第二节钻(挖)孔灌注桩检测

第二节、钻（挖）孔灌注桩检测一、泪浆性能指标检测钻孔灌注桩调制的护壁泥浆及经过循环净化的泥浆，应根据钻孔方法和地层情况采用不同性能指标，一般可参照规范选用。1.相对密度γx可用泥浆相对密度计测定。将要量测的泥浆装满泥浆杯，加盖并洗净从小孔溢出的泥浆,然后置于支架上，移动游码，使杠杆呈水平状态（即水平泡位于中央），读出游码左侧所示刻度，即为泥浆的相对密度γx。若工地无以上仪器，可用一口杯先称其质量设为m1，再装满清水称其质量m2，再倒去清水，装满泥浆并擦去杯周溢出的泥浆，称其质量设为m3，则γx=(m3－m1)/（m2－m1）2。粘度η用工地标准漏斗粘度计测定。用两端开口量杯分别量取2oomL和5oomL泥浆，通过滤网滤去大砂粒后，将泥浆7oomL均注入漏斗，然后使泥浆从漏头流出，流满500mL量杯所需时间（s），即为所测泥浆的粘度。校正方法：漏斗中注入7oomL清水，流出5oomL，所需时间应是15s,其偏差如超过±1s；测量泥浆粘度时应校正。3．静切力θ工地可用浮筒切力计测定。量测时，先将约500mL泥浆搅匀后，立即倒切力计中，将切力筒沿刻度尺垂直向下移至与泥浆面所对的刻度，即为泥浆的初切力。取出切力筒，按净粘着的泥浆，用棒搅动筒内泥浆后、静止10min，用上述方法量测，所得即为泥浆的终切力。它们的单位均为Pa。4．含砂率工地可用含砂率计测定。量测时，把调好的泥浆500mL倒进含砂率计，然后再倒进清水，将仪器口塞紧摇动1min，使泥浆与水混合均匀。再将仪器垂直静放3min,仪器下端沉淀物的体积（由仪器刻度上读出）乘2就是含砂率（有一种大型的含砂率计，内装9oomL的，从刻度读出的数不乘2即为含砂率）。5．胶休率（%）胶休率是泥浆中土粒保持悬浮状态的性能。测定方法可将100mL泥浆倒人100mL的量杯中，用玻璃片盖上，静置24h后、量杯上部泥浆可能澄清为水，测量时其体积如为5mL，则胶体率为100－5=95，即95％。6．失水率（mL／3Omin）用一张12cmxl2cm的滤纸，置于水平玻璃板上，中央画一直径3cm的圆，将2mL的泥浆滴人圆圈内，30min后，测量湿圆圈的平均直径减去泥浆摊平的直径（mm）,即为失水率。在滤纸上量出泥浆皮的厚度（mm）即为泥皮厚度。泥皮愈平坦、愈薄则泥浆质量愈高，一般不宜厚于2~3mm。7．酸碱度即酸和碱的强度简称，也有简称为酸碱值的。pH值是常用的酸碱标度之一。工地测量pH值方法，可取一条pH试纸放在泥浆面上,0.5s后拿出来与标准：颜色相比，即可读出pH值。也可用pH酸碱计,将其探针插人泥浆。直接读出pH值。二、混凝土钻孔灌注桩完整性检测混凝土钻孔灌注桩是桥梁及建筑结构物常用的基桩形式之一；这主要是由于桩能将上部结构的荷载传递到深层稳定的土层上去，从而大大减少基础沉降和建筑物的不均匀沉降，实践也证明它的确是一种极为有效、安全可靠的基础形式。但是，灌注桩的成桩过程是在桩位处的地面下或水下完成，施工工序多，质量控制难度大，稍有不慎极易产生断桩等严重缺陷占据统计国内外钻孔灌注桩的事故率高达5％～10％。因此，灌注桩的质量检测就显得格外重要。灌注桩成桩质量通常存在两方面问题：一是属于桩身完整性；常见的缺陷有夹泥、断裂、缩径、扩径、混凝土离析及桩顶混凝密实性较差等；二是嵌岩桩，影响桩底支承条件的质量问题，主要是灌注混凝土前清孔不彻底，孔底沉淀厚度超过规定极限，影响承载力。桩基础施工质量的检验，随着长、大桩径及高承载力桩基础迅速增加；传统的静压桩试验已很难实施，目前，常用的钻孔灌注桩质量的检测方法有以下儿种：（一）钻芯检验法由于大直径钻孔灌注桩的设计荷载一般较大，用静力试桩法有许多困难；所以常用地质钻机在桩身上沿长度方向钻取芯样，通过对芯样的观察和测试确定桩的质量。但这种方法只能反映钻孔范围内的小部分混凝土质量，而且设备庞大。费工费时，价格昂贵，不宜作为大面积检测方法，而只能用于抽样检查，一般抽检总桩量的3％～5％，或作为对无损检测结果的校核手段。