樁基檢測(cè)技術(shù)在工程中的應(yīng)用實(shí)踐

【摘 要】樁基工程是當(dāng)下使用最廣泛的建筑施工基礎(chǔ)設(shè)施，科學(xué)的樁基檢測(cè)方法可以實(shí)現(xiàn)建筑工程的質(zhì)量控制，客觀準(zhǔn)確的基樁檢測(cè)數(shù)據(jù)也是今后對(duì)工程進(jìn)行評(píng)價(jià)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。筆者結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)單樁靜載荷試驗(yàn)法和低應(yīng)變反射波法在樁基檢測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)行了深入分析。

【關(guān)鍵詞】樁基工程；檢測(cè)質(zhì)量；應(yīng)用

在樁基礎(chǔ)的施工過(guò)程中，樁基檢測(cè)是一個(gè)不可缺少的環(huán)節(jié)。它是評(píng)價(jià)樁基礎(chǔ)工程是否合格的依據(jù)，同時(shí)也是對(duì)不合格樁基進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)的基礎(chǔ)。又因?yàn)闃痘请[蔽工程，所以其檢測(cè)和事故后的處理均較困難，因此，在樁基設(shè)計(jì)前和施工后都需要進(jìn)行必要的試驗(yàn)和檢測(cè)，以保證樁基工程的質(zhì)量。

1 樁基工程質(zhì)量檢測(cè)內(nèi)容

灌注樁的施工分為成孔和成樁兩部分，因而對(duì)樁基的檢測(cè)便可分為成孔質(zhì)量檢測(cè)和成樁質(zhì)量檢測(cè)兩大部分。其中成孔是灌注樁施工中的第—個(gè)環(huán)節(jié)。成孔作業(yè)由于是在地下、水下完成，質(zhì)量控制難度大，復(fù)雜的地質(zhì)條件或施工中的失誤

都有可能產(chǎn)生塌孔、縮徑、樁孔偏斜、沉渣過(guò)厚等問(wèn)題。成樁質(zhì)量檢測(cè)又可分為承載力檢測(cè)和對(duì)完整性檢測(cè)。

1.1 成孔質(zhì)量檢測(cè)

在灌注樁的施工中，成孔質(zhì)量的好壞直接影響到混凝土澆注后的成樁質(zhì)量，樁孔的孔徑偏小則使得成樁的側(cè)摩阻力、樁尖端承載力減少，整樁的承載能力降低，樁孔上部擴(kuò)徑將導(dǎo)致成樁上部側(cè)阻力增大，而下部側(cè)阻力不能完全發(fā)揮，同時(shí)單樁的混凝土澆注量增加，樁孔偏斜在一定程度上改變了樁豎向承載受力特性，削弱了基樁承載力的有效發(fā)揮，樁底沉渣過(guò)厚使得樁長(zhǎng)減少，對(duì)于端承樁則直接影響樁尖的端承能力。

1.2 樁的承載力檢測(cè)

樁的承載力與加荷速率有很大關(guān)系，由于靜荷載試驗(yàn)與任何動(dòng)荷載試驗(yàn)相比，所施加的荷載速率最慢，最接近于實(shí)際工程的加荷速率，所以試驗(yàn)的結(jié)果最接近于實(shí)際樁的承載力，因而，國(guó)內(nèi)外均將靜荷載試驗(yàn)的結(jié)果作為樁承載力的標(biāo)準(zhǔn)。

1.3 樁的完整性檢測(cè)

基樁的低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法就是通過(guò)對(duì)樁頂施加較低的激振能量，引起樁身及周圍土體的微幅振動(dòng)，同時(shí)用儀表量測(cè)和記錄樁頂?shù)恼駝?dòng)速度和加速度，利用波動(dòng)理論或機(jī)械阻抗理論對(duì)記錄結(jié)果加以分析，從而達(dá)到檢驗(yàn)樁基施工質(zhì)量、判斷樁身完整性、預(yù)估基樁承載力等目的。因此，低應(yīng)變一般只適合對(duì)樁的完整性檢測(cè)。

對(duì)于正常的混凝土，聲波在其中傳播的速度是有一定范圍的，當(dāng)傳播路徑遇到混凝土有缺陷時(shí)，如斷裂、裂縫、夾泥和密實(shí)度等，聲波要繞過(guò)缺陷或在傳播速度較慢的介質(zhì)中通過(guò)，聲波將發(fā)生衰減，造成傳播時(shí)間延長(zhǎng)，使聲時(shí)增大，計(jì)算聲速降低，波幅減小，波形畸變，利用超聲波在混凝土中傳播的這些聲學(xué)參數(shù)的變化，來(lái)分析判斷樁身混凝土質(zhì)量。

