載的10%。慢速維持荷載法可按下面要求進行。2）樁頂上拔量的測量加載時，每級荷載施加后按第5、15、30、45、60min測讀樁頂沉降量，以后每隔30min測讀一次。卸載時，每級荷載維持1h，按第5、15、

30、60min測讀樁頂沉降量；卸載至零后，應測讀樁頂殘余沉降量，維持時間為3h，測讀時間為第5、10、15、30min，以后每隔30min測讀

一次。試驗時應注意觀察樁身混凝土開裂情況。3）變形相對穩定標準在每級荷載作用下，樁頂的沉降量在每小時內不超過0.1mm，并連續出現兩次，可視為穩定（由1.5h內的沉降觀測值計算）。當樁頂上拔速率達到相對穩定標準時，再施加下一級荷載。慢速維持荷載法可按下面要求進行。4）終止加載條件當出現下列情況之一時，可終止加載：(1)(2)(3)(4)在某級荷載作用下，樁頂上拔量大于前一級上拔荷載作用下的上拔量5倍。按樁頂上拔量控制，當累計樁頂上拔量超過100mm時。按鋼筋抗拉強度控制，鋼筋應力達到鋼筋強度標準值的0.9倍。對于驗收抽樣檢測的工程樁，達到設計要求的最大上拔荷載值。如果在較小荷載下出現某級荷載的樁頂上拔量大于前一級荷載下的5倍時，應綜合分析原因。若是試驗樁，必要時可繼續加載，當樁身混凝土出現多條環向裂縫后，其樁頂位移會出現小的突變，而此時并非達到樁側土的極限抗拔力。4、現場試驗的記錄要求試驗資料的收集與記錄可參照豎向抗壓靜載試驗的有關規定執行（三）單樁水平靜荷載試驗1、試驗依據的技術標準《建筑基樁檢測技術規范》JGJ106-2014試驗方法單向多循環加載法、慢速維持荷載法。2、試驗數量的確定試驗數量應根據設計要求及工程地質條件確定，不應小于總樁數的1%，且不少于3根。3、現場試驗裝置及控制要求典型的試驗裝置試驗裝置與儀器設備見圖試驗裝置示意圖2、現場試驗單樁水平靜載試驗宜根據工程樁實際受力特性，選用單向多循環加載法或慢速維持荷載法。單向多循環加載法主要是模擬實際結構的受力形式，但由于結構物承受的實際荷載異常復雜，很難達到預期目的。對于長期承受水平荷載作用的工程樁，加載方式宜采用慢速維持荷載法。對需測量樁身應力或應變的試驗樁不宜采取單向多循環加載法，因為它會對樁身內力的測試帶來不穩定因素，此時應采用慢速或快速維持荷載法。現場試驗1）加卸載方式和水平位移測量單向多循環加載法的分級荷載應小于預估水平極

限承載力或最大試驗荷載的1/10，每級荷載施加后，恒載4min后可測讀水平位移，然后卸載為零，停

2min測讀殘余水平位移。至此完成一個加卸載循環，如此循環5次，完成一級荷載的位移觀測。試驗不得中間停頓。慢速維持荷載法的加卸載分級、試驗方法及穩定標準應按“單樁豎向抗壓靜載試驗”一章的相關規定進行。測量樁身應力或應變時，測試數據的測讀宜與水平位移測量同步。2）終止加載條件當出現下列情況之一時，可終止加載：①身折斷。對長樁和中長樁，水平承載力作用下的破壞特征是樁身彎曲破壞，即樁發生折斷，此時試驗自然終止。②水平位移超過30～40mm（軟土取40mm）。③水平位移達到設計要求的水平位移允許值。本條主要針對水平承載力驗收檢測。0

