常見的灌注樁檢測方法比較研究

[摘要]樁基檢測是樁基施工中的重要環節。通過分析和比較幾種常見的樁基檢測方法,對如何較精確地檢測樁基質量提出自己的看法。

[關鍵詞]樁基 完整性檢測 承載力檢測

中圖分類號:TU1文獻標識碼:A文章編號:1671-7597(2009)0810076-01

一、引言

樁基礎作為工程建設的一種重要基礎形式,被廣泛地運用在房屋建筑以及路橋建設中。樁基礎通常在地下或水下,具有工序繁雜、技術要求高、施工難度大等特點,很容易出現質量問題。因此,要對基樁性能作出準確判斷,必須提高工程樁檢測的檢測質量,若基樁檢測工作跟不上,就會出現大的工程質量事故。

二、灌注樁的特點

樁的分類方法有很多種,就成樁方式來看,可以分為預制樁和灌注樁。預制樁質量一般比較穩定,但在施工過程

中存在一些缺陷。而灌注樁相對于預制樁具有適應性廣、可操作性強、抗震性能、工程費用較低等優點。施工中,由于地質條件、施工條件及施工人員的技術水平等原因,易發生縮頸、斷樁、樁身局部夾泥、樁身砼離析、樁頂砼疏松等質量問題。因此研究怎樣更有效地檢測樁基質量很有意義。

三、常見的灌注樁檢測方法的特點

常見的檢測方法有以下幾種:鉆芯取樣法、超聲波透射法、低應變反射波法、高應變動力試樁法、靜荷載試驗以及自平衡法。下面就分別來介紹各種檢測方法的特點。

(一)鉆芯取樣法。鉆芯取樣法可以用來檢測灌注樁樁身完整性和強度。該方法檢測原理簡單,結果準確直觀。鉆出的芯樣作成的試件可以進行強度試驗,進一步檢測樁身混凝土的質量。采樣結束后,利用加入膨脹劑的不低于測試樁標號的砼填補鉆孔,既不妨礙后續施工也不影響該樁的承載能力。但鉆芯法,僅能反映小部分砼的質量,檢測存在盲區;同時該檢測方法的檢測設備龐大、費用高昂,檢測效率較低,費時費工。

(二)超聲波透射法。超聲波透射法可以有效地檢測灌注樁的完整性。其原理:超聲波在缺陷砼中傳播時,聲波會在缺陷界面上產生反射、散射和繞射,聲波信號會產生畸變。測試記錄不同側面、不同高度上的波動特征,經分析就能判斷砼存在缺陷的性質、大小及空間位置。

超聲波透射法檢測具有檢測細致準確,結果準確,檢測范圍可以覆蓋聲測管埋設到的各個截面,且不受樁長、樁徑以及場地的限制等優點,被廣泛地運用在大直徑灌注樁的檢測中。但它有如下缺點:1.超聲法進行質量檢測,僅能定性地判斷基樁的完整性,不能定量判斷缺陷大小。2.超聲法檢測某樁時必須預埋與樁同長的聲測管,因此費用比較高。

(三)低應變反射波法。低應變反射波法也是一種樁身完整性檢測方法。其原理:在樁頭瞬態激振的情況下,通過波形測試,分析樁體中彈性波傳播的波形變化特征來評判樁身質量。這種方法可以用于檢測樁身缺陷及其在長方向的位置,判定樁身完整性類別。這種方法具有機理清楚、測試簡便快捷、易于掌握、成果可靠、成本低廉的優點,但同樣具有一些缺點:1. 利用這種方法進行檢測,樁身必須要近似于一維彈性桿件且受現場外界干擾較大;2.檢測時,當樁身有多個缺陷時,不容易測到后面缺陷反射信號;當樁身缺陷變化漸變時(如擴頸),不能判斷;此外,該方法也不能對缺陷進行定量分析。

(四)高應變動測法。高應變動測法是判定單樁豎向抗壓承載能力是否滿足設計要求的一種檢測方法。其原理:利用重錘沖擊樁頂產生的瞬時沖擊力,使樁周土產生塑性變形,通過安裝在樁頂兩側的傳感器實測樁頂力和速度的時程曲線,并用應力波理論分析確定樁身完整性和極限承載力。該檢測方法能夠同時測得力和速度,對截面缺損作出定量的計算,較為精確地確定樁的承載力,但也有如下缺點:1.高應變法準確性也不夠高,遜于低應變法和超聲法。2.該方法所用設備昂貴,對場地要求高,對錘的要求也較高,且易破壞樁頭,試驗時樁頭須處理。3.高應變法檢測人員需要有較高地理論水平和實際操作經驗。

(五)樁基靜載實驗。靜載荷試驗主要通過檢測樁基的承載力,以判斷樁的質量。其原理:依據樁的設計承載力,制作相應的加載反力裝置,依照加載方案,在樁頂加壓,并通過一定地檢測措施來定出比較合理的極限承載力取值。該方法檢測精度較高、相對誤差較小,但也具有一些缺點:1.該試驗的加載周期長,一般需要連續不斷地加載24h以上;2.加載設備、場地龐大,耗資巨大。為了檢測往往會耗費大量地資金搭設加載反力裝置,大噸位樁基承載力檢測一般為高應變法檢測費用的100倍以上。

(六)自平衡法。自平衡法可以用于檢測摩擦樁的承載力。其原理:是在樁身平衡點位置安設荷載箱,通過地面上油泵沿垂直方向加載,隨著壓力增加,荷載箱將同時向上、向下發生變位,促使樁側阻力及樁端阻力的發揮。通過儀器測得向上、向下兩條荷載位移曲線。根據計算得到樁極限承載力。自平衡法與傳統的樁基靜載荷試驗方法相比,具有明顯的優勢:1.裝置簡單,無需堆載裝置不受場地限制,還可多根樁同時測試;單樁試驗工期減短,無需達到28天。荷載箱埋設后一般10-15天即可測試;2.試驗費用低。與靜載法相比,可節省試驗總費用30%～60%;3.試驗后試樁仍可作工程樁使用。

同樣自平衡法也有一些缺點:1.“平衡點”很難定,實際測試時平衡點的位置往往存在一定的偏差,偏差的存在就會造成上、下兩段樁不能同時達到預先擬定的極限條件,導致兩段樁的極限承載力不等。由此判定的極限承載力小于真實的承載力,結果不如靜載法準確;2.自平衡法無法檢測端承樁。

四、結論

從上面的分析可以看出,超聲波和低應變檢測法準確、方便、快捷,但不能檢測樁基的承載力;高應變檢測全面快捷,但誤差較大、對測試人員的要求過高;鉆芯法和靜載試驗檢測結果全面、準確可,但試驗操作麻煩;自平衡法雖然較方便,但這種方法存在局限性,同時對于試驗人員的要求也很高。因此各個方法都有各自的特點,沒有那種方法是絕對最優的。在我們實際試驗操作中應該充分了解各種樁基檢測方法的特點,選擇有效的方法進行組合檢測,才能全面地、精確地了解試驗樁的情況。

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作者簡介:

于憶驊(1981-),男,漢族,碩士,助教,就職于西南科技大學土木工程與建筑學院。