桩基检测论文范文

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第1篇

1.1桩基成孔质量检测

在建筑工程桩基础施工过程中，其成孔质量会直接影响混凝土灌注桩的质量。当成孔直径低于标准值时，会直接影响桩基的承载能力，如果成功直径高于标准值，则有可能造成桩基上部阻力增加而限制桩基承载能力的充分发挥。如果桩孔位置出现偏差，则会在一定程度上影响桩基承载力的发挥。因此，桩基成孔的大小与桩基的质量有直接的关系，对成孔质量和大小产生影响的因素主要包括成孔的位置、深度、垂直度等因素，这些因素也是成孔质量检测过程中检测的主要内容。

1.2桩基承载力检测

桩基承载力对整体建筑结构的稳定性有极大的影响，因此做好桩基承载力的检测对保证整个建筑工程的质量具有重要意义。

1.2.1静荷载试验法

静荷载试验法主要是对桩基的静荷载进行检测，检测主要采用横向静荷载测试和纵向静荷载测试两种方法，在实际工程中对桩基进行检测时，普遍使用纵向静荷载测试对桩基进行检测。静荷载试验法通常是用来检测工程试桩的承载力，但是由于工程试桩不能进行破坏性试样，而导致检测的结果准确度不是很高。

1.2.2高应变动测法

高应变动测法主要是通过重锤的方式对桩基顶部进行桩基试验，当重锤时，会产生较大的瞬时冲击力，这个冲击力可能会导致桩身发生塑性变形，然后通过桩基的变形速度和曲线进行测量，可以获得相关的参考数据，然后分析桩基在接近极限阶段时的工作性能，以获得相关的质量检测数据，以此来计算出桩身的承载能力。

1.3桩基完整性检测

通过桩基完整性检测，能够提前发现存在问题的桩基，以便采取措施进行处理，保证工程的质量。

1.3.1低应变动测法

低应变动测法通过使桩顶承受激振力量使桩身产生形变，同时还会引发桩体周围土体发生小幅度颤动，这时通过利用仪表对桩顶的震动速率进行记录，然后对记录结果进行分析，进而得到桩身完整性相关的数据，并以此数据来判断桩身的完整性。

1.3.2声波透射法

声波透射法是通过利用超声波在混凝土中传播时的声学参数来对混凝土的连续性及断层、蜂窝等缺陷的位置、大小进行分析的一种方法。该方法中主要利用的参数包括超声波传输的速度、频率、振幅及波形。

2工程实例

本文选择某地的一栋高楼为作为研究对象，该建筑檐高39.5，建筑面积9884.2m2，建筑整体采用框剪结构。该建筑的基础设计采用了钢筋混凝土灌注桩承台基础，灌注桩数量达到240根，灌注桩直径为600mm，有效桩长25.5m。本次研究主要采用单桩静荷载试验法及低应变反射波法作为桩基的检测方法。

2.1单桩静荷载试验检测

2.1.1选择试验方法

该测试中选择静荷载试验检测作为桩基的检测方法，主要使用一个采用钢槽及锚桩组成的法力系统，并用液压泵对桩顶施加纵向压力作为测试数据。在施压的过程中，利用千斤顶进行配合，不断增加其荷载，同时在千斤顶上安装一个荷载传感器，对千斤顶产生的荷载进行记录。如果桩身发生形变或沉降，传感器能及时对该变化进行记录，以记录的结果作为实验的数据。

2.1.2分级加载

本次试验过程中，分为10个等级对桩身进行加载，每个等级所增加的荷载需保持相同，本试验中每次所增加的荷载值为220KN/m 。

2.1.3形变观测

在每级加载完成后，分别间隔5分钟对桩身的变形进行以此记录，然后每隔30分钟对桩身的数据进行测量并记录，当数据变化趋于平稳时停止观测。

2.1.4沉降标准

针对每隔一小时沉降在0.1mm以内，且连续出现两次时，说明桩基的沉降已经趋于稳定，这时可以进行下一级的荷载测试。

2.1.5终止加载条件

当桩身在荷载作用下的沉降值与上级荷载的沉降值差异达到5倍以上时；或者桩基在荷载作用下与上级荷载的沉降值差异达到两倍且桩基经过24小时的加载试验，其沉降仍未达到规定值时，针对上述两种情况应立即停止对桩基进行加载试验。

