钻孔灌注桩检测方案
2015-04-27
一、概述
一期2×600MW工程采用砼钻孔灌注桩基础。设计基桩约5000根，桩径d=800mm，桩长约30m，桩端持力层为中风化泥质粉砂岩。设计单桩竖向承载力特征值为3500kN，桩身混凝土强度等级为C 35 。为了检验工程基桩单桩竖向承载力和基桩的桩身质量，受××(建设单位)委托，我公司承担工程基桩的检测任务。为确保检测工作科学、公正、规范以及符合安全适用、数据准确的要求，特制定本检测方案。
二、检测工作内容
1、按设计图纸、规范要求及项目业主要求的比例对脱硫岛工程约671根钻孔灌注桩基进行低应变法检测，确认基桩施工完整性。
2、按设计图纸、规范要求及项目业主要求的比例对部分基桩进行高应变法检测，进一步确认桩基施工的完整性和桩端承载力。
3、按设计图纸、规范要求及项目业主要求的比例进行钻芯取样，对部分桩基进一步检测，提出质量问题范围和影响程度。
三、检测依据的规范标准
1、中华人民共和国行业标准JGJ 106-2003《建筑基桩检测技术规范》。
2、中华人民共和国标准GB5020 -2002《建筑地基基础工程施工质量验收规范》。
四、检测方法及基本原理
（一）基桩单桩竖向承载力检测
基桩单桩竖向承载力检测采用高应变法。具体实施按中华人民共和国行业标准JGJ 106-2003《建筑基桩检测技术规范》有关规定进行。基桩高应变法检测，是使用相当于桩的极限承载力的瞬态高能量冲击荷载来检验桩土体系，揭示桩土体系在接近极限阶段的实际工作性能。为了确保检测时锤击力的正常传递，获得合格的信号，检测前必须对未满足超灌要求的桩头进行加固处理(桩基浇筑时已超灌留置扩头的桩除外)，具体要求是：
1、根据工程基桩的施工情况，为了确保工程进度及检测时吊装运输设备能进入场地内靠近桩边吊装检测，除了检测场地内通路、通电外，对于要进行高应变法检测的基桩要求进行小范围（平面直径3m左右）开挖（单桩开挖）至桩头出露，以便于对未满足超灌要求的桩头进行接长加固。
2、考虑到为了防止检测时重锤冲撞桩头造成原桩头的破损，同时也为了确保检测时锤击力的正常传递，对所挖出进行高应变法检测的基桩，要求对其桩头进行接长加固(桩基浇筑时已超灌留置扩头的桩除外)。对于桩未满足超灌要求或桩顶未有超灌扩头的桩头接长加固段施工技术要求：
（1）检测桩原桩头顶面若不够平整，或存在浮浆、软弱层或破碎层时，必须先予以凿掉整平。
（2）在清理合格的桩顶上加做接长加固段，接长加固段一般要求大于1.6d(d为桩身直径)以上。接长加固段其顶面应水平、平整，顶面中轴线与原桩身中轴线应重合，接长加固段应与原桩身垂直。
（3）原桩身主筋应全部直通至接长加固段顶部混凝土保护层之下（保护层厚度必须满足设计图纸要求），各主筋应在同一高度（水平）上。
（4）接长加固段范围内设置箍筋ф8@100与主筋点焊，桩顶部范围设置3层钢筋网片，间距100mm,网片规格ф12@100与主筋焊接。
（5）接长加固段混凝土强度等级要求不低于原设计强度等级。
3、为了便于检测时测试传感器的安装以及开展测试工作符合规范要求，在进行检测时，要求试桩基坑内不得有水，因此必需配有排水装置或排水沟。
4、试验结束后可将桩接长加固段破除至设计桩顶高程。
检测时为避免可能出现偏心锤击的影响，应在桩顶以下1.5倍左右桩径处的桩身两侧分别对称安装两只加速度传感器和两只应变传感器。进行试验实测时宜采用自由落锤锤击桩顶，通过动测仪采集桩顶附近传感器安装处桩身截面的轴向应力和桩身运动加速度的时程曲线，以待室内计算分析。
高应变法检测的基本原理是将桩当作一维弹性杆件，利用重锤自由下落垂直撞击桩顶，使桩周土体系进入充分的非弹性工作阶段，桩和桩周土之间出现瞬时的剪切破坏模式，从而相当充分地激发桩周土对桩的全部阻力，通过采集桩顶附近有代表性的桩身截面的轴向应变和桩身运动加速度的时程曲线进行分析计算，获得该截面的轴向平均内力F(ｔ)和轴向平均速度V(ｔ)。