12

3

4

5

6水平力H（

kN）水平變位Y

0圖6.2單向多循環加卸載法H

0－t－Y

0自平衡法靜載試驗技術傳統單極豎向抗壓靜載試驗需要較大的反力裝置，除非埋設樁底反力和樁身應力、應變測量元件，試驗結果不能劃分樁側阻力和樁端阻力。

對于大直徑大噸位的樁和大開挖的樁基工程，由于試驗設備無法安裝，靜載試驗難以進行。靜載試驗工作費時、費力、費錢。以致許多重要的建、構筑物的大噸位基樁往往得不到準確的承載力數據，基樁的承載潛力不能得到有效地發揮。原理自平衡法靜載試驗技術是將千斤頂放置在樁的底部，向上頂樁身的同時，向下壓樁底，使樁的摩阻力和端阻力互為反力，分別得到荷載一位移曲線，疊加后得到樁頂的承載力和位移關系的Q－s曲線。這種方法解決了大噸位樁豎向承載力現場試驗，并分別測得樁側阻力和樁端阻力以便更有利于指導設計。利用這種新試驗技術，還可完成人工挖孔樁持力層原位荷載試驗，對受場地條件限制無法進行常規靜載試驗的樁進行單樁豎向承載力現場試驗。試驗裝置自平衡試樁法的主要裝置是經特別設計的液壓千斤頂式的荷載箱，也稱為壓力單元。荷載箱可以是一次性的，也可以是可回收的。可回收的荷載箱一般放置在空心預制樁的內部、離樁底不遠的位置。一對精細加工的卡口事先澆筑在試驗樁內部樁端的稍上部，試驗時將荷載箱放到卡口的位置，順時針旋轉90度，將其鎖住；試驗后再逆時針旋轉90度，將其卸下回收，重復使用。不可回收的千斤頂可以是鍋式的，可以是鞘式的.樁基低應變動力檢測樁基動力檢測是指在樁頂施加一個動態力（可以是瞬態沖擊力或穩態激振力）。樁土系統在動態力的作用下產生動態響應信號（位移、速度、加速度信號），通過對信號的時域分析、頻域分析或傳遞函數分析，判斷樁身結構的完整性，推斷單樁承載力。根據作用在樁頂上的動荷載能量能否使樁土之間發生一定彈性位移或塑性位移，把動力測樁分為低應變、高應變兩種方法。低應變作用在樁頂上的動荷載遠小于樁的使用荷載，能量小，只能使樁土產生彈性變形。基本概念及檢測原理基本概念低應變動力法（反射波法，機械阻抗法等）試樁理論基礎以一維線彈性桿件模型為依據，利用應力波在樁中傳播時，當樁身的波阻抗發生變化會產生反射的原理，通過分析反射波的幅值、相位、到達時間，得出樁缺陷的大小、性質、位置等信息，最終對樁基的完整性給予評價。基本概念及檢測原理應力波在樁中的傳播波的產生與傳播在彈性介質中，任何一個質點機械振動時，因為這

個質點與其鄰近的質點間有相互作用的彈性力聯系著，所以它的振動將傳遞給與之相鄰近的質點，使鄰近的質點也同樣地發生振動，然后振動又傳給下一個質點，依次類推。這樣，振動就由近及遠向各個方向以一定速度傳播出去，從而形成了機械波。從上述可知，機械波的產生，有二個因素：Ⅰ做機械振動的波（聲）源--錘或立棒敲擊；Ⅱ其次要有傳播這種機械振動的介質----樁體。理論基礎一維線彈性桿件模型（材質均勻、截面恒定、彈性桿面積A

彈模E密度ρ

波速c）理論基礎是一維波動理論σ

xσ+

dxxdx

uc2

x2

t

2

2u

1

2u理論基礎樁截面變化處平衡相容條件：位移連續條件力連續條件速度連續條件應力應變關系Z1↓Va Vb

↑Fa

↓

Fb↑Vc

↓Fc

↓Z2理論基礎a=Z2/Z1反射波力Fb＝Fa(a-1)/(a+1)透射波力Fc=Fa*2a/(a+1)反射波速度vb=-va(a-1)/(a+1)透射波速度vc=va