2 基樁檢測(cè)方法

目前按設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范所規(guī)定的具體檢測(cè)項(xiàng)目方式，宏觀上可分為兩種檢測(cè)方法：

2.1 直接法

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)原型試驗(yàn)直接檢測(cè)項(xiàng)目結(jié)果的檢測(cè)方法。主要有樁身完整性檢測(cè)（鉆孔取芯法）和承載力檢測(cè)（靜載荷試驗(yàn)）。

2.2 間接法

在現(xiàn)場(chǎng)原型試驗(yàn)基礎(chǔ)上，同時(shí)基于一些理論假設(shè)和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)并加以綜合分析才能最終獲得檢測(cè)項(xiàng)目結(jié)果的檢測(cè)方法。主要包括以下三種方法：

2.2.1 低應(yīng)變法 在樁頂面施加低能量的瞬態(tài)或穩(wěn)態(tài)激振，使樁在彈性范圍內(nèi)做彈性振動(dòng)，并由此產(chǎn)生應(yīng)力波縱向傳播，同時(shí)利用波動(dòng)和振動(dòng)理論對(duì)樁身的完整性做出評(píng)價(jià)。低應(yīng)變法是普查基樁的完整性，判定樁身缺陷程度和位置的一種常用方法。適合鋼筋混凝土灌注樁，預(yù)應(yīng)力混凝土樁（ 實(shí)心放樁、實(shí)心圓樁、管樁） 等。該方法測(cè)試設(shè)備簡(jiǎn)單輕便，檢測(cè)速度快、成本低，是基樁質(zhì)量完整性普查的良好手段。

2.2.2 高應(yīng)變法 高應(yīng)變法的主要功能是判定單樁豎向抗壓承載力是否滿足設(shè)計(jì)要求。這里所說(shuō)的承載力是指在樁身強(qiáng)度滿足樁身結(jié)構(gòu)承載力的前提下，得到的樁周巖土對(duì)樁的抗力（ 靜阻力）。所以要得到極限承載力，應(yīng)使樁側(cè)和樁端巖土阻力充分發(fā)揮，否則不能得到承載力的極限值，只能得到承載力檢測(cè)值。與低應(yīng)變法檢測(cè)的快捷、廉價(jià)相比，高應(yīng)變法檢測(cè)樁身完整性雖然是附帶性的，但由于其激勵(lì)能量和檢測(cè)有效深度大的優(yōu)點(diǎn)，特別在判定樁身水平整合型縫隙、預(yù)制樁接頭等缺陷時(shí)，能夠在查明這些“缺陷”是否影響豎向抗壓承載力的基礎(chǔ)上，能合理判定缺陷程度。當(dāng)然，帶有普查性的完整性檢測(cè)，采用低應(yīng)變法更為恰當(dāng)。然而高應(yīng)變檢測(cè)技術(shù)是從打入式預(yù)制樁發(fā)展起來(lái)的，試打樁和打樁監(jiān)控屬于其特有的功能，是靜載試驗(yàn)無(wú)法做到的。

2.2.3 聲波透射法 聲波透射法是在樁內(nèi)預(yù)埋縱向聲測(cè)管道，將超聲脈沖發(fā)射和接收探頭置于聲測(cè)管中，管中充滿清水作耦合劑，由儀器發(fā)出周期性電脈沖通過(guò)發(fā)射探頭發(fā)射并穿透混凝土，被接收探頭接收并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。由儀器中的測(cè)量系統(tǒng)測(cè)出超聲脈沖穿過(guò)樁體所需時(shí)間、接收波幅值、接收脈沖主頻率、接收波形及頻譜等參數(shù)。最后由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)按判斷軟件對(duì)接收信號(hào)的各種參數(shù)進(jìn)行綜合判斷和分析，即可對(duì)混凝土各種內(nèi)部缺陷的性質(zhì)、大小、位置作出判斷，并給出混凝土總體均勻性和強(qiáng)度等級(jí)的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

3 樁基檢測(cè)技術(shù)在工程上的應(yīng)用

3.1 工程概況

某建筑，檐高39.5m，建筑面積9884.2m2，框剪結(jié)構(gòu)?；A(chǔ)設(shè)計(jì)采用鋼筋混凝土灌注樁承臺(tái)基礎(chǔ)，鉆孔灌注樁數(shù)量240根，樁徑φ600mm，有效樁長(zhǎng)25.5m，設(shè)計(jì)要求單樁豎向極限承載力Qu=2200kN。

3.2 工程質(zhì)量檢測(cè)方法

本次工程實(shí)踐中針對(duì)場(chǎng)地環(huán)境和地質(zhì)條件，主要采取單樁靜載荷試驗(yàn)法和低應(yīng)變反射波法進(jìn)行樁基檢測(cè)。

3.2.1 單樁靜載荷試驗(yàn)檢測(cè)

