浅析地基基础检测技术
施工技术与应用
四圈四 四
浅析地基基础检测技 术
基 础 工 程是 建 筑 工程 的重 要 组成 部 份 , 万 丈 高楼 从 地 起 , 地 基基 础 工 程 的质量直接关 系到整个建筑物的结构安全 , 因此地基基础检测在现代工程建 设 中有举 足 轻重 的作用 。 本 文试 图将 目前地 基 基础 检测 领 域 的所 有检 测 方法
各 种地 基检 测 方法 一 览表
检测 具体的物理 对应的 目标参 数 力 学参 数 检 测 方法 子 检测 方 法
浅层平载荷试验
表3 1
备注
应用是文泛,也是 验
适用范围殛优缺点
适用 于浅部地基
按检测 目标参数作一总结 ,同时论述各种检测方法的局限性及各 自的优缺 点; 最 后简 单 介绍 一 下几 种新 的地基 基 础检 测 方法 。
地基承载力 地基承载力
载荷试验 深层平板载荷试验
复合地基载荷试验 重型动力触探 标准贯入试验 触探试验 轻型动力触探试验
适用于深层地基
适用于复合地基 适用于碎石土地基 适用于砂 或粉 地基 适用于粘性土地基 适用于除碎石土以外的地基 适用于碎石土地綦
适 用于 砂 t或 粉土 地 基
收强制性条文规定 的
方法 利用勘察规范 ,将 船 探击数、静探锥尖域 侧壁阻力与地基承裁 力建立联系 从而捧
,
1 、 地基 与基 础 的概念
建 筑 物 的基 础 是 指 建筑 物
的 最底 下 的 部分 ,它将 上 部 结
静力触探试验 重型动力触探
标 准 贯 入 试验
算地基承载力 通过布置相肘数量 龄
测 点 .测 定 各 个 测 点
构 作 用 的荷 载 传 到支 承 它 们 的
地 基 上 。地 基 是受 基 础 传 下来
地基均匀性 地基均匀性 触探试验 轻型动力触探试验 静力触探试验 水平位移 地基稳定性 地基稳定性 沉降 适用于粘性土地基 适用于除碎石土以外的地基
的地基 密实度 ,从而 对整 个场地的均匀性 作出评价
i 一 一的 荷载 影响的地 层。 它一般 在
基 础 宽 度 的数 倍 范 围 ,承 受荷 载 并 产 生大 部 分变 形 的那 部分
地 层 。直接 承 受荷 载 的地 层 是
水平位移监测 间隔一定时问测定水平位移,沉降、 沉降监测 地F水位、支撑轴力等参数 ,从而舰 基坑及边坡监测
地下水位 地下水位监测 察其变化. 对整个地基的稳定性作出 支撑轴力 支撑轴力监测 [ 评价
3 . 2基 桩检 测
持力 层 , 持力 层 以 下是 下 卧 层 。
如 图l 。
力
涉及基桩的检测参数共有1 7 个, 其 中主控参数有
桩位偏差、 桩身砼强度 、 桩身 完 整 性和 单 桩承 载 力 四个 。与地 基 基 础检 测 密 切 相关 又 不 可 回避 有 i 个: 桩身砼强度、 桩身完整性和单桩承载力。其中桩身砼强度 、 桩身完整性两 个 参数 也 是为 单 桩承 载力 这一 参数 服 务 的 , 所 以单 桩承 载 力就 成 为基 桩 检测
参 数 中 的重 中之 重 。 相 应 的基 桩 检测 方 法 及适 用 范 围汇 总 于表 3 . 2 ,以下 就 表 中各 种 方 法进 行 有选 择 的逐 一 简单介 绍 。 各 种 基桩检 测方 法一 览表
检 测 具 体 物理 对 应 的 目 标 参 数 力学 参 数 检 测方 法
2 、 地基 与 基础 的分 类
图 l 地 基与基 础 2 1 地基的分类
如 果 地 基 内 部 是 良好 的
土 层 或 者 上 部 有 较 厚 的 良好 的土层时 , 一般将基 础做在天然 土层上 , 这 种 地 基 称 为 天 然 地 基 。反 之 , 如 果 天 然 地 基 的 物 理 力 学 性 能 不 能 满 足 上 部 荷 载 的 要 求 时 ,需 对 地 基
