桥梁工程桩基质量检测专项方案.doc

目 录
一、编制依据 1
二、工程概况 1
三、检测目及内容 1
3.1、检测目 2
3.2、检测内容 2
四、检测单位及流程 2
五、桩基超声波检测方法及工艺 4
5.1、检测原理 4
5.2、检测条件 4
5.3、仪器设备 5
5.4 、现场检测 5
5.5、检测步骤 6
5.6、检测数据处理及判定 7
5.7、资料提交 10
六、桩基钻芯取样检测方法 10
6.1、检测条件 10
6.2、钻孔布置及孔深 10
6.3、使用设备 11
6.4、钻进技术要求 11
6.5、现场检测 13
6.6、资料提交 15
七、检测单位工作 16
附表一、复建田美河桥桥桩资料及检测桩号
附表二、复建田美河桥桩基分布图

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九号线3标园花区间复建田美河桥工程
桩基质量检测专项方案
一、编制依据
1、《广州市轨道交通九号线花果山公园站～花都广场站区间招标设计》。
2、《花果山公园站～花都广场站区间复建田美河桥设计图》。
3、《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011)。
4、《混凝土强度检验评定标准》（GB/T 50107-2010）
5、《建筑基桩检测技术规范》（JGJ 106-2014）
6、《建筑地基基础检测规范》(DBJ15-60-2008)
7、《地基基础工程施工质量验收规范》(GB50202-2002)
8、穗建质[2010]574号关于建筑工程地基基础检测工作通知（广州市地基基础工程质量检测技术指引）
9、穗建质[2010]1489号广州市市政基础设施工程实体质量监督抽测管理办法
10、穗建质[2010]303号广州市建筑结构实体质量监督抽测办法
二、工程概况
广州轨道交通九号线工程，花都区花果山公园至花都广场站区间，因地铁轨道工程下穿田美河桥，原旧桥桥梁桩基工程资料不齐全，桥桩基础对轨道交通九号线工程盾构施工造成严重影响，经报批同意，将旧田美河桥拆除，复建新田美河桥，确保不影响轨道交通九号线工程花果山公园至花都广场站区间施工。新建桥跨径2×16米，全长33.2米，桥宽52.8米（0.75m预留管线过桥＋51m道路＋0.75m预留管线过桥），两端桥台采用1.0m直径钻孔灌注桩基础，共40根；一个桥墩采用1.2m直径钻孔灌注桩基础，共10根，均为C30砼；其中桥台处单桩极限承载力为2556.1KN，桥墩处单桩极限承载力为3555.6KN。桩基分布和设计桩长见附件。
三、检测目及内容
3.1、检测目
目是检测混凝土灌注桩桩身完整性，判定桩身缺陷位置、范围和程度；，判定单桩竖向抗压承载力是否满足设计要求。
3.2、检测内容
根据《建筑基桩检测技术规范》（JGJ 106-2014），施工完成后工程桩应进行桩身完整性和单桩承载力检测。因如下原因，项目部结合现场实际及相关规范及文件要求，计划采用超声波及抽芯法两种检测手段对成桩质量进行检测，不再进行单桩竖向承载力检测。检测方法及数量如下：钻芯法检测10根，超声波法40根，检测频率为100%，检测桩号及单桩资料见附件。具体说明如下：
1)根据设计图纸要求，桩基在施工完成后，应采用声波透射法案混凝土桩基总数100%进行检测，对质量有疑问桩，采用钻芯法复检，取芯深度值桩底0.5m以下；
2）穗建质[2010]1489号要求监督抽测要求，对大直径混凝土灌注桩（桩径≥800mm）采用钻芯法，单位工程抽检数量不少于总桩数10%且不少于10根；
3）根据（1）、（2）条说明，项目部结合实际情况确定最终检测频率为钻芯法检测10根，超声波法40根，检测频率为100%；
4）根据《建筑基桩检测技术规范》JGJ 106-2014规范条文第3.3.3条对完整性检测30%且不应少于20根要求，田美河桥应进行完整性检测桩基数量为20根，而项目部确定检测数量已远远超过规范要求检测数量；
5）根据建筑结构检测技术规范第3.3.3条规定，当国家标准、行业标准或地方标准规定及实际情况有差异或存在明显不适用问题时，可对相应规定做适当调整或修正，但调整及修正应有充分依据；调整及修正内容应在检测方案中予以说明，必要时应先委托方提供调整及修正检测细则；
6）《建筑基桩检测技术规范》JGJ 106-2014规范条文第3.3.7条规定，对于端承型大直径灌注桩，当设备及现场条件无法检测单桩竖向抗压承载力时，可采用钻芯法测定桩底沉渣厚度，并钻取桩端持力层岩土芯样检验桩端持力层（本工程嵌岩桩48根，摩擦桩2根）；
7）因本工程为跨河桥，所有基桩开挖后均处于河道内，且场地及运输通道狭小，现场难以满足单桩承载力检测条件。
四、检测单位及流程
超声波检测单位：业主委托单位广州市盛通建设工程质量检测有限公司。
钻芯检测单位：业主委托单位广东有色工程勘察设计院。
检测流程如下：