*2/(a+1)理論基礎a＝1，則不存在突變，也無反射波。a＞1時，相當于擴徑，為反相反射。a＜1時，相當于縮徑，為同相反射。a為無窮大，相當于固定端，反射波使固定端處力值加倍，速度為零。a為0，相當于自由端，反射波使自由端處速度值加倍，力值為零。反射波法反射波法是在樁身頂部進行豎向激振產生彈性波，彈性波沿著樁身向下傳播，當樁身阻抗存在明顯差異的界面（如樁底、斷樁和嚴重離析等）或樁身截面積變化（如縮徑或擴徑）部位，將發生反射波，經接收放大、濾波和數據處理可以識別來自樁身不同部位的反射信息，據計算樁身波速，以判斷樁身完整性及估計混凝土強度等級并校核樁的實際長度。應力波在自由端完整樁中的傳播TVLTVLTVL現場檢測工作檢測工作流程檢測任務委托---調查、資料收集---制定檢測方案---現場檢測---計算機分析和結果評價----檢測報告及報告歸檔調查與資料收集被檢工程項目名稱及建設、設計、施工監理單位名稱；工程項目地點、規模、地基基礎設計等級、樁基礎型式、設計對 檢測要求等工程概況被檢工程的巖土工程勘察資料(地層分層、持力層等)；設計樁基礎施工樁位圖、樁徑、樁長、施工記錄、直徑、鋼筋籠規格和長度、砼標號等級等。檢測方案的編寫委托方、設計單位的要求，即檢測目的工程概況、樁基工程概況工程地質概況檢測方法及檢測方法選用依據檢測依據、標準、規范試驗樁處理要求受檢樁抽樣方案檢測部署：設備、人員配置；水電要求、檢測環境、檢測配 合；檢測時間安排試驗過程試驗報告涵蓋內容簡述儀器設備動測儀：2級標準以上：應在《基樁動測儀》JG/T3055采樣頻率：≥20kHzA/D轉換：≥12位采樣點數：≥1024頻率響應：3～3000Hz內幅頻誤差≤±5％，2～5000Hz內幅頻誤差≤±10％幅值非線性：≤5％傳感器安裝諧振頻率：≥10kHz一、激振設備：力錘、力棒；錘頭或錘墊材料選用工程塑料、高強度尼龍、鋁、銅、鐵、錘墊用橡皮；錘的質量從幾百克到幾十千克。二、激振設備選擇：根據檢測對象，短樁和淺部缺陷的樁，選用硬度較大的錘，產生的入射波的脈沖較窄，頻率較高，分辨率高。缺點：能量衰減快，檢測深度小。長樁和深部缺陷的樁，選用剛度較小的錘，入射波的脈沖較寬，頻率較低，傳播距離較大，檢測深度大。缺點：分辨率較低，較小缺陷發現不了。脈沖寬度影響因素，與錘頭材質和錘頭面積有關，錘頭面積越大，錘頭材質越軟，脈沖寬度越寬，反之脈沖寬度越窄。錘的落距與脈沖寬度關系不大，落距大只是產生的信號能量大。三、傳感器速度傳感器：諧振頻率30Hz，低于諧振靈敏度下降，高頻1500-2000Hz加速度傳感器：靈敏度高，頻帶寬（頻帶范圍1-5000Hz）現場檢測樁頭處理受檢樁樁頂的混凝土質量、截面尺寸應與樁身設計條件基本等同。灌注樁應鑿去樁頂浮漿或松散、破損部分，并露出堅硬的混凝土表面樁頂表面應平整干凈且無積水；應將敲擊點和響應測量傳感器安裝點部位磨平；妨礙正常測試的樁頂外露主筋應割掉。對于預應力管樁，法蘭盤與樁身混凝土之間結合不緊密時，應采用電鋸將樁頭鋸平。如對測試有影響，樁頭應與混凝土承臺或墊層斷開傳感器安裝及激振點選擇：傳感器用耦合劑粘結時，粘結層應盡可能薄；但傳感器底安裝面應與樁頂面緊密接觸。激振以及傳感器安裝均應沿樁的軸線方向。實心樁的激振點位置應選擇在樁中心，測量傳感器安裝位置宜為距樁中心2/3半徑處；空心樁的激振點與測量傳感器安裝位置宜在同一水平面上，且與樁中心連線形成的夾角宜為90°，激振點和測量傳感器安裝位置宜為樁壁厚的

