有關(guān)樁基工程的質(zhì)量檢測(cè)研究
2015-07-29
樁基礎(chǔ)由于具有抗震性能好，沉降量小和承載力高、可以解決特殊地基土的承栽力的優(yōu)點(diǎn)，越來越受到人們的青睞。樁基工程質(zhì)量控制是建筑工程質(zhì)量控制的重要環(huán)節(jié)也是技術(shù)難度較大的一個(gè)環(huán)節(jié)，質(zhì)量檢測(cè)是樁基工程質(zhì)量控制的必要手段，檢測(cè)結(jié)果是樁基工程質(zhì)量驗(yàn)收的科學(xué)依據(jù)。因此，按照“安全適用、經(jīng)濟(jì)合理”的原則合理選擇樁基類型，科學(xué)施工樁基以及對(duì)樁基礎(chǔ)進(jìn)行全過程質(zhì)量檢測(cè)十分重要。
一、樁基工程質(zhì)量檢測(cè)內(nèi)容
（一）成孔質(zhì)量檢測(cè)
在灌注樁的施工中，成孔質(zhì)量的好壞直接影響到混凝土澆注后的成樁質(zhì)量，樁孔的孔徑偏小則使得成樁的側(cè)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(kuò)徑將導(dǎo)致成樁上部側(cè)阻力增大，而下部側(cè)阻力不能完全發(fā)揮，同時(shí)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(zhǎng)減少，對(duì)于端承樁則直接影響樁尖的端承能力。
（二）樁的承載力檢測(cè)
(1)樁基是埋入地下的隱蔽工程，其質(zhì)量較難控制，特別是就地灌注樁，更易出現(xiàn)影響樁基安全使用的各種質(zhì)量問題。單樁的極限承載力，迄今也還不能象結(jié)構(gòu)工程那樣，單純通過理論計(jì)算予以確定，因?yàn)闃兜某休d力與樁型、樁材、成樁工藝以及地層土特性等眾多復(fù)雜的因素有關(guān)。因此在較重大的工程，要求通過一定數(shù)量的靜荷載壓樁試驗(yàn)來確定樁的承載力，作為設(shè)計(jì)的依據(jù)。
(2)現(xiàn)在對(duì)樁基承載力的檢測(cè)，常用的方法有靜載荷試驗(yàn)、高應(yīng)變法檢測(cè)。高應(yīng)變法屬于動(dòng)測(cè)法的一種，其適用范圍受一定的限制，在進(jìn)行灌注樁的豎向抗壓承載力檢測(cè)時(shí)，應(yīng)具有現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)經(jīng)驗(yàn)和本地區(qū)相近條件下的可靠對(duì)比驗(yàn)證資料；對(duì)于大直徑擴(kuò)底樁和Q～s曲線具有緩變形特征的大直徑灌注樁，不宜采用本方法進(jìn)行豎向抗壓承載力檢測(cè)。雖然靜載荷試驗(yàn)比高應(yīng)變法費(fèi)用高、所耗實(shí)驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)，有時(shí)受場(chǎng)地限制等原因，但是靜載荷試驗(yàn)仍然是檢測(cè)基樁承載力最直接、最準(zhǔn)確、最可靠的方法。
(3)為保證靜載試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，所有試驗(yàn)儀器儀表必須經(jīng)過計(jì)量部門檢定合格，并在有效期內(nèi)使用。當(dāng)采用壓力表測(cè)定油壓時(shí)，為保證測(cè)量精度，其精度等級(jí)應(yīng)優(yōu)于或等于0．4級(jí)，不得使用1．5級(jí)壓力表控制加載。當(dāng)油路工作壓力較高時(shí)，有時(shí)出現(xiàn)油管爆裂、接頭漏油、油泵加壓不足造成千斤頂出力受限、壓力表線性度變差等情況，所以應(yīng)選用耐壓高、工作壓力大和量程大的油管、油泵和壓力表，且試驗(yàn)設(shè)備在最大加載時(shí)的壓力不應(yīng)該超過規(guī)定工作壓力的80%。
