模型樁實驗基地建設與實踐

劉 征，王正興

（山東省水利科學研究院，山東 濟南 250013）

目前樁基礎的使用較為普遍，國家規范規定工程樁必須進行承載力和樁身完整性檢測。承載力檢測主要采用靜載試驗及高應變法完成，樁身完整性主要采用低應變法和聲波透射法檢測。樁基受工程地質條件、施工工藝、樁型等因素影響，隱蔽性強，易產生缺陷，對建筑物的安全及耐久性構成嚴重威脅。

樁基質量檢測影響因素多（樁型、樁徑、地質情況、檢測人員、儀器等），涉及的學科多（聲波理論、巖土工程、工程地質及設計施工等），且處于發展中，因此對檢測人員的素質、技術水平和實踐經驗要求較高。為了提高樁基檢測技術人員的素質和水平，進行樁基檢測技術培訓、考核，同時為樁基檢測的科研開發提供實驗場所，綜合考慮樁型和缺陷類型等因素，設計并建設模型樁實驗基地。

1 模型樁基地建設

模型樁基地位于山東省水利科學研究院在濟南市崮山鎮的實驗基地內，共設計混凝土灌注樁20根，樁徑800 mm，樁長8～10 m，樁身混凝土設計強度為C30。分別設計有樁身完整性檢測模型樁6根，承載力模型樁6根（靜載試驗和高應變法模型樁各3根），抗拔錨樁8根。錨樁均設有不同形式的變徑，既可提高抗拔承載力又可作為樁身完整性模型樁使用，可節約工程造價。

場地內可進行靜載試驗、低應變、高應變、超聲波法等樁基測試。

施工前期首先對場地進行地質勘探，對土層進行試驗分析，并依據《建筑樁基技術規范》（JGJ94—2008）計算樁端及樁側土層承載力，為模型樁抗壓承載力試驗提供重要依據。土層在勘探揭露深度范圍內由粉質黏土過渡到樁端卵石持力層，土層物理力學性狀較好，適合采用人工挖孔樁，且樁身形狀較易保證。

1.1 施工階段

施工準備、清理場地后進行測量放樣，首先按照設計要求人工造孔并制作鋼筋籠。然后在樁身完整性模型樁的鋼筋籠上設置用于聲波透射法檢測的聲測管和不同形式的缺陷。最后進行鋼筋籠制安、澆筑混凝土及處理樁頭。設計及施工時注意以下幾點：

1）在樁身完整性模型樁上設置多種不同形式的缺陷（縮徑、擴徑、局部夾泥、空洞、離析、斷裂），缺陷設計為深層、淺層缺陷，嚴重、輕微缺陷，單一、復雜缺陷，并設計有不同方向的缺陷，錨樁設計有擴底、擴徑。部分模型樁斷面示意圖見圖1。

2）承載力模型樁樁頭加設鋼護筒，高度1倍樁徑（800 mm），防止樁頭受壓破壞。

3）錨樁樁身均配有鋼筋(其他模型樁只在樁身上部配鋼筋)，豎向受力筋采用Φ25鋼筋，防止樁身受拉斷裂。所有模型樁在樁身上部加密箍筋。模型樁配筋圖見圖2、3、4。

4）聲測管均勻分布于樁身，固定于鋼筋上，防止變形、傾斜及漏水現象的發生。

圖1 部分模型樁斷面示意圖

圖2 承載力及完整性模型樁配筋圖

圖3 錨樁配筋圖

圖4 完整性模型樁橫向配筋圖

1.2 質量保證

在施工過程中，著重抓好以下幾個環節，保證成樁質量滿足設計要求：1）開工前向全體施工人員進行技術交底，嚴格按設計要求施工；2）嚴把原材料進貨關，商品混凝土、鋼筋等原材料必須經技術人員核驗后方可使用；3）施工現場技術人員對施工進度、成孔及鋼筋籠制安質量、缺陷位置及缺陷形式、混凝土澆筑進行全程監督，并詳細記錄。

2 現場對比試驗

在樁身混凝土強度達到要求后，采用靜載法及高應變法測試其承載力，并與計算結果進行對比，分析原因。承載力模型樁主要用于培訓、考核檢測人員對測試方法的操作過程。

分別采用聲波透射法及低應變法對模型樁樁身的完整性進行測試，以判斷缺陷樁成樁質量及缺陷是否達到設計要求。其中4根模型樁設計為：A樁存在深層輕微縮徑；B樁存在深層嚴重縮徑及淺層輕微縮徑；C樁樁身中部有夾泥；D樁淺層存在嚴重縮徑。

進行4根樁設計斷面圖及兩種方法測試信號對比。通過兩種檢測方法實測信號可以看出，兩種方法均能準確檢測出缺陷的存在，超聲波信號測試精度較高。如A樁淺層輕微缺陷在低應變信號上反映不明顯，而超聲波信號反映明顯。兩種測試方法雖然能檢測到缺陷，但對缺陷性質都較難區分。綜合分析兩種測試方法所反映的缺陷位置及程度，與設計斷面基本吻合，模型樁的制作是成功的。

3 結語

隨著我國建設的迅猛發展、樁基工程的廣泛應用，基樁檢測單位的計量認證、科研實驗和培訓考核市場也會不斷增長。模型樁基地建成后，已開展過多次基樁承載力和樁身完整性測試工作，產生了巨大的的社會和經濟效益。但由于模型樁樁型單一，數量相對較少，仍不能滿足實際工程需要，有待今后進一步完善、提高。