桩基检测新技术

桩基检测技术
1 桩基础基本知识 2 桩基检测技术概述 3 桩基静载测试 4 钻孔取芯法 5 桩基监测技术
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1 桩基础基本知识
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1.1 桩基础及其分类
1.1.1 概述
定义：由埋置于岩土中的基桩和连
接于桩顶端的承台共同组成的基础。 组成：基桩和连接于桩顶的承台。
作用：将上部结构荷载通过承台传
1.2.2 灌注桩的施工
沉管灌注桩特点
优点：设备简单、打桩进度快、成本低。 缺点：在土层软、硬交界处或软弱土层处易发
生缩颈、断桩现象。（缩颈桩的形成）
克服办法：
复打——浇灌混凝土并拔管后，立即在原位再次 沉管及浇灌混凝土；（沉管灌注桩复打） • 反插法——灌满混凝土后，先振动再拔管，一般 拔0.5～1.0m，再反插0.3～0.5m。 分单打、复打、反插三种施工方法。
•
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1.2.2 灌注桩的施工
钻（冲）孔灌注桩
原理 用钻机(如螺旋钻、振动钻、冲抓锥钻等)钻土成孔 (需泥浆护壁)，然后清除孔底残渣，安放钢筋笼，浇灌 混凝土。 施工方法 有正循环、反循环施工法。 优缺点 •优点：入土深，能进入岩层，刚度大，承载力高，桩 身变形小，并可方便地进行水下施工。 •缺点：要求有专门的设备（钻机），清孔较难彻底。
质量。一般取0.5m。
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1.2.3 人工挖孔桩
原理：采用人工或机械挖掘成孔，逐段边开挖边支护，达
所需深度后再进行扩孔，利用钻（冲）孔机具钻土成孔，然后 清除孔底残渣，安装钢筋笼，浇灌混凝土。
基本要求：内径≥800mm，开挖直径≥1000mm，护壁厚
≥100mm分节支护，每节高500~1000mm桩长小于40m。
图1.9 灌注水下混凝土 1-通混凝土储料槽；2-漏斗 3-隔水栓；4-导管
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1.2.2 灌注桩的施工
注意事项
混凝土搅拌必须均匀；防止卡管事故； 必须连续作业，避免中断灌注，并防止混凝土上升
顶起钢筋笼；
随时记录孔内混凝土灌注标高和导管入孔长度，防
止导管提升过猛，形成断桩；
桩顶标高应比设计值愈加一定高度，以确保混凝土
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1.1.2 桩基的分类
桩基 按承台位置：
高承台桩基——承台底面位
于地面以上，且常处于水下， 水平受力性能差，但施工方便。 可避免水下施工及节省基础材 料，多用于桥梁及港口工程。
高承台桩基 低承台桩基
上部结构
承台
低承台桩基——承台底面位
于地面以下，其受力能好，具 有较强的抵抗水平荷载的能力， 施工不方便。
群桩基础：由两根以上基桩组成的桩基础 。 基桩：桩基础中的单桩。
复合基桩：包含承台底土阻力的基桩。
复合桩基：由桩和承台下地基土共同承受荷载的桩基。
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几个概念
单桩极限承载力：单桩在竖向荷载作用下到达破坏状态前或
出现不适于继续承载的变形时所对应的最大荷载。
负摩擦力：桩身周围的土由于自重固结、自重湿陷、地面
优点：符合国情，经济，设备简单，噪音小，场区内各
桩可同时施工，可直接观察地层情况，孔底易清除干净， 且桩径大、适应性强。
缺点：可能遇到流砂、塌孔、缺氧、有害气体、触电和
地面掉重物等危险而造成伤亡事故。
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200
柱插筋
插筋
12300
箍筋 φ 8@200 主筋 _ 22φ 22
21000
1400 1600
越软弱土层的小直径桩和嵌岩桩属于此类； 整体剪切：沉降量较大，桩端阻为主，桩端桩侧土控制承载 力，打入式短桩、钻孔短桩属于此类； 刺入破坏：沉降量大，桩侧阻为主，桩顶容许沉降控制承载 力，一般情况下的钻孔灌注桩属于此类。
阻力逐步发挥的过程。
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1.3.1 桩的荷载传递过程
侧阻先于端阻发挥，发挥程度
与桩土相对位移相关； 侧阻充分发挥桩土相对位移值： •粘性土：4～6mm； • 砂土： 6～10mm； 端阻充分发挥桩底极限位移值： • 砂类土: (0.08～0.1) d； • 粘性土： 0.25d，硬粘土 0.1d。 桩侧阻与桩端阻存在深度效应。
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1.2.2 灌注桩的施工
沉管灌注桩 利用锤击或振动等方法沉管成孔，然后浇灌混凝
土拔出套筒。可避免流砂、坍孔及排渣等弊病。

