桩基检测施工组织设计

A30高速公路（界河～外环线）工程五标

桩基检测

施工组织设计

二00五年五月十五日

上海A30高速公路 (浦东段)第五标段 中建七局

项目经理部

桩基检测施工组织设计

一、工程概况

一）参建单位：

1、工程名称：上海A30高速公路（界河～外环线）工程五标

2、设计单位：上海市政工程设计研究院

3、勘察单位：上海世圳岩土工程有限公司

4、监理单位：上海市市政工程管理咨询有限公司

5、施工单位：中国建筑第七工程局

6、检测单位：上海市公路工程检测中心

二）设计要求：

桩型：PHC管桩、钻孔灌注桩。

桩径：Φ600mm、Φ800mm、Φ1000mm管桩桩长：38m～50m不等。

Φ600mmPHC管桩、Φ800mm钻孔桩单桩竖向抗压试验最大加荷值：3200KN(按设计单桩抗压承载力设计值即2000KN的1.6倍)，Φ1000mm钻孔桩单桩竖向抗压试验最大加荷值：5600KN（按设计单桩抗压承载力设计值即3500KN的1.6倍）。

三）检测项目和频率要求

1、桩基检测和试验数量：静载试验3根（Phn05、Phn07、Phn18墩各1根）。

2、高、低应变动测、灌注桩超声波及成孔检测数量

二、地质简况

现场地质情况详见上海世圳岩土工程有限公司《上海30高速公路（界河～外环线）工程岩土工程初步勘察报告》。

三、检测内容

一）单桩竖向抗压静载试验

1、试验依据

上海市工程建设规范《地基基础设计规范》（GJ08-11-1999）、《建筑基桩检测技术规程》（DGJ-218-2003、JI0287-2003）、上海浦东工程建设管理有限公司《关于下发30高速公路（浦东段）工程试验检测工作规定的通知》、上海市政工程设计研究院下发的《设计业务联系单》（RCB21号）。

2、加载及量测装置

本次试验加载反力装置采用锚桩反力梁系装置进行加、卸载，即将满足试验强度及刚度要求的反力梁固定在试桩四周对称位置的四根锚桩上，加载采用油压千斤顶逐级加荷。试桩的沉降由对称安装在试桩桩侧2个正交直径的方向上的大量称百分表进行量测，百分表距桩顶距离不小于200mm，百分表的磁性支座安装在钢性基准梁上，基准梁固定在距试桩中心2m以外的基准桩上，试验反力的装置满足规范要求，具体安装见附图：单桩竖向抗压静载试验安装示意图：图1：

由于试验所采用的锚桩为PHC管桩，考虑PHC管桩桩帽的质量对试验影响，故本次试验应对所测试桩四周锚桩的法兰盘及桩身内的主筋须设计方另行计算，确保桩身内的主筋及法兰盘具有足够的抗拉强度且满足试验要求。锚桩施工采用钻孔灌注桩锚桩配筋图，Ph07墩PHC管桩中、上节采用B型PHC管桩，下节采用AB型或B型。