2.1.6检测结果分析

本次检测中使用的是钻孔灌注桩，进行了三组静荷载的试验，符合随机抽检原则检测比例满足规程要求。

2.2低应变检测

在桩身顶端安装一个传感器，在对桩基进行重锤的过程中，桩基动测仪会产生一定的加速信号，这时可以通过传感器采集桩基的相关数据并显示出来。针对本工程，本次测试的桩基检测数量为48根，检测的数量及比例符合桩基检测规范的要求。对低应变实测所得曲线进行分析，当波速在3700-4000m/s时，波形比较规则，桩底能对超声波进行清晰的反射，测试出桩身并未出现大的缺陷。

第2篇

电路设计尤其是超声波信号的收发处理采用诸如TX734激励电路、MAX2038回波放大处理电路等专用IC效果固然理想，但考虑到研发专用设备仅需小批量试制的因素，故在电路方案选型设计时遵循简单实用、器件易于采购的原则，尽量选用通用元器件实现，系统电路主要由超声波发射激励和电源变换单元、超声波回波信号处理单元、时间差测量单元、单片机控制和数据处理单元组成。排版布线亦尽量参照IC生产厂商的DEMO方案，采用贴片元件的双面PCB设计制作，以提高样机研发的一次性成功率。

1.1超声波收发电路由于检测装置工作于井下，井口只为其提供了一路＋24V直流电源，各单元电路的工作电源需要依靠DC／DC变换电路获得。控制系统和信号处理系统使用的＋5V和±12V电源由LM2596－5．0承担，其主路输出＋5V／2A电源供单片机等数字系统使用，将其储能电感改用5026－47μH环形功率电感，并在其上增加两个辅助绕组，经整流、滤波和LM78（79）L12三端稳压IC后产生±12V／0．1A直流电源供信号处理系统使用；超声波发射采用了高压脉冲激励方式，＋200～300V激励电压由＋24V供电电压经简单的Boost升压电路获得，利用单片机送来的1ms周期、5μs脉宽脉冲信号控制MOSFET开关管实现对超声波发射探头的激励，储能电感选用TDK－NL565050T－822J－PF（8．2mH）贴片电感，NMOS开关管选用2N60即可。超声波激励及电源变换电路如图2所示。经实测，激励脉冲会在接收探头中产生一个较大的谐振频率为5MHz、大约5个周期的串扰信号，为此，接收电路设计了一个对发射激励脉冲延迟6μs、持续30μs的使能控制信号，控制接收放大处理电路仅在使能信号有效期间实现回波信号的放大和输出，使之能够在钢管内壁和外壁反射的一次、二次回波信号到来之前有效地消除激励脉冲串扰的影响，使能控制信号时序关系见图3。检测装置中用于时间差测量的TDC－GP2的典型应用是作为超声波流量计、激光测距仪的时间间隔测量、频率和相位信号分析等高精度测试领域。在这些应用中输入信号一般都较强，经简单处理后即可作为TDC－GP2的START、STOP控制信号使用，而该检测装置的超声波回波信号尤其是多次反射回波信号非常微弱且杂波较大（实测回波信号大约在mV数量级），必须经高增益宽带放大器放大和滤波、检波、整形处理后才能胜任。宽带放大器由AD604承担，可获得6～54dB的增益并可由VGN端电压连续控制，可较好地满足超声波回波信号高速高增益放大的要求［2］。考虑到仅需将回波信号放大处理后形成STOP控制脉冲即可，故电路仅利用可调电阻对2．5V基准电压（由TL431产生）分压获得的VGN电压进行增益设定，但设计电路亦有预留接口可用于接受经单片机和DAC输出的AGC控制电压，实现增益的闭环控制。AD604前级放大电路如图4所示。带通滤波器选用由MAX4104构成，设计中心频率为5MHz，带宽约为1MHz；钳位和检波由AD8036完成，具有卓越的钳位性能和精度高、恢复时间短、非线性范围小、频带宽的特点；检波输出信号的整形处理由MAX9141负责，这是一款具有锁存使能和器件关断功能的高速比较器，具有高速、低功耗、高抗共模能力和满摆幅输入特性等，回波信号经其整形处理后可获得理想的脉冲前沿，并便于与TTL逻辑电平接口，还可以方便地实现回波信号输出的使能控制。信号调理电路如图5所示。