由于检测所施加的锤击力是一个相对较短暂的脉冲力，桩顶受到锤的冲击后，冲击能量是以波动形式传至桩底（这种波动可用一维波动方程来描述）。通过安装在桩顶附近桩身两侧传感器的检测，经仪器记录放大、滤波和计算机软件分析处理，可以观察到应力波在桩身中的传播过程。因此，可以运用一维波动方程对桩身阻抗和土阻力进行分析和计算，推算桩周土阻力分布（包括静阻力和动阻力）和土的其他力学参数；在充分的撞击力作用下，就能获得岩土对桩的极限阻力。然后利用实测时域波形曲线采用CAPWAP法分析计算单桩极限承载力。
CAPWAP法的基本思路是从实测的力波或速度波曲线中任选一条，并参考地质资料，设定一组桩身阻抗、土阻力及其它桩土参数，将土阻力分配到桩周和桩端，进行相应的波动计算，求出另一条曲线，使计算波形和实测波形拟合，若两者不吻合，则重新调整参数，反复迭代计算，直到两者吻合程度满意为止，最终求得单桩竖向极限承载力。在一定条件下，根据上述分析计算的结果完成模拟的静力计算，推断相应的静力载荷试验下的P～S曲线。
实测曲线拟合法的基本原理与计算步骤是：
1、从试验实测的曲线中选取合理的实测信号，确定波速平均值；
2、根据工程地质勘察报告和施工记录，假定桩和土的力学模型及其模型参数；
3、利用实测的速度（或力、上行波、下行波）曲线作为输入的边界条件，通过波动方程数学求解，反算桩顶的力（或速度、下行波、上行波）曲线；
4、如果计算的曲线与实测的曲线不吻合，说明假设的模型及参数不合理，将有针对性地调整桩土模型及参数再行计算，直至计算曲线与实测曲线的吻合程度良好，从而求得单桩竖向极限承载力。
（二） 基桩桩身完整性（低应变法）检测
基桩桩身完整性检测采用低应变反射波法。具体实施按中华人民共和国行业标准JGJ 106-2003《建筑基桩检测技术规范》及JGJ/T 92-95《基桩低应变动力检测规程》有关规定进行。在检测前对所需检测的基桩必须做好测前处理，凿除桩头浮浆至坚硬的混凝土层，清除浮渣及松动的混凝土，凿平修平桩头，所检测的基桩桩头必须平整。同时对仪器设备进行检查，性能正常方可使用。检测时将传感器稳固地安置在桩头上，连接好仪器，用手锤或棒锤对桩头进行竖向激振，并通过测试仪器采集记录激振所产生的信号。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应具有相似性。
基桩低应变法检测反射波法的基本原理是，在桩身顶部进行竖向激振，激振所产生的弹性波沿着桩身向下传播，当桩身存在明显波阻抗变异的界面时，如桩底、断、裂桩和严重离析等部位，或桩身截面积变化，如缩径、扩径部位，将产生反射波。经测试仪器接收放大、滤波和数据处理，可识别来自桩身不同部位的反射信息。依据检测结果波列图中的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进行分析，判定桩身的完整性。
（三）桩身混凝土质量、桩底沉渣检测
桩身混凝土质量、桩底沉渣检测采用钻芯法。具体实施按中华人民共和国行业标准JGJ 106-2003《建筑基桩检测技术规范》有关规定进行。根据基桩混凝土材料用骨料粒径，采用液压操纵钻机于距检测桩中心10cm～15cm处以φ110mm合金钻头开孔，钻孔采用外径91mm金钢石钻头钻进取芯。钻取的芯样按先后顺序编号排放，并对所钻取的芯样长度、状态、混凝土的胶结情况等进行详细的记录描述。
为了检查桩底沉渣情况，钻穿桩底后，应钻入桩底基岩达到设计要求，并取芯样，观察记录桩底沉渣。
每根钻芯桩按规范取混凝土芯样和桩底岩芯样进行单轴抗压强度试验。
五、检测结果的处理与判定
（一） 基桩高应变法检测
基桩高应变法检测结果报告内容及资料整理与判定，依据中华人民共和国行业标准JGJ 106-2003《建筑基桩检测技术规范》第9章进行整理。
