桥梁工程基础

了解：桥梁工程常用基础形式。

熟悉：

地基容许承载力的各种确定方法：桥涵地基的容许承载力可根据地质勘测、原位测试、野外荷载试验以及邻近旧桥涵调查对比，由经验和理论公式计算综合分析确定。当缺乏上述资料时可按《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024-85）推荐的方法确定地基容许承载力，对地质和结构复杂的桥涵地基应根据现场荷载试验确定容许承载力。

灌注桩完整性的各种检测方法：

（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~1000 HZ           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的质量，扩大钻芯法检测的有效半径。

基桩承载力的各种确定方法：

掌握：

如何按规范法确定地基的容许承载力；按规范确定地基承载力时，须先确定地基基本容许承载力﹝ó 0﹞ ，即基础宽度 b ≤2m，埋置深度  h≤3m时地基的容许承载力。当基础宽度b＞2m，埋置深度h＞3m，且h／b≤4时可以按规范对容许承载力予以提高，地基容许承载力确定按地基土分类进行。

                            一、粘性土、黄土地墓承载力检测

对于粘性土和黄土地基，可在现场取有代表性的土样（一般每个基础的地基不少于4个土样）进行土工试验，得到地基土的有关物理力学指标，由规范求出承载力。对于老粘性土和残积粘性土地基，可取土样进行压缩试验，求得土样压缩模量查表确定容许承载力。对于一般粘性土和新近沉积粘性土地基，测土样含水量、湿容重、液限、塑限和颗粒密度，求出土样天然孔隙比和液性指数，查表确定容许承载力。对新近堆积黄土地基，按土含水比（天然含水量w和液限 wL 的比值）确定容许承载力，对于一般新黄土地基，按天然含水量和液限比（液限wL与天然孔隙比e的比值）确定容许承载力，对于老黄土地基，按天然孔隙比e和含水比w/ wL 确定容许承载力。

                          二、砂立、碎石地基承载力检测

    对于砂类土、碎石土地基承载力可按其分类和密实度确定，规范给出了其容许承载力，砂类土和碎石土的分类可以按桥规规定确定。砂土的密实度可用相对密度表示，碎石土的密实度根据钻探情况按规范而定。土的密实度一般可用孔隙比e表示，但对砂类土和碎石土只用孔隙比一个指标还不够，密实度还和颗粒的形状、大小以及级配有关。因此引人相对密度的概念，如用一定的试验方法测得砂土最紧密状态的孔隙比emin 和最疏松状态的一孔隙比emax （最大孔隙比），则相对密度Dr 可由下式求得：式中 ：e为砂土天然状态的孔隙比。

    不同矿物成分、不同级配和不同粒度成分的砂土，最大孔隙比和最小孔隙比都是不同的；因此相对密度Dr，比孔隙比e能更全面地反映上述各因素对密实度的影响。从理论上讲，用相对密度划分砂土的密实度的概念是比较理想的，但是测定emax和emin，的试验方法却缺少完善的标准，试验结果常常有很大的出入。同时由于很难在地下水位以下的砂土层取得原状土样，因而测定天然孔隙比的结果很不可靠，这就使相对密度的指标更难于测准，所以实际工程中直接测试相对密度并不普遍，而是通过标准贯人试验，测得地基标准贯人撞锤击数来确定相对密度和密实度

