淺談樁基檢測中低應(yīng)變反射波法-靜載及鉆芯法的綜合應(yīng)用

精品文檔-下載后可編輯淺談樁基檢測中低應(yīng)變反射波法\靜載及鉆芯法的綜合應(yīng)用摘要:筆者結(jié)合工程實(shí)例對(duì)基樁檢測工程中低應(yīng)變反射波法、靜載及鉆芯法三種檢測方法的綜合應(yīng)用進(jìn)行了闡述,同時(shí)對(duì)基樁質(zhì)量問題的出現(xiàn)原因及處理方法和過程進(jìn)行討論。

關(guān)鍵詞:基樁檢測低應(yīng)變反射波法靜載試驗(yàn)鉆芯法

引言

目前,建筑工程基樁檢測中,低應(yīng)變反射波法因其檢測速度快,費(fèi)用低,檢測覆蓋面廣而得到廣泛應(yīng)用,靜載試驗(yàn)與鉆芯法也因其自身特點(diǎn),在檢測中應(yīng)用普遍,樁基是隱蔽的地下物體,支撐著地面上的構(gòu)筑物,它是建筑物的基礎(chǔ),一旦基礎(chǔ)失穩(wěn),勢必造成整體建筑物破壞。因此,樁基的質(zhì)量是建筑物安全與可靠的先決因素,樁基檢測也就顯得尤為重要,常見的基樁檢測方法主要有靜載試驗(yàn)、高應(yīng)變法、低應(yīng)變法、聲波透射法和鉆芯法等。根據(jù)本工程實(shí)際情況,按照《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》(JGJ1062022)規(guī)定,最終采用了低應(yīng)變法和靜載試驗(yàn)綜合檢測鉆孔灌注樁的質(zhì)量,并使用鉆芯法對(duì)問題樁的質(zhì)量加以驗(yàn)證。

1工程概述

某工程項(xiàng)目2＃、3＃樓為小區(qū)高層住宅樓。擬建建筑設(shè)計(jì)為地下1層,地上23層,箱筏基礎(chǔ),剪力墻結(jié)構(gòu),±0.00相當(dāng)于黃海高程3.61m,基礎(chǔ)埋深5.50m。由于基底以下地基持力層承載力特征值為190～230kPa,如果采用天然地基,則建筑物沉降和變形不能滿足設(shè)計(jì)要求,因此,2＃、3＃樓均采用鋼筋混凝土鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。

在擬建場區(qū)范圍內(nèi)有二層地下水,第一層水位埋深4.20～8.50m;第二層水位埋深19.80～26.40m)。2＃樓設(shè)計(jì)鋼筋混凝土灌注樁有效樁長24.5m,樁徑800mm,樁間距不等,單樁承載力特征值5300kN,樁端持力層為微風(fēng)化巖,總樁數(shù)為93根(其中包括2根增補(bǔ)的錨樁)。3＃樓設(shè)計(jì)鋼筋混凝土灌注樁有效樁長24.0m,樁徑800mm,樁間距不等,單樁承載力特征值5300kN,樁端持力層為微風(fēng)化巖,總樁數(shù)為208根。工程樁樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)C35,試樁及錨樁樁身混凝土強(qiáng)度C40。

鋼筋混凝土灌注樁采用反循環(huán)鉆機(jī)施工,場地土方開挖平整至距地面約2m后,進(jìn)行基礎(chǔ)樁施工,成孔過程中采用泥漿護(hù)壁工藝,成樁后采用樁底樁側(cè)后壓漿技術(shù)進(jìn)行處理。

2低應(yīng)變動(dòng)力檢測

2.1低應(yīng)變反射波法基本理論

低應(yīng)變反射波法基本原理:樁身頂部進(jìn)行豎向激振,彈性力波沿樁身向下傳播,當(dāng)樁身存在明顯波阻抗差異界面(如樁底、斷樁和嚴(yán)重離析等部位)或樁身截面積發(fā)生變化(如縮徑或擴(kuò)徑)時(shí),向下傳播的彈性波產(chǎn)生反射波。經(jīng)儀器接收放大、濾波并經(jīng)數(shù)據(jù)處理,可快速有效判斷樁的完整性和質(zhì)量。該法用力棒或力錘在樁頂激振,高靈敏度加速度傳感器接收響應(yīng)信號(hào),根據(jù)該響應(yīng)所反映出的樁身縱波的行波現(xiàn)象及波速,按公式VC＝2L/T進(jìn)行分析:VC為應(yīng)力波沿樁身傳播的速度(m/s);T為樁底反射波到達(dá)的時(shí)間(s),L為樁身全長(m)。

