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关键词:桥梁桩基分类检测
中图分类号:TV551.4文献标识码: A
一、引 言
近年来,我国经济飞速发展,大规模基础设施建设方兴未艾,其中公路工程的质量显得尤为重要。桥梁工程是公路工程中的重要项目,投资规模巨大,施工技术要求高。桩基是结构物的主要承重部分,承受着由桥跨结构传给墩台的巨大负荷,其质量的优劣直接决定了桥梁的安全性和使用寿命。桥梁桩基工程属于隐蔽工程,要想控制好其质量,先进的检测技术是前提。本文简述了我国桥梁桩基的质量分类,总结了桥梁桩基常用的检测方法,并探讨了这些方法各自的优缺点和适用范围。
二、桥梁桩基分类(按质量优劣)
一般地,按质量优劣分为四类:
1、完整桩:动测波形呈规则衰减,波速值也正常,达到设计桩长,桩身完好,混凝土强度达到设计标号。一般情况下,单纯扩径的桩也列入此类。2、基本完整桩:动测波形呈现小畸变,桩底反射清晰。桩身有小缺陷,如轻度缩径、局部轻度离析等,推测对单桩承载力及横向剪切力没有太大影响,桩身混凝土波速正常,可达到混凝土设计标号。3、缺陷桩:动测波形出现较明显的不规则反射,对应桩身缺陷如裂纹、离析、缩径、夹泥等:桩身混凝土波速偏低从而达不到设计标号,对单桩承载力有一定的影响,该类桩一般要求设计单位复核单桩承载力后提出是否处理意见。4、严重缺陷桩:动测波形严重畸变,对应桩身缺陷如裂缝、严重离析、夹泥、严重缩径、断桩等。该类桩一般不能使用,需进行工程处理。三、桥梁桩基检测方法
一般地,桥梁桩基常用检测方法有如下几种:
1、静载试验法
这是目前公认的检测基桩竖向抗压承载力最直接、最可靠的试验方法。但在工程实践中发现,基准桩的问题有时会被检测人员所忽视,容易出现基准桩打入深度不足,试验过程产生位移的问题。
2、钻芯法
这种方法具有科学、直观、实用等特点,在检测混凝土灌注桩方面应用较广。一次完整、成功的钻芯检测,可以得到桩长、桩身混凝土强度、桩底沉渣厚度和桩身完整性的情况,并判定或鉴别桩端持力层的岩土性状,但是抽芯技术对检测判断的影响很大。某工程先用XY-1型工程钻机,采用硬质合金单管钻具,用低压慢速小泵量及干钻相结合的钻进方法,结果采芯率不到70%,芯样完整性极差,大多呈碎块;后来改用SCZ-1型液压钻机,采用金刚石单动双管钻具,采芯率达99%,芯样呈较完整的圆柱状。所以,《技术规范》对钻机和钻头作了相应的规定,就是为了避免抽芯验桩的误判。
3、反射波法(瞬态时域分析法)
在国内,绝大多数的检测机构采用反射波法检测桩身完整性,主要原因是其仪器轻便、现场检测快捷,同时将激励方式、频域分析方法等作为测试、辅助分析手段融合进去。当然,低应变法检测时,不论缺陷的类型如何,其综合表现均为桩的阻抗变小,而对缺陷的性质难以区分,这是其最大的局限性。
图1反射波法
表1 桩身结构完整性评判分类表
类别 桩身结构完整性定义 波形特征
Ⅰ 桩身结构完整。 无缺陷反射波、或有扩颈反射波,有明确(正常)的桩底反射信号,波速正常。
Ⅱ 桩身存在轻微缺陷,但桩身结构完整性基本不影响桩的正常使用。 缺陷反射波幅值小,有明确(正常)的桩底反射信号,波速正常。
Ⅲ 桩身存在明显缺陷,应采用其它方法进一步抽检确定其可用性。 缺陷反射波幅值较大、桩底反射不明显。
嵌岩桩桩反射波与入射波相位相同。
波速不正常。
Ⅳ 桩身存在严重缺陷或断桩。 缺陷反射波幅值大。
周期性缺陷反射波。
4、高应变法
高应变法的主要功能是判定桩竖向抗压承载力是否满足设计要求。在判定桩身水平整合型缝隙、预制桩接头等缺陷时,能够在查明这些“缺陷“是否影响竖向抗压承载力的基础上,合理判定缺陷程度,可作为低应变法的补充验证手段。在某些地区,利用高应变法增加承载力和完整性的抽查频率,已成为一种普遍做法。
5、声波透射法