（二） 基桩桩身完整性检测
基桩桩身完整性检测的检测报告及检测数据的处理与判定，依据中华人民共和国行业标准JGJ 106-2003《建筑基桩检测技术规范》第8章规定进行。
（三） 桩身混凝土钻孔取芯检测
根据现场钻芯芯样描述、芯样取样抗压强度试验结果，绘制柱状图，按中华人民共和国行业标准JGJ 106-2003《建筑基桩检测技术规范》第7章规定提出检测成果报告。
六、检测仪器设备
（一） 基桩高应变法检测仪器设备
1、RS-1616K（P）基桩动测仪或RSM-24FD浮点工程动测仪；
2、SY-2型加速度传感器和应变传感器；
3、笔记本电脑；
4、高应变法检测专用重锤；
5、吊车。
（二） 基桩桩身完整性检测仪器设备
1、RSM-24FD浮点工程动测仪或RS-1616K（P）基桩动测仪；
2、速度传感器或SY-1加速度传感器；
3、笔记本电脑；
4、手式铁锤或力棒。
（三） 桩身混凝土钻芯仪器设备
1、150型钻机及配套的钻杆、钻头；
2、灌浆泵；
3、抽水机。
七、检测工作进度计划
基桩施工混凝土强度达到设计和规范要求时检测，根据委托方安排的工作顺序和施工进度进行。基桩高应变法检测、桩身混凝土钻芯法检测、基桩桩身完整性低应法检测，计划于接委托方通知之日起，两天内进场检测（含检测前准备工作），检测工作前通知委托单位和监理单位现场见证，现场每单项检测工作结束后，在委托方提供检测分析所需的相关资料的前提下，两天内向委托方提供检测中间结果报告。
全部项目现场检测结束后，室内资料整理、编写报告等预计需要10个工作日，送审、印制预计5个工作日，15天时间内向委托方提交正式检测结果报告。
八、质量保证和安全措施
（一）质量保证
在检测工作过程中严格执行公司的质量方针和质量目标，树立质量第一的意识。严格按照相关的规程规范有关规定进行操作。落实质量责任制，实行检测工作全过程的预防和控制措施，严格审核监督，确保检测数据准确可靠，检测工作科学、公正、有效。
（二）检测安全目标及安全措施
检测服务安全目标是：无人身死亡事故；无人身群伤事故；无重大火灾事故；无设备重大损坏事故。为达到上述安全目标，项目组设现场兼职安全负责人，并严格执行以下安全措施：
1、 坚持“安全第一，预防为主”的方针，明确各级检测人员安全职责，项目负责人为本检测项目安全第一责任人，对安全生产负直接责任。
2、 在检测设备吊装运输和安装过程中，现场检测安全负责人或指定的安全负责人必须到场进行安全指导和检查，并负责整个吊运、安装过程的安全指挥，严格按照重物吊装、运输、安装有关安全规定进行操作。
3、 在开展检测工作以前，对现场检测的技术人员及工人进行安全教育，明确安全职责。
4、 工作人员进入检测场地必须戴安全帽，严禁穿拖鞋进检测场工作。
5、 检测现场设立警戒线和警示牌。严禁非检测工作人员进入检测场地内。
九、 环境保护及文明施工
1、遵守现场安全文明生产各项管理制度，制定切实可行的安全文明检测措施和纪律；接受业主安全保卫部门的管理，并负责检测区域的安全保卫工作。
2、遵守国家和当地政府有关主管部门施工场地交通、施工噪音以及安全生产等的管理规定。
3、严格遵守有关环境保护法律、法规、并按照环境监察审核工作要求，加强检测现场的环境管理，在施工过程中严格制定落实污水、废水等污染环境的防治措施及生态保护措施。
4、做好检测场地地下管线及沟道和邻近建筑物、构筑物的保护工作。
5、在检测中应保持检测场地的整洁、卫生，符合施工现场环境卫生管理的有关规定，交工清理现场应达到规定的要求（包括生产、生活临时设施拆除和余土、垃圾清理外运等），做到工完场清。
6、遵守当地政府的法令、法规和业主的有关规定和制度，教育职工遵纪守法。
7、在开展检测工作前，必须要首先了解和熟悉检测现场及周围地形、地貌、水文、地质、交通、进场道路、施工水源、电源等情况，并仔细检查现有的建筑物以及可作为储存和施工用途的空间。
