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淺析樁基完整性的檢測!


1.樁基完整性檢測方法 


檢測樁基完整性的方法很多,一般可分為有損試驗,加靜載荷試驗,鉆取樁身混凝土芯樣,在樁身中鉆一或兩個孔,然后進行單孔或跨孔的聲波測量。這類方法成本高,且試驗周期長。另一類的無損檢測方法,例如聲脈沖反射波法,穩態和瞬態機械阻抗法,高應變應力波法等。一般來說,凡是在樁身中引起小的變形的動力檢測方法統稱為低應變法;而在樁身中引起大應變的方法稱為高應變法。下面對樁基完整性檢測方法中應用較多的幾種方法做簡要介紹。

 

  (1)靜載檢測法

 

  靜載試驗是利用接近于樁的實際受力狀況,分級在樁頂施加荷載,通過觀測樁頂的位移沉降,根據一定的判別標準獲得單樁的承載力的方法。是目前檢測單樁的承載力最可靠的方法,當采用其他間接方法獲得檢測結果有爭議時用它來進行仲裁。最大的有點在于方法準確可靠,但是做起來費時費錢,檢測數量少,代表性差,而且大噸位基樁由于加載設備限制很難進行。

 

  (2)低應變法

 

  低應變法又叫應力波法,是以手錘或力棒敲擊樁頂,給樁一定的能量,產生一縱向應力波,該應力波沿樁身向下傳播,由傳感器(速度型或加速度型)拾取樁身缺陷及不同界面的反射信號,通過檢測和分析應力波在樁身中的傳播歷程。便可分析出樁基的完整性,并根據樁身突然變化界面時(如:樁底沉渣過厚、樁身夾泥、斷裂、擴徑或縮徑等)所產生的反射和透射波,來確定樁身缺陷性質,估算樁長或缺陷位置,且根據應力波在樁身中的傳播速度來推斷混凝土的強度[1] 。

 

  (3)高應變法

 

  高應變法是用重錘沖擊樁頂,通過分析在樁側對稱安裝的兩對傳感器記錄的力和加速度曲線,以獲得樁土性狀的一種檢測方法。高應變法的主要功能是判定單樁豎向抗壓承載力是否滿足設計要求和樁身完整性的。

 

  與低應變法檢測的快捷、廉價相比,高應變法檢測樁身完整性雖然是附帶性的,但由于其激勵能量和檢測有效深度大的優點,特別在判定樁身水平整合型縫隙、預制樁接頭等缺陷時,能夠在查明這些“缺陷”是否影響豎向抗壓承載力的基礎上,能合理判定缺陷程度。如果帶有普查性的完整性檢測,采用低應變法更為恰當。高應變檢測技術是從打入式預制樁發展起來的,試打樁和打樁監控屬于其特有的功能,是靜載試驗無法做到的。但目前受檢測人員水平和樁與土之間相互作用模型等問題的影響,該方法仍有較大的局限性,尚不能完全代替靜載荷試驗而作為確定單樁豎向抗壓極限承載力的設計依據。

 

  (4)聲波透射法

 

  在樁身中預埋聲測管,并在兩聲測管之間發射和接收超聲波,通過實測聲波在混凝土介質中傳播的聲時、頻率和波幅衰減等聲學參數的變化,對樁身完整性進行檢測的方法。在樁內預埋縱向聲測管道,將超聲脈沖發射和接收探頭置于聲測管中,管中充滿清水作耦合劑,由儀器發出周期性電脈沖通過發射探頭發射并穿透混凝土,被接收探頭接收并轉換成電信號。由儀器中的測量系統測出超聲脈沖穿過樁體所需時間、接收波幅值、接收脈沖主頻率、接收波形及頻譜等參數。最后由數據處理系統按判斷軟件對接收信號的各種參數進行綜合判斷和分析,即可對混凝土各種內部缺陷的性質、大小、位置作出判斷,并給出混凝土總體均勻性和強度等級的評價指標。

 

  聲波透射法的優點是準確可靠,尤其在有缺陷的位置附近可以進行加密測量,從而對缺陷位置有更為準確的判斷。但是不易做到隨機抽檢。

 

   (5)鉆孔取芯法

 