荷载板试验方法；现场荷载试验。

现场荷载试验是一种古老的原位试验方法，该方法能克服室内压缩试验土样处于元侧胀条件下单向受力状态的局限性，模拟建筑物基础与地基之间实际受力变形状态。

    现场荷载试验是将一个一定尺寸的荷载板（常用5000cm2 的方板或圆板）置于欲试验的土层表面，在荷载板上分级施加荷载。每级荷载增量持续时间相同或接近，测记每级荷载作用下荷载板沉降量的稳定值，加载至总沉降量为25mm，或达到加载设备的最大容量为止，然后卸载，记录土的口弹值，持续时间应不小千一级荷载增量的持续时间。根据试验记录绘制荷载P（或荷载强度P）和沉降量S的关系曲线。地基在荷载作用下达到破坏状态的5过程可以分为3个阶段：○1压密阶段（直线变形阶段）：相当于P-S曲线上的oa段，P-S曲线接近于直线土中各点剪应力均小于土抗剪强度土体处于弹性平衡状态，这一阶荷载板的沉降主要是由于土压密变引起的，曲线上相应于a点荷称为比例界限Pr。○2剪切阶段：相当于P-S曲线上的ab段。这一阶段P-S曲线已不再保持线性关系，沉降增长率△S/△P随荷载的增家而增大。在这个阶段，地基土中局部范围内（首先在基础边缘处）的剪应力达到土的抗剪强度，土体发生剪切破坏，这些区域也称性区。随着荷载的继 

续增加，土中塑性区的范围也逐步扩大，直到土中形成连续的滑动面，由荷载板两侧挤出而破坏；因此，剪切阶段也是地基中塑性区的发生及发展阶段。相应于P一S曲线上b点的荷载称为极限荷载Pu 。③破坏阶段，相当于P一S曲线上的bc段。当荷载超过极限荷载后，荷载板急剧下沉，即使不增加荷载，沉降也不能稳定，因此，P一S曲线陡直下降。这一阶段，申于土中塑性区范围的不断扩展，最后在土中形成连续滑动面，土从荷载板四周挤出隆起，地基本失稳而破坏。

     对于典型的荷载试验P一S曲线，在曲线上能够明显地区分3个阶段，则在确定地基容许承载力时，一方面要求地基容许承载力不超过比例界限，这时地基土是处于压密阶段，地基变形较小。但有时为了提高地基容许承载力，在满足建筑物沉降要求的前提下，也可超过比例界限，允许土中产生一定范围的塑性区。另一方面又要求地基容许承载力对极限荷载Pu有一定的安全度，即地基容许承载力等于极限荷载除以安全系数。而安全系数的大小，取决于建筑物的可靠程度，同时还要满足建筑物对沉降的要求占如图P一S曲线是非典型性的，在曲线上没有明显的3个阶段，也很难直接从曲线上得到比例界限，这时根据实践经验，可以取相应于沉降S等于荷载板宽度（或直径）B的2％时的荷载作为地基的容许承载力。     

标准贯入试验方法；标准员人试验

标准贯人试验（SPT）是一种重型动力触探法，采用质量为63．5kg的穿心锤，以76cm的落距，将一定规格的标准贯人器先打入土中15cm，然后开始记录锤击数目，将标准贯人器再打入土中30cm，用此30cm的锤击数作为标准贯人试验的指标N。标准贯人试验是国内外广泛应用的一种现场原位测试手段，该试验法方便经济，不仅用于砂土，亦可用于粘性土的测试。标准贯人锤击数N，可用于判定砂土的密实度、粘性土的稠度、地基土的容许承载力、砂土的振动液化、桩基承载力等，也是检验地基处理效果的重要手段。

1．试验设备：标准贯人试验装置的重要部件为：   （1）落锤：质量为63.5kg的穿心锤； （2）贯人器：   （3）探杆：直径Ф42mm；   （4）锤垫和导向杆；   （5）自动落锤装置；    2．试验注意事项

（1）将贯人器打人士中，贯人速率为15~30击1min，并记录锤击数，包括先打15cm的预打击数,后30cm中每10cm的锤击数以及30cm的累计锤击数N。    如锤击数超过50，则按下式换算锤击数N：                            N=30n/△S        式中：n一所选取的锤击数；      △S——相应于n的锤击量，cm。

（2）旋转探杆，提出贯人器，并取出贯人器中的土样进行鉴别、描述、记录，必要时送试验室分析。

（3）由于钻杆的弹性压缩会引起功能损耗，钻杆过长时传人贯人器的功能降低，因而减少每击的贯人深度，亦即提高了锤击数，所以需要根据杆长对锤击数进行修正。

3，标准贯人试验的应用

    标准贯人试验国内外已积累了大量的实践资料，给出了砂性土和粘性土一些物理性质和标准贯人试验锤击数的经验关系，可供工程中使用。    （1）根据N估计砂土的密实度。    （2）根据N估计天然地基的容许承载力（?0〕。    （3）根据N估计粘性土的状态。（4）根据N估计土的内摩擦角φ 。

