常見的灌注樁檢測方法比較研究

[摘要]樁基檢測是樁基施工中的重要環(huán)節(jié)。通過分析和比較幾種常見的樁基檢測方法,對如何較精確地檢測樁基質(zhì)量提出自己的看法。

[關(guān)鍵詞]樁基 完整性檢測 承載力檢測

中圖分類號:TU1文獻標識碼:A文章編號:1671-7597(2009)0810076-01

一、引言

樁基礎(chǔ)作為工程建設(shè)的一種重要基礎(chǔ)形式,被廣泛地運用在房屋建筑以及路橋建設(shè)中。樁基礎(chǔ)通常在地下或水下,具有工序繁雜、技術(shù)要求高、施工難度大等特點,很容易出現(xiàn)質(zhì)量問題。因此,要對基樁性能作出準確判斷,必須提高工程樁檢測的檢測質(zhì)量,若基樁檢測工作跟不上,就會出現(xiàn)大的工程質(zhì)量事故。

二、灌注樁的特點

樁的分類方法有很多種,就成樁方式來看,可以分為預(yù)制樁和灌注樁。預(yù)制樁質(zhì)量一般比較穩(wěn)定,但在施工過程

中存在一些缺陷。而灌注樁相對于預(yù)制樁具有適應(yīng)性廣、可操作性強、抗震性能、工程費用較低等優(yōu)點。施工中,由于地質(zhì)條件、施工條件及施工人員的技術(shù)水平等原因,易發(fā)生縮頸、斷樁、樁身局部夾泥、樁身砼離析、樁頂砼疏松等質(zhì)量問題。因此研究怎樣更有效地檢測樁基質(zhì)量很有意義。

三、常見的灌注樁檢測方法的特點

常見的檢測方法有以下幾種:鉆芯取樣法、超聲波透射法、低應(yīng)變反射波法、高應(yīng)變動力試樁法、靜荷載試驗以及自平衡法。下面就分別來介紹各種檢測方法的特點。

(一)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(jié)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(zhì)量。采樣結(jié)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(zhì)量,檢測存在盲區(qū);同時該檢測方法的檢測設(shè)備龐大、費用高昂,檢測效率較低,費時費工。

(二)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:超聲波在缺陷砼中傳播時,聲波會在缺陷界面上產(chǎn)生反射、散射和繞射,聲波信號會產(chǎn)生畸變。測試記錄不同側(cè)面、不同高度上的波動特征,經(jīng)分析就能判斷砼存在缺陷的性質(zhì)、大小及空間位置。

超聲波透射法檢測具有檢測細致準確,結(jié)果準確,檢測范圍可以覆蓋聲測管埋設(shè)到的各個截面,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(zhì)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小。2.超聲法檢測某樁時必須預(yù)埋與樁同長的聲測管,因此費用比較高。

(三)低應(yīng)變反射波法。低應(yīng)變反射波法也是一種樁身完整性檢測方法。其原理:在樁頭瞬態(tài)激振的情況下,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(zhì)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、成本低廉的優(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(xiàn)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;此外,該方法也不能對缺陷進行定量分析。

(四)高應(yīng)變動測法。高應(yīng)變動測法是判定單樁豎向抗壓承載能力是否滿足設(shè)計要求的一種檢測方法。其原理:利用重錘沖擊樁頂產(chǎn)生的瞬時沖擊力,使樁周土產(chǎn)生塑性變形,通過安裝在樁頂兩側(cè)的傳感器實測樁頂力和速度的時程曲線,并用應(yīng)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,但也有如下缺點:1.高應(yīng)變法準確性也不夠高,遜于低應(yīng)變法和超聲法。2.該方法所用設(shè)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(yīng)變法檢測人員需要有較高地理論水平和實際操作經(jīng)驗。

(五)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(zhì)量。其原理:依據(jù)樁的設(shè)計承載力,制作相應(yīng)的加載反力裝置,依照加載方案,在樁頂加壓,并通過一定地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,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(shè)備、場地龐大,耗資巨大。為了檢測往往會耗費大量地資金搭設(shè)加載反力裝置,大噸位樁基承載力檢測一般為高應(yīng)變法檢測費用的100倍以上。

(六)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(shè)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(cè)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(jù)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;單樁試驗工期減短,無需達到28天。荷載箱埋設(shè)后一般10-15天即可測試;2.試驗費用低。與靜載法相比,可節(jié)省試驗總費用30%～60%;3.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(yù)先擬定的極限條件,導(dǎo)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(jié)果不如靜載法準確;2.自平衡法無法檢測端承樁。

四、結(jié)論

從上面的分析可以看出,超聲波和低應(yīng)變檢測法準確、方便、快捷,但不能檢測樁基的承載力;高應(yīng)變檢測全面快捷,但誤差較大、對測試人員的要求過高;鉆芯法和靜載試驗檢測結(jié)果全面、準確可,但試驗操作麻煩;自平衡法雖然較方便,但這種方法存在局限性,同時對于試驗人員的要求也很高。因此各個方法都有各自的特點,沒有那種方法是絕對最優(yōu)的。在我們實際試驗操作中應(yīng)該充分了解各種樁基檢測方法的特點,選擇有效的方法進行組合檢測,才能全面地、精確地了解試驗樁的情況。

參考文獻:

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作者簡介:

于憶驊(1981-),男,漢族,碩士,助教,就職于西南科技大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院。