与其他完整性检测方法相比,声波透射法能够进行全面、细致的检测,且基本上无其他限制条件。但由于存在漫射、透射、反射,对检测结果会造成影响。
图2声波透射法
6、低应变动测法
低应变动测法是使用小锤敲击桩顶,通过粘接在桩顶的传感器接收来自桩中的应力波信号,采用应力波理论来研究桩土体系的动态响应,反演分析实测速度信号、频率信号,从而获得桩的完整性。该方法检测简便,且检测速度较快,但如何获取好的波形,如何较好地分析桩身完整性是检测工作的关键。
测试过程是获取好信号的关键,测试中应注意:①测试点的选择。测试点数依桩径不同、测试信号情况不同而有所不同,一般要求桩径在120cm以上,测试3~4 点。②锤击点的选择。锤击点宜选择距传感器 20~30 cm 处不必考虑桩径大小。③传感器安装。传感器根据所选测试点位置安装,注意选择好粘贴方式,一般有石蜡、黄油、橡皮泥在保证桩头干燥,没积水的情况下。④尽量多采集信号。一根桩不少于10 锤,在不同点,不同激振情况下,观测波形的一致性,以保证波形真实且不漏测。
图3低应变动测法
7、超声脉冲法
超声脉冲检测法是检测混凝土灌注桩连续性、完整性、均匀性以及混凝土强度等级有效方法。它能准确地检测出桩内混凝土中因灌注质量问题造成的夹层、断桩、孔洞、蜂窝、离析等内部缺陷,并能测出混凝土均匀性及强度等级等性能指标,其具有准确、直观、迅速、简便、费用较低等优点,是我国灌注桩质量检测的重要手段之一。
图4超声脉冲法
四、结束语
当前,桥梁桩基检测技术的研究和发展正方兴未艾,欲提高桩基检测的质量与效益, 一方面要不断改善已有仪器的硬件性能和质量,并努力开发出新的仪器;另一方面也要加强对桩基检测技术理论的研究工作,以寻求更精确的物理模型。
关键词:桥梁桩基,检测方法
Abstract: the bridge engineering is not only high investment and construction difficulty, and once appear accident will give countries people's cause serious damage. Pile foundation is the main part of the bridge, it bear of bridge spans the great load odious structure, its quality is good or bad, directly influence the use of permanent and the safety of the bridge. Pile foundation of take cover engineering, want to control the quality, not only in the design and construction of control, have advanced detection methods. This paper some of the commonly used bridge pile foundation inspection methods for analysis and comparison.
Keywords: bridge pile foundation, test methods
中图分类号: TU473.1 文献标识码: A 文章编号:
一、桥梁桩基检测的意义通过对桥梁的使用状况、缺陷和损伤进行全面、细致、深入的现场检测,明确缺陷和损伤的性质、部位、严重程度及发展趋势,寻找缺陷和损伤产生的原因,以便分析、评价缺陷和损伤对桥梁使用性能和承载力的影响,为桥梁维护、加固、改造设计提供及时、有针对性的第一手资料。对桥梁进行全面检测,系统地收集当前桥梁技术数据,积累技术资料,为充实桥梁数据库、加强桥梁科学管理和提高桥梁技术水平提供必要条件;通过合理设计检测的方法,辅以布设长期监测设备,逐步建立桥梁健康监测系统,确保桥梁长期安全运营,以发挥其最佳经济效益和社会效益。