1.2时间差测量电路回波信号时差测量选用了德国ACAM公司的高精度时间间隔测量芯片TDC－GP2。TDC－GP2采用44脚TQFP封装，内含TDC测量单元、16位算术逻辑单元、RLC测量单元及与8位处理器的接口单元和温度补偿单元等主要功能模块，利用内部ALU单元计算出时间间隔，并送入结果寄存器保存。TDC－GP2基于内部的硬件电路测量“传输延时”，以信号通过内部门电路的传输延迟来实现高精度时间间隔测量，测量分辨率可达pS数量级，可以很好满足项目测量的要求。单片机在给超声波传感器提供发射激励脉冲的同时给TDC－GP2提供START信号指令使之开始计时工作，超声波接收头接收到的反射回波信号经放大、处理后作为STOP指令信号，由TDC－GP2完成两次反射波时间间隔的测量。由前述可知，STOP与START信号的时间差大约在6～40μS之间，时差测量分辨率约为0．07μs，为此，设定TDC－GP2工作于“测量模式2”，在该模式下芯片仅使用通道1，可允许4个脉冲输入，实现STOP1与START信号之间的时间差测量，测量范围在60ns～200ms，然后，由TDC－GP2计算出各回波信号间的时间差Δt＝tB－tS＝tn－tn－1。测量原理如下：在输入START信号指令后，芯片内部测量出该信号前沿与下一时钟上升沿的时差，标记为Fc1；之后，计数器开始工作，得到predivider的工作周期数，并标记为Cc；这时，重新激活芯片内部测量单元，测量出输入的STOP1信号的第一个脉冲（一次反射回波）前沿与下一时钟上升沿的时差，标记为Fc2，将STOP1信号的第二个脉冲（二次反射回波）前沿与下一时钟上升沿的时差标记为Fc3，……；Cal1和Cal2分别表示一个和两个时钟周期。

1.3单片机接口电路实现系统控制和数据处理的单片机选择余地较大，项目结合TI公司中国大学计划选用了美国德州仪器公司生产的MSP43016位单片机，具有16位总线、带FLASH的微处理器和功耗低、可靠性高、抗强电干扰性能好、适应工业级运行环境的特点，很适合于作现场测试设备的控制和数据处理使用［4］。TDC－GP2其与单片机的通信方式为四线串行通信（SPI），利用MSP430的4个P2．x和P4．2I／O口实现GP2的选通、中断和开始、结束使能以及复位等控制功能。MSP430除用来对GP2控制和数据处理外，还可以留出一些资源实现设备其他电路和动作机构的控制使用。单片机接口电路原理和程序流程分别如图8和图9所示。

2结束语

第3篇

1.1桩施工质量的概念

本文讨论时将支护桩和基桩统一称为基桩。文献[3]第9章为桩基工程质量检查和验收，该章表述了桩基工程施工质量检查和验收的要求，但未能完全表达清楚桩基施工质量检验和桩身完整性的内涵。文献[3]中的9.4.2条为强制性条文，其规定为“工程桩应进行承载力和桩身质量检验”，在9.4.5条中指出桩身质量还包括对桩身混凝土强度的认定。

1.2桩身完整性的概念

文献[4]中3.1.1条为强制性条文，其规定为“工程桩应进行单桩承载力和桩身完整性抽样检测”，本文仅对桩身完整性进行讨论，而不讨论单桩承载力检验。文献[4]中对桩身完整性的定义为反映桩身截面尺寸相对变化、桩身材料密实性和连续性的综合定性指标；对桩身缺陷的定义为：使桩身完整性恶化，在一定程度上引起桩身结构强度和耐久性的降低的桩身断裂、裂缝、缩颈、夹泥（杂物）、空洞、蜂窝、松散等现象的统称。从桩身完整性和桩身缺陷的定义可见：桩身完整性是一个综合性指标，且为定性指标，而非定量指标，表征了桩身质量的特定属性，由于其是定性指标，对桩身完整性的判定可能有一定人为影响因素，即对同一根基桩桩身完整性的判定类别会因人而异。按文献[4]对桩身完整性的定义理解，在极端情况下，桩体全部由相同浮浆组成，其桩身完整也可判定为Ⅰ类桩；此外，桩身缺陷的表述也是一个定性指标，在现有技术手段条件下难以完全量化表达。以上分析可知：桩身完整性不包括桩身混凝土强度等级、钢筋配置、钢筋混凝土保护层厚度、基桩位置、沉渣厚度及桩底岩土体的性能等指标，换言之，桩身完整性只表达了基桩施工质量的某些特性，其合格判定不能说明基桩施工质量合格。

