管桥桩基检测方案
景德镇市城市供水水源（樟树坑）工程
管桥桩基检测施工方案
编制： 审核： 批准：
江西省水利水电开发有限公司
二〇一七年五月
目 录
1.
工程概况 ........................................................................................................................... 1 1.1 1.2 2.
工程概述 .................................................................................................................... 1 设计概述 .................................................................................................................... 1
桩基检测方案 ................................................................................................................... 1 2.1 2.2 2.3
桩基检测方法 ........................................................................................................... 1 缺陷桩的判断 ......................................................................................................... 10 受检桩位及数量 ....................................................................................................... 1
景德镇市城市供水水源（樟树坑）工程 管桥桩基检测施工方案
1. 工程概况
1.1 工程概述
景德镇市城市供水水源（樟树坑）工程地处浮梁县境内，管桥沿X096县道沿河一侧布置，共分为两段。其中管桥Ⅰ位于韩源村周家港至韩坑火车站位置，长度约783m；管桥Ⅱ位于鲍家渡至新平村桥头位置，长度约187m。 1.2 设计概述
管桥基础采用人工挖孔灌注桩基础，其中管桥Ⅰ共有人工挖孔桩114根，管桥Ⅱ共有人工挖孔桩38根。 1.3 主要工程量
表1.3.1 管桥主要工程量
序号 1 2 名称 人工挖孔桩 人工挖孔桩 部位 管桥Ⅰ 管桥Ⅱ 单位 根 根 直径 φ1000 φ1200 φ1000 φ1200 数量 62 54 20 18 备注 2. 桩基检测方案
2.1 桩基检测方法
因本工程地采用人工挖孔桩，成桩质量高，根据JGJ106-2014《建筑基桩检测技术规范》第3.1.1及3.3.3条的相关规定，拟采用声波透射法检测桩基的完整性，检测数为总桩数的20%，且不少于10根。同时每个柱下承台检测桩数不应少于1根。当声波透射法检测发现桩身存在比较严重的缺陷可能影响桩的水平承载力时，应采用钻芯法进行补充检测，检测数为总桩数的1%，且不少于3根。
2.1.1桩基超声波检测方法及工艺 检测原理
超声波透射法检测混凝土质量的原理是事先在桩内预埋若干条声测管，作为超声波接收和发射换能器的通道。检测时在一个管内放入发射超声波的发射探头，在另一个管内放入接收超声波的接收探头。两个探头由底部往上同步提升，仪器记录超声波在由二管组成的砼测面内传播的声学特征。根据波的到达时间，幅度大小，频率变化及波形畸变程度，经过分析处理，从而判定出混凝土质量
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状况，存在缺陷的性质、大小及空间位置、混凝土匀质性。
检测条件
基桩浇筑混凝土后，强度达到设计强度的70%，且不小于15MPa时,进行质量检查。
仪器设备
仪器设备采用目前国内较先进的中国科学院武汉岩土力学研究所研发的RSM-SY5声波测试仪两台。
换能器采用柱状径向振动的换能器，其共振频率为25～50kHz，长度为20cm，换能器装有前置放大器，前置放大器的频带宽度为5～50kHz。换能器的水密封性满足在1Mpa水压下不漏水。
发射换能器的长度、频带宽度及水密封性能与接收换能器的要求相同。声波检测仪器的技术性能符合以下规定：
接收放大系统的频带宽度为5～50kHz，增益大于100dB，并且带有0～60dB的衰减器，其分辨率为1dB，衰减器的误差小于1dB，其挡间误差小于1%。发射系统能输出250～1000V的脉冲电压，其波形为矩形脉冲。显示系统同时显示接收波形和声波传播时间，其显示时间范围大于2000μs，计时精度大于1μs。
