桥梁下部结构检测新技术讲解

◆如图采用美国PDI公司PAL
型基桩高应变动测仪检测桩 基。
检测目的: １、判定单桩竖向承
载力是否满足设计要求 ２、检测桩身缺陷及
位置，判定桩身完整性 ３、分析桩侧和桩端
阻力
超声波透射法
该方法是在结构混凝土声学检测技术的基础 上发展起来的。尤其是近几十年桥梁建设和 高层建筑的突飞猛进，超长大直径混凝土灌 注桩的大量使用，为该方法的发展提供了广 阔的空间。
适用范围 钻孔取芯法适用于需要检测桩 基长度、混凝土强度、桩底沉 渣厚度、持力层情况等，在对 嵌岩桩的检测中经常使用。
低应变动力检测
基本原理： 该方法是使用小
锤敲击桩顶，通过粘 结在桩顶的传感器接 收来自桩身的应力波 信号，采用应力波理 论来研究桩土的动态 响应，反演分析实测 速度信号、频率信号， 从而获得桩的完整性 结论。
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检测步骤
（1）基桩成孔后，灌注混凝土之前，在 桩内预埋若干根声测管作为声波发射和 接收换能器的通道。声测管的布置数量 和位置由桩径（D）决定。
D≤1000mm
1000mm<D≤2000mm
D＞2000mm
（2）用声波检测仪沿桩的纵轴 方向以一定的间距逐点检测声波 穿过桩身各截面的声学参数，然 后对这些检测数据进行处理，分 析和判断，以确定桩身混凝土缺 陷的位置、程度，从而推断桩身 混凝土的完整性。
桥梁下部结构检测新技术
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桥梁下部结构包括桥墩、桥台、基础。
桩基础能有效降低建筑物沉降，提高地基承 载力。据不完全统计，我国年均桩基用量达 300万根。桩基是结构的主要承重部分，同时 又是隐蔽工程，因此，对桩基质量的检测尤 为重要。本文主要研究桩基检测技术。
检测内容集中在完整性检测和承载Hale Waihona Puke Baidu检测两 方面。
顶施加荷载，了解在荷载施加过 程中桩土间的作用，最后通过 Q~S曲线（即沉降曲线）判别桩 的施工质量及确定桩的承载力。 适用范围
（1）适用于检测单桩的竖向 抗压承载力。
（2）可将桩加载至破坏，为 设计提供单桩承载力数据，作为 设计依据。
钻孔取芯法
基本原理及检测目的 钻孔取芯法主要是采用钻孔机 对桩基进行抽芯取样，根据取 出芯样，可对桩基的长度、混 凝土强度、桩底沉渣厚度、持 力层情况等作清楚的判断。
桩基低应变检测技术
检测目的 (1) 检测桩身缺陷及扩颈位置。 (2) 判定桩身完整性类别。所
谓完整性类别就是缺陷的程度， 缺陷占桩截面多大比例，会不 会影响桩身结构承载力的正常 发挥。
桩基动测实测曲线
高应变动力检测
基本原理：
用重锤冲击桩顶，使 桩土产生足够的相对位 移，以充分激发桩周土 阻力和桩端支承力，通 过安装在桩顶以下桩身 两侧的力和加速度传感 器接收桩的应力波信号， 应用应力波理论分析处 理力和速度时程曲线， 从而判定桩的承载力和 评价桩身质量完整性.
国外桩基检测研究进展及现状
早在100多年以前就有人将桩假定为刚体模型，根据牛顿碰撞定律导出动 力打桩公式，通过锤击能量、贯入度和一些经验常数估算单桩承载力。 上世纪30年代，应力波理论就被应用在打桩分析上。 60年代A.Smith提出了在桩基中应用的波动方程的差分数值解法。 从1964年到1975年，美国Case技术学院G.G.Goble领导的研究小组进行 了桩基应力波检测测量技术和理论分析的系统研究，取得了丰富成果。 70年代中后期，美国PDI(PileDynamics,Inc.)根据波动方程半经验解析解 原理，开始产生以PDA打桩分析仪为名的高应变动力试桩专用仪器。 其后又把桩作为连续模型，采用波动方程程序（CAPWAPC程序）对桩侧 摩阻分布、端阻和桩身缺陷进行实测波形的拟合法分析。荷兰、法国等研 制出了自己的桩基动测设备和相应分析程序。
国内桩基检测研究进展及现状
我国的桩动力检测理论研究与实践开始于20世纪70年代，包 括两部分内容：一是研究开发具有我国特色的方法，二是对 国外刚开始流行的高应变动测技术进行尝试。这些早期的探 索与实践加速了动测技术的推广普及。 20世纪80年代开始，以波动方程为基础的高应变法进入了快 速发展期，但其检测仪器及其分析软件非常昂贵，功能和分 析操作复杂。国内近十家单位相继从瑞典、美国引进了打桩 分析仪PDA，其中少数单位同时引进了波形拟合软件CAPWAP。 此后几年间，几乎在国内所有用桩量大的地区均展开了高应 变法（也包括各种低应变法）的适用性、可靠性研究，动测 设备的软硬件研制也取得了长足发展。
桩基检测概论
桩基检测技术是保证桩基质量的重要手段
施工前的检测、施工中的检测、施工后的检测；
常规方法：
1、单桩竖向抗压静载试验；
2、单桩竖向抗拔静载试验；
3、单桩水平静载试验；
4、钻芯法；
7、动力触探法；
5、高应变动测；
8、声波透射法；
6、低应变动测；
静荷载试验法
基本原理及检测目的 桩基静荷载试验法是指在桩
超声波探测混凝土内部缺陷的原理
当混凝土无缺陷时，混凝土是连续体，超声 波在其中正常传播。当换能器正对着缺陷时， 情况就不一样了。由于缺陷（空洞、蜂窝区） 的存在，混凝土连续性中断，缺陷区与混凝 土之间成为界面（空气与混凝土）。在这界 面上，超声波传播情况发生反射、散射与绕 射。超声波经过缺陷后接收波声学参数将发 生如下变化：
特点
超声法检测灌注桩混凝土质量是近年来逐渐发展 起来的一种检测方法。它具有以下优点：
1）检测细致，结果准确可靠；2）不受桩长桩 径限制；3）无盲区声测管埋到什么部位就可检 测什么部位，包括桩顶低强区和桩底沉渣厚度； 4）毋须桩顶露出地面即可检测，方便施工；5） 可估算混凝土强度。
正因为如此，虽然该方法需预埋声测管，费用较 高，但仍然得到广泛采用，特别是桥梁、特大 型灌注桩的检测。
超声波透射检测
基本原理：
桩内预埋若干检测管作为检测通道，将发射装置和 接收探头置于声测管中，管内充满清水作为耦合剂。 由脉冲信号发射器发射周期电脉冲，再由换能器转化 成超声脉冲，穿过待测桩体，再由接收器接收，
转化成电脉冲。根据声时 （ 混凝土测距间传播时间）、 声速、振幅、频率以及波形 等声学参数，可以分析出混 凝土内部缺陷的性质、大小 及位置。