锤击沉管灌注桩


振动沉管灌注桩
内击式沉管灌注桩
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1.2.2 灌注桩的施工
沉管灌注桩
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
图1.5 沉管灌注桩的施工程序示意 （a）打桩机就位；（b） 沉管；（c） 浇灌混凝土；（d） 边拔管， 19 边振动；（e） 安放钢筋笼，继续浇灌混凝土；（f） 成型
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1.2.2 灌注桩的施工
钻孔灌注桩—护筒埋设
护筒作用
固定桩位，并作钻孔导向； 保护孔口，防止孔内土层坍塌 隔水，稳固孔壁。

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1.2.2 灌注桩的施工
泥浆制备与运输
要求：膨胀土或高塑性粘土现场加水搅拌，比重1.1~1.15，
粘度10~25s，含砂率小于6％，胶体率大于95％。 作用：护壁、携渣、防渗、润滑钻头等。
加劲筋 φ 16@2000 扶壁
2000 2600
图1.10 人工挖孔桩示例
600 600
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人工挖孔桩
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1.2.5 桩基的质量检测
可能存在的质量问题 预制桩：桩位偏差、桩身裂缝过大、断桩等 灌注桩：缩颈、夹泥、断桩、沉渣过厚等。 常用质量检测方法
开挖检查：只限于对所暴露的桩身进行观察检查。 抽芯检查：在灌注桩桩身内钻孔，取混凝土芯样进行 观察，看它的连续性。
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1.1.2 桩基的分类
基桩分类
按竖向荷载下单桩的受力性状：摩擦型桩（摩擦桩、端承摩擦桩）、端承型桩（
端承桩、摩擦端承桩；
按桩使用功能：竖向抗压桩（摩擦桩、端承桩、摩擦端承桩）、水平受荷桩、抗拔
桩、复合受荷桩；
按施工方法：预制桩、灌注桩；
按成桩方法对土层影响：非挤土桩、部分挤土桩、挤土桩 ； 按桩径大小：小桩(﹤250mm)、中等直径桩(250～800mm)、大直径桩(﹥800mm) ； 按使用功能：受压桩、抗拔桩、横向受荷桩、锚桩 ； 按桩身材料：混凝土桩、钢桩、组合材料桩； 按成桩方法：打入桩、静压桩、就地灌注桩； 按截面形状：圆桩、方桩、多边形桩、异形桩、DX桩等；
递给基桩，再由基桩传递到 地基土体（持力层） 。
特点：历史悠久、承载力高、稳定
性好、沉降量小而均匀、便于机械化 施工、适应性强。
图1.1 低承台桩基示意图
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几个概念
桩基础：由埋置于岩土中的基桩和连接于桩顶端的承台共
同组成的基础。 单桩基础：采用1根基桩（通常为大直径桩）以承受和传递 上部结构荷载的独立基础。
Q
Q
软弱土层
中密土层
岩层
(a)
(b)
图1.11 桩身荷载传递
(a) 摩擦桩；(b)端承桩
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1.3.1 桩的荷载传递过程
桩侧摩阻力影响因素
土的性质：如抗剪强度(c, j) →决定摩阻力的可能最大值
桩土相对位移 →决定摩阻力的发挥程度
时间因素：土的固结随t增加向下部转移 →决定摩阻力发
进尺。
•掏渣清孔：孔用掏渣筒掏清孔内粗粒铅渣。
继续循环换浆清渣。
要求 孔底0.5m内ρ≤1.25；含砂率≤8％；粘度≤28s。
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1.2.2 灌注桩的施工
水下砼灌注—直升导管法
施工步骤
将导管居中插入，上接漏
斗，设隔水栓； 放开隔水栓使混凝土向孔 底猛落，将水挤出，并使导 管始终埋在混凝土内，此后 连续灌注混凝土； 不断提升导管，直至灌注 完毕。
图1.8 反循环泥浆循环成孔工艺
1—钻头；2—泥浆循环方向；3—沉淀 池；4—泥浆池；5—泥浆泵；6—砂石 泵；7—水龙头；8—钻杆；9—钻机回 25 转装置
1.2.2 灌注桩的施工
清 孔
目的 除去孔底沉渣，保证孔底砼质量及桩的承载力。
方法 •抽浆清孔：用空气吸泥机吸出含铅渣的泥浆。 •换浆清孔：正、反循环钻孔完成后不停钻、不
桩 土层
图1.4 高低承台桩
1.2 桩基础的施工
1.2.1 预制桩的施工
预制桩的施工方法

锤击 振动下沉

静压
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电焊接桩
打入第一节桩体
打入末节桩体
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锤击预制桩
1.2.1 预制桩的施工
沉桩深度控制
以最后贯入度（指沉至某标高时，每次锤击的沉
入量）和桩尖设计标高两方面控制。
要求最后两阵的平均贯入度为10-50mm/阵。 锤击法：常以10次锤击为一阵。 振动法：以1min为一阵。
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1.2.2 灌注桩的施工
钻进机械
旋转钻进 冲击钻进 冲抓钻进