設(shè)備分兩個(gè)系統(tǒng):一為激振系統(tǒng)與激振力錘,作用是對(duì)樁施加沖擊使樁產(chǎn)生振動(dòng)。二為測量系統(tǒng),作用是測量樁頂?shù)恼駝?dòng)響應(yīng),由傳感器、電荷放大器、數(shù)據(jù)采集及處理部分組成。

2.2低應(yīng)變動(dòng)力檢測結(jié)果分析

《規(guī)范》依據(jù)對(duì)樁身完整性的檢測結(jié)果,按缺陷程度劃分為I～Ⅳ類。工程實(shí)踐也證明,作樁身完整性檢測能夠較可靠地發(fā)現(xiàn)一定深度范圍內(nèi)樁的質(zhì)量問題。按樁身完整性情況對(duì)成樁分類,又便于發(fā)現(xiàn)問題,為設(shè)計(jì)考慮基礎(chǔ)加固處理提供依據(jù)。

本工程低應(yīng)變測試共抽檢總樁數(shù)的30%,且每個(gè)承臺(tái)下不少于一根。檢測結(jié)果為:6根Ⅱ類樁(2～7＃、2～13＃、2～55＃、2～65＃、3～65＃、3～103#),一根Ⅲ類樁(2～48#,樁底明顯缺陷),其余檢測樁的波形曲線均勻,頻率高、衰減快,有樁底反射波,無斷樁或縮頸等現(xiàn)象,均屬于I類樁。按照規(guī)范,當(dāng)采用低應(yīng)變法或超聲法抽檢所發(fā)現(xiàn)的Ⅲ、Ⅳ類樁之和大于抽檢樁數(shù)的20%時(shí),應(yīng)在未檢樁中繼續(xù)擴(kuò)大抽檢,而本工程所發(fā)現(xiàn)的Ⅲ、Ⅳ類樁之和小于抽檢樁數(shù)的20%,經(jīng)有關(guān)單位開會(huì)決定按Ⅲ、Ⅳ類樁數(shù)的2倍擴(kuò)大抽檢。在2號(hào)樓再抽取2～47＃、2～49＃兩根樁做低應(yīng)變,結(jié)果2～47＃和2～49＃兩根樁均為I類樁。

該工程樁樁身應(yīng)力波傳遞速度參考值為:3600～3990m/s,符合規(guī)范要求。低應(yīng)變法檢測,主要針對(duì)樁身的完整性。但是判斷樁基是否合格,說到底是其承載力是否符合設(shè)計(jì)要求。

3單樁豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)

根據(jù)《規(guī)范》規(guī)定,每個(gè)單位工程樁檢測數(shù)量為樁總數(shù)1%,且不少于三根,當(dāng)工程樁總數(shù)在50根以內(nèi)時(shí),不少于2根。針對(duì)2號(hào)樓,參照低應(yīng)變檢測結(jié)果,根據(jù)擇劣原則,抽7#,48#,65＃三根樁(包括低應(yīng)變檢測出的7＃和65＃輕微缺陷相對(duì)其他樁反射更強(qiáng)和48＃樁):針對(duì)3號(hào)樓,抽檢施工時(shí)遇暴雨的65＃、103＃樁,和設(shè)計(jì)方認(rèn)為重要的209號(hào)樁。

