1.适用范围、检测项目及技术标准

1.1.适用范围

本细则适用于预制桩、预应力桩、钢桩及各种类型的灌注桩的高应变动测，其检测结果主要用于对工程设计进行校验和工程验收，不宜用作工程桩施工前的设计依据。

1.2.检测项目（参数名称）

1.2.1.单桩竖向抗压极限承载力（kN）。

1.2.2.桩身结构完整性，判断桩身质量及缺损位置。

1.2.3.在混凝土预制桩及钢桩打桩过程中检测桩身应力，进行锤效率监测，为选择沉桩工艺参数和确定桩长提供依据。

1.3.技术标准

DGJ08-11-1999  《地基基础设计规范》

DGJ08-218-2003 《建筑基桩检测技术规程》

JGJ106-2003    《建筑基桩检测技术规范》

2.检测环境与检测设备

2.1.检测环境条件

2.1.1.环境温度：- 5℃ ~ 40℃。

2.1.2.雨天或潮湿环境中不宜进行检测。

2.1.3.便于仪器设备进出场的道路和支承导架的测试场地。

2.2.检测设备

2.2.1.检测使用的仪器为RS-1616K(P)桩基动测仪，该套仪器包括两只加速度传感器和两只应变传感器、高应变适配器和RS-1616K(P)采集仪等。

2.2.2.检测使用的锤击设备包括锤体、导架和脱钩器。锤体宜整体铸造，当采用多片组合锤时，单片厚不应小于25mm，单片之间必须用拉杆连接并紧固，严禁垫入其他物体；在进行高应变承载力检测时，最大落距不宜大于2.5m，宜重锤低击。重锤应材质均匀、形状对称、锤底平整，高径比不得小于1，锤重不应小于预估单桩极限承载力的1.5%。

2.2.3.精密水准仪，用于测量贯入度.

3.抽样方法

3.1.应选择具有代表性的桩进行检测。实际操作时可由委托单位指定检测桩位。

3.2.检测数量

DGJ08-218-2003《建筑基桩检测技术规程》中规定“单位工程内同一条件下，试桩数量不宜少于总桩数的5%，并不应少于5根，其中采用实测曲线拟合法进行分析的试桩数量不应少于检测总桩数的50%，并不应少于5根，工程地质条件复杂，或对工程桩施工质量有疑问时，应增加试桩数量。当采用高应变方法进行打桩过程监测时，在相同工艺和相近地质条件下，不应少于2根。”实际操作时，检测人员应事先向委托方及相关单位讲明上海有关规范、规程的要求，以免为今后工程验收带来不必要的麻烦。最终实际抽检数量按委托方的要求进行。

4.检测方法

本方法是在桩顶沿轴向施加一冲击力，实测由此产生的桩身质点应力和加速度响应的测试方法，当冲击力足够大，桩周土进入塑性受力状态，充分发挥桩周土阻力时，则可测得地基土对桩的竖向极限支承力。

4.1.检测前的准备工作

4.1.1.现场踏勘，了解工程概况和搜集工程地质勘察报告、桩位平面布置图和试桩施工记录等资料，制定检测方案(特别是提出桩顶及桩侧安装传感器位置的处理要求)，签订《技术服务合同》。

4.1.2.当被检桩为钻孔灌注桩时，检测前必须对桩顶进行加固处理：凿除桩顶强度较低的混凝土，将桩接长至高出自然地表（1.5~2）d（d为桩身直径），所有主筋均需接至桩顶保护层下并在此范围内设置加强箍筋及3~5层钢筋网片。接长部分的桩顶混凝土强度一般不得低于原桩身混凝土强度且不低于C30。桩顶面应平整，桩头轴线应与桩身轴线重合。接桩处的桩身截面积应与原桩身的截面积相同。预制桩桩顶一般不需另作处理，只需将桩顶高出桩周土（1.5~2）d（d为桩边长或直径）即可，但桩顶如遭破损，则按上述要求进行加固处理。

