基樁檢測(cè)技術(shù)常見問題分析

馬鳳生

0 引言

基樁檢測(cè)技術(shù)主要包括靜載檢測(cè)、動(dòng)載檢測(cè)、超聲波檢測(cè)、預(yù)估技術(shù)等內(nèi)容。它涉及的技術(shù)領(lǐng)域眾多，是一門綜合性學(xué)科。隨著樁基礎(chǔ)由傳統(tǒng)樁型到新樁型、傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理論到新設(shè)計(jì)理論的發(fā)展，基樁檢測(cè)技術(shù)正面臨新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

1 檢測(cè)技術(shù)

靜載檢測(cè)技術(shù)包括單樁豎向靜載試驗(yàn)、單樁水平靜載試驗(yàn)，主要目的為檢測(cè)樁的承載力和變形。動(dòng)載檢測(cè)技術(shù)包括基樁高應(yīng)變檢測(cè)和基樁低應(yīng)變檢測(cè)，主要目的為檢測(cè)樁的承載力和樁身完整性或成樁質(zhì)量。超聲波檢測(cè)技術(shù)是通過測(cè)試混凝土中聲速—深度和波幅—深度關(guān)系，判定樁身完整性。預(yù)估技術(shù)可謂門類眾多，主要用于成樁過程中和試驗(yàn)樁試驗(yàn)未完成時(shí)對(duì)基樁承載力進(jìn)行預(yù)估。

2 應(yīng)用分析

隨著樁基礎(chǔ)被作為建筑物首選基礎(chǔ)形式的數(shù)量越來越多，基樁的質(zhì)量問題決定了樁基礎(chǔ)的應(yīng)用能否健康發(fā)展，基樁檢測(cè)技術(shù)能否正確應(yīng)用更決定了樁基礎(chǔ)乃至建筑物的安全?；鶚稒z測(cè)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中存在著不規(guī)范現(xiàn)象，某些基樁檢測(cè)技術(shù)理論上還不甚完善，尚需進(jìn)一步探討。因此，探討分析怎樣規(guī)范、正確地應(yīng)用現(xiàn)有的基樁檢測(cè)技術(shù)尤其重要。

2.1 靜載檢測(cè)技術(shù)

基樁靜載檢測(cè)是一種方法成熟的檢測(cè)技術(shù)，在確定基樁承載力和對(duì)應(yīng)沉降方面，是目前最為準(zhǔn)確的檢測(cè)方法。但是，基樁靜載檢測(cè)技術(shù)也有其適用的前提，必須按照國家有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的程序、步驟正確應(yīng)用才能保證其檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確。

1)試樁—錨樁—基準(zhǔn)樁間距。對(duì)于采用錨樁反力梁方式或錨樁反力梁堆載聯(lián)合方式的靜載檢測(cè)，要特別注意試樁—錨樁—基準(zhǔn)樁間距問題。對(duì)此有關(guān)規(guī)范已做明確規(guī)定(間距應(yīng)≥4d且≥2.0 m)，此規(guī)定的目的是靜載檢測(cè)要盡可能接近基樁的實(shí)際工作條件，使檢測(cè)結(jié)果盡可能準(zhǔn)確。但在實(shí)際應(yīng)用中，大多情況下常用工程樁作為檢測(cè)用試樁和錨樁，其間距大多情況下不能滿足規(guī)范規(guī)定要求，而試樁、錨樁和基準(zhǔn)樁間距更是被忽視，這樣做的結(jié)果是檢測(cè)數(shù)據(jù)不可能準(zhǔn)確，對(duì)沉降要求嚴(yán)格的建筑物安全危害尤甚。用工程樁作為檢測(cè)用試樁和錨樁的原因主要是:檢測(cè)機(jī)構(gòu)為了承攬業(yè)務(wù)，迎合業(yè)主要求;降低檢測(cè)成本，隱瞞檢測(cè)技術(shù)要求;或者根本就不清楚樁的荷載傳遞機(jī)理和規(guī)范規(guī)定之含義。