泥浆性能检测方法；

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200mL和500mL泥浆，通过滤网滤去大砂粒后，将泥浆700mL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12cmx  l2cm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。

反射波法检测基桩完整性时现场操作步骤、波形分析和注意问题；

（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，工作中应逐一排除，以便桩间、桩底反射信息的辨识，避免产生误判。

声波透射法检测基桩完整性时现场操作步骤、数据处理方法和注意问题；声波透射法

    钻孔灌注桩超声脉冲检测法的基本原理与超声测缺和测强技术基本相同。但由于桩深埋土内，而检测只能在地面进行，因此又有其特殊性。

  1．检测方式

  为了使超声脉冲能横穿各不同深度的横截面，必须使超声探头深入桩体内部，为此，须事先预埋声测管，作为探头进入桩内的通道。根据声测管埋置的不同情况，可以有如下三种检测方法：

1）双孔检测：在桩内预埋两根以上的管道，把发射探头和接收探头分别置于两根管道中。又可分为平测、斜测、扇形扫测等方式，（2）单孔检测：在某些特殊情况下,只有一个孔道可供检测使用。（3）桩外孔检测 2.判断桩内缺陷的基本物理量

（1）声时值：由于钻孔桩的混凝土缺陷主要是由于灌注时混人泥浆或混人自孔壁坍落的泥、砂所造成的。缺陷区的夹杂物声速较低，或声阻抗明显低于混凝土的声阻抗。因此，超声脉冲穿过缺陷或绕过缺陷时，声时值增大。增大的数值与缺陷尺度大小有关，所以声时值是判断缺陷有无和计算缺陷大小的基本物理量。（2）波幅（或衰减）： 当波束穿过缺陷区时，部分声能被缺陷内含物所吸收，部分声能被缺陷的不规则表面反射和散射，到达接收探头的声能明显减少，反映为波幅降低。实践证明，波幅对缺陷的存在非常敏感，是在桩内判断缺陷有无的重要参数。

（3）接收信号的频率变化：当超声脉冲穿过缺陷区时，声脉冲中的高频部分首先被衰减，导致接收信号主频下降，即所谓频漂，其下降百分率与缺陷的严重程度有关。接收频率的变化实质上是缺陷区声能衰减作用的反映，它对缺陷也较敏感，而且测量值比较稳定，因此，也可作为桩内缺陷判断的重要依据。

（4）接收波形的畸变：接收波形产生畸变的原因较复杂，一般认为是由于缺陷区的干扰，部分超声脉冲波被多次反射而滞后到达接收探头。这些波束的前锋到达接收探头的时间参差不齐，相位也不尽一致，叠加后造成接收波形的畸变。因此，接收波形上带有混凝土内部的丰富信息。如能对波形进行信息处理，搞清波束在混凝土内部反射和叠加机理，则可确切地进行缺陷定量分析。但目前，波形信息处理方法未能解决，一般只能将波形畸变作为缺陷定性分析依据以及判断缺陷的参考指标。

在检测时，探头在声测管中逐点测量各深度的声时、波幅（或衰减））接收频率及波形畸变位置等。然后，可绘成“声时一深度曲线”、“波幅一深度曲线”及“接收频率变化率一深度曲线”等，供分析使用。

3、现场检测操作步骤：

（1）预埋检测管应符合下列规定：桩径小于1．0m时应埋设双管；桩径在1.0 ～2.5m时应埋设三根管；桩径2．5m以上应埋没四根管。    声波检测管宜采用钢管、塑料管或钢质波纹管，其内径宜为50~60mm。钢管宜用螺纹连接，管的下端应封闭，上端应加盖。根据计算和试验，采用钢管时，双孔测、量的声能透过率只有0．5％，塑料管则为42%，可见采用塑料管时接收信号比采用钢管时强，但由于在地下水泥水化热不易发散，而塑料温度变形系数较大，当混凝土硬化后塑料管因温度下降而产生纵向和径向收缩，致使混凝土与塑料管局部脱开，容易造成误判。试验证明，钢管的界面损失虽然较大，但仍有足够大的接收信号，而且安装方便，可代替部分钢筋截面，还可作为以后桩底压浆的通道，所以采用钢管作测管是合适的。塑料管的声能透过率较高，当能保证它与混凝土良好粘结的前提下，也可使用。检测管可焊接或绑扎在钢筋笼的内侧，检测管之间应相互平行。但在实际施工中，由于钢筋骨架刚度不足，对平行度提出过高的要求是不现实的。在检测内部缺陷时，不平行的影响，可在数据处理中予以鉴别和消除，所以对平行度不必苛求，但必须严格控制。