2基桩桩身完整性检测方法探讨

文献[4]中对桩身完整性的检测给出了3种方法：低应变法、钻芯法和声波透射法。3种非破损、局部破损检测方法各有特点，检测费用也有较大差异。对人工挖孔混凝土灌注桩上述3种检测方法均可，处于节约检测费用的考虑，人工挖孔混凝土灌注桩采用低应变法检测桩身完整性的较多，但由于重庆地区人工挖孔混凝土灌注桩多为嵌岩桩，该检测法本身就有先天不足，对于短桩（长径比小于5）采用低应变法检测，检测数据难以反映桩头缺陷。由于各种技术的、非技术的原因，当前旋挖钻孔混凝土灌注桩在重庆地区使用较多，出现的基桩施工质量问题也较多，为此，重庆市城乡建设委员会组织有关单位编制了《旋挖成孔灌注桩工程技术规程》DBJ50-1560-2012[5]，该规程规定旋挖钻孔灌注桩只能采用钻芯法和声波透射法检测桩身完整性，初始检测时推荐采用声波透射法进行全数检测，有关职能部门要求对旋挖成孔灌注桩在第一家检测机构对桩身完整性检测的基础上，由第二家检测机构抽测总桩数的15%进行复检，复检方法可采用钻芯法或声波透射法，上述要求在确保旋挖成孔灌注桩桩身完整性检测的真实性及保证基桩施工质量实践中证明是非常有效的。旋挖成孔灌注桩桩身完整性复检方法本文推荐钻芯法，而非声波透射法。理由如下：有资质的检测机构采用声波透射法（且用相同的检测设备）按国家、行业和地方现有专业检测规范，对同一根基桩其检测结果一般差别不大。钻芯法检测基桩不仅能反映桩身完整性，还可反映桩身混凝土实际强度，文献[4]中7.6.4条给出了钻芯法检测桩身完整性的判别标准，而7.6.5条却给出的是基桩成桩质量的评价标准，2个条款规定的本质有所差别，即桩身完整性即使是Ⅰ类桩，也不表明该桩成桩质量合格。在采用钻芯法检测桩身完整性及成桩质量时应注意以下问题。（1）抽样和复检抽样数量的选择。抽样数量选择的原则是成本与质量平衡的综合结果，文献[4]规定为10%，重庆地区规定是15%；当发现抽检基桩中部分基桩存在不合格问题时，对未采用本方法检测的基桩，其质量如何按批评定？文献[4]中无具体规定；可能的解决方法是在未检测样本中再复检，复检应抽样数量的选择原则为：首先可按国家现行有关规范[1，8]进行复检抽样，其次也可按基桩完整性检测方案约定的复检方法进行复检。（2）钻芯位置的选择。文献[4]对钻芯法检测基桩完整性的钻孔数量和钻孔位置在其7.3.1中有明确规定，一般情况下应严格执行。但对扩底桩检测可能存在一定问题，例如，某人工挖孔扩底混凝土灌注桩采用声波透射法检测因桩底缺陷判定为Ⅲ桩，采用钻芯法在桩中心附近钻芯检测判定为Ⅱ桩，开挖检查扩孔部分混凝土为松散骨料，因此，判定该桩为Ⅳ桩，并采取了相应处理措施。（3）钻具的选择。文献[4]要求采用单动双管钻具，钻头选择适当的金刚石钻头。实际现场检测钻孔时，钻具不符合要求造成检测结果失真。如某工程基础为旋挖成孔灌注桩，钻芯最初未采用单动双管钻具，所钻芯样均为松散混凝土骨料，而后用500mm直径旋挖钻筒钻取混凝土芯样，所钻500mm直径芯样完整，随后钻芯改为单动双管钻具，各基桩检测芯样均完整，未出现芯样只有混凝土骨料情况。（4）沉渣厚度的检测。成桩后桩底沉渣厚度的检测一直较为困难，但对端承桩而言，沉渣厚度的大小直接影响基桩承载力，对此文献[3]有专门说明，实际现场操作时沉渣厚度检测应按文献[4]中7.3.6条的规定执行。(5)同孔位、相同或不同位置高度的混凝土芯样特征的判读和认知问题。通常认为钻芯法检测基桩桩身完整性和判定桩身完整性比低应变法和声波透射法要严，特别是钻孔数为1孔时情况更是如此，加之文献[4]中用表7.6.4判类表达与该条条文说明有一定出入，因此，Ⅱ、Ⅲ类桩的判定人为因素可能性较大；出现基桩完整性判类差异也与钻具关系较大，如某工程旋挖成孔灌注桩完整性检测时，因钻头选择欠佳，混凝土钻芯芯样外表面较粗糙，后改进钻头后此现象基本消失，但最初基桩完整性检测的结果多判为Ⅱ类桩，而后面检测的基桩则判为Ⅰ类桩。（6）芯样取芯率问题。目前部分检测技术人员使用芯样取芯率来判别基桩桩身完整性，这种思路在地标《旋挖成孔灌注桩工程技术规程》DBJ50-156-2012[5]附录B得到反映，但行业标准《建筑基桩检测技术规范》JGJ106-2003[4]未做出类似规定。在具体实践中应根据检测现场钻具等实际情况，合理使用相应规范判定基桩桩身完整性。（7）芯样有效的问题。芯样有效性的问题实质上是检测机构检测人员工作态度问题。当前钻芯法检测基桩桩身完整性多数情况由钻桩队伍完成，在现场检测人员不到位的情况下钻桩队伍有可能提供假芯样，这会造成如下后果：完整性合格桩可能判为不合格，完整性不合格桩可能判为合格；桩底沉渣厚度无法判定；桩身长度判定不准确，桩底岩样不真实。上述问题应引起检测机构等单位的高度重视，否则将会出现虚假报告。

