黃浩
(江西吉安市建筑工程質量檢測中心,江西 吉安 343000)
樁基是建筑物的基礎,一旦基礎失穩(wěn),勢必造成整體建筑物破壞。因此,樁基的設計、施工和檢測是樁基安全與穩(wěn)定的先決條件,同時也是確保樁基礎安全與可靠必不可少的三個環(huán)節(jié)。
目前,我國樁基施工隊伍龐雜,施工工藝各異,施工機具也良莠不齊,樁基的施工質量不佳是較為普遍的問題,甚至有偷工減料的現(xiàn)象,如果不及時查出并采取補救措施,將會對整個工程造成無法估量的損失,這已被許多嚴重的樁基工程事故所證實。但是,從另一方面看,我國的樁基工程中,也確實存在著嚴重的浪費現(xiàn)象,最主要的原因是沒有充分發(fā)揮樁的承載力,設計沒有按照規(guī)定的程序,根據(jù)試驗資料提供的樁承載力進行設計,而是按自己保守的估算來設計樁數(shù)和樁長等,從而造成了樁基工程的極大浪費,這與我國建設資源節(jié)約型社會的方向也是不相符合的。
近年來,隨著水泥、混凝土、鋼材、大型打樁機械和成孔機械的運用,使樁的形式多樣化,規(guī)模和強度大大提高。國內外基礎工程中所采用的樁型大約有100余種。隨著科技的發(fā)展,樁基的施工、試驗及檢測等技術也等到了極大的發(fā)展。
灌注樁的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,成樁質量檢測又可分為承載力檢測和對樁身質量 (即樁的完整性)的檢測。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,質量控制難度大,復雜的地質條件或施工中的失誤都有可能產(chǎn)生塌孔、縮徑、樁孔偏斜、沉渣過厚等問題。
在灌注樁的施工中,成孔質量的好壞直接影響到混凝土澆注后的成樁質量:樁孔的孔徑偏小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;樁孔上部擴徑將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;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;樁底沉渣過厚使得樁長減少,對于端承樁則直接影響樁尖的端承能力。
樁的承載力與加荷速率有很大關系,由于靜荷載試驗與任何動荷載試驗相比,所施加的荷載速率最慢,最接近于實際工程的加荷速率,所以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。
基樁的低應變動測法就是通過對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,同時用儀表量測和記錄樁頂?shù)恼駝铀俣群图铀俣?,利用波動理論或機械阻抗理論對記錄結果加以分析,從而達到檢驗樁基施工質量、判斷樁身完整性、預估基樁承載力等目的。因此,低應變一般只適合對樁的完整性檢測。
對于正常的混凝土,聲波在其中傳播的速度是有一定范圍的,當傳播路徑遇到混凝土有缺陷時,如斷裂、裂縫、夾泥和密實度等,聲波要繞過缺陷或在傳播速度較慢的介質中通過,聲波將發(fā)生衰減,造成傳播時間延長,使聲時增大,計算聲速降低,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參數(shù)的變化,來分析判斷樁身混凝土質量。
擬建建筑為某住宅樓為地上29層建筑,設兩層地下室,建筑平面呈矩形,軸線尺寸長70.000m,寬21.90m。剪力墻結構,樁-筏基礎,對差異沉降敏感。場地地形平坦,地面相對高程介于98.99~100.03m。場地的地基土按時代、成因及土的物理力學性質,將勘探深度范圍內的地基土分為8層。擬建場地為自重濕陷性場地,地基濕陷等級為Ⅱ級(中等)。場地土對混凝土結構無腐蝕性,對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具有弱腐蝕性。
本工程中地基處理采用鋼筋混凝土鉆孔灌注樁,成孔工藝為泵送反循環(huán)成孔。基樁設計參數(shù)要求如下:設計樁徑:φ600mm;設計樁長:L=22.0m;樁頂設計標高:-7.75~8.95m;主筋:6φ14通長鋼筋,6φ14長18.0m鋼筋;混凝土強度等級:C40;工程樁總樁數(shù):205根(含試、錨樁15根)。設計要求單樁豎向極限承載力Qu=6840 kN。
本次工程實踐中針對場地環(huán)境和地質條件,主要采用了如下幾種檢測手段:成孔質量檢測,檢測數(shù)量40個,確定成孔質量(垂直度、樁徑、孔深、沉渣)是否滿足規(guī)范要求,抽檢率20%;試樁載荷試驗,檢測試樁數(shù)量3根,確定單樁豎向極限承載力是否滿足設計要求;高應變動力檢測,檢測數(shù)量10根,占總樁數(shù)5.0%,判定樁豎向極限承載力是否滿足設計要求;低應變動力檢測,檢測數(shù)量40根,占總樁數(shù)20%,確定樁身完整性,并判斷樁身缺陷及缺陷類型和位置
3.2.1 靜載試驗檢測。本次工程中,根據(jù)設計要求,對試樁檢測過程中的3根試樁(樁徑Ф600mm,樁長22.0m)分別進行單樁豎向靜載試驗,在靜載試驗過程中,采用錨樁反力慢速持荷載法。
根據(jù)現(xiàn)場載荷試驗所得數(shù)據(jù)經(jīng)校核、匯總,未出現(xiàn)明顯的陡降段,且在荷載加至最大值時,其最終沉降介于12.85~15.87mm,根據(jù)上述單樁極限承載力的確定方法,可以得出:3根試樁的極限承載力較大,無法判別。但由于3#試樁在最大荷載下,未破壞,說明單樁極限承載力還沒有達到,其極限承載力取最大加荷值;1#、2#試樁在樁身材料破壞的情況下,其極限承載力可取破壞前一級的荷載值,得出現(xiàn)場靜載試驗的單樁極限承載力。
3.2.2 高應變動力檢測。本次檢測采用FEI-C3型動測分析系統(tǒng),該系統(tǒng)由486/40微機,12位A/D轉換器,加速度傳感器,力傳感器、重錘組成。在檢測過程中儀器工作正常良好,檢測儀器設備均進行過整機標定。
其高應變檢測的基本原理是:當錘擊力作用到樁頂時,樁身產(chǎn)生一向下傳播的壓縮波,這個應力波到達樁端后變成拉力波向上傳播,不斷循環(huán)反復。
檢測結果:所檢測的10根樁的單樁豎向極限承載力基本值Qu均位于6577~7147kN之間,單樁豎向極限承載力平均值為6864kN,故根據(jù)本次高應變檢測結果綜合判定單樁極限承載力為6864kN。
3.2.3 低應變動力檢測。本次工程實踐總共對工程樁中的40根樁進行了低應變動力測試。低應變測試采用反射波法。被檢測的40根樁,樁身的應力波波速C介于2801m/s~4184m/s之間,平均波速Cm=3425m/s。其中,Ⅰ類樁37根,占檢測樁數(shù)的92.5%;Ⅱ類樁3根,占檢測樁數(shù)的7.5%。依據(jù)《建筑基樁檢測技術規(guī)范》(JGJ106-2003)中3.5.1的規(guī)定,滿足工程使用要求。
本文首先系統(tǒng)論述了目前我國對于各種樁基所采取的主要檢測方法和手段,并分析了各種方法之間的利弊和適用范圍,然后以實踐工程為依托,闡述了各種檢測手段的檢測過程、步驟以及注意事項。
[1]段爾煥,劉道方.樁基試驗檢測技術的發(fā)展及應用綜述[J].云南大學學報(自然科學版),2000,(22).
[2]朱喜源,黃文通.樁基檢測方法與發(fā)展淺談[J].山西建筑,2007.