第八章 混凝土钻孔灌注桩完整性检测

教学目的要求

1、 说明钻挖孔灌注桩施工过程的检验内容及成孔质量检验标准；

重点与难点

1、 成孔质量检验；

2、 泥浆性能指标检测；

复习

1、 钻、挖孔灌注桩。

新课内容

§8-1 施工过程检测

由于钻（挖）孔灌注桩是采用不同的钻孔（或挖孔）方法，在土中形成一定直径的井孔，达到设计标高后，将钢筋骨架吊入井孔中，灌注混凝土（或水下混凝土）成为桩基础的一种施工工艺，目前虽然有比较成熟的施工方法，但是，由于地质复杂或其他原因，容易出现质量事故，因此其检测项目较多。

一、检验项目

1、检验筑岛 2、检验护筒 3、泥浆检验 4、灌注混凝土质量的检测

二、成孔质量检验标准

钻、挖孔在终孔和清孔后，应进行孔位、孔深、孔径、孔形和倾斜度等检查。

1、孔径与孔形检测：

孔径检测是在桩孔成孔后、下钢筋笼前进行的，是根据设计桩径制作笼式井径器入孔检测：笼式井径器用φ8～φ12的钢筋制作，其外径等于钻孔的设计孔径。检测时，将井径器吊起，使笼的中心、孔的中心与起吊钢绳保持一致，慢慢放入孔内，上下通畅无阻表明孔径大于给定的笼径；遇阻则有可能在遇阻部位有缩径或孔斜现象。

孔形检测目前常采用的方法是开挖检查和超声波检测。开挖检测一般在工程试桩结束，直接观察桩身形状在相应土层中的变化，为工程桩施工控制孔形提供直观依据。超声波检测是近年来采用的新方法，已研制出了专门的超声波孔壁检测仪。

2、孔深和孔底沉渣检测

孔深和孔底沉渣普遍采用标准测锤检测，测锤一般采用锥形锤，锤底直径13～15cm，高20～22cm，质量4～6kg。

3、桩孔竖直度检测

竖直度检测方法常用钻杆测斜法，将带有钻头的钻杆放入孔内到底，在孔口处的钻杆上装一个与孔径或护筒内径一致的导向环，使钻杆柱保持在桩孔中心线位置上。然后将带有扶正圈的钻孔测斜仪下入钻杆内，分点测斜，并将各点数值在坐标纸上描点作图，检查桩孔偏斜情况。

4、桩位检测

复测桩位时，桩位测点选在新鲜桩头面的中心点，然后测量该点偏移设计桩位的距离，并按坐标位置，分别标明在桩位复测平面图上。测量仪器选用精密经纬仪或红外测距仪。

三、清孔的质量要求和检查方法

1、清孔的质量要求

摩擦桩：孔底沉淀土的厚度不大于设计规定；清孔后的泥浆性能指标满足表8-1中的规定。

支承桩：灌注混凝土前，孔底沉淀土的厚度不大于设计规定。

2、沉淀土厚度的检测方法

沉淀土厚度的测算基准面：用平底钻锥和冲击、冲抓锥时，沉淀土厚度从锥头或冲抓锥底部所到达的孔底平面算起；用底部带圆锥的笼式锥头时，沉淀土厚度从锥头下端的圆锥体高度的中点标高算起。

沉淀土厚度的检测方法有如下几种：

⑴取样盒检测法

这是较为通行的方法。具体做法是在清孔后用取样盒（即开口铁盒）吊到孔底，待到灌注混凝土前取出，测量沉淀在盒内的渣土厚度。

⑵测锤法是惯用的简单方法。使用测量水下混凝土灌注高（深）度的测锤，慢慢地沉入孔内，凭人的手感探测沉渣顶面的位置，其施工孔深和测量孔深之差，即为沉淀土厚度。

四、泥浆性能指标检测

1、相对密度

泥浆的相对密度是泥浆与4℃时同体积水的质量之比。

试验方法：

⑴相对密度可用泥浆相对密度计测定。将泥浆装满泥浆杯，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（即气泡处于中央），读出游码左侧所示刻度，即为泥浆的相对密度。

⑵如工地无以上仪器，可用一个口杯先称其质量，设为，再装满清水称其质量为，再倒去清水，装满泥浆并擦去杯周溢出的泥浆，称其质量为，则。

2、粘度

粘度是液体或混合液体运动时各分子或颗粒之间产生的内摩阻力。

试验方法：工地用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，通过滤网滤去大砂砾后，将泥浆700mL均注入漏斗，然后使泥浆从漏斗流出，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700mL清水，流出500mL，所需时间应是15s，其偏差如超过±1s，测量泥浆时应校正。

3、含砂率（%）

含砂率是泥浆内所含的砂和粘土颗粒的体积百分比。

试验方法：工地用含砂率计测定。量测时，把调制好的泥浆50mL倒进含砂率计，然后再倒450mL清水，使总体积为500mL，将仪器口塞紧，摇动1min，使泥浆与水混合均匀，再将仪器竖直静放3min，仪器下端沉淀物的体积（由仪器上刻度读出）乘2即为含砂率（%）（有一种大型的含砂率计，容积1000mL。从刻度读出的数不乘2即为含砂率）。