3.试验方法

①加卸载分级

a加载分级：按试桩最大试验荷载的1/10为加载级差，逐级等量加载，第一级取2倍加载量进行加载;每级加载在其维持过程，保持数值的稳定。

b卸载分级：取卸载量为加载量的两倍，进行逐级等量卸载。

②桩顶沉降观测时间（慢速维持荷载法）

a、每次加载后第一小时内按5、15、30、45、60分钟测读试桩上拔量，以后每隔半小时测读一次，当上拔速率达到相对稳定标准时进行下一级加载。

b、卸载时，每级荷载测读一小时，按5、15、30、60分钟测读四次，卸载至零时，测读稳定的残余上拔量，一般为三小时左右。

c、试桩沉降相对稳定标准，取一小时的沉降量不超过0.1mm，并连续出现两次。

4、终止试验条件

在试验过程中出现下列条件之一时，试桩即可终止载：

①试桩在某级荷载作用下桩顶的沉降量大于前一级荷载沉降量的5倍。

②试桩在某级荷载作用下桩顶的沉降量大于前一级荷载沉降量的2倍，且经24小时尚未稳定。

③达到设计要求的最大加载量且沉降达到稳定，或已达到反力装置提供的最大加载或桩身出现明显破坏现象。

④按总沉降量控制至100mm以上。

5、试桩的极限承载力按下列方法之一确定

①取Q-S曲线发生明显陡降的起始点对应的荷载值。

②取S-Lgt曲线尾部出现明显弯曲的前一级荷载值。

③按总沉降量控制，取S＝40mm对应的荷载值。

6、提交成果

①提交静载荷试验成果报告；

②提交试验成果汇总表；

③提供试桩的极限承载力的判定值；

④提供试桩的Q-S、S-Ig（Q）、 S-Ig(t)曲线图。

7、检测配合事宜

①检测时间：

试桩在沉桩后到进行试验时的间隙时间（休止期）不应小于桩周土体强度恢复或基本恢复的时间，持力层粘性土，应为28天以上，砂质粉土、砂性土宜为14天以上。

②锚桩与地面平，试桩应高出地面50cm。

③检测现场要求“三通一平”。

二）低应变动测

1、检测目的

检测单桩桩身结构完整性。

2、检测依据及原则

参照应用标准:上海市工程建设规范《地基基础设计规范》（DGJ08-11-1999）、《建筑基桩检测技术规程》（DGJ08-218-2003、

J10287-2003）。

3、检测方法

弹性波反射法。

4、检测设备

a、设备名称及编号：PIT(2357、2169)

b、传感器型号：307B21(17545、16985)

c、激振装置：手锤

d、设备配置及流程图见

显示装置

数据采集及

处理装置

记录装置

打印机

设备配置及流程图

5、结果的处理和判断

a、分析计算方法：时域分析法

将工程桩视为一维弹性杆件，当桩顶受一冲击力后，其应力（应变或位移）以波动形式在桩身中传播，遇到波阻抗差异界面后，产生反射波信号，通过分析入射波和反射波的波形、相位、振幅、频率及波的到达时间等特征，达到检查桩身质量的目的。

根据完整桩的首次桩底反射时间T计算该桩的平均波速V:

V=2L/T

式中：L—完整桩的桩长，T—桩底反射波的到达时间

由该工程完整桩的平均波速V，计算缺陷位置：

Li＝（1/2）〃V〃Ti

式中：Ti—桩身缺陷部位，Li—反射波的到达时间

b、桩身质量评定等级分类及有关说明

Ⅰ类桩：无任何不利缺陷，桩身结构完整。

Ⅱ类桩：有轻度不利缺陷，但不影响或基本不影响原设计的桩身结构承载力。

Ⅲ类桩：有明显不利缺陷，影响原设计的桩身结构承载力。

Ⅳ类桩:有严重不利缺陷，严重影响原设计的桩身结构承载力。

6、测试报告提供的主要成果

a、低应变动测成果表

b、低应变动测波形曲线

c、低应变动测结论

三）高应变动测试验

1、测量仪器设备及方法技术

采用美国PDI公司生产的PDA打桩分析仪及中科院武汉岩土力学研究所生产的RSM-24FD型工程动测分析仪实施现场测量。测量及资料分析系统包括：固定在桩身上的工具式应变传感器，室内计算机系统。锤击设备为6吨的组合铁锤，做自由落体运动锤击桩头，见图1。

现场工作时，将一对加速度/应变传感器组成一组传感器，两组

传感器用螺丝固定在距桩头1.5－2D（D为桩身截面直径）左右处，两组传感器处于同一水平面内呈对称分布。锤击开始后，传感器将拾得的锤击信息传至主机内，加速度经积分变成速度随时间变化曲线，同时应变传感器测得的应变，乘以桩的弹性模量E和截面积A，成为锤击力波随时间变化的曲线，现场即可用凯斯法对量测信息初步分析，同时将信息存储在计算机构内硬盘上，室内作进一步分析计算。

打印机

2、资料分析方法的基本原理

桩的测量结果采用凯斯法进行计算，凯斯法的基本原理如下：（1）凯斯法

假定桩为均质（截面积A和弹性模量E恒定）的线弹性杆件（长度比截面直径大得多），桩周土为粘弹塑性介质，则根据行波理论可推导出打入时总土阻力值计算公式（推导过程从略）。

RTL＝1/2［F（t）+F(t+2L/C)］+Z/2［V(t)-V(t+2L/C)］..(1) 式中：F（t），F(t+2L/C)分别为t， t+2L/C时刻的力值；