  鉆孔取芯法是用地質鉆機沿著樁頂一直鉆到樁底,并進入持力層一定深度,取芯樣進行狀態和強度檢驗以獲得樁身完整性及持力層巖土性狀的一種檢測方法。該方法主要目的是檢測樁身完整性、混凝土強度、持力層巖土性狀。能對樁身質量進行直觀地定性分析,能檢測樁身混凝土強度、離析和膠結、混凝土級配攪拌情況(水泥水化等)、樁底沉渣(樁身夾渣)或樁底欠挖情況、基巖的巖性及承載力情況,還可利用抽芯樁孔對斷樁、夾泥病樁進行灌漿補強處理,是檢測方法中應用最為普遍的一種方法。但是缺點是費用較高,容易“一孔之見”,樁徑小而樁長較長時容易偏出樁身之外,不能輕易給受檢樁下結論。

 

  2.樁基完整性檢測的標準 

 

  目前對樁基完整性質量檢測尚無明確定義,近年來不少專家提出了樁基完整性類別的劃分方法,即把樁基劃分為Ⅰ類樁、Ⅱ類樁和Ⅲ類樁。Ⅰ類樁為樁身完整,無缺陷;Ⅱ類樁為樁身有輕微缺陷,但不影響承載力;Ⅲ類樁為樁身存在嚴重缺陷,影響承載力[2]。這種劃分其實也沒有統一標準。樁身完整性檢測只是檢測樁身材料、尺寸等方面的質量問題,而這種劃分或多或少地依賴于承載力的達標與否。但是為了檢測中有一個明確的結論,必須對樁基的完整性做出判定,這也是進行樁基低應變檢測的目的所在。為了增強對缺陷判定的準確性,檢測人員應加強實踐,通過對標準樁以及各種缺陷樁的反復檢測,掌握不同缺陷以及不同程度缺陷在波形圖上表現的細微差異,從而使自己的判定結果客觀而公證[3] 。

 

  3.樁基檢測技術的發展

 

  3.1靜載荷試驗。

 

  樁基靜載測試技術是隨著樁基礎在建筑設計中的使用越來越廣泛而發展起來的。新中國成立以后,樁基靜載測試技術就逐步發展起來。傳統靜載荷試驗采用手動加壓、人工操作、人工記錄的方式進行。到了20世紀80年代以后,隨著改革開放的腳步,基本建設規模的逐年加大,特別是灌注樁在工程上的廣泛應用,我國的樁基靜載測試技術也進入了一個全新的發展時期。至今,樁基靜載試驗作為一項方法成立,理論上無可爭議的樁基檢測技術。

 

  3.2低應變檢測。

 

  20世紀80年代,以波動方程為基礎的低應變法進入了快速發展期,各種低應變法在基礎理論、機理、儀器研發、現場測試和信號處理技術、工程樁和模型樁驗證研究、實踐經驗積累等方面,取得了許多有價值的成果。

 

  3.3高應變檢測。

 

  我國的高應變動力試樁法研究是起于20世紀80年代中后期,到90年代初期已有相關的軟硬件,實際應用效果已不弱于國外,在灌注樁檢測樁基動測方面,國產儀器和軟件業已達到國際先進水平,有的方面顯示出中國特色。

 

  3.4聲波透射法。

 

  混凝土灌注樁的聲波透射法檢測是在結構混凝土聲學檢測技術基礎上發展起來的。到20世紀70年代,聲波透射法開始用于檢測混凝土灌注樁的完整性。

 

  3.5鉆孔取芯法。

 

  20世紀80年代鉆孔取芯法主要應用于鉆孔灌注樁的檢測,同時在技術條件成熟的地區也用在檢測地下連續墻的施工質量。鉆芯法是一種微破損或局部破損的檢測方法,具有科學、直觀、實用等特點。

 

  4.樁基檢測的展望

 

  至今樁基動測技術遠未成熟,隨著樁基檢測理論和實踐的不斷發展,建立樁土在動力作用下的力學機理及相關理論的,同時發展先進的測量技術和對測試信號的正確解釋,樁基動測技術在工程中的應用將更加廣泛。

 

  深基坑支護樁的檢測,目前國內尚無明確規定。對于樁身質量可用動測法檢測,對于其橫向承載力沒有可行的檢測方法。用動測法測定支護樁的橫向承載力是值得研究的課題。研制和改進孔底沉渣測定儀,控制和檢測灌注樁孔壁泥皮厚度的設備,對提高施工階段的檢測水平具有重要意義。


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