3.1檢測設(shè)備及方法

試驗(yàn)最大加載值為單樁承載力特征值2倍,取10600kN,分級(jí)荷載為1060kN,采用慢速維持荷載法,即逐級(jí)加載(第一級(jí)為分級(jí)荷載的2倍),每級(jí)荷載達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定后加下一級(jí)荷載,直到達(dá)到終止加載標(biāo)準(zhǔn),然后分級(jí)卸載到零(卸載量為加載時(shí)分級(jí)荷載的2倍)。錨樁、反力梁裝置提供的反力總和不應(yīng)小于試驗(yàn)最大加載值的1.2～1.5倍?；鶞?zhǔn)梁安置時(shí),與試樁、錨樁之間的中心距離不小于3.2m,確保檢測結(jié)果不受影響。

3.2單樁豎向載荷試驗(yàn)結(jié)果及分析

加載等級(jí)及靜載試驗(yàn)所得樁頂中心沉降量s與荷載Q所繪制的關(guān)系曲線,由Q－s曲線可看出:2～7＃、2～65＃、3～65＃、3～103＃、3～209＃六根樁在加到最大荷載時(shí),檢測各試驗(yàn)樁Q－s曲線均無明顯比例界限,為緩變形曲線,各試驗(yàn)點(diǎn)沉降均很小,各樁均沒有達(dá)到極限破壞,單樁豎向極限承載力僅取所施加的最大荷載,則可得單樁豎向極限承載力為10600kN,所測各樁單樁豎向極限承載力從回彈曲線看,回彈均較大,這表明試樁主要處于彈性工作狀態(tài),樁側(cè)摩阻力及樁端阻力均沒有充分發(fā)揮作用。也可由此判斷,最大加載量小于單樁豎向極限承載力,把最大加載量定為單樁豎向極限承載力是偏于安全的;而2～48＃樁在加載到第七級(jí)時(shí),總沉降量超過最大沉降量允許值40mm,終止加載,直接判斷該樁不滿足設(shè)計(jì)要求。低應(yīng)變檢測到的相對(duì)不好的樁以及1根不滿足設(shè)計(jì)要求樁均已做靜載,在2～48＃樁旁邊也選取兩根樁作為低應(yīng)變不滿足設(shè)計(jì)要求樁的擴(kuò)大抽檢,結(jié)果均滿足設(shè)計(jì)要求。

2～48＃樁低應(yīng)變法結(jié)果為:樁長17m樁徑800mm,樁底明顯缺陷發(fā)生在16.5m處。針對(duì)不滿足設(shè)計(jì)要求的2～48＃樁,為了給處理工作提供依據(jù),決定鉆兩個(gè)孔抽芯檢測。抽芯結(jié)果為:抽芯樁長17.1m,樁底25cm厚沉渣,樁底持力層符合設(shè)計(jì)要求。

4對(duì)不滿足設(shè)計(jì)要求樁的分析及處理

經(jīng)驗(yàn)表明,樁底沉渣超標(biāo),主要是清孔不干凈所致。清孔是灌注樁施工中保證成樁質(zhì)量的重要環(huán)節(jié),通過清孔應(yīng)盡可能的使樁孔中的沉渣全部清除,使混凝土與巖基結(jié)合完好,提高樁基的承載力。施工中發(fā)生樁底沉渣的主要原因及處理的措施總結(jié)如下:

(l)樁底的沉渣過多主要由于施工中違犯操作規(guī)定,清孔不干凈或未進(jìn)行二次清孔造成的;施工中應(yīng)保證灌注樁成孔后,鉆頭提高孔底10～20cm,保持慢速空轉(zhuǎn),維持循環(huán)清孔時(shí)間不少于30min,然后將錘式抓斗慢慢放入孔底,抓出孔底的沉渣。

(2)使用的泥漿比重過小或泥漿注入量不足時(shí),樁底沉渣浮起困難,將堆積在樁底,影響樁與地基結(jié)合。工程中需采用性能較好的泥漿,控制泥漿比重和粘度,不能用清水置換。

(3)鋼筋籠吊放過程中,如果鋼筋籠的軸向位置未對(duì)準(zhǔn)孔位,將會(huì)發(fā)生碰撞孔壁的事故,孔壁的泥土?xí)湓跇兜?因此,鋼筋籠吊放時(shí),務(wù)使鋼筋籠的中心與樁中心保持一致,避免碰撞孔壁。應(yīng)減少空孔時(shí)間,從而減少沉渣。下完鋼筋籠后,檢查沉渣量,如沉渣量超過規(guī)范要求,則應(yīng)利用導(dǎo)管進(jìn)行二次清孔,(用空氣升液排渣法或空吸泵反循環(huán)法)用已有的空吸泵、空壓機(jī),在導(dǎo)管上備有承接管,它無需特殊設(shè)備,在任何施工方法中均可采用。

