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建筑工程樁基檢測技術論文 重慶綦江工業(yè)園區(qū)管理委員會高浩摘 要：樁基檢測技術得到了廣泛的應用，其發(fā)展前景也比較樂觀，而與之相應的一些樁基檢測標準、規(guī)范也相繼的發(fā)布，并且施行，這些都推動了樁基檢測技術的規(guī)范化。 本文根據作者多年生活、工作經驗就建筑工程樁基檢測技術，對缺陷樁的判斷以及對判斷標準的建議進行了簡單的淺談闡述。關鍵詞：建筑工程；樁基；檢測技術一、樁基檢測目前狀況樁基是一種古老而有效的基礎形式，人類在古代就已掌握了用木樁支撐重物的知識。隨著社會文明的發(fā)展，機械打入的型鋼樁、鋼管樁和鋼筋混凝土樁相繼問世。90年代以來，鋼筋混凝土樁廣泛用于各種工程建設中。但樁基工程屬于隱蔽工程，其質量的好壞直接關系到建筑的安全問題，因此樁基工程質量檢測是一個重要環(huán)節(jié)。隨著建筑施工技術的不斷發(fā)展，我國樁基工程的質量和安全控制研究已經取得了一系列成果，更多的則體現在正確的檢測策略和手段已得到推廣和貫徹，以及各級行業(yè)主管對樁基檢測市場的正確導向與管理。當前的樁基檢測行業(yè)總體情況良好，許多高素質的科技人才都投身于樁基檢測和樁基檢測儀器研發(fā)生產行列，為該行業(yè)的發(fā)展做出了貢獻。但由于各種理由導致的各地區(qū)以及檢測單位間的專業(yè)水平差異，目前在樁基檢測管理上也存在一些不可忽略的理由。主要表現在：一些檢測人員水平低下、編寫檢測報告不規(guī)范。樁基工程屬于隱蔽工程，無論采用哪種檢測策略，都存在著一定的不足，都不能完全反映出樁基的全部特性。二、樁基質量檢測內容（一）、常用樁基的分類1、按承臺位置高低分類（1）高承臺樁基: 由于結構設計上的需要, 群樁承臺底面有時設在地面或局部沖刷線之上, 這種樁基稱為高承臺樁基。這種樁基在橋梁、港口等工程中常用。圖11 樁基類型（2）低承臺樁基: 凡是承臺底面埋置于地面或局部沖刷線以下的樁基稱為低承臺樁基。房屋建筑工程的樁基多屬于這一類。2、按承載性質不同分類 （1）摩擦型樁摩擦樁: 豎向荷載下, 基樁的承載力以樁側摩阻力為主, 外部荷載主要通過樁身側表面與土層之間的摩擦阻力傳遞給周圍的土層, 樁尖部分承受的荷載很小。主要用于巖層埋置很深的地基。這類樁基的沉降較大, 穩(wěn)定時間也較長。 端承摩擦樁: 在極限承載力狀態(tài)下, 樁頂荷載主要由樁側摩擦阻力承受。即在外荷載作用下,樁的端阻力和側壁摩擦力都同時發(fā)揮作用, 但樁側摩擦阻力大于樁尖阻力。如穿過軟弱地層嵌入較堅實的硬粘土的樁。 （2）端承型樁端承樁: 在極限荷載作用狀態(tài)下, 樁頂荷載由樁端阻力承受的樁。如通過軟弱土層樁尖嵌入基巖的樁, 外部荷載通過樁身直接傳給基巖, 樁的承載力由樁的端部提供, 不考慮樁側摩擦阻力的作用。摩擦端承樁: 在極限承載力狀態(tài)下, 樁頂荷載主要由樁端阻力承受的樁。如通過軟弱土層樁尖嵌入基巖的樁, 由于樁的細長比很大, 在外部荷載作用下, 樁身被壓縮, 使樁側摩擦阻力得到部分地發(fā)揮。各類型樁基其施工分為成孔和成樁兩部分，因而對樁基的檢測便可分為成孔質量檢測和成樁質量檢測兩大部分。其中成孔是灌注樁施工中的第一個環(huán)節(jié)。成孔作業(yè)由于是在地下、水下完成，質量制約難度大，復雜的地質條件或施工中的失誤都有可能產生塌孔、縮徑、樁孔偏斜、沉渣過厚等問題，因此成孔作業(yè)中對工人經驗技術要求較高。成樁質量檢測又可分為承載力檢測和對完整性檢測。（二）、成孔質量檢測 在灌注樁的成孔作業(yè)施工環(huán)節(jié)，成孔質量的好壞直接影響到混凝土澆注后的成樁質量。根據鉆孔機械的鉆頭是否在土的含水層中施工，又分為泥漿護壁成孔和干作業(yè)成孔及套管護壁成孔三種方法。各類成孔的質量檢測方法大致相同，主要檢測以下幾個方面內容：一是檢查孔徑是否均勻。若孔徑小于設計值，則使得成樁的側摩阻力、樁尖端承載力減少，整樁的承載能力降低?；蛘邩犊咨喜繑U徑（變大），則導致成樁上部側阻力增大，而下部側阻力不能完全發(fā)揮，同時單樁的混凝土澆注量增加；二是檢查樁孔是否筆直。若偏斜了一定程度，則轉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；三是檢查樁孔深度是否達到設計值。若樁孔深度不夠，則會影響整個建筑的穩(wěn)定性；四是檢查樁底沉渣厚度。若沉渣過厚，會使樁長減少，對于端承樁則直接影響樁尖的端承能力。（三）成樁質量檢測常見的檢測方法有鉆芯取樣法、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。1、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(xù)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(qū)，同時該檢測方法的檢測設備龐大、費用較高，檢測效率較低，費時費工。2、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。其原理是：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。圖12 超聲波檢測示意圖超聲波透射法檢測具有檢測細致準確、檢測范圍廣，且不受樁長、樁徑以及場地的限制等優(yōu)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??；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。3、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。