（2）现场检测前测定声波检测仪发射至接收系统的延迟时间 t0 ，并应按公式计算声时修正值t’ :

（3）在检测管内应注满清水。测量点距20~40cm ，当发现读数异常时，应加密测量点距。

（4）一根桩有多根检测管时，应将每之根检测管编为一组，分组进行测试。

（5）每组检测管测试完成后，测试点应随机重复抽测10％～20%呢。其声时相对标准差不应大于5％；波幅相对标准差不应大于10％。对声时及波幅异常的部位应重复抽测。

4。检测数据处理

（1）概率法

    首先计算出桩基各测点声时的平均值μt及标准差ò t ，然后采用声时平均值μt，与声时2倍标准差 ò t之和作为判定桩身有无缺陷的临界值。

（2）相邻测点间声时的斜率和差值乘积判据（简称PSD判据）

    设测点的深度为H，相应的声时值为t，则声时值因混凝土中存在缺陷或其他因素的影

响，而随深度变化的关系，可用如下的函数式表达：t=f(H)

    当桩内存在缺陷时，由于在缺陷与完好混凝土界面处声时值的突变，从理论上说，该函数应是不连续函数。在缺陷的界面上，当深度增量（即测点间距）△H→0 ，而且由于缺陷表面的凹凸不平以及孔洞等缺陷是由于波线曲折而引起声时变化的，所以在t=f(H) 的实测曲线中，在缺陷处只表现为斜率的变化，该斜率可用相邻测点的声时差值与测点间距离之比求得，即

                                 

    式中，下标i为测点位置或序号，Si为第i－i至i测点之间的斜率，ti 和ti-1 为相邻两测点的声时值，H i 和Hi-1 为相邻两测点的深度。

    但是，斜率只反映了相邻两测点声时值的变化速率。实测时往往采用不同的测点间距，因此，虽然所求出的Si相同，但所对应的声时差值可能是不同的。正如图3一19中所示的两条t一-H曲线，在M和M’ 点的Si相同，但声时差值不同，而声时差值是与缺陷大小有关的参数。为了使判据进一步反映缺陷的大小，就必须加大声时差值在判据中的权数。因此判据可写成：                                                                                                              

    式中， 即为i点的PSD判据值，其余各项同前。

    显然当i处相邻两测点的声时值没有变化时，Ki=0 ；当有变化时，由于Ki与（ti-ti-1）2

成正比，因而Ki将大幅度变化。

临界判据值及缺陷大小与PSD判据的关系。   

 实验证明，PSD判据对缺陷十分敏感，而对于因声测管不平行，或混凝土强度不等原

因所引起的声时变化，基本上没有反映。这是由于非缺陷因素所引起的的声时变化都是渐变过程，虽然总的声时变化量可能很大，但相邻测点间的声时差却很小，因而Ki 值很小、所以采用PSD判据基本上消除了声测管不平行：或混凝土不均质等因素所造成的声时变化对缺陷判断的影响。

    为了对全桩各测点进行判别，必须将各测点的Ki值求出，并描成“H-K”曲线进行分析，凡在K值较大的地方，均可列为可疑区，作进一步的细测。

临界判据实际上反映了测点间距、声波穿透距离、介质性质、测量的声时恒等多数之间的综合关系，这一关系随缺陷性质的不同而不同。

    ②缺陷性质和大小的细测判断。

    所谓细测判断，就是在运用m判据确定有缺陷存在的区段内、综合运用声时、波幅、接收频率、波形（或频谱）等物理量，找出缺陷所造成的声阴影的范围、从而准确地判定缺陷的位置、性质和大小。                                    