图 1.6 冲击钻机示意图 1—滑轮；2—主杆；3—拉索；4—斜 撑；5—卷扬机；6—垫木；7—钻头
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1.2.2 灌注桩的施工
钻进方法
图1.7 正循环泥浆循环成孔工艺
1—钻头；2—泥浆循环方向；3—沉淀 池；4—泥浆池；5—泥浆泵；6—砂石 泵；7—水龙头；8—钻杆；9—钻机回 转装置
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1.1.2 桩基的分类
灌注桩的分类及特点
分类
沉管灌注桩、钻孔灌注桩、挖孔桩。
原理 直接在桩位上就地成孔，然后在孔内安放钢筋笼灌 注混凝土而成。
特点
能适应各种地层，无需接桩，施工时无振动、无挤 土、噪音小，宜在建筑物密集地区使用。
施工关键
桩身的成型和混凝土质量
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1.1.2 桩基的分类
图1.3 群桩基础
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1.1.1 概
述
使 用 桩 基 必 要 性

地基土质差或软硬不均，不能满足上部结构对变形的要求。 地基软弱或土性特殊，自重湿陷性黄土、膨胀土等。 荷载大，且伴有较大偏心、水平、动力或周期性荷载作用。 水中基础施工困难，如桥梁、码头、钻采平台等。 需要长期保存、具有重要历史意义的建筑物。

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1.1.2 桩基的分类
按承载性状分类（荷载传递方式）
分类依据：根据桩侧与桩端阻力的发挥程度 和分担荷载比例的不同。 摩 擦 型 桩 端 承 型 桩
摩 端
擦 承
桩 桩
端 承 摩 擦 桩
摩 擦 端 承 桩
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1.1.2 桩基的分类
按施工方法分类
预制桩——在工厂或施工现场制成的各种形式的
桩，如锤击桩、振动桩、静压桩等。 灌注桩——在施工现场的桩位上用机械或人工成 孔，然后在孔内灌注混凝土而成。如 挖孔、钻孔、冲孔及爆扩成孔灌注桩 等。
反射波法：测砼的连续性，是否存在孔洞、断桩等。
动测法：高应变测桩承载力，低应变只能测砼质量。
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1.3 单桩承载力
1.3.1 桩的荷载传递过程
承载机理
荷载→桩压缩→侧摩阻消耗荷载→桩底阻力。
土对桩的支撑力
桩侧摩阻力和桩端阻力：何种为主，与桩身压缩 量有关。
桩的荷载传递过程实质上就是桩侧摩阻力与桩端
挥的时间
桩的刚度：影响桩周应力的分布。 土中的应力状态：主要指侧向压力 施工方法：a)挤土桩；b)非挤土桩。
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1.3.2 单桩的破坏模式
Q o
s
Q
o
压曲
Q
o
s
o
Q
Q o
s
o
Q
s
Z
s
Z
Z
s
图1.12 压曲破坏
图1.13 整体剪切破坏
图1.14 刺入破坏
压曲破坏：沉降量很小，桩端阻为主，桩材控制承载力，穿
按桩的设置效应分类
非挤土桩 成桩过程中对桩相邻土基本不产生挤土效应的桩,如 钻（冲或挖）孔灌注桩及先钻孔后再打入的预制桩； 部分挤土桩
对桩周土体稍有排挤，但土的强度和变形性质变化不 大。包括冲击成孔灌注桩、预钻孔打入式预制桩等。 挤土桩 设置过程中使土的结构严重扰动破坏，对土的强度和 变形性质影响较大。实心的预制桩、下端封闭的管桩、 木桩以及沉管灌注桩等。
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1.1.2 桩基的分类
预制桩的分类及特点
混凝土预制桩 • 要求：截面边长300500mm，分节长度≤12m。预应力
管桩外径300600mm，每节长513m； • 优点：承载力高，耐久性好，质量较易保证。 • 缺点：自重大，打桩难，桩长难统一，工艺复杂。 钢桩 •要求：直径2501200mm，批量生产。 •优点：穿透性强，承载能力高，应用方便。 •缺点：成本高，易锈蚀。 木桩 •要求：桩径160 260mm，桩长4 6m。 •优点：制作运输方便，打桩设备简单。 •缺点：承载力低，仅在一些加固工程与临时工程中采用。
附加荷载等原因而产生大于桩身的沉降时，土对桩侧表面所 产生的向下摩阻力。 群桩效应：指群桩基础受竖向荷载后，由于承台、桩、土 的相互作用使其桩侧阻力、桩端阻力、沉降等性状发生变化 而与单桩明显不同，承载力往往不等于各单桩承载力之和这 一现象。
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1.1.1 概
上部结构荷载
承台
述
基桩
图1.2 单桩基础