4.1.3.检测人员应事先向委托方及相关单位讲明DGJ08-218-2003《建筑基桩检测技术规程》对“休止期”的规定。可按委托方要求的时间进行现场检测，但必须在检测报告中明确所提供的单桩竖向抗压承载力是受检桩在多长时间的休止期时的承载力。

4.2.检测步骤

4.2.1.根据委托方要求及时安排人员及设备进场。

4.2.2.连接传感器、高应变适配器和RS-1616K(P)采集仪，正确输入传感器系数、桩的有关参数和采集数据所需的有关参数，测点处的桩身截面积、桩长、桩材波速、质量密度等均应按实际数值设定。

4.2.3.安装传感器

4.2.3.1.安装传感器处的桩身表面必须平整，且其周围不得有缺损或断面突变。固定后的膨胀螺栓不得高出桩侧表面，以保证传感器能紧贴桩身。

4.2.3.2.为了消除锤击偏心的影响，必须安装四个传感器，即两个应变传感器和两个加速度传感器。

4.2.3.3.所有传感器必须安装在桩身同一截面上，在桩身的一侧并排安装应变传感器和加速度传感器各一个，然后在其对侧安装另一组，必须保证同一种传感器的安装位置严格对称于桩身的中心线。

4.2.3.4.传感器与桩顶之间的垂直距离不小于1.5d（d为桩身直径或边长）且不小于1.0m。

4.2.4.提升锤体至适当高度，并在桩顶铺设一层厚30mm的湿砂作为桩垫材料。也可采用厚度相同、材质均匀的纤维板、石棉板或木板等作垫层。橡胶板不能作垫层。

4.2.5.认真检查仪器及传感器的工作状态、仪器内设置的参数是否正确，调试仪器至待命工作状态。

4.2.6.锤击采样：敲击脱钩，锤体自由落下锤击桩头，采集仪记录应变和加速度信号，确认后保存信号。

4.2.7.采用精密水准仪实测每次锤击下桩的贯入度。为使桩周土产生塑性变形，单击贯入度宜控制在2.0-6.0mm。

4.3.检测过程中的注意事项

4.3.1.锤击采样时，应变和加速度必须随时间连续测定和采样，以传感器受到锤的冲击信号时（tn）起至tn+6L/Vc为止，以保证计算机分析必需的数据。

4.3.2.检测过程中应及时检查采集数据的质量，并及时调整。如发现检测系统出现故障，桩身有明显缺陷或缺陷程度加剧，应停止检测，进行检查。

4.3.3.检测过程中要不断比较桩身材料实测阻抗与理论阻抗的关系，实测锤击力与速度峰值应成正比，如果不符，应立即停锤检查。严禁随意进行比例调整。

4.3.4.检测灌注桩地基土对桩的垂直支承力时，每根被检桩的有效锤击次数应根据每锤贯入度、桩周土阻力发挥情况及实测信号质量综合判别，一般不应少于2锤。

4.3.5.在对混凝土预制桩和钢桩检测时，应区别下列不同情况：

4.3.5.1.检测桩在不同入土深度时的土阻力及桩身锤击应力时，应在打桩过程中连续采样或间隔采样。若是间隔采样，应根据土层确定采样时间，且每次采样不宜少于连续5锤波形，并记录对应的桩底标高和贯入度。

4.3.5.2.检测桩在打入终了时地基土对桩的支承力时，可在打桩终锤前连续检测，并以最终的5锤或10锤数据为依据。

4.3.6.应注意人身安全和采取防护措施保护传感器。

4.3.7.检测过程中应避免让仪器日晒、雨淋、防震、防潮和防盗，检测结束后应将传感器等擦试干净，妥当地放入仪器箱内。

5.检测数据分析与判定

5.1.信号的选取

5.1.1.实测波形应符合下列基本要求:

5.1.1.1.在曲线起始阶段F、V曲线应重合，一般情况下其峰值应出现在同一时刻并幅值基本相等；

5.1.1.2.在曲线尾部F、V曲线应归零(采样时间不小于100ms)；

5.1.1.3.曲线基本光滑、无振荡和低频噪音信号叠加；

5.1.1.4.同一根桩的相邻锤击信号，实测曲线具有较好的一致性；

5.1.1.5.在05.1.2.当锤击信号出现下列情况之一时，不得作为计算分析依据：

5.1.2.1.因桩顶附近桩身材料塑性变形或混凝土开裂使实测力的时程曲线最终不归零；

5.1.2.2.因传感器安装螺栓松动而使实测波形产生高频振荡；

5.1.2.3.严重偏心锤击，单侧力信号呈现受拉状态。

5.1.2.4.因其它原因而使实测波形严重失实。

5.1.3.下列情况不宜采用高应变动测法确定承载力：

5.1.3.1.桩身断裂或存在严重缺损；

5.1.3.2.单击贯入度过大，桩底同相反射强烈。

5.2.根据实测信号确定桩身平均波速

5.2.1.当桩底反射信号明显时，根据下行波波形起升沿的起点到上行波下降沿的起点之间的时差与已知桩长确定。

5.2.2.当桩底反射信号不明显时，根据桩长、混凝土波速的合理取值范围以及邻近桩的桩身波速值综合判定。

5.3.CASE法判定承载力

5.3.1.CASE法的基本近似假定

5.3.1.1.桩为一维均质连续的线弹性杆件，桩身是等阻抗的。

5.3.1.2.在计算所涉及的时段内，桩侧没有任何动阻力，动阻力全部集中在桩尖，且于桩尖速度成正比。

5.3.1.3.在计算所涉及的时间段内，桩侧土为理想刚塑性体，各部分静阻力始终保持恒定。

5.3.1.4.应力波在传播过程中的能量损耗（包括桩身中的内阻尼损耗和向桩周土的逸散）都忽略不计。

5.3.2.计算公式

Rs = 1/2×(1-Jc)×[F(t1)+Z·V(t1)]+1/2×（1+Jc）×[F(t2)-Z·V(t2)]

t2 = t1 + 2L/C

式中：Rs ━━ 地基土对桩的支承力(kN)；

F(t1) ━━ t1时刻的锤击力(kN)；

V(t1) ━━ t1时刻传感器的安装截面处质点运动速度(m/s)；

Z ━━ 桩身材料阻抗，Z=AE/C,A为桩身截面积，E为桩材动弹性模量，C为应力波在桩身中的传播速度；

L ━━ 测点以下桩长(m)；

Jc ━━ CASE阻尼系数，可参考表1。

      CASE阻尼系数J参考值        表1

5.3.3.1.CASE法适用于预制桩、中小直径的钻孔灌注桩和钢桩，且应有较可靠的地区经验。CASE法主要用于现场检测完毕后向委托方提供检测速报，正式检测报告中均应采用实测曲线拟合法进行承载力分析计算。

5.3.3.2.当桩身波阻抗有较大变化时，不能用CASE法计算地基土对桩的支承力。

5.3.3.3.在无静载试验情况下，应采用实测曲线拟合法确定J值，拟合计算的桩数不少于检测桩数的30%，并不少于5根。

5.3.3.4.检测报告中应注明阻尼系数J值，并且在同一场地、桩型、尺寸相同的情况下，阻尼系数J极值与平均值之差不应大于0.3。

5.4.实测曲线拟合法判定承载力

5.4.1.实测曲线拟合法的数学模型

5.4.1.1.土的静阻力模型为理想弹一塑性或考虑土体软化和硬化的双线性模型，模型有两个主要参数，即土的极限阻力Rn和土的最大弹性位移Sq。在加载阶段，土体变形小于或等于Sq值时，土体在弹性范围内工作；变形超过Sq后，进入塑性变形阶段，土的静阻力达到Rn后不再随位移增加而变化。同样在卸载过程中，应对卸载路径的斜率和弹性位移限作出明确规定。