现场检测
预埋声测管符合下列规定：管桥桩基直径为1.0m和1.2m，通长埋设三根管；预埋声测管采用φ48×3.5焊接钢管，其技术指标满足GBT 3091-2015《 低压流体输送用焊接钢管》的规定，钢管采用焊接，声测管底部用D48×3钢板封闭，顶部用木塞封闭，防止砂浆、杂物堵塞管道；声测管以正三角形绑扎固定在钢筋笼的内侧，声测管之间互相平行；在检测管内注满清水。
现场检测前，测定声波检测仪发射至接收系统的延迟时间t，并按下式计算声时修正值t′：
DdddVw t′= Vt式中：D——检测管外径（mm） d ——检测管内径（mm） d′——换能器外径（mm）
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Vt——检测管壁厚度方向声速（km/s） Vw——水的声速（km/s） t′——声时修正值（μs） 检测步骤
接收及发射换能器在装设扶正器后置于声测管内，并能在管内顺利提升及下降；
测量时发射与接收换能器置于同一标高，当发射与接收换能器置于不同标高时，其水平测角为30°～40°。
测量点距为20～40cm。当发现读数异常时，加密测量点距。
发射与接收换能器同步升降。各测点发射与接收换能器相对高差不大于2cm，随时校正。
检测时由声测管底部开始，发射电压值固定，并始终保持不变，放大器增益值始终固定不变。调节衰减器的衰减量，使接收信号初至波幅度在荧光屏上为2或3格。由光标确定首波初至，读取声波传播时间及衰减器的衰减量，依次测取各测点的声时及波幅并记录。
一根桩有三根检测管，将每3根检测管编为一组，分组进行测试。 每组检测管测试完毕后，测试点随机重复抽测量10%～20%。其声时相对标准差不大于5%；波幅相对标准差不大于10%。对声时及波幅异常的部位重复抽测。测量的相对标准差按下式计算：
titjitn1mσ ′=
nn22n
AiAjiAi1mσ ′=
tmtitji222n
AmAiAji2
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式中：σ ′——声时相对标准差 σ ′——波幅相对标准差
t ——第i个测点声时原始测试值（μs） A ——第i个测点波幅原始测试值（dB） t ——第i个测点第j次抽测声时值（μs） A ——第i个测点第j次抽测波幅值（dB） 检测数据的处理与判定
由现场所测的数据绘制声时-深度曲线及波幅（衰减值）-深度曲线，其声时及声速按下列公式计算：
t = t-t0-t
Vp = tc
I式中：tc——混凝土中声波传播时间（μs） t——声时原始测试（μs）
t0——声波检测仪发射至接收系统的延迟时间（μs） I——两个检测管外壁间的距离（mm） Vp ——混凝土声速（km/s）
桩身完整性按下列规定判定：
采用声时平均值μ 与声时2倍标准差σ 之和作为判定桩身有无缺陷的临界值；并按下列公式计算：
μ =
ti1ncin
σ =
ti1ncit2n
式中：n ——测点数
tci——混凝土中第i测点声波传播时间（μs）
μ
t——声时平均值（μs）
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σt——声时标准差
按声时-深度曲线相邻测点的斜率K 及相邻两点声时差值△t的乘积K·△t作为判定桩身缺陷的依据：
tcitci1K = zizi1
△t = tci- tci1
tcitci12K·△t = K·△t =zizi1
式中：n ——测点数
tci——混凝土中第i测点声波传播时间（μs）
μ
t——声时平均值（μs）
σt——声时标准差
K·△t值能在声时-深度曲线上明显地反映出缺陷的位置及性质，结合
μ
t+2σt 值进行综合判定。
由于波幅（衰减量）声速对缺陷的反应更灵敏，采用接收信号能量平均值的一半作为判断桩身缺陷临界值。波幅值以衰减器的衰减量q表示，波幅判断的临界值qD有下列关系：
qD=μq-6
μ
式中：μ
qq=i1qnin
——衰减量平均值（dB）
qi——第i测点的衰减量（dB） n —— 测点数
对超越临界值的测区进行缺陷分析与判断。
桩的完整性采用以上几种方法进行判定，并辅以接收波形的视率做进一步的综合判定。在作出缺陷判定后，如需判定桩身缺陷尺寸及空间分布，则进一步
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采用多点发射，不同深度接收的扇形测量方法，用多条交会的声线所测取的波速及波幅的异常加以判定。
综合判定桩基完整性标准，对质量有疑问的桩，采用钻芯取样的方法进行复检校核。