2)基準(zhǔn)梁設(shè)置。為了方便記錄試樁位移的百分表或位移傳感器安裝，基準(zhǔn)梁一般由型鋼制作而成，基準(zhǔn)梁兩端的基準(zhǔn)樁一般為粗鋼筋，基準(zhǔn)梁和基準(zhǔn)樁的連接應(yīng)一端為固定連接、另一端為鉸接或自由連接。此規(guī)定的目的是在環(huán)境溫度發(fā)生變化、基準(zhǔn)梁發(fā)生收縮變形時(shí)盡可能減少百分表或位移傳感器的測(cè)試誤差。但在實(shí)際應(yīng)用中，多數(shù)樁的靜載檢測(cè)忽視了這點(diǎn)，基準(zhǔn)梁和兩端基準(zhǔn)樁的連接不是皆為固定就是一端固定另一端放置在塊狀物體上(如試塊、磚塊等)。這樣做的結(jié)果是，由于環(huán)境可能的變化，基準(zhǔn)梁發(fā)生額外變形，使百分表或位移傳感器記錄試樁位移數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，進(jìn)而影響基樁承載力的正確判定。究其原因，主要是檢測(cè)機(jī)構(gòu)圖檢測(cè)安裝方便或不甚清楚基準(zhǔn)梁設(shè)置之規(guī)定。

3)荷載架剛度。荷載架是基樁靜載檢測(cè)提供反力的裝置，其剛度是否足以滿足基樁檢測(cè)要求，關(guān)系到基樁檢測(cè)是否安全及檢測(cè)數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確。如荷載架的剛度不是足夠大，就會(huì)在試驗(yàn)到高噸位時(shí)出現(xiàn)安全事故或由于荷載架的變形過大其積蓄的變形能突然釋放造成檢測(cè)數(shù)據(jù)的偏離。荷載架的整體承載力應(yīng)不低于基樁承載力的1.5倍。

2.2 動(dòng)載檢測(cè)技術(shù)

動(dòng)載檢測(cè)包括基樁高應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)和基樁低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)。盡管基樁動(dòng)載檢測(cè)技術(shù)在其整體理論上還尚需進(jìn)一步完善，但只要注意加強(qiáng)動(dòng)靜對(duì)比、實(shí)際對(duì)造、規(guī)范操作，由于其檢測(cè)樣本多，其檢測(cè)結(jié)果精度還是能夠滿足工程需要。

1)高應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)。

高應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)代表性分析方法為凱斯(CASE)法和波動(dòng)方程擬合法(CAPWAP)。

高應(yīng)變動(dòng)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)采集到的波形曲線應(yīng)該是:Fv—t曲線的Fmax，Vmax前面曲線應(yīng)重合，F(xiàn)，V峰值應(yīng)成比例，兩種曲線最終應(yīng)歸零等。在此前提下判定高應(yīng)變動(dòng)測(cè)得到的總靜阻力是否代表基樁極限承載力，主要查看高應(yīng)變動(dòng)測(cè)得到眾多數(shù)據(jù)中的最大錘擊力Fmax及最大動(dòng)位移Dmax。

在高應(yīng)變動(dòng)測(cè)的實(shí)際應(yīng)用中，其基樁檢測(cè)報(bào)告給出的Fv—t曲線往往出現(xiàn)Fmax，Vmax前面曲線不重合，F(xiàn)，V峰值不成比例或兩種曲線最終應(yīng)歸零等情況。這就表明高應(yīng)變現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)記錄到的波形曲線不合格，采集到的數(shù)據(jù)信號(hào)不正確，這時(shí)，無論采用CAPWAP法或CASE法，其給出的分析計(jì)算結(jié)果就不可能正確。究其原因，主要存在以下幾種情況:基樁檢測(cè)人員對(duì)高應(yīng)變動(dòng)測(cè)理論知之甚少;傳感器安裝不正確;過分相信先進(jìn)儀器設(shè)備等。高應(yīng)變動(dòng)測(cè)結(jié)果是通過計(jì)算機(jī)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采集到的數(shù)據(jù)分析計(jì)算完成的，無論高應(yīng)變現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)記錄到的波形曲線是否合格，采集到的數(shù)據(jù)信號(hào)是否正確，計(jì)算機(jī)并不能識(shí)別，對(duì)于采集到的錯(cuò)誤信號(hào)如不加以剔除，計(jì)算機(jī)照樣采用，從而給出錯(cuò)誤信號(hào)下的計(jì)算結(jié)果?？上攵?，對(duì)高應(yīng)變現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)記錄到的波形曲線不加分析判斷就出據(jù)檢測(cè)報(bào)告，這種行為是極其危險(xiǎn)的。