5.4.1.2.土的动阻力模型，一般采用与桩身质点运动速度成比例的线性粘滞阻尼。

5.4.1.3.桩的模型采用“连续”模型。即桩的单元划分采用等时单元（应力波通过每个单元的时间相等）。桩单元中除考虑A、E、C等参数外，也考虑桩身阻尼和裂隙。

5.4.2.实测曲线拟合法的基本原理与计算步骤：

5.4.2.1.正确选取信号，确定平均波速。

5.4.2.2.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模型参数。

5.4.2.3.利用实测速度曲线作为输入的边界条件，通过波动方程数学求解，反算桩顶的力曲线。

5.4.2.4.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，有针对性地调整桩土模型及参数。

5.4.2.5.再行计算，直至计算曲线与实测曲线的吻合程度良好。

5.4.2.6.计算分析得出的贯入度值也应与实测值吻合良好。

5.4.3.采用实测曲线拟合法的几点注意事项

5.4.3.1.拟合分析所选定的参数应在岩土工程的合理范围内，各单元所选用的土的最大弹性变形值不得超过相应桩单元的最大位移值。

5.4.3.2.曲线拟合时间段长度不应小于6L/c，并在2L/c时刻后延续时间不小于20ms。

5.4.3.3.拟合曲线完成时拟合系数值，灌注桩不得大于5%，混凝土预制桩和钢桩不得大于3%。

5.5.桩身结构完整性判别

5.5.1.桩身缺陷位置应用实测力波与速度波相比较的方法或分离上、下行波的方法，也可通过实测曲线拟合法确定。

5.5.2.桩身缺陷程度由下式计算:

β=

              [F(t1)+Z·V(t1)]-2△R+[F(tx)- Z·V(tx)]

                [F(t1)+Z·V(t1)]-[F(tx)- Z·V(tx)]

式中：β ─ 桩身完整性系数

t1 ─ 速度波第一峰值对应的时刻

tx ─ 速度波第一峰值对应的时刻

△R ─ 缺陷以上部位土阻力估算值，其大小等于缺陷反射起始点时刻(ta)的锤击力减去该时刻速度与桩身材料阻抗的乘积。

5.5.3.桩身缺陷位置计算公式:

X = C•(tx-t1)/2000

式中：    X ─ 传感器安装截面位置到缺陷处的距离(m)

t1 ─ 速度波第一峰值对应的时刻(ms)

tx ─ 速度波形缺陷反射波对应的时刻(ms)

C ─ 纵向应力波在桩内传播速度(m/s)

5.5.4.桩身缺陷程度可参考表2进行评价。

    桩身缺损程度参考表          表2

6.检测报告

6.1.应按市检测中心的统一报告格式编写检测报告，包括以下内容：

6.1.1.工程概况

6.1.1.1.概述（包括工程名称、工程地点、建设单位、监理单位、施工单位、设计单位及设计要求等）

6.1.1.2.工程地质简况（包括土层分布、物理力学性质参数及工程地质剖面图）

6.1.1.3.基桩施工简况（包括桩号、桩长、截面尺寸、标高、施工日期、充盈系数或沉桩压力与贯入度）

6.1.2.现场检测

6.1.2.1.检测目的

6.1.2.2.检测依据及原则

6.1.2.3.检测设备

6.1.2.4.检测方法

6.1.2.5.检测日期、桩位布置及数量、环境条件

6.1.3.检测结果的分析和判断

6.1.3.1.分析方法；

6.1.3.2.计算分析结果；

6.1.3.3.完整性判断。

6.1.4.结论

6.1.5.注意事项

6.2.出具检测报告的单位及日期，检测、审核和批准人签字，加盖工程桩动测报告专用章。

6.3.发放检测报告，将所有检测资料、报告归档保存。

编制：                       批准：

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