    双管对测时，其基本方法是将一个探头固定，另一探头上下移动，找出声阴影所在边界位置。在混凝土中，由于各种不均匀界面的漫射和低频波的绕射等原因，使阴影边界十分模糊，但通过上述物理量的综合运用仍可定出其范围。

    在运用上述分析判断方法时，应注意排除声测管和耦合水声时值、管内混响、箍筋等因素的影响，而且检测龄期应在7d以上。

    显然，PSD判据也可应用于其他结构物大面积扫测时的缺陷判别,即将扫测网络中每条测线上的数据，用PSD判据处理，然后把各测线处理结果综合在一起，同样可定出缺陷的性质、大小及位置。

（3）多因素概率分析法

    以上两种判据多是采用声时或波幅等单一标作为判别的基本依据，但检测时可同时读出声时、波幅、接收波频率等参数,若能综合运用这些参数作为判断依据，则可提高判断的可靠性。多因素的概率法就是运用声时、频率、波幅或声速、频率。波幅等参数，通过其总体的概率分布特征，获得一个综合判断值NFP来判断缺陷的一种方法。 

各测点的综合判据值NFP按下式计算

                             

式中：    NFP——第i测点的综合判据；

v’i 、F’i 、A’i 一一第i点的声速、频率、波幅的相对值，即分别除以该桩各测点中最大声速、频率、波幅后所得的值；

           S一一上述三个参数相对值之积为样本的标准差：

           Z——概率保证系数，它是根据与样本相拟合的夏里埃（Charliar）分布率幂函数及样本的偏移系数、峰凸系数及其保证率所决定的。

根据NFP判据的性质可知，当NFP越大，则混凝土质量越好，当NFPi＜1时，该点应判为缺陷，同时根据实践经验所得的表3-19可作为判断缺陷性质的参考。

基桩静荷载试验方法

基桩的垂直静载试验

    垂直静载试验是在试桩顶上分级施加静荷载直到土对试桩的阻力破坏时为止，从而求得桩的容许承载力单桩的下沉量。搜现行地基基础规范：“单桩承载力宜通过现场静载试验确定，在同一条件下试桩数量不宜少于总桩数的1%，并不少于3根”。就地灌注桩的静载试验应在混凝土强度达到能承受预定破坏荷载后开始。斜桩作静载试验时，荷载方向应与斜桩轴线相同。

1．加荷装置

  （1）基本要求：首先要求安全可靠，保证有足够的加载量，不能发生加载量达不到要求而中途停止试验的事故。其次从节约材料、少用经费、取用方便，缩短筹备时间等方面进行比较，选用合适的加载系统。    

  （2）加载量的确定：根据《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024-85）推荐的地基上强度数据或参考类似的试桩经验并按照鉴定性或破坏性试验的不同要求，确定试桩的破坏荷载或最大的试验荷载（以下称最大加载量）。荷载系统的加载能力至少不低于破坏荷载或最大加载量的1.5倍，最好能达到1.5～2.0倍。

  （3）反力装置：反力装置是加载系统中最主要的组成部分，对它应事先作好周密的设计。

    反力装置有平台式和杠杆式的加荷装置，但这两种装置不宜用于较大荷载要求，且加荷、卸荷很费时间、劳动强度亦大。因此，目前多采用液压千斤顶、锚桩、横梁等设备加荷。

    采用锚桩方案时，应注意锚桩在受力方面和受压桩有所不同。受轴向压力的受压桩，由于桩身材料泊桑比的关系，它的截面在横向有扩大的趋势，这有利于增强桩壁摩阻力，并且地基土受力后的塑性区是在桩的下段发展。而作为反力装置的抗拔锚桩，受力后横向有缩小的趋势，相对地降低了桩壁摩阻力，塑性区在桩的上段发展。因此人士长度相等时，同一地点的锚桩上抗拔力低于受压的抗力。根据一些试验的资料，上拔时桩壁摩阻力极限值约为受压时的1／5～1/3（人土长度在30m以上时用高值）。