(4)靜載試驗(yàn)在所有試驗(yàn)設(shè)備安裝完畢之后，應(yīng)進(jìn)行一次系統(tǒng)檢查。其方法是對(duì)試樁加一較小的荷載進(jìn)行預(yù)壓，其目的是消除整個(gè)量測(cè)系統(tǒng)和被檢樁本身由于安裝、樁頭處理等人為因素造成的間隙而引起的非樁身沉降；排除千斤頂和管路中之空氣；檢查管路接頭、閥門等是否漏油等。如一切正常，卸載至零，待百分表顯示的讀數(shù)穩(wěn)定后，并記錄百分表初始讀數(shù)，即可開始進(jìn)行正式加載。
(5)靜載試驗(yàn)應(yīng)保證有足夠的荷載反力，試驗(yàn)過程應(yīng)及時(shí)補(bǔ)壓，以使真實(shí)反映每級(jí)荷載作用下的樁頂沉降。為控制檢測(cè)質(zhì)量，加載到最后一級(jí)，監(jiān)理人員要到現(xiàn)場(chǎng)見證簽字。
(6)當(dāng)樁身存在水平整合型縫隙、樁端有沉查或吊腳時(shí)，在較低豎向荷載時(shí)常出現(xiàn)本級(jí)荷載沉降超過上一級(jí)荷載對(duì)應(yīng)沉降5倍的陡降，當(dāng)縫隙閉合或樁端與硬持力層接觸后，隨著持載時(shí)間或荷載增加，變形梯度逐漸變緩；當(dāng)樁身強(qiáng)度不足樁被壓斷時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)陡降，但與前相反，隨著沉降增加，荷載不能維持甚至大幅降低。所以，出現(xiàn)陡降后不宜立即卸荷，而應(yīng)使樁下沉量超過40mm，以大致判斷造成陡降的原因。
(三)樁的完整性檢測(cè)
工程實(shí)踐證明，常用的低應(yīng)變動(dòng)測(cè)方法對(duì)樁身完整性的檢測(cè)，能較為可靠地發(fā)現(xiàn)一定深度范圍內(nèi)基樁的質(zhì)量問題(如裂縫、夾泥、縮頸、離析等)及其嚴(yán)重程度。隨著檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)行技術(shù)己能對(duì)傳統(tǒng)的靜載荷試驗(yàn)不能直接說明的樁身完整性問題作出定性分析，并據(jù)此對(duì)樁進(jìn)行分類，便于現(xiàn)問題，為基礎(chǔ)處理提供依據(jù)。
二、工程實(shí)例
某建筑，檐高39.5m，建筑面積9884.2m2，框剪結(jié)構(gòu)?；A(chǔ)設(shè)計(jì)采用鋼筋混凝土灌注樁承臺(tái)基礎(chǔ)，鉆孔灌注樁數(shù)量240根，樁徑φ600mm，有效樁長(zhǎng)25．5m，。設(shè)計(jì)要求單樁豎向極限承載力Qu=2200kN。本次工程實(shí)踐中針對(duì)場(chǎng)地環(huán)境和地質(zhì)條件，主要采取單樁靜載荷試驗(yàn)法和低應(yīng)變反射波法進(jìn)行樁基檢測(cè)。
?。ㄒ唬﹩螛鹅o載荷試驗(yàn)檢測(cè)
?。?）方法加載及觀測(cè)系統(tǒng)
試驗(yàn)采用慢速維持荷載法(錨樁法)。由槽鋼及錨樁組成反力系統(tǒng)，通過反力系統(tǒng)由液壓油泵及千斤頂施加荷載至樁頂，對(duì)樁頂施加豎向壓力。荷載逐級(jí)加在樁頂上，放置在千斤頂上的荷重傳感器時(shí)刻顯示樁頂所受荷載大小。樁身產(chǎn)生變形沉降時(shí)，通過放置在樁頭對(duì)稱分布的電子位移傳感器隨時(shí)記錄各級(jí)荷載作用下樁身的沉降量。
?。?）分級(jí)加載階段
試驗(yàn)加載分為10級(jí)進(jìn)行，每級(jí)加載量相等，每級(jí)加荷值為220kN，其中第一級(jí)按2倍分級(jí)荷載加荷。
?。?）變形觀測(cè)
每級(jí)加荷后，間隔5、10、15min各測(cè)讀一次變形，一個(gè)小時(shí)以后，每30分鐘測(cè)讀一次直至達(dá)到穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)。
?。?）沉降相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)