（二）振动检验法所谓振动检验法又称动测法。它是在桩顶用各种方法（例如锤击、敲击、电磁激振器、电水花等）施加一个激振力，使桩体乃至桩土体系产生振动，或在桩内产生应力波；通过对波动及振动参数的种种分析，以推定桩体混凝土质量及总体承载力的一类方法。这类方法主要有以下四种：1、敲击法和锤击法用力棒或锤子打击桩顶，在桩内激励振动，用加速度传感器接收桩头的响应信号，信号经处理后被显示或记录，通过对信号的时域及频域分析，可确定桩尖或缺陷的反射信号，据此可判断桩内是否存在缺陷。当锤击力足以引起桩土体系的振动时，根据所测得的振动参数，可计算桩的动刚度和承载力。2.稳态激振机械阻抗法在桩顶用电磁激振器激振，该激振力是一幅值恒定，频率从20HZ~1000HZ变化的简谐力。量测桩顶的速度响应信号。由于作用在简谐振动体系上的作用力F，与该体系上某点的速度v之比；称为机械阻抗，机械阻抗的倒数称为导纳（Mobility），因此，可用所谓记录的力和速度经仪器合成，描绘出导纳曲线，还可求得应力波在桩身混凝土中的波速、特征导纳、实测导纳及动刚度等动参数。据此、可判断是否有断桩、缩径、鼓肚、桩底沉渣太厚等缺陷，并可由动刚度估算单桩容许承载力。3．瞬态激振机械阻抗法用力棒等对桩顶施加一个冲击脉冲力，这个脉冲力包含了丰富的频率成分。通过力传感器和加速度传感器，记录力信号和加速度信号，然后把两种信号输入信号处理系统，进行快速傅立叶变换，把时域变成频域，信号合成后同样可得到桩的导纳曲线，从而判断桩的质量。4，水电效应法在桩顶安装一高约1m的水泥圆筒，筒内充水，在水中安放电极和水听器。电极高压放电，瞬时释放大电流产生声学效应，给桩顶上冲击能量，由水听器接收桩土体系的响应信号，对信号进行频谱分析，根据频谱曲线所含有的桩基质量信息、判断桩的质量和承载力。（三）超声脉冲检验法该法是在检测混凝土缺陷技术的基础上发展起来的、其方法是在桩的混凝土灌注前沿桩的长度方向平行预埋若干根检测用管道，作为超声发射和接收换能器的通道。检测时探头分别在两个管子中同步移动，沿不同深度逐点测出横截面上超声脉冲穿过混凝土时的各项参数，并按超声测缺原理分析每个断面上混凝土的质量小。（四）射线法该法是以放射性同位素辐射线在混凝土中的衰减、吸收、散射等现象为基础的一种方法。当射线穿过混凝土时，因混凝土质量不同或因存在缺陷，接收仪所记录的射线强弱发生变化、据此来判断桩的质量。由于射线的穿透能力有限。一般用于单孔测量，采用散射法，以便了解孔壁附近混凝土峋质量，扩大钻芯法检测的有效半径。从以上所列的常用检测方法可见，桩基检测方法的研究和应用是一个十分活跃的领域。国家建设部、地矿部于1995年12月颁布了《基桩低应变动力检测规程》（JGJ/T93一95），1997年颁布了《基桩高应变动力检测规程》（JGT106-97）。公路桥梁基桩检验多数地区实行普查，因此，基桩低应变检测应用的相当广泛，其检验的基本方法有以下几种。（一）反射波法该方法适用于检测桩身混凝土的完整性，推定缺陷类型及其在桩身中的位置，也可以对桩长进行校核，对桩身混凝土强度等级作出估计。1．基本原理、“反射波法源于应力波理论，基本原理是在桩顶进行竖向激振，弹性波沿着桩身向下传播，在桩身存在明显波阻抗界面（如桩底、断桩或严重离析等部位）或桩身截面积变化（如缩径或扩径）部位，将产生反射波。经接收、放大滤波和数据处理，可识别来自桩身不同部位的反射信息。据此计算桩身波速、判断桩身完整性和混凝土强度等级。当桩嵌于土体中，将受到桩周土的阻尼影响，桩的动力特性满足一维波动方程，即当在桩顶施加瞬时外力F(t)时，桩内只存在下行波，波在不同的波阻抗面上发生反射，从上式中，可推导出应力波在桩体中旅行的时间及其对不同结构介质桩的纵波速度：VP=2L/△tb式中:L一桩长;△tb－－桩底反射波到达时间。当桩身存在缺陷或断桩时，各界面反射波使曲线变得复杂，认真分析波形并选出可靠的缺陷反射时间，从而得到缺陷部位距桩顶的距离：L’=Vpm△tb/2式中：Vpm—同一工地内多根已测合格桩桩身纵波速度的平均值；L’—缺陷部位距桩顶的距离。