2)低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)。

低應(yīng)變代表性的方法為反射波法。反射波法的基本假定是把樁視為一維彈性桿件，基本原理是在樁頂部給樁施加豎向激振，彈性波沿樁身向下傳播，當(dāng)樁身存在明顯波阻抗差異的界面(如斷樁、縮徑、離析、擴(kuò)徑等)時(shí)，將產(chǎn)生反射波，據(jù)此可判定樁身完整性并能對(duì)樁的實(shí)際長度給予校核。

在實(shí)際應(yīng)用中，反射波法檢測(cè)報(bào)告還常存在樁身離析、加泥和縮徑的誤判，樁身縮徑和擴(kuò)徑的誤判。存在樁身離析、加泥和縮徑的基樁，其缺陷部位的截面阻抗均小于正常樁身截面阻抗。存在樁身離析、加泥的基樁，其承載力肯定小于正?；鶚冻休d力;存在樁身縮徑的基樁，其承載力不一定小于正常基樁承載力。而樁身縮徑和擴(kuò)徑更是在基樁缺陷類型上有本質(zhì)區(qū)別。究其造成樁身離析(加泥)和縮徑的誤判、樁身縮徑和擴(kuò)徑的誤判的原因主要是:檢測(cè)人員不甚清楚反射波法的基本原理;應(yīng)力波曲線中雜波未處理或處理過度;未注重現(xiàn)場(chǎng)開挖比對(duì)等。反射波法應(yīng)力波曲線的判定正確與否，關(guān)系到整個(gè)樁基工程的質(zhì)量安全和造價(jià)，此類技術(shù)問題應(yīng)當(dāng)予以澄清。

2.3 預(yù)估技術(shù)

基樁承載力預(yù)估技術(shù)門類眾多，各有其邊界條件及適用對(duì)象，是建立在樣本數(shù)量足夠大的統(tǒng)計(jì)技術(shù)基礎(chǔ)上的，它只能是基樁承載力檢測(cè)的一類輔助技術(shù)。如果基樁檢測(cè)人員不甚了解樁的荷載傳遞機(jī)理、施工工藝、設(shè)計(jì)理論等方面的知識(shí)，最好不要盲目照搬使用。

3 結(jié)語

基樁靜載檢測(cè)的理論模型最接近樁的實(shí)際工作狀態(tài)，檢測(cè)數(shù)據(jù)最為準(zhǔn)確，但其檢測(cè)周期長，檢測(cè)樣本數(shù)量少，不利于評(píng)定整個(gè)工程的基樁承載力和施工質(zhì)量?；鶚陡邞?yīng)變檢測(cè)和靜載檢測(cè)相比檢測(cè)周期短，檢測(cè)數(shù)量亦可進(jìn)一步增加，其理論模型也趨于進(jìn)一步完善，對(duì)整個(gè)樁基工程可統(tǒng)計(jì)評(píng)定，但其得出的基樁承載力是建立在動(dòng)、靜對(duì)比基礎(chǔ)上的，對(duì)檢測(cè)人員的技術(shù)素質(zhì)和實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)亦要求很高。基樁低應(yīng)變檢測(cè)由于其檢測(cè)費(fèi)用低、操作簡便，可大面積抽檢工程樁的成樁質(zhì)量，有利于整個(gè)樁基工程的質(zhì)量控制。

隨著新的樁基設(shè)計(jì)理論和新的樁型出現(xiàn)，基樁檢測(cè)技術(shù)特別是動(dòng)載檢測(cè)技術(shù)已遇到新的挑戰(zhàn)。如疏樁設(shè)計(jì)理論、支盤樁、復(fù)合基樁等新樁型，均不適用于動(dòng)載檢測(cè)理論模型。

總之，規(guī)范基樁靜載檢測(cè)技術(shù)，發(fā)展動(dòng)載檢測(cè)技術(shù)，堅(jiān)持動(dòng)、靜結(jié)合，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，只有這樣才能保證基樁檢測(cè)技術(shù)正確發(fā)展。

［1］JGJ 106-2003，建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］馬裕國，解志浩.基樁高應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)在工程樁檢測(cè)中的應(yīng)用［J］.山西建筑，2003，29(1):53-54.

［3］姜蓮玉，席 俊.低應(yīng)變法現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)基樁完整性的問題與對(duì)策［J］.山西建筑，2008，34(19):100-101.

［4］李凌云.淺談反射波法基樁低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)的幾個(gè)問題［J］.山西建筑，2006，32(18):86-87.