1/2處。現場檢測現場檢測儀器參數采樣頻率：是對信號離散采樣時,每秒鐘采樣點數采樣點數：一次記錄曲線數據點得個數（一般N=1024點）對于時域信號，采樣頻率越高，則采集數字信號越接近模擬信號，越有利于缺陷位置的判別。時域記錄的時間段長度應不小于2L/C+5ms，幅頻信號分析的頻率范圍上限不應小于

2000Hz采樣間隔μs:是指兩個相鄰采樣點間的時間差。記錄長度ms:即在滿足采樣定理的前提下，應與被測樁的樁長（L）相適應的顯示屏的最大時間，（其值是采樣間隔×1024ms）一般情況下可以取Δt=（2～3）L（μs）。儀器增益是指整機放大器的輸出相對輸入信號的放大能力，一般應該根據激振方式通過現場對比試驗確定，在正常情況下以信號足夠大而又不使其溢出限幅為原則（浮點式除外），而對于沒有指數放大動能的儀器，為了方便計算平均波速而突出樁底反射，除了加大激振力外，可提高增益，以便樁底反射信號得到放大。現場檢測結果分析信號后處理：選擇合適的波速、濾波、放大系數選擇能夠反應樁身缺陷的波形指數放大原始曲線指數放大樁身缺陷位置的計算時域法：頻域法：xx

1

t

c2x

1

c2

f

ΔT=

2L/cΔtx

=2x/cV(mm/s)t(ms)4Δf3Δf

'V(mm/s)1500

f(Hz)0

300

600

900

1200實際應用中：時域法簡單，故應用較多機械阻抗法與反射波法1、采用瞬態沖擊方式，通過實測樁頂加速度或速度響應時域曲線，借一維波動理論分析來判定基樁的樁身完整性。動測儀對時域曲線進行傅立葉變換，得到速度響應頻域曲線，當動測儀具有實測錘擊力并對其進行傅立葉變換，二者相除，便得到導納曲線，稱之為瞬態機械阻抗法。當為保證每條譜線上的力值分配均勻，也有用穩態激振方式直接測得導納曲線，稱之為穩態機械阻抗法。可以看出，時域信號和頻域信號可通過傅立葉變換建立對應關系，對同一根樁，只要邊界和初始條件相同，時域和頻域分析理應殊途同歸。2、二者在曲線形態分析上殊途同歸，但是機械阻抗法能夠提供動剛度，實測導納等參數，比反射波法提供了更加豐富的樁-土體系信息。在結合曲線基礎上，這些參數在定性判定單樁承載力，樁身缺陷類型，樁土嵌固結合等方面使得測試結果更加準確，合理。樁基高應變動力檢測高應變動力試樁的基本原理：用重錘沖擊樁頂，使樁土產生足夠的相對位移，以充分激發樁周土阻力和樁端支承力，通過安裝在樁頂以下樁身兩側的力和加速度傳感器接收樁的應力波信號，應用應力波理論分析處理力和速度時程曲線，從而判定樁的承載力和評價樁身質量完整性.示意圖基本原理一維波動方程樁動測技術是以一維波動方程為理論基礎。假設樁為等截面細長桿

2u W

2uAE

z

2

dz

g

t

2將方程的波動解為二個反向波的疊加：U(z,t)=f(z－ct)＋g(z＋ct)波f(z－ct)以波速c沿x軸正向傳播，g（z＋ct）以波速c沿x軸負向傳播基本理論上、下行波的計算自由桿受錘擊后，將產生以波速c向下傳播的壓縮波（下行波）在反射波來到之前，即無上行波時，力和速度是成比例的，比例系數為Z，所以實測的力和速度波形，只有下行波時，F和Z·V應該是重合的根據線性疊加原理，桿件任一截面在不同時刻的軸力和運動速度是上、下行波的疊加下行波

Wd(t)=1/2〔F(t)＋V(t)Z〕上行波

Wd(t)=1/2〔F(t)－V(t)Z〕基本理論樁側阻力的反射波樁頂受錘擊作用，應力波沿樁身傳播，遇樁側土摩阻力R時將產生上行的壓力波和下行的拉力波應力波傳播過程，遇到樁側土摩阻力時，將產生上行的壓波和下行的拉力波，數值分別為摩阻力的一半。上行為R/2的壓力波，經2X/c時刻到達測點。它對測點波形影響是，使力值增加，速度值減小，也就是力和速度波形分開，分開距離在數值

