试论建筑工程中的桩基础检测技术实践与研究

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  摘要:我国城市高层建筑和道路、桥梁的地基基础中大部分使用桩基础,主要是因为它拥有抗地震性能好、承载力高以及可以解决特殊地基土承受力等多方面的优点。因此,笔者建议工程人員在实际检测的过程中,为了实现对单桩承载力进行进一步的确定,可以把检测对象、检测目的、检测方法的使用范围和特点作为依据。比如静载试验把检测桩基荷载与沉降的关系当作重点。对混凝土的强度和桩长等内容进行局部的检测可以使用钻孔取芯的方法;检测成孔的孔径、孔深、垂直度和沉渣厚度属于对成孔质量的检测;低应变法可以检测桩身是否完整和桩身质量的好坏。声波透射法适用于混凝土灌注桩的桩身完整性检测,判定桩身缺陷的位置、范围程度。要科学的对检测方法进行选择,实现多种方法有效搭配,彼此之间起到优势互补的效果。
  关键词:桩基;检测技术;
  1. 前言
  随着日益增多的高层建筑在城乡中拔地而起,桩基工程也得到广泛的应用,桩基检测工作成为桩基工程中一个不可缺少的环节。它不仅能为工程的下道工序提供可靠的依据,而且直接影响到建筑的质量安全,因此我们应该加强对桩基工程检测工作重视,建议采用更准确有效的桩基检测技术对建设工程基础施工提供科学、准确、有效的实验数据,进而为基础工程设计、施工提供更有力的依据。
  2.桩基检测技术
  桩基检测技术在国内经过几十年的发展,已经取得了一系列成果,更多的则表现在正确的检测方法和手段已得到推广和贯彻,表现在测试人员对于各种桩 基检测方法的合理运用和理性思维,以及各级行业主管对桩基检测市场的正确导向与管理。当前的桩基检测行业总体情况良好,许多高素质的科技人才都投身于桩基检测和桩基检测仪器研发生产行列,为该行业的发展做出了贡献。但由于各种原因导致的各地区以及检测单位间的专业水平差异,目前在桩基检测管理上也存在一些不可忽略的问题。主要表现在:一些检测人员水平低下、编写检测报告不规范。桩基工程属于隐蔽工程,无论采用哪种检测方法,都存在着一定的不足,都不能完全反映出桩基的全部特性。这就要求检测人员应用以往的检测经验,根据实地的地层结构和经验数据不断改进检测方法,逐渐减少检测结果的不确定性。
  3.桩基础检测中的问题
  就现在的情况来看,建筑工程桩基础检测总体情况还是比较稳固的,但是因为检测单位和地区的不同,还需在不同程度上对以下几点的问题进行解决。
  3.1 检测单位之间的不同问题
  部分专业建筑检测单位会随着地区经济与技术水平等问题和差距的不同,在装备上的配置、设备技术先进程度、设备维护程度以及设备定期检验等就会有所不同,技术装备上的落后是因为这个地区的经济条件比较落后。比如说如果桩基根本没有大小应变检测设备,只对其进行静载检测,那么就会出现检测的时间长、比例小的现象。
  3.2 检测报告结果的精确度低、出具的报告不规范问题
  ?之所以不能达到国家行业检测标准的要求,就是因为检测报告不规范,内容缺乏具体性,由于在报告中应该出现的反映或引用的资料没有出现,做出比较单一和含糊不清的结论,使其在建筑工程质量检测权威部门不具有足够的权威性和约束力。好比说在某工程的地下室钢筋钢套连接检测报告中,钢套在钢筋的极限抗拉力的情况下被拉出,但对连接钢筋的检测结果合格与否的结论没有出现在报告中。?工程的真实情况不能在未满足规范要求的检测数据的基础上被很好的反映出来。比如在桩基检测的过程中,必须具有质量良好、不通过大应变检测也能使静载数量减少的被抽检的桩;没有对单桩承台实施100%的检测;选择相对比较好的部位进行结构取样。?国家行业应检测内容不符合执行的规范,原始记录出现潦草并有严重程度的涂改现象,观测时间不足,没有按标准安装基准梁,手工绘制的Q-S曲线、S-Lgt曲线的误差大,不能准确的判断极限承载力的标准值和基本值。?低应变法检测对曲线的选择不符合一致性的标准,还应注意对锤重和落距的选择,锤击力不足,分析时没有选用合理的参数。
  3.3 检测缺乏规范性问题
