灌注樁成孔檢測(cè)系統(tǒng)在支盤灌注樁中的應(yīng)用

孫慶安 湛川 張磊

0 引言

基礎(chǔ)工程采用支盤灌注樁施工技術(shù),與傳統(tǒng)直孔灌注樁相比承載力可以大幅提高,在沿海地區(qū)的電廠基礎(chǔ)中應(yīng)用較多。支盤灌注樁由主樁、承力盤及分支組成,是根據(jù)樁基的地質(zhì)條件在沿樁身的硬土層中設(shè)置承力盤及十字分支。支盤灌注樁是地下隱蔽工程,支盤灌注樁的質(zhì)量包括成孔質(zhì)量和樁身質(zhì)量?jī)蓚€(gè)方面。成孔質(zhì)量直接影響到支盤灌注樁承載力,已越來越被建設(shè)部門所重視,成孔質(zhì)量主要包括:樁孔深度、孔徑、成盤位置、成盤直徑、垂直度、沉渣厚度。

1 支盤灌注樁的基本原理

支盤灌注樁的原理是通過樁身的各支盤面積的擴(kuò)大,支盤作用于硬土層上,充分利用各硬土層的支承反力,變摩擦力為多處支承力,更好地發(fā)揮樁土共同作用,改變直孔樁的受力機(jī)理,大幅度提高樁的豎向抗壓承載力、抗拔性能及樁的穩(wěn)定性。單樁承載力的提高,使樁長(zhǎng)縮短、樁徑縮小、樁數(shù)減少,從而大量節(jié)約材料,同時(shí)為基礎(chǔ)的優(yōu)化設(shè)計(jì)創(chuàng)造了條件。擠擴(kuò)多支盤樁具有較大的承壓能力,又有較強(qiáng)的抗拔能力,由于多支盤的存在,可增加樁的穩(wěn)定性和樁的側(cè)阻力及端阻力。擠擴(kuò)支盤樁具有較強(qiáng)的使用范圍:適用于黏性土、砂土、回填土、碎石土等能夠擠擴(kuò)的地層。

支盤灌注樁簡(jiǎn)要工序是:鉆進(jìn)成孔后,按設(shè)計(jì)支盤高度,下入液壓成型機(jī)對(duì)各分支及承力盤施以三維靜壓,多次轉(zhuǎn)角,由下至上完成支盤成型作業(yè),下鋼筋籠,灌注混凝土成支盤樁。

2 灌注樁孔徑檢測(cè)系統(tǒng)的基本原理

JJC-1D型灌注樁成孔檢測(cè)系統(tǒng)是為檢測(cè)灌注樁成孔質(zhì)量的設(shè)備,檢測(cè)系統(tǒng)由筆記本電腦、JJC-1D微機(jī)檢測(cè)儀、JJY-2型井徑儀、JC-2型電動(dòng)絞車和各種必需的配套裝備組合而成。

2.1 深度與孔徑測(cè)量

滑輪裝在由兩條鋁合金槽鋼組成的井口支架上,孔徑儀與電纜連接好后,電纜裝于滑輪上,電纜每移動(dòng)1 m,帶動(dòng)滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)3圈。滑輪上裝的深度傳感器(光電脈沖發(fā)生器)隨著滑輪一起轉(zhuǎn)動(dòng),并產(chǎn)生3 600個(gè)深度脈沖信號(hào)傳送到微處理器作采樣脈沖進(jìn)行深度測(cè)量,同時(shí)通過串行接口到上位機(jī)作深度顯示。

孔徑采用接觸式方法測(cè)量,利用4條測(cè)量腿緊貼井壁,將兩個(gè)正交方向上孔徑變化的平均值反映出來。由于是直接接觸式測(cè)量,就像拿兩把尺子測(cè)量孔徑,故對(duì)孔中的泥漿要求不高。在多種孔壁形狀下曲線不會(huì)有缺失,解釋清晰,可檢測(cè)成孔質(zhì)量,并指導(dǎo)鉆孔施工工藝的改進(jìn)和灌注量的確定。本儀器通過在測(cè)量腿上外加擴(kuò)展腿(見圖1),即可用于支盤樁的檢測(cè)。測(cè)量腿由彈簧支撐著,下放時(shí)測(cè)量腿置于開腿盤中被束縛住,到了孔底,抖動(dòng)一下電纜,利用泥漿的反力將開腿盤拉下,測(cè)量腿在彈簧的作用下彈開直至井壁,測(cè)量腿隨電纜提升而沿井壁作向上運(yùn)動(dòng),孔壁直徑的變化帶動(dòng)測(cè)量腿傾角的變化,其變化由傳感器變成電信號(hào),電纜每移動(dòng)2.5 cm下位機(jī)作一次采樣,通過串口送上位機(jī)處理。