    锚桩视土质情况用4～8根，锚桩人土深度应大于试桩的深度、锚桩与试桩的净距应大于试桩直径的3倍，且不小于1m。

    用实际工程的桩作锚桩时，一般不允许把它拉裂。对此类的桩，应根据要求的锚固荷载，通过抗裂设计来确定其配筋量。专门用于试验的锚桩允许按开裂设计。锚桩一般在全部长度内配置钢筋，锚桩同反力梁等联接强度也应验算。      

2．基准点与基准梁的设置

  作为下沉量测试的基准点和基准梁原则上应该是不动的。但是，由于试桩与锚桩的变位，气象。日照、潮汐以及附近施工与交通引起的振动等影响，都会使基准点或基准梁产生一定的变位或变形。如果对此掉以轻心或熟视元睹，那么测得的试桩下沉量将是不可靠的。

（1）基准点的设置

    基准点的设置应满足以下几个条件：基准点本身不变动；没有被接触或遭破损的危险；附近没有振源；不受直射阳光与风雨等干扰；不受试桩下沉的影响。

（2）基准梁的设置：

    基准梁一般采用型钢，其优点是有磁性、刚度大、便于加工、形状一致，缺点是温度膨胀系数大。在受温度影响大的长期荷载试验时，并且当桩本身的下沉又不大时，测试精度会受很大影响。根据宫岛信雄的试验，当基准点间隔为6.87 m，在基准梁跨中产生1/100mm的挠度所需的温度变化，对于角钢（［l00xloo）、H型钢（150xl00）和糟钢（【200x80）等断面，分别为0.4、0.3和0。2℃）试验中气温只在10～15℃范围内变化，而基准梁的挠度变化范围为0.5～0.7mm；用2只100w灯泡，在H型钢（150x1oo）跨中0.5m高处，向基准梁照射30min后，引起2℃温差，使H型钢基准梁产生0．o9mm的挠度。

    因此，当量测桩位移用的基准梁如采用钢梁时，为保证测试精度需采取下述措施：基准梁的一端固定，另，端必须自由支承；防止基准梁受日米直接照射；基准梁附近不设照明及取暖炉；必要时基准梁可用聚苯乙烯等隔热材料包裹起来,以消除温度影响。

  3. 测试仪器装置

测量仪器必须精确，一般使用精度为1/20mm的光学仪器或力学仪器，如水平仪、挠度仪测力器（包括荷载传感器、拉应力传感器、电子秤、压力环等）、倾角仪＼位移计等，如无此类仪器，可用千分表、游标卡尺、杠杆          

指针等，精确度至少为几0.1mm。测量仪器一般应设2～4套,对称安装在试桩的两侧或四周。观测用的测桩与试桩和锚桩的净距参见表3-21,并在任何情况下不得小于试桩直径的3倍。   

 测定系统固定在围堰上时，围堰与试桩及锚桩问的最小距离不加限制。    

仪器安装前应予校定，擦干润滑。

4．试验加载方式

试验加载方式分为三类，见表3－22，根据具体情况选择采用。

 

  在所有基桩尚未沉人前作试验时，有可能根据试桩结果改变桩基结构（沉桩深度、桩的数量等）。因此，试桩载重一般应达到破坏载重，或试桩下沉量大大超过建筑物的容许限度，甚或达到基桩本身材料的破坏。

    在所有基桩均已沉人完毕，试验仅是为了检验基桩是否符合设计要求，试桩载重可等于设计荷载乘以安全系数。如果试验条件限制时，这一载重可减少10％。    

    试桩加载应分阶段进行，每阶段加载重可以相等或者递变。每一阶段载重的大小，应按要求试验的精确度决定：等重加载时，一般为预计极限载重量的1／10～1／15；递变加载时，开始阶段为1/2.5～1／5；终了阶段为1／10～1／15。

下沉量观测间隔时间，视桩尖土质和每阶段载重量而定，一般可按累什0’、2’、5’、10’、30’观测一次，以后每隔30’测读一次，粘性土在后阶段可延长到每小时测读一次。每阶段的测读间隔次数不少于5次。 每一阶段载重的下沉量，在下列时间内，如不大于0.1mm，即可视为休止：对于砂类土最后30min：对于粘性土最后1h。这一阶段下沉休止后，即可进行下一阶段的加载。