V(t)，V(t+2L/C)分别为t，t+2L/C时刻的速度值；

L为桩长；

C为波在桩身中的传播速度；

t一般取第一个速度峰值所对应的时刻；

Z为桩身材料的波阻抗。

总土阻力值RTL由土的静阻力Rs和动阻力Rd组成，即:RTL=Rs+Rd (2)

阻尼法假定：动阻尼力Rd集中在桩尖，并与桩尖质点运动速度成正比：即;

Rd=J’*Vtoe (3)

由于Vtoe＝1/Z*［2F（t）- RTL］............................(4)且J=J’/Z. (5)

由（1）、（2）、（3）、（4）、（5）式可得出：

Rs=1/2[F(t)+F(t+2L/C)]+Z/2[V(t)-V(t+2L/C)]-J*[2F(t)-RTL] (6)

式中：J为凯斯阻尼系数。

式（6）就是凯斯法求取承载力的基本公式。

（2）桩身质量检查

根据行波理论可以导出：

β＝(1-a)/(1+a) (7)

式中：BTA为桩身完整性系数，定义为Z2/Z1，即下部桩材的波阻抗与上部桩材波阻抗之比。

而a=1/z×u/(Fmax-R) (8)

式中：u为F-Z×V的差值，R为在破损面以上桩侧的土摩阻力值，Fmax为最大锤击力。

用β值评价桩身质量的标准是：

β＝100％桩身完整；β＝80～100％桩身轻微破损；

β＝60～80％桩身破损；β<60％则桩身断裂。

（3）实测曲线拟合法计算承载力

实测曲线拟合法计算机程序采用了复杂的桩-土计算模型，考虑了非均质桩和锤击能量损耗等多种因素对计算结果的影响，计算结果更加接近实际。实测曲线拟合法采用迭代计算的方法，进行计算曲线与实际曲线的拟合。可提供桩侧、桩端土阻力值及桩侧土阻力分布情况等参数。

（4）打入桩的施工监控

检测桩在打入过程中测得的F(t)和v(t)，实时提供打桩阻力、桩身受力等方面的极值，对桩身完整性、单桩承载力和打桩工艺等方面情况作出判断，并粗略估计承载力。根据桩身应力和输入能量，确定贯入度、入土深度和承载力之间的关系，为预制桩的打桩工艺和收锤标准提供依据，并对打桩机的动作性能作出评价。

3、提供资料

（1）提供正式测试成果报告。

（2）提供所有测试工程桩的单桩极限承载力值、桩侧摩阻力值、桩端阻力值。

（3）提供实测曲线、拟合曲线、模拟P-S曲线。

四）钻孔灌注桩超声检测

1、检测目的

检测钻孔灌注桩单桩桩身结构完整。

2、检测依据及原则

参照应用标准：上海市工程建设规范《钻孔灌注桩动力测试技术规程》（DGJ08-218-96）和《建筑基桩检测技术规程》（DGJ08-218-2003、J10287-2003）中有关检测技术要求。

3、测试原理

混凝土灌注桩声波透射法检测的工作原理是：在被测桩内预埋2～3根竖向相互对称的声测管作为检测通道，将超声脉冲发射换能器与接收换能器置于声测管中，管中注满清水作为耦合剂，由仪器发射换能器发射超声脉冲，穿过待测的桩体混凝土，并经接收换能器被仪器所接收，判读出超声波穿过混凝土的声时、接收波首波的波幅以及接收波主频等参数。超声脉冲信号在混凝土的传播过程中因发生绕射、折射、多次反射及不同的吸收衰减，使接收信号在混凝土中传播的时间、振动幅度、波形及主频等发生变化，这样接收信号就携带了有关传播介质（即被测桩身混凝土）的密实缺陷情况、完整程度等信息。由仪器的数据处理与判断分析软件对接收信号的各种声参量进行综合分析，即可对桩身混凝土的完整性、内部缺陷性质、位置以及桩混凝土总体均匀性等做出判断，完成检测工作。

4、检测方法

检测过程中先把发射换能器和接收换能器下到管底，并调至同一

水平面，发射换能器由管中发射超声波，另一接收换能器在另一管中接收超声波。两只换能器同时由管底向上提升，并记录深度，测试数据。当换能器提升至管口，则一条声测剖面就测试完毕。

5、测试仪器

TCP3是一种连续测量直接打印出图象的进口仪器，在良好的混凝土中测试范围为0.2～3.0m米，测试深度可达100m，采用数字式瞬时数据处理和显示，采集装置采用半自动，以用户拉导线的方式进行，数据储存采用数字化，固态电路储存。延迟时间为数字式（0-999us 可选）。数据传送通过RS232传送至计算机。最终经过TCP3专用处理软件处理并打印出图象。