上正好是樁側摩阻力值。數值－R/2的下行拉力波將和下行的錘擊波F(t)疊加，傳播至樁底后產生反射。基本理論樁身阻抗變化的反射波根據反射系數公式：

RV=(Z1－Z2)/

(Z1＋Z2)應力波沿桿體傳播過程，當遇阻抗變小時，Z2＜Z1，反射系數RV為正，反射波與入射壓力波同相位，即運動速度皆向下，上行波必為拉力波，所以遇阻抗變小，如縮頸、斷樁、混凝土離析或夾泥，其反射波為拉力波。拉力波到達測點，對波形影響，使力減小，速度值增大，即力

波形下移，而速度波形上移。應力波沿桿體傳播過程，當遇阻抗變大時，Z2＞Z1，反射系數RV為負，反射波與入射壓力波反相位，即運動速度前者向上，后者向下。所以遇阻抗變大，如擴頸或嵌巖樁，產生的反射波為壓力波。壓力波到達測點，對波形影響，使力增大，速度值減小，即力波形上移，而速度波形下移。儀器設備錘擊設備：錘擊設備宜具有穩固的導向裝置；打樁機械或類似的裝置（導桿式柴油錘除外）都可作為錘擊設備高應變檢測用重錘應材質均勻、形狀對稱、錘底平整。高徑（寬）比不得小于1，并采用鑄鐵或鑄鋼制作。當采取自由落錘安裝加速度傳感器的方式實測錘機力時，重錘應整體鑄造。且高徑（寬）比應在1.0～1.5范圍內進行高應變承載力檢測時，錘的重量應大于預估單樁承載力特征值的1.0%～1.5%，混凝土樁的樁徑大于600mm或樁長大于30m時取高值傳感器（力、加速度）、測樁儀、精密水準儀現場檢測樁頭處理混凝土樁應先鑿掉樁頂部的破碎層和軟弱混凝土樁頭頂面應平整，樁頭中軸線與樁身上部的中軸線應重合樁頭主筋應全部直通至樁頂混凝土保護層之下，各主筋應在同一高度上距樁頂1倍樁徑范圍內，宜用厚度為3～5mm的鋼板圍裹或樁距樁頂1.5倍樁徑范圍內設置箍筋，間距不宜大于lOOmm。樁頂應設置鋼筋網片2～3層，間距60一lOOmm樁頭混凝土強度等級宜比樁身混凝土提高1—2級，且不得低于C30樁頭測點處截面尺寸應與原樁身截面尺寸相同現場檢測傳感器安裝現場檢測現場檢測測試參數設定(1)

傳感器參數設定值按計量檢定結果設定。(2)

測點處的樁截面尺寸按實際測量確定。實心樁（鉆孔灌注樁、預制方樁）樁身截面積實心部分的面積。管樁（鋼管樁、預應力鋼筋混凝土管樁）樁身截面積就是其壁的面積。現場檢測(3)

質量密度、彈性模量按樁的設定。經驗法根據以往經驗確定傳感器截面處樁身材料的波速C、彈性模量E。計算法彈性模量E

和波速C有公式：E=ρC2，在實際試驗中，一般是先確定了波速C，再計算彈性模量E。目的是為了計算出截面處所受內力。現場檢測(4)

平均波速的確定。一般來說，鋼管樁的材料是比較均勻的；一般混凝土灌注樁為3300-3800m/s預制方樁為3800-4000m/s預應力管樁為3900-4400m/s現場檢測(5)測點以下樁長和截面積按設計或施工記錄提供的數據設定。測點以下樁長指樁頭傳感器安裝點至樁底的樁長，一般不包括樁尖部分。入土樁長指嵌入土中的樁長，是地面或基坑底面至樁底的樁長。(6)采樣時間間隔宜為50～200μs。采樣時間間隔一般為根據樁長和波速自動計算，有些儀器也可以人為設定。現場檢測重錘低擊是保障高應變法檢測承載力準確性的基本原則。承載力檢測時宜實測樁的貫入度，單擊貫入度宜在2～6mm之間最大錘擊落距不宜大于2.5m控制落錘高度一般基于以下條件：沖擊力不宜過高，否則樁體材料會塑性變形甚至破壞；樁體有一定的沉降位移，確保樁被打動；要求落錘穩定o樁的貫入度可采用精密水準儀等儀器測定CASE法和CAPWAP法CASE法和CAPWAP法是目前最常用的兩種高應變動力試樁分析方法，也是狹義的高應變動力試樁分析法。它們的現場測試方法和測試系統完全相同，通過重錘沖擊樁頭，產生沿樁身向下傳播的應力波和一定的樁土位移，利用對稱安裝于樁頂兩側的加速度計和特制工具式應變計