二、桩基检测方法分类桩基检测方法主要分为静荷载实验法,动力测桩法,声波透射法,还有钻孔取芯法,动力触探以及埋设传感器等辅助方法。静载荷实验法主要采用锚桩法,堆载平台法,地锚法,锚桩和堆载联合法以及孔底预埋法等。动测技术分为低应变动测法和高应变动测法。低应变动测法常用应力波反射法(锤击波动法);高应变动测法常用CASE法或CAPWAP法。 各类桩、墩及桩墙结构完整性检测,一般采用低应变或高应变动力试桩法检测。大直径桩宜采用声波投射法或钻芯法检测。由散体材料桩或低粘结强度桩和土组成的符合地基,采用静载荷试验也可采用静力触探分别对桩和土进行检测,确定复合地基承载力。有高粘结强度桩和土组成的复合地基,采用静载荷试验检测竖向承载力单桩承载力的检测同其它刚性桩,复合地基中,桩、土荷载分担比的检测一般采用刚弦或压力盒通过静载荷试验进行测定,也可采用特制的应力传感器测试。当桩长大于30m,用其他检测手段难以准确判定桩完整性时,可采用抽芯的方法,抽芯还可以教准确地判断桩体混凝土的强度。也可采用声波投射法进行检测。
三、各种桥梁桩基检测方法的详细分析
(一)静载荷试验法单桩竖向承载力的确定在桩基工程别重要。静载荷试验法在检测单桩竖向承载力时虽然是最原始的但也是最可靠的方法。在桩顶施加荷载了解荷载施加过程中桩土间的作用通过得到P―S曲线的特征确定承载力,判别桩基的施工质量就是静载荷试验法。在桥梁桩基工程中,主要使用慢速维持荷载法。由于施工环境恶劣、检测时间长、桩基荷载压力大、费用高、配套工作繁复、加上桩基设计安全系数高。较难使桩基破坏(即下沉量超限或混凝土破坏),所以较少采用这种方法。特殊项目也有应用一般按规范抽取10%来检测。(二)高应变动测法高应变动测法,也称CASE法和CAPWAP法,是采用锤重达桩身重量10%以上或单桩竖向承载力1%以上的重锤以自由落体击往桩顶获得相关的动力系数,应用规定的程序,进行分析和计算得到桩身的单桩竖向承载力和完整性参数。该法出现在上世纪90年代,因此其检测费用比静载荷试验法大大降低。由于这种方法检测程序相对繁琐,所以较少采用。高应变动测法对于其它检测方法和桩基设计均有帮助。
(三)低应变动测法使用小锤敲击桩顶通过粘结在桩项的传感器接收来自桩中的应力波信号,采用应力波理论来研究桩土体系的动态响应反演分析实测速度信号和频率信号,判断桩身质量。该检测方法称为低应变动测法主要检测桩基的完整性。此法主要分两个阶段进行:一是原始数据的野外采集记录检测振动曲线并及时作出初步判断以确定波形是否能反映出桩基的实际情况:二是室内数据分析判断桩身缺陷性质与位置完成检验报告。优点:检测速度快,检测简便,检测成果可靠,检测费用低。适用范围:桩长5―50m:桩径
(四)声波透射法声波透射法是在桩内预埋纵向声测管将超声脉冲发射和接收探头置于声测管中管内充满清水作混合剂由仪器发出周期性电脉冲通过发射探头发射并穿透混凝土被接收探头接收并转换成电信号。由仪器中的测量系统测出超声脉冲穿过桩体所需时间、接收波幅值、接收脉冲主频率、接收波形及频谱等参数最后由数据处理系统按判断软件对接收信号的各种参数进行综合判断和分析即可对混凝土各种内部缺陷的性质、大小、位置做出判断并给出混凝土总体均匀性和强度等级的评价指标。适用范围:桩径在0.6―10m对已埋设声测管的范围内进行完整性检测声测管以外(包括持力层、扩孔部分等)不在检测范围内。优点:仪器轻便,抗干扰能力强,检测结果直观可靠,观测精确度高。技术要求:桩基龄期达到14d以上;声测管埋设合格;检测前检查所有仪器保证仪器能够正常工作。检测系统:超声检测仪;超声换能器;探头升降装置;数据采集与处理系统。