表3 2
备 注
进行改 良或处理 , 然后 再将 基础做在 经过处 理的地 基上 , 这 种地基 称为
人工地基 。
检 测 方 法
适 用范 围 及 优缺 点
2 , 2基础 的 分类
堆 土 法 誓 羹 是 暴 ≤ 差 釜 篓 粟 差 翟 据 可 情 度 不 高 ’ 实 铡 。 ~ 曲 线
堆载法受最大试验 砂 包 法 低 . 但 随 着 人 工 价 格 的 抬 长 ,其 优 势逐 荷 载 的 限 制 , 目前
根 据埋 置 深度 及 其与 基 础宽 度 的关 系 , 基 础分 为 浅基 础 与深 基础 。 埋 置深 度 小 于5 m的一 般基 础 以及 埋 置 深度 虽 超 过5 m,但 小 于基 础 宽 度 的大尺寸的基础, 在计算 中基础的侧面摩擦力不必考虑, 称为浅基础。 浅基础的基本结构类型又分为单独础 、 条形基础 、 筏形基础/ 箱形基础及
壳 体基 础 四种 。
堆 载 法
纂 鑫 箍器 规 范 能 量 做 为 到 3 的 8 0 展 0 0 大 k N 加 . 载 采
在浙江地区逐步推广中, 价格较 高, 对 用的是标准配重法 场地要求高. 榆洲过程中的人员安全风 标准配重法 险较高 , 但其基准粱安装可完全满足规 范要求 , 数据可信度高,且检测现场整
洁,便于监督管理。
深 基 础分 为 桩基 础 与沉 井基 础 。
桩蛏向 .
锚桩法
因受铜粱材料强度 检测价格 高, 其基准粱安装可完全满 限制,其虽大试验 足规范要求,数据可信度高,囡需要打 荷载也受到限制,
3 、 地 基基 础检 测
地基 基础 检 测实 际 上是 对基 础
底面 以下地 基 ( 即图 1 中虚 线 以 下部 分 的
抗 压 静 载 试 验
单桩竖 向抗
压 承载 力 地锚法
薯 嚣 ; 盖 利 用 工 程 桩 作 锚 桩 , 其 综 加 目 前 载 浙 量 汀 地 可 区 达 最 大 到
25 00 0k N
空间范围) 的检测。根据以上论述 , 地基基础检测即可分为两大部分: ( 1 ) 地 基检 测 , 包 括 天然 地基 和人 工 地 基的 检测 。 ( 2 ) 人 工地 基 中用 以改 良地基 力 学性 能 的各 种 物质 和 构件 的检 测 。如 各 种 类 型 的桩 。 由于近 年 来桩 基础 在 基础 工 程 中的 数量 占绝对 优 势 , 相 应 的 检 测 方 法 就 主要 以基桩 检 测 为 主 ,因 此 为方 便 姑 且 称 这部 分 检 测 为基 桩 检 测
( 注意 这其 中不仅 仅 含基 桩 检测 ) 。
3 . 1 地 基检 测
堆锚结合法
程中荷 载不够时,作为补充手段使用,
应用不广 只适 用 1 荷载较小 ( 一般 小 于 l O 0 0 k N)
的基桩或地基 卜 使用
国 内新 引入 的新 拄 术 , 不 受 最 大 试 验 荷
单桩承 载力 自平衡洼
载的限制, 对场地无任何要求,基准粱 安装 可完全满足规范要求, 价格也相对 高,但其对荷载箱的安装要求高,有 试验 失败 的风险,且对于较低荷载 ( 小
于 2 0 0 0 k N)的 基 桩 而 言 信 价 比 不 高 , 目前 贝 在 大 或 特 大 荷 载 的 桥 梁 基 桩 上 使用
所 有 的地 基基 础检 测 都是 为 获取 某项 或 多项 目标 参 数 为 目的 。 各 个 目标 参数 下 又分 为 单个 或 多个 具体 的 物理 力学 参数 。 这 单 个或 多 个具 体 的物理 力
高成变法
C A S E 法 嚣 夥 銎 撼 亦 受 锤 重 限 制 的 比对 数据参照,基本 没有实际应 人承载 力检测值未
.