記錄沖擊波作用下的加速度與應變，并通過長線電纜傳輸

給樁基動測儀；然后采用不同軟件求得相應承載力和基樁

質量完整性指數.CASE法由于分析較為簡單，可在現場提

交，高應變動力試樁現場測試示意圖結果，因而也稱波動

方程實時分析法；而擬合法（

CAPWAP法）因要進行大量擬合反演運算，一般只能在室內進行。CASE法凱司法是一套以行波理論為基礎的樁動力測量和分析方法。這個方法從行波理論出發，導出了一套簡潔的分析計算公式并改善了相應的測量儀器，使之能在打樁現場立即得到關于樁的承載力。樁身完整性、樁身應力和錘擊能量傳遞等分析結果其優點是具有很強的實時測量分析功能。缺點：在推導過程中對樁-土力學模型作出了許多與樁-土體系實際的力學性狀相差較大的簡化假定，邏輯上是不夠嚴謹的，只能稱為一維波動方程的準封閉解。ＣＡＳＥ法計算承載力CASE法的近似假定⑴樁身阻抗恒定，即樁身截面不變，樁身材質均勻且無明顯的缺陷。⑵只考慮樁底的動阻尼，忽略樁側土的動阻尼，而且靜阻力始終保持恒定。⑶應力波在傳播過程中沒有能量耗散和信號畸變。（4）在（t1~t1+4l/c）時段內樁側各點的摩阻力不變。適用范圍：樁身材質、截面應基本均勻的中小直徑樁CASE基本原理1)阻力波t=x/c時刻,深度x處的土阻力Rx被激發Rx/2的壓力波影響于2x/c時刻反射回樁頂，它將使樁頂力曲線上升Rx/2同時使速度曲線下降Rx/(2Z）時程曲線的2x/c時刻，力曲線與速度曲線之間的差值代表了應力波從樁頂下行至x深度的過程中所受到的所有土阻力之和(包括動阻力)2xx兩曲線的差值增加為