(五)钻孔取芯法利用钻孔机(钻头内径一般为100mm)对桩进行抽芯取样根据取出芯样对混凝土强度、局部缺陷情况、桩基的长度、持力层的情况、桩底沉渣厚度等作出准确判断的检测桩基质量的方法叫钻孔取芯法。优点:检测成果特别直观。缺点:检测时间长;成本高昂;对缩颈等缺陷无能为力。钻孔取芯法是动测法的一个补充桩基质量等级的评定仍以无损检测为主。
关键词:建筑工程;桩基础检测;检测方法;
0.引言
桩基础因具备施工工艺简单,单桩承载力高,沉降量小,场地适应性强等特点而广泛应用在高层建筑与荷载较大的建筑物中。桩基础质量易于控制,但地下水大或施工工艺控制不利时也易出现质量问题,特别是桩设计形式绝大部分是单桩单柱承受荷载,因此,如何提高检测精度,找出有质量问题的桩,就显得尤为重要。
1.桩基的检测方法
1.1 低应变动力检测
低应变动力检测主要包括:机械阻抗法、动参数法、应力波反射法、水电效应法等。这种检测方法能最大限度的保证桩身质量的完整性,且设备简单、费用较低、方法快速。但是这种方法也存在着一定的局限性:一是,不能有效区分纵向裂缝和水平裂缝,且对裂缝的实际长度和缺陷深度的位置计算不准确;二是,无法定量给出桩身缺陷程度,不能很好的判断多缺陷桩的波型。在低应变动力检测中,应力波反射法是应用最为广泛的方法,这种方法的原理是:先给桩一个脉冲力,应力波沿桩身传递,当遇到桩身阻抗有变化,如断桩、缩颈、扩颈、离析等缺陷时,应力波反射回到桩顶,并通过安装在桩顶的加速度传感器接收桩顶响应信号,在对这些信号进行分析处理后得到时域响应波形,根据该波形对桩身结构的完整性进行判断。
1.2 高应变动力检测
高应变动力检测主要用于检验桩身结构的完整性和估算单桩竖向抗压承载力。这种方法测得桩承载能力的过程是:将重锤提升到规定高度,然后脱钩,锤体自由下落,并通过锤垫打在桩顶上,当桩被打出一定贯入度后,桩与土之间便产生塑性位移,使桩侧和桩端土阻力得以发挥,从而测出桩的承载能力。显然,这种方法是通过检测重锤冲击桩顶过程中桩身某截面的力变量和运动变量来确定桩的单轴承载力和桩身的完整性。应用该方法,要求在距桩顶2倍桩径处的两侧表面,对称安装加速度传感器和工具式应力传感器,用于测量每次锤击力作用下的速度和力信号。
1.3 静载试验
静载试验分为单桩的静载试验和竖向抗压静载试验,其中,单桩的静载试验又分为抗压试验、抗拔试验和水平试验。静载试验是通过反力装置分级对桩顶施加垂直荷载,在每级荷载作用下按规定时间间隔测该桩桩顶的沉降量,从而获得可供分析判定桩顶沉降关系的Q-S曲线,当桩顶沉降量达到某条件或某数值时,就能求出该桩的极限承载力。对于竖向抗压静载试验,一般采用油压千斤顶作为加载装置,用锚桩反力架系统或压重平台作为反力装置,此外,应在千斤顶油路中并联精密的压力表,以控制加载量,同时,采用液压稳压系统逐级施加稳压恒载,并用机械百分表测量加载过程中的垂直位移。
2.桩的检测方法的选择
2.1 水泥土搅拌桩检测方法的选择
对于水泥土搅拌桩的质量控制应贯穿整个施工过程。水泥土搅拌桩主要有两种检测方法,一是成桩3 d内,用轻型动力触探检查每米桩身的均匀性;二是在一般桩成桩7 d,对搭接桩成桩15d时,量测成桩直径,并开挖桩头至停浆面下0.5m,目测检查搅拌的均匀性。
但是这两种方法存在一定的局限性,每项单体工程一般只能做三点,不能及时检验水泥土搅拌桩桩身质量,并且费用较高。具体来说,其局限性主要有:用轻型动力触探检测桩身均匀性的适用性较差,由于N10直观性较差,且很难深入桩身,因此,缺乏定量评价的依据,只能做定性的评价;当竖向承载水泥土搅拌桩地基竣工验收时,应采用复合地基载荷试验和单桩载荷试验检验桩的承载力;开挖桩头只能检查桩身浅部的均匀性。
2.2 灌注桩检测方法的选择
在制定灌注桩的检测方案时,应根据检测目的、内容和要求,结合各检测方法的适用范围和检测能力,考虑设计、地质条件、施工因素和工程重要性等情况确定,此外,应结合检测中的经济合理性,在满足评价的前提下,实现灌注桩检测的快速经济。灌注桩的质量检测包括完整性检测和承载力检测,其中,完整性的检测方法主要有低应变法、声波透射法、钻芯法;承载力的检测方法主要有静载荷试验和高应变法。