（1）方法加載及觀測(cè)系統(tǒng)。試驗(yàn)采用慢速維持荷載法（ 錨樁法）。由槽鋼及錨樁組成反力系統(tǒng)，通過(guò)反力系統(tǒng)由液壓油泵及千斤頂施加荷載至樁頂，對(duì)樁頂施加豎向壓力。荷載逐級(jí)加在樁頂上，放置在千斤頂上的荷重傳感器時(shí)刻顯示樁頂所受荷載大小。樁身產(chǎn)生變形沉降時(shí)，通過(guò)放置在樁頭對(duì)稱分布的電子位移傳感器隨時(shí)記錄各級(jí)荷載作用下樁身的沉降量。

（2）分級(jí)加載階段。試驗(yàn)加載分為10級(jí)進(jìn)行，每級(jí)加載量相等，每級(jí)加荷值為220kN，其中第一級(jí)按2 倍分級(jí)荷載加荷。

（3）變形觀測(cè)。每級(jí)加荷后，間隔5、10、15min 各測(cè)讀一次變形，1h 以后，每30 分鐘測(cè)讀一次直至達(dá)到穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)。

（4）沉降相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)。每一小時(shí)的沉降不超過(guò)0.1mm，并連續(xù)出現(xiàn)兩次，已達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定，可加下一級(jí)荷載。

（5）終止加載條件：當(dāng)出現(xiàn)下列情況：在某級(jí)荷載作用下，樁的沉降量為前一級(jí)荷載作用下沉降量的5 倍；某級(jí)荷載作用下，樁的沉降量大于前一級(jí)荷載作用下沉降量的2 倍，且經(jīng)過(guò)24h 尚未達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)；已達(dá)到反力系統(tǒng)的最大反力；已滿足設(shè)計(jì)或委托方委托的最大加荷值時(shí)，可終止加載。

（6）卸載與卸載沉降觀測(cè)。每級(jí)卸載值為每級(jí)加載值的2 倍，每級(jí)卸載后隔15 分鐘測(cè)讀一次殘余沉降，讀2次后，隔30分鐘再讀一次，即可卸下一級(jí)荷載，全部卸載后，隔3-4h再讀1次。

3.2.2低應(yīng)變檢測(cè)：本次工程實(shí)踐中共對(duì)工程樁中的48 根樁進(jìn)行了低應(yīng)變動(dòng)力測(cè)試。

（1）檢測(cè)方法。首先，在樁頂放置一只加速度傳感器，由基樁動(dòng)測(cè)儀接受錘擊過(guò)程中產(chǎn)生的加速度信號(hào)，在屏幕顯示實(shí)測(cè)波形每根樁布采集點(diǎn)一個(gè)每點(diǎn)采集4 錘信號(hào)。

（2）曲線分析采用瞬態(tài)時(shí)域分析法。

將存儲(chǔ)在磁盤上的測(cè)試信號(hào)在時(shí)域內(nèi)進(jìn)行處理，根據(jù)應(yīng)力波反射等價(jià)地將實(shí)測(cè)速度信號(hào)通過(guò)時(shí)域由頻域輔助，分析不同部位的反射信號(hào)，據(jù)此分析每根樁的樁身完整性。

3.3 檢測(cè)結(jié)果分析

3.3.1 單樁靜載荷試驗(yàn)：該工程基礎(chǔ)工程樁采用鉆孔灌注樁，總樁數(shù)為240 根，進(jìn)行了單樁豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)三組。檢測(cè)位置由監(jiān)理指定，符合隨機(jī)抽檢原則檢測(cè)比例滿足規(guī)程要求。IV-S1、III-S1 和l-S1 號(hào)試樁， 最終荷載均為2200kN，最終變形分別為6.83mm、8.72mm 和5.43mm，最終沉降量較小，沉降差異不大。

3.3.2 低應(yīng)變檢測(cè)：該樓基礎(chǔ)鉆孔灌注樁總數(shù)為240根，本次低應(yīng)變檢測(cè)數(shù)量為48 根，檢測(cè)數(shù)量及比例符合規(guī)范要求。根據(jù)低應(yīng)變實(shí)測(cè)曲線分析，波速在3700-4000m/s 之間波形較規(guī)則，樁底反射清晰，未發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重缺陷，均達(dá)到I、II 類樁標(biāo)準(zhǔn)， 其中I 類樁45根，占93.7％，II類樁3根，占6.3％，成樁質(zhì)量良好。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，樁基工程質(zhì)量檢測(cè)是一項(xiàng)全面、系統(tǒng)、綜合的工作，在實(shí)際工程中我們一定要結(jié)合具情況，選用不同的檢測(cè)方法，以達(dá)到最佳的檢測(cè)效果，確保建設(shè)工程的質(zhì)量。

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