Rx

R

Z

R

2Z

CASE法計算公式22s

c1

1

cR

1

1

J

F

t

Z

V

t

1

1

J

F

t

2L

Z

V

t

2L

1

c

1

c

打樁總阻力估算公式（包括動阻力）：記初始速度曲線第一峰的時刻為t1去除土阻尼的影響后，CASE計算公式：t2

t1

2L

/

c1

21

2TR

1

F

t

F

t

1

V

t

V

t

2

2Z

Jc值取值問題在凱斯法承載力計算公式中，真正需要人設定的參數只有凱斯阻尼系數Jc。凱斯阻尼系數Jc

物理意義：樁尖處持力土層的凱斯阻尼系數Jc，主要取決于土層的顆粒細度。粘滯阻尼系數Jv只與土的性質有關。由于Jc=Jv/Z，所以Jc

就不僅與土的性質有關，還與樁的情況有關。事實上，為了使計算公式簡化，凱斯法在公式推導前

作了一些假定，通常這些假定與實際情況是不相符的，為滿足計算結果的精度，就將這些不相符的影響都反

映到凱斯阻尼系數Jc

中去。最近幾年，隨著動測技術研究的深入和測試經驗的

積累，許多技術人員對傳統理論認為Jc值只和樁端

土特性有關的看法提出了異議，現在，越來越多的

人認為，Jc值就象是一個靜載試驗結果與CASE法動測結果的經驗比例系數，樁端土質特性僅供參考。PDI公司Case

法阻尼系數經驗取值樁端土質砂土粉砂粉土粉質粘土黏土0.1~0.150.15~0.250.25~0.40.4~0.70.7~1.0CASE法限制條件對于大直徑擴底樁和Q-s曲線具有緩變型特征的大直徑灌注樁，不宜采用本方法進行豎向抗壓承載力檢測只限于中、小直徑樁。樁身材質、截面應基本均勻。阻尼系數Jc宜根據同條件下靜載試驗結果校核，或應在已取得相近條件下可靠對比資料后，采用實測曲線擬合法確定Jc值，擬合計算的樁數應不少于檢測總樁數的30%，且不少于3根。在同一場地、地質條件相近和樁型及其截面積相同情況下，Jc值的極差不宜大于平均值的30%。CAPWAP實測曲線擬合法實測曲線擬合法是通過波動問題數值計算，反演確定樁和土的力學模型及其參數值。其過程為：假定各樁單元的樁和土力學模型及其模型參數，利用實測的速度（或力、上行波、下行波）曲線作為輸人邊界條件，數值求解波動方程，反算

樁頂的力（或速度、下行波、上行波）曲線。若計算的曲線與實測曲線不吻合，說明假設的模型或其

參數不合理，有針對性地調整模型及參數再行計算，直至計算曲線與實測曲線（以及貫人度的計算值與

實測值）的吻合程度良好且不易進一步改善為止。將樁分成個桿件單元，每個單元的長度大約為1m左右，如圖3.7所示，我們作如下假設:（1）樁身是連續的時不變的一維彈性桿件；（2）單元的截面積與彈性模量與樁的相同；（3）阻抗的變化僅發生在相鄰單元的界面處，應力波在單元內部不發生變化；應力波通過各個單元的時間相等；土阻力僅作用在各個單元的底部。Capwapc程序擬合分析的一般過程將實測曲線轉換為Capwapc程序數據文件，并啟動程序調入數

據文件；輸入樁的基本參數，進行數據調整，檢查波形是否規則、合理，并校核輸入的波速等參數是否合理；建立樁的模型，必要時更改樁的阻抗參數以及樁單元長度參數；對土的參數賦予初值，選擇擬合類型（一般可選力曲線為擬合方向）；程序分析計算；得出計算曲線，并與實測曲線對比，檢驗擬合效果；若滿足要求，則保存并輸出計算結果，程序結束；若不滿足要求，調整參數繼續分析計算。合理的擬合結果除了擬合質量數MQN（一般要求≦5）滿足要求外，更重要的是計算結果在合理范圍內，并且所用的樁土參數特別是側阻力和端阻力符合實際情況，沒有超出或者低于勘察報告所提供的參數很多，這樣的計算結果才是我們能接受的結果。否則即使擬合質量數MQN很低，而所用參數不接近實際情況也不能稱其為正確結果。限制條件1）樁身存在缺陷，無法判定樁的豎向承載力。2）樁身缺陷對水平承載力有影響。3）單擊貫人度大，樁底同向反射強烈且反射峰較寬，側阻力波、端阻力波反射弱，即波形表現出豎向承載性狀明顯與勘察報告中的地質條件不符合。4）嵌巖樁樁底同向反射強烈，且在時間2L/C后無明顯端阻力反射,也可采用鉆芯法核驗。灌注樁聲波檢測基樁成孔后，灌混凝土之前，在樁內預埋若干根聲測管作為聲波發射和接收換能器的通