实际工程中,通常要先考虑承载力的检测,此外,有关桩基规范也对此做了强制性要求,其中,有四种情况必须进行单桩竖向静载荷试验,即: 地质条件复杂、桩施工可靠性低; 挤土群桩施工产生挤土效应;设计等级为甲级的桩基; 本地区采用的新桩型或新工艺。高应变法是承载力检测的另一种方法,这种方法的优点是:检测相对快速、经济,同时,也得到了工程界的认可。该方法有一定的局限性,只有在有现场实测经验和本地区相近条件下的可靠对比验证资料时,才可采用这种方法,且该法适用于桩径较小、承载力不高的灌注桩检测。而不适用于大直径灌注桩的检测。这是因为大直径灌注桩发挥极限承载力需要很大的位移,而高应变检测所用的锤重有限,易造成桩锤系统匹配不好,不能有效“打动”灌注桩,所以,对于灌注桩的检测,应慎重高应变法。此外,由于灌注桩的截面和材质都不均匀,所以,灌注桩采集的信号质量低于预制桩,带有较大的不确定性和复杂性,计算的承载力可靠性降低。
2.3 粉喷桩的检测内容
粉喷桩的质量检验方法主要有:轻便动力触探试验法、静力触探法、静载荷试验法、反射波法、钻孔取芯法、现场足尺桩身无侧限抗压强度法等。喷粉搅拌桩是隐蔽工程,其施工质量受施工工艺、机具、施工人员的责任心等多种因素的影响。但是,对于粉喷桩的施工过程和成桩后的质量,缺乏科学的检测手段,没有一种公认的合理、方便、经济有效的检测方法。此外,粉喷桩的质量不易控制,且设计理论不够完善,从而使喷粉搅拌桩处理软地基的效果受到了一定的影响。但是,喷粉搅拌桩是目前一种快速、有效、经济的软基处理方法,其他方法都不能很好的对软土地基进行处理。所以,为保证喷粉搅拌桩的施工质量和软基处理的效果,不仅要进一步完善施工工艺、对施工机具进行改造,还应深入研究喷粉搅拌桩质量检测的方法,以及有效控制喷粉搅拌桩的施工质量。
3.结束语
静载试验是进行工程桩质量评价的主要检测方法,但是,静载试验存在检测数量的局限性和检测内容的单一性,因此,应综合动测结果,对基桩质量进行客观、准确的评价。此外,静载试验与反射波法的检测目的和检测内容不同,检测结论可能会出现对立,但不存在矛盾,因而,不能以哪一种方法为准,更不能以一种方法检验另一方法的检验结果。
参考文献
[1]黎昌勤.科学的检测手段在发现和指导处理桩基础工程质量隐患中的作用[J].工程质量,2014,01:48-53.
[2]李佳,吴宗土,包寅杰.基桩桩身完整性检测与承载力检测方法选择的重要性分析[J].中国水运(下半月),2014,04:345-346+349.
(2.辽宁地质海上工程勘察院,116200)
(3.辽宁地质海上工程勘察院,116200)
【摘要】对常用桩型在施工中容易出现的质量问题进行分析研究,比较当前基桩质量检测中常用检测方法的适用性和局限性,从而提出有针对性的基桩质量检测方案。
【关键词】基桩检测;静载荷试验;低应变反射波;高应变动力检测;钻孔抽芯;声波透射
1 基桩质量检测方法的分类
桩基础是建筑结构工程重要的基础形式之一,桩基工程因受岩土工程条件、基础与结构设计、施工以及专业技术水平和经验等因素的影响,不但过程复杂,而且具有极高的隐蔽性,它的检测工作往往比上部结构更为复杂,更容易发生质量隐患。基桩质量检测包括承载力和完整性检测两项重要内容,宏观上可以分为直接法和半直接法。直接法:通过现场原型试验直接获得检测项目结果或为施工验收提供依据的检测方法。主要有钻孔取芯法、静载荷试验法。半直接法:是指在现场原型试验的基础上,基于一些理论假设和工程实践经验并加以综合分析最终获得检测项目结果的检测方法。主要有低应变反射波法、高应变动力检测法、声波透射法。
2 基桩常见的质量通病
2.1 灌注桩质量通病
2.1.1 钻(冲)孔灌注桩