最
一
用
应用的岩土力学模型有假设条件
,
强 适 制性 条文规 定不得
,
突破 3 0 0 0 0 k N
学参数组成对某一具体对象的某项目标参数 , 从而对该项参数进行测定或判 定。对具体检测对象的单个或多个 目标参数进行测定或判定后, 最终对具体 检测 对 象 的工 程质 量 进行 判定 。 为获取 某一具 体对 象的一 项或 多项具 体 的物理力 学参 数而采 用的 试 验 方 法 就 是 本 文 论 述 的 地 基 基 础 检 测 方 法 。 各 检 测 方 法 再 衍 生 出 各
种子方法 。 地 基 检 测 的 目标 参 数 主 要 有 三 个 : ① 地 基 承 载 力② 地 基 均 匀 性 ③ 地
用于以摩擦 力为 主的基桩, 也只适用于 用于 为设计提供依
实测曲线拟合法 长径比犬于 l 0的
桩,桩身存在 明显缺 据 的试桩 陷时,承载力实测值 町信度太幅降低。 国外土 J 用 在预制桩上。 动静法 检铡设 备笨重庞大,与静载试验相比无 任何优 势,在 国内其应用已不见踪影
动静法
抗拔承 载力验收的强制性方法,与自平
单桩竖 向抗 单桩竖向 抗拔静荷栽 拔承载力 试验 单桩竖向抗拔试验 衡相比. 对于大吨位的基桩需另外制作 支墩桩 ( 若无可利用的 上程桩 时) 国内新 引入的新技术. 不受最大试验荷 载的限制 , 对场地无任何要求,无精另 自平衡法 外伟0 作立墩桩,但其对荷载箱的安装要 求高,有试验失败的风险.目前应用夼
广泛 单 桩 水 平 承 单桩 水 平 静 载
基 稳 定 性 。相 应 的具 体 物 理 力 学 参 数 及 具 体 的 检 测 方 法 及 适 用 范 围 见
表3 . 1
载力 试验
单桩水平静载试验 目前检测水平承载力的唯 力法
・ 4 6 9 ・
d臼口 四 i
反 射 波 法
瞬 态 机械 阻抗 法 水 电 效 应法
施工技术与应用
卷嚣 釜 蓑 磊 竺 器
为其可靠的桩 长检测范围为不超过其
直径的 3 0倍 ( 软土地区可达到 5 0倍 ) 1 、 桩身完照性是反
低 应 变 法 稳 态 机 械 阻 抗 法 荔 筹 秦 罂 萎 篆 设 备 映 对 桩 变 身 化 截 、 面 桩 尺 身 寸 材 料 相
目前 已基 本被 淘 汰 密 实 性 和 连 续 性 的 综 合 定 性 指标 。
动力参数法 高应变法
桩 身完 桩 身 完茌 性 整 性
: 、 其范围应是涵益 桩长、 桩身砼强度
在 检 测 完 整性 方 而 ,弥补 了低 应 变 法 检 桩 底 沉 渣 厚 度 、 桩
围内。 减少 了周边土体对采集信号的影响。 ②钻孔垂直度应能保证 , 和基桩的 轴线基本平行 , 保证钻孔和基桩之间的距离基本相同。③钻孔直径应能容纳 三分 量 检波 器 。一 般采 用 中1 1 0 钻孔 , P V C 管采用 1 0 0 , 切不 可 采用 钢 管 ( 钢 材声 速要 远大 于 混凝 土 ) 。④ 成孔 并埋 设 P V C 管后 放置 7 天 以上 , 使 周 围 土体 与P V C 管 之间无 太 大空 隙 。
3 . 2 6钢 筋笼 长度检 测
商应变法
测桩长范围受 限的不足, 但由于信价比 身缺陷厦桩端持力 层的岩土性状 。
由于 要预 埋声 测 管 . 所 以只 适 用 于 直 径 只 能 检 出 这 5个 物
钢筋 笼 的长 度与基 桩 的抗 拔及 水平 承 载力 密切 相关 , 近年 来 由于各 种 基
盏 前 只 作 为 一 种 补 充 手 段 存 在 , 3 、 各 种 检 铡 方 法 均
声波透射法 声波透射法 大于 6 o o 叫 的灌注桩。 且对声测管的埋 理参数的一个或多 设要求较高,失效概翠存在,但其检测 个,但对检铡出的 深度不受限制 , 检测精度高,检测结果 参数必须纳^到桩 直观准确 ,目前已广泛用于大直径灌注 身完整性这一参数
桩 中 的 评 价 范 围 蜘钻