道，在樁身混凝土灌注若干天后開始檢測，

用聲波檢測儀沿樁的縱軸方向以一定的間距

逐點檢測聲波穿過樁身各截面的聲學參數，

然后對這些檢測數據進行處理，分析和判斷，以確定樁身混凝土缺陷的位置、程度，從而

推斷樁身混凝土的完整性。基本概念1、聲波透射法的概念在預埋聲測管之間發射并接收聲波，通過實測聲波在混凝土介質中傳播的聲時、頻率和波幅衰減等聲學參數的相對變化，對樁身完整性進行檢測的方法。混凝土檢測的聲波頻率一般在20～250kHz，屬超聲波頻段。2、聲波透射法的適用范圍適用于已預埋聲測管的混凝土灌注樁樁身完整性檢測，判定樁身缺陷的程度并確定其位置。儀器設備聲波透射法儀器設備儀器組成：聲波儀+換能器換能器包括：平面換能器、柱狀徑向換能器、一發雙收徑向換能器。用于基樁中預埋聲測管的檢測，則用柱狀徑向換能器，一般可收發兩用。基本原理波的分類：縱波Vp、橫波Vs、表面波VR桿件中波速與無限介質波速的差別桿件中波速：無限介質中波速：二者比值：Vp’/Vp=0.86～0.95故超聲波檢測得到的波速與低應變發射波法測樁得到的波速大概高10%左右V

'

p

E

/

E

(1

)

(1

)(

1

2

)

2

u

V

P基本原理波在阻抗界面的反射和透射界面兩端阻抗Z1=ρ1V1,Z2=ρ2V2反射系數：R=(Z2-Z1)/(Z2+Z1)

透射系數：T=2Z1/(Z2+Z1)=1-R波穿過多層介質時：根據能量守恒定律，波穿過的阻抗界面越多，發生反射的能量損失越多，則透射的能量越低，故可通過透射波的強度（幅值）評定混凝土的質量（如連續性和密實性）。另外，聲波法檢測時，傳感器與被測體之間的耦合也會造成透射能量損失，不同的耦合方法則透射系數不同，接收效果也會不同，其中空氣耦合透射波能量損失最大，例如聲測管與混凝土之間存在縫隙導致接收不到透射波就屬于這種情形。N

R

T

ii

1R

T現場檢測聲測管及埋設數量的要求檢測規范對聲測管埋設有如下要求：a

、聲測管內徑宜為50～60mm。b

、聲測管應下端封閉、上端加蓋、管內無異物；聲測管連接處應光滑過渡，管口應高出樁頂100mm以上，且各聲測管管口高度宜一致。c

、應采取適宜方法固定聲測管，使之成樁后相互平行。d、檢測規范JGJ106-2014規定:聲測管埋設數量應符合下列要求：D≤800mm，2根管。800mm＜D≤2000mm，不少于3根管。

D＞2000mm，不少于4根管。式中D——受檢樁設計樁徑。現場檢測聲測管應沿樁截面外側呈對稱形狀布置，按下圖所示的箭頭方向順時針旋轉依次編號。檢測剖面編組分別為：1-2；1-2，1-3，2-3；1-2，1-3，1-4，2-3，2-4，3-4。北現場檢測對聲測管材料的要求⑴、有足夠的強度和剛度，保證在混凝土灌注過程中不會變形、破損，聲測管外壁與混凝土粘結良好，不產生剝離縫，影響測試結果。⑵、有較大的透聲率：一方面保證發射換能器的聲波能量盡可能多地進入被測混凝土中，另一方面，又可使經混凝土傳播后的聲波能量盡可能多地被接收換能器接收，提高測試精度。在發射換能器與接收換能器之間存在四個異質界面，水——>聲測管管壁——>混凝土——>聲測管管壁——>水，當聲測管材料聲阻抗介于水和混凝土之間時，聲能量的總

透過系數較大。目前常用的聲測管有鋼管、鋼質波紋管、塑料管3種。現場檢測聲測管埋設要求：聲測管一般用焊接或綁扎的方式固定在鋼筋籠內側，在成孔后，灌注混凝土之前隨鋼筋籠一起放置于樁孔中，聲測管應一直埋到樁底，聲測管底部應密封，如果受檢樁不是通長配筋，則在無鋼筋籠處的聲測管間應設加強箍，以保證聲測管的平行度。安裝完畢后，聲測管的上端應用螺紋蓋或木塞封口，以免落入異物，阻塞管道。聲測管的連接和埋設質量是保證現場檢測工作順利進行的關鍵，也是決定檢測數據的可靠性以及試驗成敗的關鍵環節，應引起高度重視。現場檢測1、調查、收集待檢工程及受檢樁的相關技術資料和施工記錄。比如樁的類型、尺寸、標高、施工工藝、地質狀況、設計參數、樁身混凝土參數、施工過程及異常情況記錄等信息。2