桩底沉渣过厚导致承载力大幅降低;钢筋笼错位;桩身倾斜;桩身混凝土离析;夹泥;缩颈;断桩等。
2.1.2 沉管灌注桩
拔管速度快导致管桩出现缩颈、夹泥或断桩;桩距过小时,邻桩施工不当使初凝的桩被振断或拉断,或因挤压而缩颈;由于动水压力作用,出现冒水现象,形成断桩;操作不当形成吊脚桩等。
2.1.3 人工挖孔桩
施工方法不当造成混凝土离析;护壁漏水,造成混凝土表面积水过多,使混凝土胶结不良,强度降低;地下水渗流严重,易使护壁坍塌,土体失稳塌落;抽吸地下水,致使水位下降,下降土层对护壁产生负摩擦力作用,易使护壁产生裂缝和错位,影响桩身质量和侧阻力的发挥。
2.2 混凝土预制桩质量通病
桩锤选用不合理,易造成桩疲劳破坏,或击碎桩头,增加打桩破损率,使沉桩无法进行;锤击拉应力会在桩身中上部产生环状裂缝;焊接质量差易造成焊口处开裂;桩身不垂直,易造成锤击偏心,使锤击能量损失大,且会造成桩身开裂、折断。
3 各种工程桩质量检测方法的适用性和局限性
3.1 静载荷试验法
静载荷试验是采用接近于竖向抗压桩的实际工作条件的试验方法,确定单桩竖向极限承载力,对工程桩的承载力进行检验和评价。静载荷试验法是目前公认的检测基桩竖向抗压承载力最直观、最可靠的检验方法,其结果可作为判断工程桩是否合格的直接依据。但我国大部分地区采用堆载法进行静载荷试验,常用堆载重物为砂包或混凝土块,其整体稳定性较差,存在许多安全隐患。
3.2 低应变反射波法
低应变反射波法检测桩身结构完整性的基本原理是:通过在桩顶施加激振信号产生应力波,应力波沿桩身传播过程中,当遇到不连续界面(如蜂窝、夹泥、断裂、孔洞等缺陷)和桩底面时,将产生反射波,分析反射回来的波形特征,从而判断桩的完整性。该法具有设备简便、速度快、收费低、检测面广、不受场地条件限制等优点,已成为基桩质量检测中应用最普及的方法。其局限性是由于冲击能量较低,对大直径长桩的中、下部缺陷不敏感;不能定量评判缺陷程度或桩底沉渣情况;受土体侧阻力影响大,检测有效深度受到限制;桩身有渐变缺陷时反射波不明显,易导致漏判;桩身水平裂缝和接缝虽能反映出来,但其程度很难掌握;测试信号采集质量难以保证,桩头处理较差、冲击锤选择不当、传感器粘贴不好、大直径桩的桩头尺寸效应等都会造成实测信号受到干扰而失真,从而导致误判。
3.3 高应变动力试桩法
高应变动力试桩法是采用重锤冲击桩顶,使桩土之间产生足够的相对位移,充分激发桩周土摩阻力和桩端支承力,从而测得桩的竖向承载力和桩身完整性。高应变法检测桩身完整性的可靠性比低应变法高,但其对基桩承载力检测分析结果的准确性还不能与静载试验相媲美,对设计等级高的桩基工程,它只能作为静载试验的补充,以弥补静载试验抽检数量少、代表性差的不足。但其可以对锤击预制桩的打桩过程进行动力监测,为预制桩的信息化施工提供了一个理想的监控手段,目前在超长桩沉桩施工中应用较为普遍,这一点是静载试验无法做到的。
3.4 声波透射法
声波透射法是根据声波在有缺陷的混凝土中传播时,通过声波的声学参数和波形的变化来推断桩身混凝土质量和强度的无损检测方法。它是检测混凝土灌注桩连续性、完整性、均匀性以及混凝土强度等级的有效方法,能直观而准确地检测出桩内混凝土因灌注质量问题所造成的夹层或断桩、孔洞、蜂窝、离析等内部缺陷,是灌注桩重要检测方法之一。声波透射法具有检测全面、细致等特点,可覆盖整个桩长的各个横截面,信息量丰富,结果准确可靠,现场操作简便、迅速,不受桩长、长径比及场地的限制。它的局限性在于必须预埋声测管,检测缺乏随机性;对声测管埋设质量要求较高,且埋设后不能回收重复使用,使得声波透射法成本高,不能大面积进行检测。
3.5 钻孔抽芯验桩法