4、胶体率（%）

胶体率是泥浆静止后，其中呈悬浮状态的粘土颗粒与水分离的程度，以百分比表示。反映泥浆中土粒保持悬浮状态的性能。

试验方法：将100mL的泥浆放入干净的量杯中，用玻璃板盖上，静置24h后，量杯上部的泥浆可能澄清为透明的水，量杯底部可能有沉淀物。假如测量出透明水的体积为5mL，则胶体率为100－5＝95，即95％。

5、失水量（）和泥皮厚（mm）

失水量是泥浆在钻孔内受内外水头压力差的作用在一定时间内渗入地层的水量，以为单位。

试验方法：工地可用滤纸法测定，用一张120mm×120mm的滤纸，置于水平玻璃板上，中央画一个直径30mm的圆圈，将2mL的泥浆滴于圆圈中心，30min后，量算湿润圆圈的平均半径，减去泥浆坍平成为泥饼的平均半径（mm）即失水量。在滤纸上量出泥饼厚度（mm）即为泥皮厚。泥皮愈平坦、愈薄，则泥浆质量愈高，一般不宜厚于2～3mm。

五、钻、挖孔灌注桩的混凝土质量检测

1、桩身混凝土抗压强度应符合设计规定；每根桩取混凝土抗压强度试件组数为2～4组，检验结果应满足混凝土质量检验要求。

2、检验方法和数量应符合设计要求。

§8-2 混凝土钻（挖）孔灌注桩检测

随着钻孔灌注桩设计和施工技术的发展，它的使用也越来越广泛，但由于灌注桩的成桩过程是在桩位处的地面下或水下完成，施工工序多，质量控制难度大，极易出现事故因此我国《公路桥涵施工技术规范》JTJ 041-2000中规定：钻孔灌注桩一般选有代表性的桩用无破损法进行检测，重要工程或重要部位的桩宜逐根进行检测。灌注桩的质量检测技术由此会更迅速地发展起来。

一、钻孔灌注桩超声脉冲检测法主要设备

目前常用的检测装置有两种。一种是用一般超声检测仪和发射及接收探头所组成。探头在声测管内的移动由人工操作，数据读出后再输入计算机处理。这套装置与一般超声检测装置通用，但检测速度慢、效率较低。

另一种是全自动智能化测桩专用的检测装置。它由超声发射及接收装置、探头自动升降装置、测量控制装置、数据处理计算机系统等四大部分所组成。

1、声波检测仪的技术性能应符合以下要求

接受放大器的频带宽度应为5～50khz；增益应大于100dB；带有0～60dB的衰减器，分辨率为1dB，误差小于1dB，其挡间误差应小于1%；发射系统可输出250～1000V脉冲电压，其波形可为阶跃脉冲或矩形脉冲；显示器可显示接受波形、声传播时间，时间显示范围应大于2000，记时精度大于1。

2、换能器

基桩完整性检测使用换能器由压电材料做成，目前推荐采用柱状径向振动的换能器，因为它在径向无指向性，可使两个测点之间的声场可以覆盖。主要技术指标如下：

频率宜在25～50kHz；长度在20cm左右；接受换能器宜内装前置放大器，其带宽宜为5～50khz；其水密性能满足1MPa水压下不漏水，即保证在100m的范围内正常检测。

二、桩内声测管的预埋及声肘修正

声测管是进行超声脉冲法检测时换能器进入桩体的通道，是灌注桩超声脉冲检测系统的重要组成部分，它在桩内的预埋方式及其在桩的横截面上的布置形式将直接影响检测结果：

因此，需检测的桩应在设计时将声测管的布置和埋置方式标入图纸，在施工时应严格控制埋置的质量，以确保检测工作顺利进行。

声测管材质的选择，以透声率较大，便于安装及费用较低为原则。目前常用的管子有钢管、钢质波纹管、塑料管三种。

钢管的优点是便于安装，可用电焊焊在钢筋骨架上，并可代替部分钢筋截面，而且埋置后又保持其平行度和平直度，但价格较贵，钢质波纹管是一种较好的声测管材料，具有管壁薄、省钢材、抗渗、耐压、强度高及柔性好等特点，可直接绑扎在钢筋骨架上。塑料管的声阻抗率较低，具有较大的透声率。但大直径灌注桩，混凝土用量大，水泥的水化热不易发散，而塑料的热膨胀系数与混凝土相差悬殊，混凝土凝固后塑料管因温度下降而产生径向和纵向收缩，有可能与混凝土局部脱开而造成空气或水的夹缝，在声通路上又增加了更多反射强烈的界面，容易造成误判。

小结

本节着重从钻、挖孔灌注桩施工过程的检测内容及成孔质量标准出发，了解钻、挖孔灌注桩在施工过程中质量检测的具体方法及泥浆性能指标检测的具体方法。重点让学生掌握这些方法的工作原理、试验步骤和数据的整理，并能够根据检测数据对工程质量作出正确的评定。

作业：P122-1、2