2.仪器设备及要求（1）仪器宜由传感器、放大器、滤波器、记录、处理、监视系统以及激振设备和专用附件组成。（2）传感器可选用宽频带的速度型或加速度型传感器。速度型传感器灵敏度应大于300mV／cm／s，加速度型传感器灵敏度应大于100mV／g。（3）放大系统增益应大于60dB，长期变化量应小于1％。折合输入端的噪声水平应低于3μV。频带宽度应不窄于10～1000HZ,,滤波频率可调整。（4）模/数转换器的位数不应小于8bit。采样时间宜为50～100μS，可分数档调整。每个通道数据采集暂存器的容量不应小于lkB。注：bit为二进制计数数字量的位数。（5）多道采集系统应具有一致性，其振幅偏差应小于3％，相位偏差应小于0，1ms。（6）可根据激振条件试验要求及改变激振频谱和能量，选择符合材质和重量要求的激振设备，满足不同的检测目的。3．现场检测及注意事项（1）被测桩应凿去浮浆，桩头平整。（2）检测前应对仪器设备进行检查，性能正常方可使用。（3）每个检测工地均应进行激振方式和接收条件的选择试验，确定最佳激振方式和接收条件。（4）激振点宜选择在桩头中心部位，传感器应稳固地安置在桩头上，对于大直径的桩可安置两个或多个传感器。（5）当随机干扰较大时，可采用信号增强方式，进行多次重复激振与接收。（6）为提高检测分辨率，应使用小能量激振，并选用高截止频率的传感器和放大器。（7）判别桩身浅部缺陷，可同时采用横向激振和水平速度型传感器接收，进行辅助判定。（8）每一根被检测的单桩均应进行二次及以上重复测试。出现异常波形应在现场及时研究，排除影响测试的不良因素后再重复测试。重复测试的波形与原波形具有相似性。4．实测曲线判读解释的基本方法由于桩身缺陷种类复杂，实测曲线判读人员的技术水平所限，实测资料的解释是一项较为困难的工作。下面通过对桩身各种常见缺陷的反射波特征，结合一些典型的实测波形，对反射波法的实测曲线的解释方法加以归纳。（1）缺陷存在可能性的判读、判断桩身缺陷存在与否，需分辨实测曲线中有无缺陷的反射信号，及分辨桩底反射信号，这对缺陷的定性及定量解释是有帮助的。桩底反射明显，一般表明桩身完整性好，或缺陷轻微、规模小。另外，可换算桩身平均纵波速vpm，从而评价桩身是否有缺陷及其严重程度。此外，还应分析地层等资料，排除由于桩周土层波阻抗变化过大等因素造成的“假反射”现象。（2）多次反射及多层反射问题当实测曲线中出现多个反射波至时，应判别它是同一缺陷面的多次反射，还是桩间多处缺陷的多层反射，前者，即缺陷反射波在桩顶面与缺陷面间来回反射，其主要特征：反射波至时间成倍增加（倍程），反射波能量有规律递减。后者往往是杂乱的，不具有上述规律性。多次反射现象的出现，一般表明缺陷在浅部，或反射系数较大（如断桩）。它是桩顶存在严重离析或断裂（断层）的有力证据。多层反射不只表明缺陷可能有多处，而且由下层缺陷反射波在能量上的相对差异，可推测上部缺陷的性质及相对规模。5．影响基桩质量检测波形的因素分析（1）露出于桩头的钢筋对波形的影响由于灌注桩考虑到以后的承台问题，桩头均有钢筋露出，这对实测波形有一定影响，严重时可影响反射信息的识别。这是因为在桩头激振时，钢筋所产生的回声极易被检波器接收，之后又与反射信息叠加在一起。克服这一影响因素的方法是，将检波器用细砂或粒土屏蔽起来，使检波器收不到声波信息。经多次实验证：明这一方法是有效的。图3一10a）是某工程桩屏蔽前实测的波形，图3一10b）是屏蔽后的实测波形，可以看出，屏蔽后实测波形反射信息清晰易辨，图中i是桩问反射旅行时间，tb是桩底反射旅行时间。（2）桩头破损对波形的影响预制桩在贯人过程中，桩头可能产生破损，灌注桩头表面松散，这将使弹性波能量很快衰减，从而削弱桩间及桩底反射信息，影响了波形的识别。有效途径是：将破损处或松散处铲去。总之，影响基桩质量检测波形的因素较多，工作中应