钻孔抽芯验桩是检测钻(冲)孔、人工挖孔等混凝土灌注桩质量的一种有效手段,受场地条件的限制少,特别适用于大直径灌注桩的质量检验。该法主要用于检验桩身混凝土质量、桩底沉渣、桩端持力层、桩长等,具有直观、定量等优点。但其只能对桩身局部进行检测,对桩身质量则不能给予总体评价;当桩身缩颈时不易发现问题;对较长的钻(冲)孔灌注桩或桩身出现倾斜时,不能保证钻到桩底。采用该法费用较高且速度较慢,检测面不广。
4 基桩质量检测方案的选用
不同的桩型由于地质条件、施工工艺和现场实际情况等不同,有着各自不同的质量问题,常用的检测方法也有自身的适用性,要做到有效、合理、经济地检测和控制基桩质量,就必须选择合适的检测方案。
4.1 沉管灌注桩
该桩型的质量问题主要出现在桩身中、上部软硬土层的交界处,采用低应变反射波法检测桩身完整性十分有效;同时使用静载荷法检测单桩承载力也非常可靠;而高应变动力检测法更能同时检测其完整性和承载力情况。在已进行过静载荷试验的地区,使用低应变反射波法与高应变动力检测法相互验证与补充更为适宜。
4.2 钻(冲)孔灌注桩
该桩型可采用静载荷法+抽芯检测法进行检测。对于中、小直径桩可采用低应变动力检测法+静载荷法(或高应变动力检测法)。对于大直径钻孔桩可采用低应变反射波法+抽芯检测法+声波透射法,或者采用低应变反射波法+高应变动力检测法。对超长桩的桩底持力层情况,抽芯检测一般较难抽至桩底,可用高应变动力检测法作出定性的检测。
4.3 人工挖孔灌注桩
该桩型设计桩径一般都较大,通常是端承桩,其承载力设计值大,通常是通过检测桩身完整性、桩底持力层是否达到设计值来间接检测的。可采用低应变反射波法和声波透射法对桩的完整性进行普查,并根据实际情况对有疑问的桩采用高应变动力检测法或抽芯法复核桩身完整性和持力层情况。
4.4 混凝土预制桩
由于预制桩通常桩身质量较稳定,主要检测接桩处有无损伤及桩长、承载力等情况。高应变动力检测法能够克服桩周土阻力产生纵向位移,应力波能穿透横向微小裂缝,可以检测出桩的实际情况。同时采用静载荷法进行承载力检测也是一种准确可靠的方法。
不同的检测方法各有其适用性和局限性。我们在实际应用中应坚持科学、客观和慎重的态度并结合现场实际情况进行合理选择,制定行之有效的、科学的检测方案,严格把好工程质量关,确保人民生命财产安全。
参考文献
[1] 史佩栋主编.实用桩基工程手册,北京:中国建筑工业出版社,1999
关键词:灌注桩 质量控制 质量检测 缺陷处理
1.灌注桩的检测方法
灌注桩的大量使用,也导致桩基检测技术迅速发展。在引进和学习国外技术的基础上,国内总结并广泛使用的方法主要有:静荷载试验法、反射波法、动力参数法、声波透射法和机械阻抗法和抽芯验桩法等。不同的检测方法有不同的侧重,各有优缺点,例如静荷载试验法主要检测单桩竖向承载力,但是它设备笨重、造价高、劳动强度大、试验时间长;声波透射法和反射波法主要是检测桩基的质量缺陷,且速度快、效率高、造价低、仪器携带方便。
1.1反射波法
反射波法是基于应力波法的基本理论在基桩检测中的应用,基本原理是用力锤敲击桩顶,给桩一定的能量,使桩中产生应力波,检测和分析应力波在桩体中的传播过程,据此分析桩的完整性,波在传播过程中遇到弹性介质突然变化的界面时(夹泥、断裂缩颈等)将会产生反射和透射,据此估算桩长和缺陷的位置。
1.2动力参数法
该方法是通过简便地敲击桩头,激起桩—土体系的竖向自由振动,按实测的频率及桩头振动初速度推算出单桩动刚度,再进行对比修正,换算成单桩竖向承载力标准值。
1.3声波透射法
该法在国内广泛采用,该法是将发射换能器被置于被测桩的声测管中,它把发射系统送来的电信号转换成脉冲声波并向桩身内辐射,声波在桩身混凝土中传播后到达另一个声测管,并被接收换能器接收,接收到的声波信号随混凝土的质量、缺陷性质的客观情况会发生绕射、折射、多次的反射,通过脉冲波的波形、波列长度可判断桩身是否完整、致密及缺陷。
1.4静荷载试验法
采用接近竖向抗压桩的实际工作条件的试验方法,确定单桩竖向极限承载力标准值,作为设计依据或对工程桩的承载力进行抽检和评价,装置一般采用油压千斤顶锚桩横梁加载。