其原理是：在樁頭有規(guī)律擊振情況下，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、成本低廉等優(yōu)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；3、此外，該方圖13 常用樁基低應變檢測儀原理法也不能對缺陷進行定量分析。4、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。其原理是：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。但也有以下缺點：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的理論水平和實際操作經驗。5、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。其原理是：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，并通過一定的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，所試驗的結果最接近于實際樁的承載力。因而，國內外均將靜荷載試驗的結果作為樁承載力的標準。但也具有一些缺點：1、該試驗的加載周期長，一般需要連續(xù)不斷地加載24h以上；2、加載設備、場地龐大，耗資巨大。6、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(fā)生變位，促使樁側阻力及樁端阻力的發(fā)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(tǒng)的樁基靜載荷試驗方法相比，具有明顯的優(yōu)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；2、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；3、試驗費用低。與靜載法相比，可節(jié)省試驗總費用30%60%；4、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。三、工程實例 1、工程概況筆者就某工程中的樁基檢測技術進行分析。該建筑工程高37.5m，建筑面積8784.2，框剪結構。基礎設計采用鋼筋混凝土灌注樁承臺基礎，鉆孔灌注樁數量215根，樁徑600mm，有效樁長25.5m。主要采取單樁靜載荷試驗法和低應變反射波法進行樁基檢測。2、單樁靜載荷試驗檢測 （1）試驗策略的選擇：本次測驗選擇的是靜荷載檢測，使用一個由槽鋼和錨樁共同組成一個反力系統(tǒng)。用液壓泵對樁頂所產生的豎向壓力作為測試的數據。另外，在檢測的過程中使用千斤頂不斷的增加荷載，使其作用逐漸增加到樁頂。在千斤頂上安裝一個荷重傳感器，對其產生的荷載進行記錄并且同步顯示。（2）分級加載階段：該試驗的加載一共分為10 個等級，每個等級的加載量保持一致，每級加荷值為220。 （3）變形觀測：每次加荷完成后，分別間隔5 分鐘、10 分鐘、15 分鐘對樁身的變形進行一次記錄，每隔30 分鐘測量一次并且對數據進行記錄，直到其數值趨于平穩(wěn)。 （4）沉降相對穩(wěn)定標準：每隔一小時的沉降在0.1mm以內，并且連續(xù)出現兩次，則說明沉降狀態(tài)達到了相對的穩(wěn)定，這時則可以進行下一級荷載的增加。（5）終止加載條件：當測試過程中達到以下幾個條件時，則選擇終止荷載的增加。在荷載的作用下，樁身的沉降量與上一級荷載下樁基的沉降量達到5 倍的差，這時可以停止加載；在荷載作用下，樁基的沉降量與上一級荷載下樁基沉降量達到2 倍的差，并且在24 小時內仍然沒有達到規(guī)定的標準；反力系統(tǒng)已經達到了最大的反力圖14 靜荷載檢測示意圖值。3、低應變檢測在樁身的頂部安裝一個傳感器，由樁基動測儀受到重錘的敲擊后產生激振力，使樁體以及樁土體系產生振動，通過對波動反射信號的收集，傳感器中會顯示對應樁基所采集的參數和數據。經過對數據的對比、分析，以推定樁體質量。4、檢測結果分析 （1）單樁靜載荷試驗。本次檢測中使用的是鉆孔灌注樁，進行了三組靜荷載的試驗，符合隨機抽檢原則，檢測比例滿足規(guī)程要求。 （2）低應變檢測。該樓基礎鉆孔灌注樁總數為215根，本次低應變檢測數量為43根，檢測數量及比例符合規(guī)范要求。根據低應變實測曲線分析，波速在37004000m/ s之間波形較規(guī)則，樁底反射清晰，未發(fā)現嚴重缺陷。5、總結與體會在建筑工程施工過程中，樁基的質量是施工質量的重要影響因素，只有具有合格的質量保證，才能夠保證建筑工程整體的質量。因此，樁基檢測單位和樁基檢測人員應當嚴格遵守職業(yè)道德，嚴格執(zhí)行樁基檢測的相關規(guī)范，通過有效的約束力保證樁基質量。對于建筑工程中樁基檢測技術的運用，筆者有以下幾點體會：1、如果樁基的樁身抗阻變化的情況下，如果采用低應變樁基檢測技術對樁基的完整性進行檢測時會存在著一定的局限性，這時無法保證樁基檢測結果的準確性，同時也無法對樁基質量做出科學的評價；2、通過動靜對比獲得需要的高應變檢測的相關數據之后，其能夠較為準確的檢測出單樁的承載能力，而且檢測的費用較??；3、在工程現場獲得相對較為準確的信號，這也是進行樁基檢測的前提條件，如果沒有可靠的信號，則無法保證樁基檢測結果的準確性。如果測試數據的準確性和可靠性能夠滿足高應變檢測的要求，則能夠通過高應變檢測策略對樁基存在的缺陷進行定量的檢測與分析，準確的判斷出缺陷的位置，并且對樁基質量做出科學的評價。四、結束語在當前情況下，建筑工程的樁基檢測已經成為一個新興的行業(yè)，樁基檢測技術已比較成熟可靠。但隨著現代建筑規(guī)模的不斷擴大，建筑結構的不斷復雜，我們仍需要不斷探索新的檢測方法，不斷總結檢測經驗，才能夠獲得較為準確的檢測結果。百年大計質量第一， 百層大廈基礎第一。不論是房屋建筑工程還是橋梁工程，樁基的質量不容