图4-1检测工序流程图
五、桩基超声波检测方法及工艺
5.1、检测原理
超声波透射法检测混凝土质量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通道。检测时在一个管内放入发射超声波发射探头，在另一个管内放入接收超声波接收探头。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砼测面内传播声学特征。根据波到达时间，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状况，存在缺陷性质、大小及空间位置、混凝土匀质性。
5.2、检测条件
基桩浇筑混凝土后，强度达到设计强度70%，且不小于15MPa时,进行质量检查。
5.3、仪器设备
仪器设备采用目前国内较先进中国科学院武汉岩土力学研究所研发RSM-SY5声波测试仪两台。
换能器采用柱状径向振动换能器，其共振频率为25～50kHz，长度为20cm，换能器装有前置放大器，前置放大器频带宽度为5～50kHz。换能器水密封性满足在1Mpa水压下不漏水。
发射换能器长度、频带宽度及水密封性能及接收换能器要求相同。声波检测仪器技术性能符合以下规定： 
接收放大系统频带宽度为5～50kHz，增益大于100dB，并且带有0～60dB衰减器，其分辨率为1dB，衰减器误差小于1dB，其挡间误差小于1%。发射系统能输出250～1000V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。
5.4 、现场检测
预埋声测管符合下列规定：复建田美河桥桩基直径为1.0m和1.2m，通长埋设三根管；预埋声测管采用φ57×3.5焊接钢管，其技术指标满足GB3091-82规定，钢管用φ70×6.5套管连接或采用焊接，声测管底部用φ70×10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延迟时间t，并按下式计算声时修正值t′：
t′=
式中：D——检测管外径（mm）
d ——检测管内径（mm）
d′——换能器外径（mm）
Vt——检测管壁厚度方向声速（km/s）
Vw——水声速（km/s）
t′——声时修正值（μs）
5.5、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；
测量时发射及接收换能器置于同一标高，当发射及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。
发射及接收换能器同步升降。各测点发射及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衰减量，依次测取各测点声时及波幅并记录。
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%。对声时及波幅异常部位重复抽测。测量相对标准差按下式计算：
σ′=
σ′=