1.5抽芯验桩法
抽芯验桩是利用专用钻机,从桩基中钻取芯样以检测混凝土强度的方法,还可以检验桩底沉渣厚度和基岩强度。该法直观、可靠、精度较高,但成本较高。
2.灌注桩缺陷产生的原因
灌注水下混凝土是成桩的关键工序,灌注前必须做好详细的技术组织方案,做好充分的施工准备,统一指挥、分工明确、密切配合、连续施工,防止出现以下的问题,就能避免桩基缺陷的产生。
2.1导管进水
由于首批混凝土储备不足或是导管口距孔底间距过大以致首批混凝土灌注后不能埋设导管底口泥浆倒灌进入。导管没有提前做拼装及水压试验,或者由于接口橡胶垫老化破裂,导致灌注过程中压力水进入导管。导管提升过猛或者是测深记录出错,导管底口超出混凝土顶面,导管底口涌进泥水。
2.2卡管
动性差或者混凝土坍落度过大、和易性太差、离析等原因导致粗集料集中而堵塞导管。道路原因或者机械故障导致混凝土灌注时间太长,初灌混凝土已经初凝,导管不能自由下落。
2.3埋管
导管埋入混凝土过深超过6米以上,导管内外混凝土已经初凝导致导管与混凝土间摩阻力过大无法拔出。导管接口为法兰连接,摩阻力过大或者提管过猛将导管拉断。
2 . 4钢筋笼上浮
混凝土表面接近钢筋笼底口,导管口在钢筋笼以下时混凝土浇注速度过快形成反冲。导管提升挂到钢筋笼等。
2 . 5桩身夹泥断桩
导管进水、塌孔、清孔不彻底、灌注时间过长,首批混凝土初凝、导管提漏等原因会导致夹泥或断桩。
针对以上桩基容易出现的质量缺陷,除了在施工前期要做好充分的准备工作外,在施工过程中还要认真控制好具体的环节,并掌握具体的缺陷处理方法。
3.常见缺陷的处理方法
灌注桩缺陷主要有以下两类:①桩身有质量缺陷,如断桩、缩颈、混凝土离析、桩底沉渣超厚、夹泥等;②虽然桩身质量达到设计要求,但桩极限侧摩阻力和极限端阻力均不能满足设计要求,所以就必须采取各种必要工程技术处理措施。相应的处理措施有灌浆法、高压喷射注浆法和综合处理法等,现结合工程实例介绍注浆法处理桩基缺陷的具体操作方法和注意事项:
缺陷情况:在某高速公路的主线桥桩长21m,直径1.5m。根据超声波检测判定一个面混凝土正常,另两个面在深约9-11米处存在缺陷,分析是灌注到该处时下雨混凝土灌注不连续造成此处混凝土离析,形成空洞。由于该桩缺陷范围较小,深度较浅,经过多方论证采取钻孔压浆来进行补救和处理。
准备工作:需要及时安排明确分工,专业工程师要对全场进行整体把握,在补救处理的过程中要随时做好监督和控制,以保证补救处理的完成以及处理的质量好与否。在整体做好部署之后就需要进行细节上的准备,
如补救工具的准备,例如:压浆和钻孔设备的准备,搭设操作平台等。
处理过程:①钻孔。在缺陷范围成三角布置三个孔,钻芯成孔后分别对三个孔进行注压清水,使三个孔相互连通,然后反复冲洗,将沉渣冲洗干净。②灌浆。用52.5水泥按照水灰比0.45比例调制水泥浆,开始水灰比要小,逐渐加大。由其中一个孔注浆,待其余两个孔出水完毕开始出浓浆后,封闭一个出浆口加压至0.5Mpa后稳压,让后再封闭另一个出浆口加压、稳压。③处理效果。处理7天后经过检测,声速、波幅均正常,检测单位判定合格。
对于塌孔夹泥等小范围的缺陷也可以采取此类方法,但对于较严重的缺陷桩就只有采取以下方法:加桩法、外设护筒开挖法、钻大孔加设内桩法、冲击废桩重新回填钻孔等。
由上所述,虽然钻孔灌注技术在现今的公路桥梁和一些工程建设中起到了很大的作用,但是也不能忽视它在施工不当的情况下造成的一系列问题,随着高速公路的迅猛发展和检测技术的进步,对灌注桩的质量要求也越来越高,作为施工单位,不仅要保持严谨的施工态度,掌握好施工技术要点,还要做好充分准备遇到突发问题能及时处理和解决,把质量隐患提前消除。同时熟悉各种桩基检测技术的工作原理,可以促进我们的质量意识,并通过检测出的问题能准确分析出各种缺陷产生原因和处理方法,对保证以后的施工顺利进行产生更大的促进。
参考文献: