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桩身完整性检测
一、钻芯法

1、一般规定

1.1  本方法适用于检测混凝土灌注桩的桩长、桩身混凝土强度、桩底沉渣厚度和桩身完整性。当采用本方法判定或鉴别桩端持力层岩土性状时,钻探深度应满足设计要求。
1.2  每根受检桩的钻芯孔数和钻孔位置,应符合下列规定:
1  桩径小于1.2m的桩的钻孔数量可为1~2个孔,桩径为1.2m~1.6m的桩的钻孔数量宜为2个孔,桩径大于1.6m的桩的钻孔数量宜为3个孔;
2  当钻芯孔为1个时,宜在距桩中心10cm~15cm的位置开孔;当钻芯孔为2个或2个以上时,开孔位置宜在距桩中心0.15D~0.25 D范围内均匀对称布置;
3  对桩端持力层的钻探,每根受检桩不应少于1个孔。
1.3  当选择钻芯法对桩身质量、桩底沉渣、桩端持力层进行验证检测时,受检桩的钻芯孔数可为1孔。
2  设  备
2.1
  钻取芯样宜采用液压操纵的高速钻机,并配置适宜的水泵、孔口管、扩孔器、卡簧、扶正稳定器和可捞取松软渣样的钻具。
2.2  基桩桩身混凝土钻芯检测,应采用单动双管钻具钻取芯样,严禁使用单动单管钻具。
2.3  钻头应根据混凝土设计强度等级选用合适粒度、浓度、胎体硬度的金刚石钻头,且外径不宜小于100mm。
2.4  锯切芯样的锯切机应具有冷却系统和夹紧固定装置。芯样试件端面的补平器和磨平机,应满足芯样制作的要求。
3  现 场 检 测
3.
1  钻机设备安装必须周正、稳固、底座水平。钻机在钻芯过程中不得发生倾斜、移位,钻芯孔垂直度偏差不得大于0.5%。
3.2  每回次钻孔进尺宜控制在1.5m内;钻至桩底时,宜采取减压、慢速钻进、干钻等适宜的方法和工艺,钻取沉渣并测定沉渣厚度;对桩底强风化岩层或土层,可采用标准贯入试验、动力触探等方法对桩端持力层的岩土性状进行鉴别。
3.3  钻取的芯样应按回次顺序放进芯样箱中;钻机操作人员应按本规范表D.0.1-1的格式记录钻进情况和钻进异常情况,对芯样质量进行初步描述;检测人员应按本规范表D.0.1-2的格式对芯样混凝土,桩底沉渣以及桩端持力层详细编录。
3.4  钻芯结束后,应对芯样和钻探标示牌的全貌进行拍照。
3.5  当单桩质量评价满足设计要求时,应从钻芯孔孔底往上用水泥浆回灌封闭;当单桩质量评价不满足设计要求时,应封存钻芯孔,留待处理。

二、低应变法
1  一 般 规 定
1.1
本方法适用于检测混凝土桩的桩身完整性,判定桩身缺陷的程度及位置。桩的有效检测桩长范围应通过现场试验确定。
1.2对桩身截面多变且变化幅度较大的灌注桩,应采用其他方法辅助验证低应变法检测的有效性。
2  仪 器 设 备
2.1
检测仪器的主要技术性能指标应符合现行行业标准《基桩动测仪》JG/T 3055的有关规定。
2.2瞬态激振设备应包括能激发宽脉冲和窄脉冲的力锤和锤垫;力锤可装有力传感器;稳态激振设备应为电磁式稳态激振器,其激振力可调,扫频范围为10Hz~2000Hz。
3  现 场 检 测
3.1
受检桩应符合下列规定:
1桩身强度应符合本规范第3.2.5条第1款的规定;
2桩头的材质、强度应与桩身相同,桩头的截面尺寸不宜与桩身有明显差异;
3桩顶面应平整、密实,并与桩轴线垂直。
3.2测试参数设定,应符合下列规定:
1时域信号记录的时间段长度应在2L/c时刻后延续不少于5ms;幅频信号分析的频率范围上限不应小于2000Hz;
2设定桩长应为桩顶测点至桩底的施工桩长,设定桩身截面积应为施工截面积;
3桩身波速可根据本地区同类型桩的测试值初步设定;
4采样时间间隔或采样频率应根据桩长、桩身波速和频域分辨率合理选择;时域信号采样点数不宜少于1024点;
5传感器的设定值应按计量检定或校准结果设定。
3.3测量传感器安装和激振操作,应符合下列规定:
1安装传感器部位的混凝土应平整;传感器安装应与桩顶面垂直;用耦合剂粘结时,应具有足够的粘结强度;
2激振点与测量传感器安装位置应避开钢筋笼的主筋影响;
3激振方向应沿桩轴线方向;
4瞬态激振应通过现场敲击试验,选择合适重量的激振力锤和软硬适宜的锤垫;宜用宽脉冲获取桩底或桩身下部缺陷反射信号,宜用窄脉冲获取桩身上部缺陷反射信号;
5稳态激振应在每一个设定频率下获得稳定响应信号,并应根据桩径、桩长及桩周土约束情况调整激振力大小。
3.4信号采集和筛选,应符合下列规定:
1根据桩径大小,桩心对称布置2~4个安装传感器的检测点:实心桩的激振点应选择在桩中心,检测点宜在距桩中心2/3半径处;空心桩的激振点和检测点宜为桩壁厚的1/2处,激振点和检测点与桩中心连线形成的夹角宜为90°;  
2当桩径较大或桩上部横截面尺寸不规则时,除应按上款在规定的激振点和检测点位置采集信号外,尚应根据实测信号特征,改变激振点和检测点的位置采集信号;
3不同检测点及多次实测时域信号一致性较差时,应分析原因,增加检测点数量;
4信号不应失真和产生零漂,信号幅值不应大于测量系统的量程;
5每个检测点记录的有效信号数不宜少于3个;
6应根据实测信号反映的桩身完整性情况,确定采取变换激振点位置和增加检测点数量的方式再次测试,或结束测试。
三、高应变法
1  一 般 规 定
1.1 
本方法适用于检测基桩的竖向抗压承载力和桩身完整性;监测预制桩打入时的桩身应力和锤击能量传递比,为选择沉桩工艺参数及桩长提供依据。对于大直径扩底桩和预估Q-s曲线具有缓变型特征的大直径灌注桩,不宜采用本方法进行竖向抗压承载力检测。
1.2  进行灌注桩的竖向抗压承载力检测时,应具有现场实测经验和本地区相近条件下的可靠对比验证资料。
2  仪 器 设 备
2.1
检测仪器的主要技术性能指标不应低于现行行业标准《基桩动测仪》JG/T 3055规定的2级标准。
2.2锤击设备可采用筒式柴油锤、液压锤、蒸汽锤等具有导向装置的打桩机械,但不得采用导杆式柴油锤、振动锤。
2.3高应变检测专用锤击设备应具有稳固的导向装置。重锤应形状对称,高径(宽)比不得小于1。
2.4  当采取落锤上安装加速度传感器的方式实测锤击力时,重锤的高径(宽)比应为1.0~1.5。   
2.5  采用高应变法进行承载力检测时,锤的重量与单桩竖向抗压承载力特征值的比值不得小于0.02。
2.6  当作为承载力检测的灌注桩桩径大于600mm或混凝土桩桩长大于30m时,尚应对桩径或桩长增加引起的桩-锤匹配能力下降进行补偿,在符合本规范第9.2.5条规定的前提下进一步提高检测用锤的重量。
2.7  桩的贯入度可采用精密水准仪等仪器测定。
3  现 场 检 测
3.1
检测前的准备工作,应符合下列规定:
1对于不满足本规范表3.2.5规定的休止时间的预制桩,应根据本地区经验,合理安排复打时间,确定承载力的时间效应;
2桩顶面应平整,桩顶高度应满足锤击装置的要求,桩锤重心应与桩顶对中,锤击装置架立应垂直;
3对不能承受锤击的桩头应进行加固处理,混凝土桩的桩头处理应符合本规范附录B的规定;
4传感器的安装应符合本规范附录F的规定;
5桩头顶部应设置桩垫,桩垫可采用10mm~30mm厚的木板或胶合板等材料。
3.2参数设定和计算,应符合下列规定:
1采样时间间隔宜为50μs~200μs,信号采样点数不宜少于1024点;
2传感器的设定值应按计量检定或校准结果设定;
3自由落锤安装加速度传感器测力时,力的设定值由加速度传感器设定值与重锤质量的乘积确定;
4测点处的桩截面尺寸应按实际测量确定;
5测点以下桩长和截面积可采用设计文件或施工记录提供的数据作为设定值;
6桩身材料质量密度应按表9.3.2取值;
                      表9.3.2  桩身材料质量密度(t/m3)
钢桩 混凝土预制桩 离心管桩 混凝土灌注桩
7.85 2.45~2.50 2.55~2.60 2.40
7桩身波速可结合本地经验或按同场地同类型已检桩的平均波速初步设定,现场检测完成后应按本规范第9.4.3条进行调整;
8桩身材料弹性模量应按下式计算:
                   E = ρ · c2                          (9.3.2)
式中:E——桩身材料弹性模量(kPa);
c ——桩身应力波传播速度(m/s);
ρ——桩身材料质量密度(t/m3)。
3.3现场检测应符合下列规定:
1交流供电的测试系统应接地良好,检测时测试系统应处于正常状态;
2采用自由落锤为锤击设备时,应符合重锤低击原则,最大锤击落距不宜大于2.5m;
3试验目的为确定预制桩打桩过程中的桩身应力、沉桩设备匹配能力和选择桩长时,应按本规范附录G执行;
4现场信号采集时,应检查采集信号的质量,并根据桩顶最大动位移﹑贯入度、桩身最大拉应力、桩身最大压应力、缺陷程度及其发展情况等,综合确定每根受检桩记录的有效锤击信号数量;
5发现测试波形紊乱,应分析原因;桩身有明显缺陷或缺陷程度加剧,应停止检测。
3.4  承载力检测时应实测桩的贯入度,单击贯入度宜为2mm~6mm。

四、声波透射法
 1  一 般 规 定
1.1
  本方法适用于混凝土灌注桩的桩身完整性检测,判定桩身缺陷的位置、范围和程度。对于桩径小于0.6m的桩,不宜采用本方法进行桩身完整性检测。
1.2  当出现下列情况之一时,不得采用本方法对整桩的桩身完整性进行评定:
1  声测管未沿桩身通长配置;
2  声测管堵塞导致检测数据不全;
3  声测管埋设数量不符合本规范第10.3.2条的规定。
 2  仪 器 设 备
2.1 
声波发射与接收换能器应符合下列规定:
1  圆柱状径向换能器沿径向振动应无指向性;
2  外径应小于声测管内径,有效工作段长度不得大于150mm;
3  谐振频率应为30 kHz~60kHz;
4  水密性应满足1MPa水压不渗水。
2.2  声波检测仪应具有下列功能:
1  实时显示和记录接收信号时程曲线以及频率测量或频谱分析;
2  最小采样时间间隔应小于等于0.5μs,系统频带宽度应为1 kHz~200kHz,声波幅值测量相对误差应小于5%,系统最大动态范围不得小于100dB;
3  声波发射脉冲应为阶跃或矩形脉冲,电压幅值应为200 V~1000V;
4  首波实时显示;
5  自动记录声波发射与接收换能器位置。
3  声 测 管 埋 设
3.1 
声测管埋设应符合下列规定:
1  声测管内径应大于换能器外径;
2  声测管应有足够的径向刚度,声测管材料的温度系数应与混凝土接近;
3  声测管应下端封闭、上端加盖、管内无异物;声测管连接处应光顺过渡,管口高出混凝土顶面100mm以上;
4  浇灌混凝土前应将声测管有效固定。
3.2  声测管应沿钢筋笼内侧呈对称形状布置(图10.3.2),并依次编号。声测管埋设数量应符合下列规定:
    1  桩径小于或等于800mm时,不少于2根声测管;
    2  桩径大于800mm且小于或等于1600mm时,不少于3根声测管;
    3  桩径大于1600mm时,不少于4根声测管;
    4  桩径大于2500mm时,宜增加预埋声测管数量。
4  现 场 检 测
4.1 
现场检测开始的时间除应符合本规范第3.2.5条第1款的规定外,尚应进行下列准备工作:
1  采用率定法确定仪器系统延迟时间;
2  计算声测管及耦合水层声时修正值;
3  在桩顶测量各声测管外壁间净距离;
4  将各声测管内注满清水,检查声测管畅通情况;换能器应能在声测管全程范围内正常升降。
4.2  现场平测和斜测应符合下列规定:
1  发射与接收声波换能器应通过深度标志分别置于两根声测管中;
2  平测时,声波发射与接收声波换能器应始终保持相同深度(图10.4.2a);斜测时,声波发射与接收换能器应始终保持固定高差(图10.4.2b),且两个换能器中点连线的水平夹角不应大于30°;
3  声波发射与接收换能器应从桩底向上同步提升,声测线间距不应大于100mm;提升过程中,应校核换能器的深度和校正换能器的高差,并确保测试波形的稳定性,提升速度不宜大于0.5m/s;
4  应实时显示、记录每条声测线的信号时程曲线,并读取首波声时、幅值;当需要采用信号主频值作为异常声测线辅助判据时,尚应读取信号的主频值;保存检测数据的同时,应保存波列图信息;
5  同一检测剖面的声测线间距、声波发射电压和仪器设置参数应保持不变。                              
4.3  在桩身质量可疑的声测线附近,应采用增加声测线或采用扇形扫测(图10.4.3)、交叉斜测、CT影像技术等方式,进行复测和加密测试,确定缺陷的位置和空间分布范围,排除因声测管耦合不良等非桩身缺陷因素导致的异常声测线。采用扇形扫测时,两个换能器中点连线的水平夹角不应大于40°。






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