探头

设备配置及流程图

Ho—桩身第一测点的相对标高（m)

Lp—声测管外壁间的最小间距：即超声波测距（m）

Ln—测点间距

6、野外工作方法与技术

a、Ф800mm桩基检测管埋设双管，对称布置；Ф800mm桩基检测

管埋设三管，并成120°均匀分布。

b 、检测管用黑铁管，内径55mm ，壁厚3.5mm 钢管宜为螺纹连接并外加套管连接，以保证管内畅通，管底与管顶用闷头闷紧，以防漏浆。

c 、检测管可直接焊接或绑扎在钢筋笼内侧，须使检测管之间保持相对平行。

d 、检测管内注满清水，作为声波耦合剂。

e 、检测管略高于自然地面10cm 以便于识别。

f 、超声波检测满足桩身混凝土养护所需时间后进行。

7、提供资料

a 、每根桩声测影像图。

b 、每根桩质量判别等级

A/A'/

'

声测管连接及管顶、管底封口

、声测管选用直径为内径为55mm的黑铁管，壁

厚为3.5mm.

2、管与管连接牢固密封，管底与管顶要密封。

3、声测管焊接在钢筋笼内侧，并保持相对平行，

间距相等，在无钢筋笼处每隔1米用Φ12钢筋固

定声测管，4根主筋延长到桩底（或地面），随

钢筋笼一起吊装下到孔底，并且管内注满清水。

4、声测管管顶略高于地面10cm左右，以便地面

识别。

5、试桩的声测管埋设到桩顶面。

五）钻孔灌注桩成孔检测

1、检测目的

检测灌注桩钻孔质量是否符合设计要求。

2、检测依据及原则

参照应用标准：上海市工程建设规范《地基基础设计规范》（DGJ08-11-1999）和《建筑基桩检测技术规程》（DGJ08-218-2003、J10287-2003）中有关检测技术要求。

3、检测设备

所使用的仪器为JJC-IA型灌注桩测井系统。

4、钻孔井径测量原理

钻孔井径仪是用于测量钻孔各断面平均井径的井下仪器。当仪器下井后，提升测量时，井径仪的四条测腿末端紧贴井壁，并随着被测井径的变化，测腿也相应张缩，引起固定在四条测腿顶端活塞杆上滑线电阻上下移动，从而相应改变了两测量点之间的电阻值。当有恒定电流通过四只串联的滑线电阻时，在两测点之间的电位差随之相应改变，用电位差计测出变化的电位差，经系统标定后，就能获得全孔井径变化的连续曲线。

5、检测报告提供的主要成果

a、提交灌注桩钻孔全孔各断面的井径变化值曲线图。

b、提交灌注桩钻孔一次清孔后的孔深。

c、成孔检测结论。

6、成孔检测有关事宜

需检测时提前一天通知，终孔前两小时再通知一次。

四、桩基检测配合、协调事项

1、为保证施工进度，桩基检测与现场承台施工紧密结合，项目部委派专人协调各项事宜。

2、在桩基施工过程中，严格按照检测要求预埋声测管、控制静载锚桩、试桩的桩顶标高等，为检测创造良好的环境。

3、高应变、声测等抽检项目严格按照监理工程师的指令进行现场抽样，桩基检测前，提前1～2天通知监理工程师。

4、配备的桩基检测设备齐全，并符合中华人民共和国计量认证有关规定，数量保证能满足本工程的桩基检测需要。

5、在检测过程中，督促检测单位严格执照检测方案实施，保证检测精度达到设计规范要求。

6、在每次现场检测以后临时口头通知监理是否能进行继续施工，并在48小时内出具速报传真给监理。

7、对有疑问的桩，需进行复测，在72小时内出具速报给监理。

五、检测工期安排

1、试验时间

a、静载试验要求委托方收到进场通知后的48小时内设备到场，到场后的8小时内开始工作。

b、高、低应变动测、灌注桩超声波检测及成孔检测视工程进度确定，但确保不影响整个工程项目进度。

2、试验成果提交的时间

a、现场试验工作结束后的隔天内提交检测结果简报。

b、现场试验工作结束后的十天内提交基桩检测结果详细报告一式四份。

二00五年五月十五日