  法定检测单位和社会第三方检测单位是当前国内建筑工程质量检测市场的主要部门。有些单位为了能够很好的生存而在工程质量检测中草率的处理一些资料数据,而造成这些行为的根本原因是工程检测费用收取过低和激烈的市场竞争。有时施工方为了顺利通过质量验收,给检测单位好处,从而让检测单位修改检测结果,如:在工程中将规定的三类桩用二类桩来代替,从而威胁到了基础工程的质量。
  4.建筑基础工程的检测方案
  建筑基础工程比较常用的一种基桩形式就是灌注桩,这种方法的好处有:?能将上部结构的荷载传递到深层相对稳固的土层或岩层上;?使基础和建筑物的沉降以及不均匀沉降降低。灌注桩的施工由成孔和成桩两部分组成,所以对桩基的检测就由原来的变为了成孔质量检测和成桩质量检测两部分。对成桩质量检测进一步划分可分为承载力检测和检测桩身的质量(也就是桩的完整性)。
  4 .1 对成孔的质量进行检测
  成孔质量的好坏在灌注桩的施工过程中,对混凝土浇注后的成桩质量具有直接的影响:成桩的侧摩阻力、桩尖端的承载力以及整桩的承载力会随着桩孔孔径的减小而有所减小或降低;成桩上部的侧阻力会因为桩孔上部扩径而增大,导致下部侧阻力不能得到很好的发挥,与此同时增加了单桩混凝土的浇注量,使相应的费用增高;所以为了很好的控制成桩的质量,灌注桩在混凝土浇注前,一定要检测成孔的质量。桩孔位置、孔深、孔径、垂直度、沉渣厚度和泥浆指标都属于成孔质量检测的内容。
  4 .1.1桩位偏差检查:桩位偏差,即实际成桩位置偏离设计位置的差值。施工中由于各种因素的影响,如测量放线误差、护身埋设时的偏差、钻机对位不正、钻孔时孔斜造成的偏差、钢筋笼下放时的偏差等,都会造成桩位偏离设计位置。因此,要保证桩位的正确性,首先在施工中就应将每一个环节的偏差控制在最小范围内。桩位应在基桩施工前按设计桩位平面图放样桩的中心位置,施工后对全部桩位进行复测,然后测量该点偏移设计桩位的距离,并按坐标位置分别标在桩位复测平面图上。测量仪器选用精密经纬仪或红外测距仪。   4 .1.2桩孔径、垂直度检测:桩孔径、垂直度检测的方法大致分为:简易法检测,伞形孔径仪检测,声波法检测。工程技术人员在多年的灌注桩施工、检测中,研究总结出了一些简易的孔径、垂直度的检测方法和手段,它们适合于在没有专用孔径、垂直度仪条件下的成孔质量检测。
  4 .1.3孔底沉渣厚度检测:钻孔灌注桩在成孔过程中,采用循环泥浆液清洗孔底、护壁和将钻渣携带回到地面。泥浆液携带钻渣的能力与其粘度、胶体率、含砂量等指标有关。桩孔成孔后总有一部分钻渣未带上地面而沉淀于孔底,成孔后至灌注混凝土的间隙过长以及可能产生的孔壁坍塌等也会造成孔底沉淀。因此桩孔在灌注混凝土之前必须对沉渣厚度进行检测,目前测量沉渣厚度的方法大致有测锤法、电阻率法、电容法、声波法等。下面以声波法为例进行简单介绍。
  声波法:就是测头向桩底发射声波,当声波遇到沉渣表面时,一部分声波被反射回来被测头接收,另一部分声波穿过沉渣继续向孔底传播,当遇到孔底持力层原状土后,声波再次被反射回来。测头从发射到接收到第一次反射波的相隔时间为t1,测头从发射到接收到第二反射波的相隔时间为t2,那么沉渣厚度为:
  H=(t2-t1)c/2
  其中:H——沉渣厚度,m;C——沉渣声波波速,m/s。
  4 .2 对桩的承载力进行检测
  静荷载试验法、高应变动测桩法、静动法及钻孔取芯法是当前国内检测桩的承载力的主要方法。广州地区最为常用的检测方法属静载试验和钻孔取芯法。静载试验桩基静载试验就是将竖向压力、竖向上拔力或水平推力逐渐地施加于桩顶,对桩顶随时间产生的沉降、上拔位移或者水平位移进行仔细的观测,达到确定相应的单桩竖向抗压承载力、单桩竖向抗拔承载力、单桩水平承载力的目的的试验方法。它具有以下优缺点:①进一步的确定单桩极限承载力的直观性和可靠性;②能成为动测结果是否准确的判定依据;③延长试验所需的时间;④使费用增加;⑤使抽检数量具有局限性;⑥现场的环境对其影响较大;⑦很难作业于深基坑内。钻孔取芯法是直接从桩身钻取混凝土芯样和钻取一定深度的桩底岩土层芯样进行状态和强度检验的半破损现场检测方法。其优点是检测结果(如桩身混凝土强度、桩长、桩底沉渣厚度、桩底岩土层性状等)是直接测试得到的,可靠性及准确性高;其缺点是存在一定的检测盲区。