每一小時(shí)的沉降不超過0．1mm，并連續(xù)出現(xiàn)兩次，已達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定，可加下一級(jí)荷載。
（5）終止加載條件：當(dāng)出現(xiàn)下列情況：①在某級(jí)荷載作用下，樁的沉降量為前一級(jí)荷載作用下沉降量的5倍。②某級(jí)荷載作用下．樁的沉降量大于前一級(jí)荷載作用下沉降量的2倍，且經(jīng)過24h尚未達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)。③已達(dá)到反力系統(tǒng)的最大反力。④)已滿足設(shè)計(jì)或委托方委托的最大加荷值時(shí)，可終止加載。
?。?）卸載與卸載沉降觀測(cè)
每級(jí)卸載值為每級(jí)加載值的2倍，每級(jí)卸載后隔15分鐘測(cè)讀一次殘余沉降，讀2次后，隔30分鐘再讀一次，即可卸下一級(jí)荷載，全部卸載后，隔3h再讀1次殘余沉降量。
?。ǘ┑蛻?yīng)變檢測(cè)
本次工程實(shí)踐中共對(duì)工程樁中的48根樁進(jìn)行了低應(yīng)變動(dòng)力測(cè)試。檢測(cè)系統(tǒng)是由武漢巖海公司生產(chǎn)的RS-1616K(S)基樁動(dòng)測(cè)儀，加速度傳感器力棒組成。
?。?）檢測(cè)方法
首先，在樁頂放置一只加速度傳感器，由RS一1616K(S)基樁動(dòng)測(cè)儀接受錘擊過程中產(chǎn)生的加速度信號(hào)，在屏幕顯示實(shí)測(cè)波形每根樁布采集點(diǎn)一個(gè)每點(diǎn)采集4錘信號(hào)。
?。?）曲線分析采用瞬態(tài)時(shí)域分析法
將存儲(chǔ)在磁盤上的測(cè)試信號(hào)在時(shí)域內(nèi)進(jìn)行處理，根據(jù)應(yīng)力波反射等價(jià)地將實(shí)測(cè)速度信號(hào)通過時(shí)域由頻域輔助，分析不同部位的反射信號(hào)，據(jù)此分析每根樁的樁身完整性。
?。ㄈz測(cè)結(jié)果分析
?。?）單樁靜載荷試驗(yàn)
該工程基礎(chǔ)工程樁采用鉆孔灌注樁，總樁數(shù)為240根，進(jìn)行了單樁豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)三組。檢測(cè)位置由監(jiān)理指定，符合隨機(jī)抽檢原則檢測(cè)比例滿足規(guī)程要求。IV-S1、III-S1和l-S1號(hào)試樁,最終荷載均為2200KN，最終變形分別為6．83mm、8．72mm和5．43mm，最終沉降量較小，沉降差異不大。
（2）低應(yīng)變檢測(cè)
該樓基礎(chǔ)鉆孔灌注樁總數(shù)為240根，本次低應(yīng)變檢測(cè)數(shù)量為48根，檢測(cè)數(shù)量及比例符合規(guī)范要求。根據(jù)低應(yīng)變實(shí)測(cè)曲線分析，波速在3700～4000m／s之間波形較規(guī)則，樁底反射清晰，未發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重缺陷，均達(dá)到I、II類樁標(biāo)準(zhǔn),其中I類樁45根，占93．7％；II類樁3根，占6．3％，成樁質(zhì)量良好。
結(jié)束語
百年大計(jì)質(zhì)量第一，百層大廈基礎(chǔ)第一。樁基的質(zhì)量不容忽視，而樁基的質(zhì)量不僅僅是施工企業(yè)自己干出來的，如果沒有嚴(yán)格執(zhí)法、執(zhí)規(guī)的檢測(cè)單位按照法規(guī)嚴(yán)格約束，就不可能有規(guī)范、合格的質(zhì)量保證。所以，樁基檢測(cè)單位、檢測(cè)人員必須遵守職業(yè)道德，達(dá)到技術(shù)能力和水平，規(guī)范管理、科學(xué)管理才有約束力和公平公正性。