5.破坏载重、极限载重及容许载重的确定

（1）破坏载重：当试桩全部下沉量已大于40mm，同时这一阶段下沉量大于前一阶段下沉量的5倍，或者这一阶段的下沉量大于前一阶段下沉量的2倍但下沉在24h仍不休止时；其荷载即为破坏荷载。（此标准不适用于对下沉量有特殊规定者）

（2）极限载重：在破坏载重前一阶段的累计载重即为极限载重。

（3）容许载重：极限载重除以安全系数（规范规定为2）为容许载重。如因结构上对桩的下沉量有特殊要求时，则应按下沉量确定容许载重。                   

    先作静载试验后挖基的桩，应从试验所得的极限荷载值中，减去从地面至开挖后的基底一段高度内的土对桩身的摩擦力临界值；再据以计算容许荷载。高桩承台的桩，也应扣除从地面至最大冲刷线间的一段高度内土的摩擦力。

6．卸除载重

    卸载应分阶段进行，每阶段卸载量可为每两个阶段的加载重。如加载阶段为奇数时，第一阶段的卸载重可为最后三个阶段的加载重。

    每次按顺序卸除载重后应将桩的回弹量在各仪器的读数分别记录。开始两次每隔15min记录一次到回弹休止为止，回弹休止标准与沉降休止标准相同。回弹稳定后即可进行下一次卸载。载重完全卸除后，至少尚应于2h内每隔30min记录一次。

基桩静荷载试验方法现场注意问题：

试验操作注意事项

（1）利用已完成的桩作锚桩，当用常备式钢梁、工字钢叠合梁或用高强钢材特殊设计的钢梁时，应根据最大试验荷载验算反力梁的强度和挠度。一般钢梁挠度要求不大于1／100跨度。

（2）如利用已有的基桩当作锚桩，不允许损伤桩身。

（3）验算锚桩抗拔能力时的极限摩阻力值，应采取比桩受压时极限摩阻力值为低的值。

（4）当采用加载平台时，每件压重以及平台自重均应标定，需要时可以用颜色标明，易于计算。为了操作安全，在专设的防护垛上置有楔块，在传递荷载时将楔块撤除。

（5）使用的千斤顶必须逐台加以标定。在标定时所使用的压力表、油管、电动油泵、人工手摇泵等应与试验时基本相同。     

（6）观测桩的沉降量一般采用百分表测量、一桩身下沉量超过百分表量程范围时，应及时调整百分表位置。调整前和调整后的读数应取得联系。应随时检查百分表是否灵敏，支架是否稳定。

（7）预计千斤顶的顶起量，力求避免在一次试验的中途松顶加垫。估计时应考虑0.5～1倍的观测余量。        

（8）为减少千斤顶有效顶程的耗损，可采取以下措施:    试验前先用千斤顶加压，消除垫材、栓孔等处的压缩变形及空隙，然后将千斤顶松回，加填垫材，填补空隙。加强试验设备的结构刚度。    锚桩的受拔力应小于其极限摩阻力，其拔起量一般应小于20mm。

（9）锚桩拔起的休止应先于试桩下沉的休止。

（10）对锚桩的拔起应同时进行观测，以便从拔起的均衡程度及拔起与时间关系曲线中分析其对试桩的可能影响。                        

（11）试桩的下沉和锚桩的拔起都将使千斤顶降压，必须不断观察压力表，随时加压，以维持其每阶段的加载量不变。最好安设液压补偿器（见图3-28），使千斤顶自动保持恒压。

（12）应随时检查加载设备情况，注意有无变形、倾侧或声响等异状。随时检查观测设备的转动与指示部分的灵敏度，有元障碍，以及固定部分的稳定性。

（13）一个或几个千斤顶的中轴线，必须与试桩的中轴线相吻合，否则由于偏压易产生压坏桩头及偏斜的事故。

（14）应防止试验地点附近的震动干扰、装置自身的温度变形及土的冻胀影响。