类别 Ⅰ Ⅱ （优秀桩）。 特 征 各个检测剖面的声学参数均无异常，无声速低于低限值异常某一检测剖面个别测点的声学参数出现异常，无声速低于低限值异常（良好桩） 某一检测剖面连续多个测点的声学参数出现异常； 两个或两个以上检测剖面在同一深度测点的声学参数出现Ⅲ 异常； 局部混凝土声速出现低于低限值异常（需经处理方能使用的桩）。 某一检测剖面连续多个测点的声学参数出现明显异常； 两个或两个以上检测剖面在同一深度测点的声学参数出现Ⅳ 明显异常； 桩身混凝土声速出现普遍低于低限值异常或无法检测首波或声波接收信号严重畸变（报废桩）。 两个或两个以上检测剖面在同一深度测点的声学参数出现明显异常； 桩身混凝土声速出现普遍低于低限值异常或无法检测首波或声波接收信号严重畸变（报废桩）。
资料提交
检测结束后及时提交声透检测资料，内容包括成桩情况，基桩质量评判（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级），桩身质量完整性检测结果。
2.1.2桩基钻芯取样检测方法
钻取桩身混凝土进行检测，柱桩取芯检测至桩底0.5m以下1米以内。以准确评定管桥桩长、桩身混凝土强度、桩底沉渣等情况。
钻芯取样法的工艺流程为：施工准备→钻机调正水平、对孔位→开孔钻进→取芯→钻进结束→注浆封孔→取样→测试→提交结果。
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检测条件
检测时，混凝土龄期应达到28d，或同条件养护试件强度应达到设计强度要求。
钻孔布置及孔深
钻孔的布置严格按规范进行，桩径1m的桩钻取1个孔，宜在距桩中心10cm～15cm的位置开孔；桩径1.2m的桩钻取2个孔，开孔位置宜在距桩中心0.15D～0.25D范围内均匀对称布置。钻孔孔深除按规范要求外，还应根据钻进中的实际情况确定，长径比不宜大于30，发现与原设计相差较大时，应及时通知业主或监理工程师现场处理。
使用设备
钻取芯样宜采用液压操纵的高速钻机，并配置适宜的水泵、孔口管、扩孔器、卡簧、扶正稳定器和可捞取松软渣样的钻具。
基桩桩身混凝土钻芯检测，应采用单动双管钻具钻取芯样，严禁使用单动单管钻具。
钻头应根据混凝土设计强度等级选用合适粒度、浓度、胎体硬度的金刚石钻头，且外径不宜小于100mm。
锯切芯样的锯切机应具有冷却系统和夹固装置。芯样试件端面的补平器和磨平机，应满足芯样制作的要求。
钻进技术要求
除按照设计要求、相关规范和公司质量保证程序文件及作业指导书进行外，为确保施工质量和安全，另提出如下要求:
设备安装
机场应有一定面积，以保证作业人员的安全操作空间，架空布置的机场，要按高空作业平台要求安装，架子保证有足够的刚度和稳定性；设备安装必须周正、水平、稳固，要求底座稳定性好，不易偏移，位移。
钻具组装
装配好的钻具必须保证同心度，不符合要求的钻具必须找出原因，经修理，重新组装满足规范要求后方可下孔使用。
单动双管钻具组装后必须保证其单动性能满足工作需要，不得勉强使用。
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扩孔器应大于钻头外径0.5mm，钻头扩孔器使用前应用游标卡尺测量外径后排队使用，先用外径大的再换小的，防止钻具下不到位而扫孔造成金刚石钻头损坏。
使用岩芯卡环时，要求卡环能在卡环座内窜动灵活，并能在卡取岩芯时牢固卡取岩芯，不能用手拉脱。
钻具在使用过程中要随时检查磨损及整体性能情况，以保证正常使用，不符合要求的要及时更换，不能勉强使用而造成意外事故。
钻进
a. 钻进的技术参数
轴压力： 正常钻进 800～1200Kg 初始压力 200～300Kg 压轴转数： 100～450转/分 泵量 60～120升/分 b. 开孔及换径
开孔及换径钻进时，应选用初始压力和较小的技术参数，开孔钻进一定深度后（以设计要求进行），用合金钻具扩张及时下井口管，并将管口及管脚用粘土填实；换径应带导向接头，以防孔斜。c. 正常钻进
正常钻进中，钻具下到孔底后，先提离孔底5cm左右，开车慢速，轻压扫孔到底并钻进几分钟后再调至正常的钻进参数钻进。钻进过程中注意观察孔口返出的心样情况，及时调整钻速。
回次进尺控制在1.5m以内，钻进过程中应保持进尺均匀，不宜随便活动钻具，以免造成人为岩芯堵塞，回次钻进结束后，先将钻机停下，然后将钻具提离孔底5～10cm，低速开动钻机将岩芯扭断后，及可起钻，起钻应平稳，不可下放钻具探孔，以免造成岩芯脱落。
起、下钻时，操作应轻、稳，不得猛提、猛放，避免墩碰井口台。 d. 记录
每班要真实、及时的填写各种生产过程中发生的情况，尤其返水颜色、钻具平稳度等能反映出生产过程中的现象；班报表要求字迹工整、清晰，数据准确，签名齐全。
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e. 封孔
当一个钻孔已完成设计提出的工作任务并达到设计提要求的目的后，经监理工程师同意后即可封孔。
封孔时下钻杆至距孔底0.5m，然后送0.5:1的水泥浆到孔内，至孔口返出水泥浆时，封闭孔口用0.5～1MPa的压力进行纯压式灌浆，封口完成的标准按设计要求执行。