(4)清孔后,待灌時(shí)間過長,致使泥漿沉積。開始灌注混凝土?xí)r,導(dǎo)管底部至孔底的距離宜為30～40mm,應(yīng)有足夠的混凝土儲(chǔ)備量,使導(dǎo)管一次埋入混凝土面以下1.0m以上,以利用混凝土的巨大沖擊力濺除孔底沉渣,達(dá)到清除孔底沉渣的目的。

找出原因后制定處理方案,最終選擇了灌漿補(bǔ)強(qiáng)法,通過樁身鉆孔、洗孔、壓漿、以提高樁身、樁底砼與基巖的膠結(jié)程度,達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)目的。抽芯檢測所鉆的兩個(gè)孔,一個(gè)作為灌漿進(jìn)漿孔,另一個(gè)作為出漿孔。使用的壓漿泵最大灌漿力為0.7MPa,灌漿前先配制3種水泥,其水灰比分別為0.7～0.8、0.5～0.6和0.38～0.43,第三種水泥漿的強(qiáng)度比樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)高一級(jí),稠度控制在14～18s。先用高壓泵向一個(gè)孔內(nèi)注清水,壓力為0.7MPa,將沉渣從另一個(gè)孔沖出來,直至排出清水為止。灌漿分三次進(jìn)行,第一次壓入水灰比為0.7～0.8的稀漿,待孔內(nèi)的清水全部排出,再用水灰比0.5～0.6的水泥漿壓入。使水泥漿充分?jǐn)U散。當(dāng)目測進(jìn)出口水泥漿稠度相同時(shí),再用水灰比為0.38～0.43的水泥漿進(jìn)行第三次灌漿,以0.7MPa的壓力穩(wěn)壓悶漿至少20min。為確保灌漿效果,在第三次灌漿后30min進(jìn)行第四次灌漿,壓力和水泥漿與第三次相同,但是將進(jìn)出漿口調(diào)換。

在后續(xù)的抽芯檢測驗(yàn)證抽出的芯樣表明,該樁經(jīng)處理后,樁底沉渣厚度為零。證明灌漿補(bǔ)強(qiáng)法的選擇是正確的,補(bǔ)強(qiáng)施工過程也是成功的。

5結(jié)束語

(1)根據(jù)檢測結(jié)果分析可作出如下結(jié)論:低應(yīng)變反射波法檢測與鉆芯法檢測結(jié)果對(duì)比,證明了低應(yīng)變反射波法檢測明顯缺陷及其位置在快速與普查方面具有較高應(yīng)用性,此次低應(yīng)變檢測達(dá)到了檢測樁身缺陷及位置,判定樁身完整性類別,為靜載檢測提供參考的目的?！督ㄖ鶚稒z測技術(shù)規(guī)范》規(guī)定增加了單位工程中樁基低應(yīng)變反射波法檢測的數(shù)量,特別是當(dāng)發(fā)現(xiàn)Ⅲ類Ⅳ類樁后,進(jìn)一步規(guī)定了加抽數(shù)量,該規(guī)定具有合理性。導(dǎo)致樁基靜載檢測不滿足設(shè)計(jì)要求的原因很多,文中提到的樁底沉渣超標(biāo)只是眾多原因之一。要找出真正的原因?qū)ΠY下藥,必需進(jìn)一步通過檢測手段驗(yàn)證。該例通過抽芯方法驗(yàn)證,事實(shí)證明是正確的。

(2)鉆孔樁施工中,樁底沉渣超標(biāo)是最常見的質(zhì)量通病。樁底沉渣對(duì)鉆孔灌注樁承載力有顯著的影響,在其它條件相同的情況下,樁端沉渣厚度越大,樁的承載力就越低。研究表明,樁底有沉渣