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）
5.6、检测数据处理及判定
由现场所测数据绘制声时-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-t-t
Vp =
式中：t——混凝土中声波传播时间（μs）
t——声时原始测试（μs）
t——声波检测仪发射至接收系统延迟时间（μs）
I——两个检测管外壁间距离（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及声时2倍标准差σ之和作为判定桩身有无缺陷临界值；并按下列公式计算：
μ=
σ=
式中：n ——测点数
t——混凝土中第i测点声波传播时间（μs）
μ——声时平均值（μs）
σ——声时标准差
按声时-深度曲线相邻测点斜率K 及相邻两点声时差值△t乘积K·△t作为判定桩身缺陷依据：
K =
△t = t- t
K·△t =
式中：t——第i测点声波传播时间（μs）
t——第i-1测点声波传播时间（μs）
z—— 第i测点深度（m）
z—— 第i-1测点深度（m）
K·△t值能在声时-深度曲线上明显地反映出缺陷位置及性质，结合μ+2σ值进行综合判定。
由于波幅（衰减量）声速对缺陷反应更灵敏，采用接收信号能量平均值一半作为判断桩身缺陷临界值。波幅值以衰减器衰减量q表示，波幅判断临界值qD有下列关系：
q=μ-6
μ=
式中：μ——衰减量平均值（dB）
q——第i测点衰减量（dB）
n —— 测点数
对超越临界值测区进行缺陷分析及判断。
桩完整性采用以上几种方法进行判定，并辅以接收波形视率做进一步综合判定。在作出缺陷判定后，如需判定桩身缺陷尺寸及空间分布，则进一步采用多点发射，不同深度接收扇形测量方法，用多条交会声线所测取波速及波幅异常加以判定。
综合判定桩基完整性标准，对质量有疑问桩，采用钻芯取样方法进行复检校核。
类别
特 征
Ⅰ
各个检测剖面声学参数均无异常，无声速低于低限值异常（优秀桩）。
Ⅱ
某一检测剖面个别测点声学参数出现异常，无声速低于低限值异常（良好桩）
Ⅲ
某一检测剖面连续多个测点声学参数出现异常；
两个或两个以上检测剖面在同一深度测点声学参数出现异常；
局部混凝土声速出现低于低限值异常（需经处理方能使用桩）。
Ⅳ
某一检测剖面连续多个测点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）。
5.7、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。
六、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。以准确评定桥梁桩长、桩身混凝土强度、桩底沉渣等情况。
钻芯取样法工艺流程为：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。
6.1、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。
6.2、钻孔布置及孔深
钻孔布置严格按规范进行，桩径1m桩钻取1个孔，宜在距桩中心10cm～15cm位置开孔；桩径1.2m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，还应根据钻进中实际情况确定，长径比不宜大于30，发现及原设计相差较大时，应及时通知业主或监理工程师现场处理。
6.3、使用设备
钻取芯样宜采用液压操纵高速钻机，并配置适宜水泵、孔口管、扩孔器、卡簧、扶正稳定器和可捞取松软渣样钻具。
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、胎体硬度金刚石钻头，且外径不宜小于100mm。
锯切芯样锯切机应具有冷却系统和夹固装置。芯样试件端面补平器和磨平机，应满足芯样制作要求。
6.4、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，以保证作业人员安全操作空间，架空布置机场，要按高空作业平台要求安装，架子保证有足够刚度和稳定性；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
装配好钻具必须保证同心度，不符合要求钻具必须找出原因，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。
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，先用外径大再换小，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，不符合要求要及时更换，不能勉强使用而造成意外事故。
钻进
a. 钻进技术参数
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钻进参数钻进。钻进过程中注意观察孔口返出心样情况，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、及时填写各种生产过程中发生情况，尤其返水颜色、钻具平稳度等能反映出生产过程中现象；班报表要求字迹工整、清晰，数据准确，签名齐全。
e. 封孔
当一个钻孔已完成设计提出工作任务并达到设计提要求目后，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水泥浆到孔内，至孔口返出水泥浆时，封闭孔口用0.5～1MPa压力进行纯压式灌浆，封口完成标准按设计要求执行。
6.5、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，钻具外径为130mm，随着孔深增加适当加长钻具。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、机器负荷过大现象，则可能是钻遇混凝土中钢筋笼或其他异物。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三层管取芯钻具入孔钻进，穿过病害层并取出相应层位芯样。
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，取出芯样不得用水冲洗。取出芯样，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，说明芯样凝固情况、连续性、密实性。
（1）连续性检查：每个桩号芯样，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：检查各芯样存在离析状况和气孔、泥洞及其位置、尺寸及分布情况。并拍下照片。
（3）其他状况：检查桩底有无沉淀土及其厚度；基岩持力层岩性和标高、嵌岩深度、及基岩胶结情况；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，送送有试验资质单位进行抗压试验。
6.6、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）。
七、检测单位工作
（1）试验设备进场时间由现场监理最少提前24小时通知检测；
（2）现场试验工作；
（3）提供试验报告一式八份。

桩号
0号桥台
1号桥墩
2号桥台
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）
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
30
-24.74
1.75
声波透射法
44.5
-39.24
0.65
声波透射法
17
-11.74
1.35
声波透射法
2
33
-27.74
1
声波透射法
23
-17.24
1
声波透射法
13
-7.74
1.95
钻芯法
3
58
-52.74
0
声波透射法
12
-6.74
2
钻芯法
21.5
-16.24
1.9
声波透射法
4
58
-52.74
0
声波透射法
19.5
-14.24
1
声波透射法
19
-13.74
1.8
声波透射法
5
49.5
-44.24
0.85
声波透射法
26.5
-24.24
0.67
声波透射法
22
-16.74
0.9
声波透射法
6
26
-20.74
1
声波透射法
18
-12.74
1.87
声波透射法
17
-11.74
1.2
声波透射法
7
12.5
-7.24
1
钻芯法
10
-4.74
1.1
钻芯法
17.5
-12.24
0.8
声波透射法
8
15
-9.74
1.2
声波透射法
25
-19.74
1.1
声波透射法
16.5
-11.24
1
声波透射法
9
17
-11.74
1.9
声波透射法
25
-19.74
0.61
声波透射法
14
-8.74
1.3
钻芯法
10
13
-7.74
1
钻芯法
17
-11.74
0.55
声波透射法
14.5
-9.24
0.85
钻芯法
11
14.5
-9.24
1
钻芯法

32
-26.74
1.1
声波透射法
12
17.5
-12.24
1.2
声波透射法

25
-19.74
1.5
声波透射法
13
13.5
-8.24
2.3
钻芯法

24
-18.74
1
声波透射法
14
18.5
-13.24
1.3
声波透射法

16.5
-11.24
1.3
声波透射法
15
18.5
-13.24
0.9
声波透射法

24
-18.74
1.2
声波透射法
16
29
-23.74
0.64
声波透射法

19
-13.74
1.85
声波透射法
17
22
-16.74
1
声波透射法

14
-8.74
1.2
钻芯法
18
23
-17.74
1
声波透射法

16
-10.74
1.1
声波透射法
19
34
-28.74
0.9
声波透射法

19.5
-14.24
1
声波透射法
20
33.5
-28.24
1.2
声波透射法

16.5
-11.24
0.9
声波透射法