桩检测技术的 日益成熟, 极个别桩基施工企业将偷工减料的 目光放在了钢筋 笼上 , 所 以钢筋 笼 的长 度检 测很 有必 要 。 钢 筋笼 的长 度检 测 主要有 磁测 法 和 电测法 两种 , 由 于磁 测法 采 集信 号稳 定, 相 对直 观 , 成 为应 用较 多 的一种 方法 。本 文 简要 介绍 下磁 测法 。
1 ) 检测原 理
是完整性检 测中罐直观准确 的一种 方 芯法如发现桩端有
法, 可 同 时准 确 测 定 桩 长 、 桩 身砼 强 度 、 沉 渣 且 厚 度 超 过
钻芯法
钻芯法
桩底沉渣 厚度 、 桩身缺陷及鉴另 l l 桩端持 5 c m的端承桩,就 力层的岩土性状 , 但由于钻芯孔数量的 不应给出完整性合 限制, 对桩身全断面的缺陷判定存在不 格的结论
足, 且 由于 价 格相 对于 低 应 变 法 太 过 昂 贵 .目前 只 应 用 于 对 动测 法 和 声 波 透 射 法 的 补 充检 测
钢筋 笼 是 由数根 粗 的主筋 和在 其上 按 一定 间距 缠 绕绑 扎 的细 箍筋 构 成 。 钢筋 笼 之类 的铁 磁性 物 质 , 在地 磁场 作用 下钢 筋 笼产 生 的感应 磁 场 。钢 筋 笼 上 的感 应磁 场 可 以分 别 按 主筋和 箍筋 计算 和 叠加 。 其 大小 与测 试距 离 和钢 筋 笼铁 磁 性物 质 的量有 关 。假设 钢 筋笼 主筋 为无 限 长线 状体 , 在 与钢 筋笼 主 筋 平 行方 向上 , 可 以推导 出一 根 主筋 的磁 感应 强度 公式 为 :
Z = B1 ‘ k 。 S / 2 1 r ‘ L 2 ( 1 )
桩 身 砼
强度 桩身砼强度
留 样 法
钻 芯法
留 样 法
钻芯法
的 补 充 检 测 手段
嚣 篙
当留样法测 出的砼强度不能满足设计 要求或对 工程的砼强度有怀疑 时. 常用
3 . 21单桩承 载 力
式( 1 ) 中B J - 为垂直方向地磁场强度 ; k 为主筋的磁化率 ; S为主筋横截面 积; L 为 测点 与 主筋 的垂直 距离 。这里假 设 有效磁 化 倾角 为9 O 度。
由式 ( 1 ) 可 以看 出 , 主筋 磁感 应 强度 大小 与主 筋 间距 的平 方 成反 比 . 与 主
由于基 桩 的受 力 是立 体 的 , 所 以单 桩 承载 力 又衍 生 出 竖 向抗 压 、 竖 向抗
拔、 水平承载力三个参数。 显然 , 对于抗拔或水平承
载力没有要求的工程或各 种 用柔 性桩 处理 的 地基 , 抗 拔 及水 平承 载力 两个 参数 就无 实 际意 义 。
3 . 2 2 桩 身 完整 性
筋面 积成 正 比。 在钢 筋笼 主筋 平行 方 向上 , 磁 感应 强度 为定 值 , 因此其 梯度 值
为零 。
对于 有 限长钢 筋笼 中的主 筋 , 可 以用 有线 元积 分 近似 计算 其 磁感 应 强度 大小 。在 钢筋 笼 端部 , 随着 与钢 筋笼 的远 离 , 磁感 应 强度 迅 速衰 减 , 直 到减 至 背景 地磁 场大 小 。 对 于箍 筋 同 样 也 可 以用 线 元 法 近似 计 算 其磁 感应 强度 大 小 。 在与 螺线 轴线 近距 离 平行 方 向上 , 感应 磁场 大 小周 期变 化 。
根 据 关 系 式 可 计 算 出基
桩 身 完整 性是 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。其范围应是涵盖桩长、 桩身砼强度、 桩底沉渣厚度 、 桩身缺陷 及 桩端 持 力层 的岩 土性 状 。 目前各 种检 测方 法 芯法 除外 ) 均 只能 检 出这5 个 物理参数的一个或多个 , 但对检测出的参数必须纳入到桩身完整性这一参数
的评价 范 围 。 如 钻芯 法如 发现 桩端 有沉 渣且 厚度 超 过5 c m的端 承桩 , 就不 应给
出完 整性 合格 的结 论 。
3 . 2 3桩 身砼 强度
桩身 砼强 度 与基 桩的 耐久 性密 切相 关 ,基桩 的 承载 力 取决 于 以下 两 点 : ① 桩 身砼 强度 决定 的 桩身材 料 强度 ; ② 岩 土对桩 的支 承能 力 。 以上两 者 中 的