  4 .3桩的完整性检测
  目前,用于桩身的完整性检测方法主要有:低应变动力试桩法、声波透射法、钻孔取芯法等。
  低应变法。低应变法是指采用低能量瞬态或稳态激振方式在桩顶激振,实测桩顶部的速度时程曲线或速度导纳曲线,通过波动理论分析或频域分析,对桩的完整性进行判定的方法。机械阻抗法就是低应变法的一种:在基桩检测中,机械阻抗法是通過测定施加于基桩的激励信号和桩在该激励下产生的动态响应来识别桩的动力特性。由于桩的动力特性与桩身完整性和桩—土体系相互作用的特性密切相关,通过对桩的动态特性的分析计算,可估计桩身混凝土的缺陷类型及其在桩身中的部位。具有现场测试简便、快捷、抽检面广、经济实用的优势。缺点是利用波形特征判别桩身缺陷存在多解,只做定性不做定量判断,而且不同桩身缺陷往往难以区分,通常要求检测人员具有丰富的实践经验。声波透射法是基桩成孔后,灌注混凝土之前,在桩内预埋若干根声测管作为声波发射和接收换能器的通道。检测时,用声波检测仪沿桩的纵轴方向以一定的间距逐点检测声波穿过桩身各横截面的声学参数,然后对这些检测数据进行处理、分析和判断,确定桩身混凝土缺陷的位置、范围、程度,从而推断桩身混凝土的桩身完整性。其优点是检测结果能直观反映桩身缺陷的位置,大小及严重程度等方面的信息,其缺点是在一定范围的测试盲区,不能准确测出桩身整个断面是否有缺陷等。
  4 .4检测方法的选择
  桩基础质量检测方法的选择主要考虑设计方法、施工工艺和使用条件的不同,为此,选取合适的检测方法尤为重要。?钻孔灌注桩:采用高应变法检测比较有效,如果条件允许,可进一步采用静载试验或钻芯法进行验校。对于大直径钻孔灌注桩,可采用钻芯法配合低应变波或声波透射法检测。?沉管灌注桩:采用低应变法检测桩身完整性十分有效,同时使用静载试验检测单桩承载力,冲击力能满足要求的话,可采用高应变法同时检测其完整性和承载力情况。?打入式预制桩:高应变法和静载试验进行预制桩检测比较适合,低应变法和声波透射法不宜选取。
  5.结束语
  综上所述:随着高层建筑的快速发展,工程桩基础工程越来越多,桩基作为建筑物的隐蔽工程,支撑着地面上的构筑物,是建筑物的基础,其质量优劣将直接影响到建筑物的安全。混凝土灌注桩由于其成桩质量受地质条件、成桩工艺、机械设备、施工人员、管理水平等诸多因素的影响,较易产生夹泥、断裂、缩颈、混凝土离析、桩底沉渣较厚及桩顶混凝土密实度较差等质量缺陷,危及主体结构的正常使用与安全,甚至引发工程质量事故,加上是隐蔽工程,因此加强对桩基础质量的现场检测十分必要。为此国家近年来先后出台了《建筑基桩检测规范》(JGJ106-2003)和《公路工程基桩动测技术规程》(JTG/TF81-01-2004),广东省也出台了《建筑地基基础检测元规范》(DBJ 15-60-2008)。进一步明确要求规范基桩工程的现场质量检测工作。针对具体工程,利用成孔质量检测、静载试验检测、低应变动力检测、钻孔取芯法检测和高应变动力检测等技术对建设工程的基桩进行了检测,进而对桩基质量做出评价,以确保建设工程的质量。
  建筑工程的发展在我国城乡建设中占据主导地位,所以桩基工程成为了一个热门并在建筑中被广泛使用。桩基是建筑物的基础,其质量直接影响到建筑物的质量,但桩基工程质量控制的难度比较大,且具有专业性、隐蔽行的特点,因而桩基的检测工作显得尤为重要且被高度重视。桩基评定是一项全面、系统、综合的评价,只有将检测结果与建筑物安全等级、抗震设防等级、地质条件、基础形式、建筑规模、设计要求充分结合起来,全面系统地开展综合分析,才能把好工程质量检验关,做出准确可靠的评定。随着社会的发展,我国综合国力的不断提高,全民的质量意识的不断增强,通过我们的努力桩基检测技术将会更加先进,更加规范和成熟。
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