现场检测
开孔钻进时，要保持钻孔中心、立柱和天车三点在同一轴线上，使用合金钻头开孔，钻具的外径为130mm，随着孔深的增加适当加长钻具。钻至桩顶下0.5～1.0m后，换用金刚石钻头钻进，钻进时以低速、轻压、中等泵量为宜。钻进中发现钻进速度变慢，或钻孔内有异常声响、机器负荷过大的现象，则可能是钻遇混凝土中的钢筋笼或其他异物。遇此情况则停车提取钻具，检查钻头是否损坏，并测量钻孔孔斜度。如需继续钻进，更换合金钻头入孔切磨钢筋或其他异物晕。如遇钻进速度突然加快，孔口返出冲洗液改变颜色或黄色泥浆水，有时携带大量混凝土拌和用砂或桩周的砂土，则可能是钻遇断层、夹层、混凝土中严重稀释层或严重离析层、严重缩径层、灌注混凝土时坍落进入桩身的砂土等。遇此情况立即停钻，测量孔深位置，记录异常情况，然后提取钻具，换用专门钻进上述质量病害层的三层管取芯钻具入孔钻进，穿过病害层并取出相应层位的芯样。
芯样采取要求采取率达到98%以上，并保持原始状态，无自磨破碎现象，取出的芯样不得用水冲洗。取出的芯样，按先后顺序摆放到岩芯箱内，保护好断口形状。每节混凝土芯样均编号，用红油漆作标注。对和基岩胶结混凝土芯样和质量缺陷层芯样，用腊封好，装入铁皮箱或不透气的容器内保存。
芯样外观察检查
对混凝土芯样进行现场描述，作出质量记录，说明芯样的凝固情况、连续性、密实性。
（1）连续性检查：每个桩号的芯样，详细检查并描述有关裂缝（裂缝中含不含泥）、夹层断桩（夹层中含不含泥）状况。
（2）密实性检查：检查各芯样存在的离析状况和气孔、泥洞及其位置、尺
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寸与分布情况。并拍下照片。
（3）其他状况：检查桩底有无沉淀土及其厚度；基岩持力层的岩性和标高、嵌岩深度、与基岩胶结情况；其他质量缺陷等。
芯样抗压强度试验 （1）取样：
① 当桩长小于10m时，每孔应截取2组芯样；当桩长为10m～30m时，每孔应截取3组芯样，当桩长大于30m时，每孔应截取芯样4组；
② 上部芯样位置距桩顶设计标高不宜大于1倍桩径或超过2m，下部芯样位置距桩底不宜大于1倍桩径或超过2m，中间芯样宜等间距截取；
③ 缺陷位置能取样时，应截取1组芯样进行混凝土抗压试验；
④ 同一基桩的钻芯孔数不大于1个，且某一孔在某深度存在缺陷时，应在其他孔的该深度处，截取1组芯样进行混凝土抗压强度试验。
⑤ 混凝土芯样试件高度不小于0.95d且不大于1.05d（d为芯样试件平均直径）
（2）抗压试验：芯样取样后，送送有试验资质的单位进行抗压试验。 资料提交
钻孔结束三天内提交钻孔抽芯资料，内容包括地质柱状图，钻探抽芯柱状图，样芯抗压报告，桩身混凝土质量评定（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级）。 2.2 缺陷桩的判断
钻孔灌注桩存在的缺陷按其性质可分为两类，一类是外部形状较完整，混凝土的密度及反射波发生变化，即混凝土的弹性模量发生变化；另一类是桩身混凝土较均匀，桩身断面发生变化。
在桩基检测中按桩基缺陷程度一般分为四类：
一类桩桩身结构完整，桩径均匀，混凝土密实，反射波波形规整，上下幅值对称，符合自由振动指数衰减规律。频谱曲线规则，主峰突出明显，频峰幅值是按一定规律衰减。
二类桩桩身基本完整，桩径略有变化（轻度缩径），反射波波形欠规整，上下幅值基本对称，近于自由振动衰减规律。频谱曲线基本规则，主峰较突出而明显，频峰幅值衰减虽有变化，但其他频峰与主峰幅值相比较小。
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三类桩桩身完整性差，桩身局部断裂，严重缩径或混凝土严重离析，反射波波形不规整，上下幅值不对称，波形曲线不按自由振动衰减。频谱曲线出现双峰或多峰形，频峰幅值不按规律衰减，主峰之后频峰偏高，其峰值比大于0.65以上。
四类桩桩身完整性极差，判断为短桩、断桩，反射波波形极不规整，上下幅值极不对称，波形紊乱，不符合自由振动衰减规律，频谱曲线出现双峰或多峰。频谱曲线主峰不突出，其他频峰不按规律衰减，而峰值有时与主峰相近，有时高于主峰。
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2.3 受检桩位及数量
管桥1 桩号 桩长 （m） 桩底标高 （m） 最小嵌岩 深度（m） 检测方法 桩长 （m） 桩底标高 （m） 管桥2 最小嵌岩 深度（m） 检测方法 桩长 （m） 桩底标高 （m） 最小嵌岩 深度（m） 检测方法 1
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20 33.5 -28.24 1.2 声波透射法 16.5 -11.24 0.9 声波透射法 具体位置详见附图。
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