小值 就是 单 桩的 承载 力 。 3 . 2 4桩 身 内力测试
桩钢 筋 笼旁侧 磁 梯度 AZ 随 深 度( z ) 的理 论 变 化 曲线 。 其形
态见 右 图2 。 图2 磁 梯度探 测桩基 钢 筋笼 长度 原理 示意 图
在钻孔灌注桩 的一侧一定距离
桩身内力测试依附于单桩承载力静载试验而存在 , 当设计需要提供场地 内各岩土层侧壁摩阻力和端承力时,需在桩身埋设应变式传感器和钢筋计,
进行 内力 测 试 。
3 . 2 5桩 长 测 定
差 性 , 磁 场 强 度 ( 梯 度 ) 探 测 钢 筋 笼 鬈 长 度 } 牟
就是利 用磁场强度探头 在桩侧附近 。 …l l I 的钻孔中 测出 磁场强度 值随深 度变 … …
桩 长是 桩 身完 整性 中 的一 项 重 要指 标 , 它 与桩 身 承 载力 密切 相 关 , 可 以 化 的 曲 线 , 依 据曲 线 特 征 判 定 钢 筋 笼 = } 说有 了准确的桩长, 推算单桩承载力才成为可能。 顶底深度,由此确定钢筋笼下放长 … l J I 桩 长测 定一 直是 钻芯 法 的优势
所 在 ,同时 也是 各 种 动测 法 的不 足这 处 , 规范给出的结论是各种检测方法只能校核受检方提供的桩长 , 而不是准确地 3 , 在 桩 外 侧 不 超 过1 m 范 围 l L 测 定桩 长 。本 文简 要介 绍一 种新 方法 ——平 行 地震 法检 测 基桩 桩 长 的方 法 。 内钻孔( 也可利用桩内取芯孔 ) 到笼 I 『 l l 1 l 米 处 ,成孔 后 下P V C 塑 本方 法 最 大的 优 点是 可在 不 损坏 上 部结 构 的 情况 下 测 定既 有 建筑 物 的 基桩 底标 高 下 约5 料 套 管 护 壁 。 塑 料 套 管 内 径 选 用 桩长。 ) 1 0 0 m m, 以保 证 磁梯 度 探 头可 以顺 图3现 场连接 示 意 困 1 ) 检测 原 理 : 在 被检 测 的基 桩 旁边 合 适距 离 内钻 一个 和 桩身 平行 的钻 孔 d
度 。 如 图
… …
( 钻孔 深 度 大于 预估 桩 长3~5 m) , 在钻 孔 中 布置 P V C 管, 管 内注 入 清水 , 将 三 畅上下。 然后 , 以承台底部( t t i  ̄ 面) 以下为起始 , 向下以0 . 2 5 m间距在钻孔中进行 分 量检 波器 放入 管 内部 , 在 基桩 的 上部 或在 与基 桩相 连 接 的承 台上 激 振产 生 探 测 , 为确 保 测 读 数据 准 确 、 可靠 , 对 同一 钻 孔 自下而 上 的 测点 进 行 重 复读 激 震波 , 沿 钻孔 三 分量 检波 器 ( 每 拉一 次 , 激振 一 次 , 上拉 间距 一 般为5 0 c m, 可 数 。置 人探 头 到孔底 , 支好 管 口滑轮 和 电动计 数 滑轮 , 连接 计数 电缆 、 探 头数 随时加密 ) ,三分量检波器可以接收到经过桩身和桩的下层 向上层传递过来 据线和电机 电源线 , 开机 , 自下而上采集数据。
的震动波。同时由于震动波在地层中传播的速度和桩身的传播速度不一样 , 4 、 结语 因此 , 在桩 长 范 围内 的震 动波 传 播 时 间应基 本 相 同 , 而超 出桩长 范 围 内 的震 动波传播时间应明显延长 ; 而且地震波在土层中的衰减系数比桩身的要大得 地基 基础 检 测是 一 项复 杂 的 技术 性 工作 , 本 文通 过 简要 的论 述 , 试 图 对 多, 所以可以通过测得的地震波延迟时间和振幅进行分析 , 比较 , 从而判断出 整 个地 基基 础 检测 方法 有个 全 面而 简单 的介 绍 。限 于篇 幅 , 对 于各 种方 法 的 桩身 的 长度 , 参 见 图3 。 检测 原 理及 操 作流 程都 未 进行 深 入解 析 , 希 以此 为 基础 , 与 同行 进 行深 入 交 2 ) 注意事项 : ①钻孔位置距离被测的基桩越小越好 , 一般不大于2 m的范 流 , 以期为 地基 基础 检测 技 术 的发展 略
尽 薄力 。
’ 4 7 0。