3基桩检测实例分析

实例1：某混凝土框架结构厂房工程，基础采用人工挖孔灌注桩基础，基桩坐落在抛填土地基上，抛填土最大厚度为20m左右，厂房验收合格后拟交付使用。厂房闲置期间发现局部混凝土框架梁开裂严重，业主委托某检测中心对梁裂缝进行检测，并提出处理建议。工程技术人员现场检测时，发现一层局部填充墙有斜裂缝，开挖探坑发现开裂梁段柱下地梁也存在斜裂缝，为此，查阅基桩检测报告及有关竣工验收资料，发现某检测机构出具的基桩完整性检测报告反映该厂房基桩为全数检测，检测结果均为合格桩。随后某检测中心要求委托方对基桩进行开挖检测，检测中心工程技术人员根据现场情况初步拟选了3根基桩进行开挖检测，3根基桩均为抛填土最深位置，3根基桩开挖深度均为9m左右时，其中1根桩桩长只有8m，坐落在抛填土上；1根桩在距桩头4m处桩身断裂，裂缝宽度20mm，从裂缝处观察及检测，下部基桩混凝土无配筋；1根桩经施工单位自查获知基桩未嵌岩。该实例说明，检测机构及相关单位应严格按国家现行有关法律、法规和标准严把施工质量关，杜绝虚假检测报告，否则害人害己。实例2：某住宅小区4栋底框砖混住宅楼，基础采用旋挖成孔灌注桩。第1家检测机构采用声波透射法对旋挖成孔灌注桩桩身完整性进行全数检测，第2家检测机构采用钻芯法对旋挖成孔灌注桩桩身完整性进行复检。其中4号楼共有75根旋挖成孔灌注桩，钻芯法抽样检测桩身完整性的桩数为12根，其中包括第1家检测机构判断的2根Ⅳ桩，结果为1根桩桩身完整性判定为合格，但沉渣厚度为300mm超过规范[3]允许值，1根桩桩身完整性判定为Ⅱ桩，且沉渣厚度未超过规范[3]允许值。钻芯法检测12根基桩结果为：Ⅰ类桩有7根，Ⅱ类桩有4根，Ⅲ类桩有1根，无Ⅳ类桩；其中4根桩桩头存在浮浆，3根桩桩底沉渣厚度超过50mm。上述实例说明，基桩桩身完整性和其施工质量是两个既有联系但也非完全相同的两个概念。因此，委托检测项目和要求有所差别；其次实例表明声波透射法对旋挖成孔灌注桩的浮浆识别可能存在漏判的情况，当沉渣厚度在100mm左右时声波透射法识别桩底沉渣问题也可能存在误判的情况。

4结语