圖2為JJC-1D型灌注樁成孔檢測(cè)系統(tǒng)在某支盤灌注樁應(yīng)用中的孔深、孔徑測(cè)量成果曲線(見圖2)。通過圖2的曲線可以看出,JJC-1D型灌注樁成孔檢測(cè)系統(tǒng)通過外加擴(kuò)展腿可以準(zhǔn)確直觀的測(cè)量出成盤位置與成盤直徑。通過對(duì)此曲線的分析可以檢查成孔質(zhì)量是否滿足設(shè)計(jì)要求,也可為試樁內(nèi)力分析提供依據(jù)。

2.2 沉渣測(cè)量

沉渣探管下到孔底后,用手搖柄絞上幾米,然后松手讓探管自由下落,穿過沉渣層抵達(dá)原土層,將松弛的電纜收緊,做好測(cè)量準(zhǔn)備,緩慢地用手柄絞電纜,提速約 1 m/min,采樣間隔2.5 mm,在探頭通過沉渣界面時(shí),電場(chǎng)會(huì)發(fā)生畸變,沉渣曲線會(huì)跳變,但沉渣厚度要根據(jù)電阻率的變化曲線進(jìn)行估算,需要技術(shù)人員有一定的工程經(jīng)驗(yàn)。圖3為某樁成孔沉渣實(shí)測(cè)曲線。

2.3 垂直度測(cè)量

采用JJM-1型高精度數(shù)字測(cè)斜儀,該儀器傳感器采用液體擺,穩(wěn)定可靠,可將數(shù)字信號(hào)直接上傳至計(jì)算機(jī)。液體擺的結(jié)構(gòu)原理是在玻璃殼體內(nèi)裝有導(dǎo)電液,并有三根鉑電極和外部相連接,三根電極相互平行且間距相等。當(dāng)殼體水平時(shí),電極插入導(dǎo)電液的深度相同。如果在兩根電極之間加上幅值相等的交流電壓時(shí),電極之間會(huì)形成離子電流,兩根電極之間的液體相當(dāng)于兩個(gè)電阻 RⅠ和 RⅢ。若液體擺水平時(shí),則 RⅠ=RⅢ。當(dāng)玻璃殼體傾斜時(shí),電極間的導(dǎo)電液不相等,三根電極浸入液體的深度也發(fā)生變化,但中間電極浸入深度基本保持不變。左邊電極浸入深度小,則導(dǎo)電液減少,導(dǎo)電的離子數(shù)減少,電阻 RⅠ增大,相對(duì)極則導(dǎo)電液增加,導(dǎo)電的離子數(shù)增加,而使電阻 RⅢ減少,即 RⅠ＞RⅢ。反之,若傾斜方向相反,則 RⅠ＜RⅢ。

由于井下儀器其探管外徑只有54 mm,有時(shí)滿足不了1/100的精度要求,根據(jù)這一特定的要求,設(shè)計(jì)了φ 200 mm(大孔徑樁孔配φ 420 mm)扶正圈,可根據(jù)設(shè)計(jì)孔徑和設(shè)計(jì)孔深兩個(gè)指標(biāo)來選擇扶正圈。測(cè)量時(shí)采用點(diǎn)測(cè),每5 m或10 m采一次樣,測(cè)量結(jié)束后計(jì)算機(jī)可計(jì)算出偏心距、垂直度,測(cè)量過程見圖4。

3 結(jié)語

1)支盤灌注樁與直孔灌注樁相比,充分利用各硬土層的支承反力,變摩擦力為多處支承力,更好地發(fā)揮樁土共同作用,改變直孔樁的受力機(jī)理,大幅度提高樁的豎向抗壓承載力、抗拔性能及樁的穩(wěn)定性。2)支盤灌注樁必須準(zhǔn)確控制成盤位置與成盤直徑,支盤灌注樁成孔質(zhì)量檢測(cè)非常重要。3)JJC-1D型灌注樁成孔檢測(cè)系統(tǒng)通過外加擴(kuò)展腿可以準(zhǔn)確直觀的測(cè)量出成盤位置與成盤直徑,可以進(jìn)行垂直度測(cè)量,估算沉渣厚度。

[1] JGJ 106-2003,建筑樁基檢測(cè)技術(shù)規(guī)范[S].

[2] 上海昌吉地質(zhì)儀器有限公司.JJC-1D型灌注樁孔徑檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)軟件操作說明[Z].2002.

[3] DLG J153-2000,火力發(fā)電廠支盤灌注樁暫行技術(shù)規(guī)定[S].