建筑工程基樁檢測技術(shù)

劉 冀

中化地質(zhì)礦山總局湖南地質(zhì)勘查院,湖南長沙 410004

0 引言

本工程為住宅項(xiàng)目2期，共分為6種戶型：A1、A2、B1、B2、B3、C2；其中A類為地上二層，B、C類為地上三層。本項(xiàng)目所采取的樁基礎(chǔ)為預(yù)制樁基礎(chǔ)和超流態(tài)混凝土灌注樁基礎(chǔ)，單棟樁數(shù)量A、B類小于50根，C類大于50根。地基基礎(chǔ)設(shè)計等級為丙級，樁基礎(chǔ)安全等級為二級。

對設(shè)計等級高、地質(zhì)條件復(fù)雜、施工質(zhì)量變異性大的樁基，或低應(yīng)變完整性判定可能有技術(shù)困難時，提倡采用靜載試驗(yàn)、鉆芯或開挖等直接法進(jìn)行驗(yàn)證。根據(jù)《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》（JGJ106-2003）3.1.1條強(qiáng)制性規(guī)定，本工程樁應(yīng)進(jìn)行單樁承載力和樁身完整性抽樣檢測。

1 樁的靜載試驗(yàn)

單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)：采用接近于豎向抗壓樁的實(shí)際工作條件的試驗(yàn)方法，確定單樁豎向抗壓承載力，是目前公認(rèn)的檢測基樁豎向抗壓承載力最直觀、最可靠的試驗(yàn)方法；也是宏觀評價樁的變形和破壞性狀的依據(jù)。靜載試驗(yàn)所得荷載-沉降（Q-s）曲線的型態(tài)隨樁側(cè)和樁端土層的分布與性質(zhì)、成樁工藝、樁的形狀和尺寸、應(yīng)力歷史等諸多因素而變化。雖然試驗(yàn)中也能得到與承載力相對應(yīng)的沉降，但必須指出，靜載試驗(yàn)中的沉降量s與建筑（構(gòu)）物的后期沉降量s＇是不一樣的。

Q-s曲線是樁土體系的荷載傳遞、側(cè)阻和端阻的發(fā)揮性狀的綜合反應(yīng)。由于樁側(cè)阻力一般先于樁端阻力發(fā)揮，因此Q-s曲線的前段主要受側(cè)阻力制約，而后段則主要受端阻力制約。但是對于下列情況則例外：1）超長樁（L/D＞100），Q-s全程受側(cè)阻性狀制約；2）短樁（L/D＜10）和支承于較硬持力層上的短至中長（L/D≤25）擴(kuò)底樁，Q-s前段同時受側(cè)阻和端阻性狀的制約；3）支承于巖層上的短樁，Q-s全程受端阻及嵌巖阻力制約。

采用荷重傳感器和壓力傳感器時，一般要求傳感器的測量誤差不應(yīng)大于1%。沉降測量宜采用位移傳感器或大量程百分表，對于機(jī)械式大量程（50mm）百分表，全程示值誤差和回程誤差分別不超過40μm和8μm，相當(dāng)于滿量程測量誤差不大于0.1%。因此《規(guī)范》要求沉降測量誤差不大于0.1%FS，分辨力優(yōu)于或等于0.01mm。常用的百分表量程有50mm、30mm、10mm，量程越大、周期檢定合格率越低，但沉降測量使用的百分表量程過小，可能造成頻繁調(diào)表，影響測量精度。

在基樁靜載試驗(yàn)過程中，為了有效地確保不會因樁頭破壞而終止試驗(yàn)，但樁頭部位往往承受較高的垂直荷載和偏心荷載，因此，一般應(yīng)對樁頭進(jìn)行處理。

2 低應(yīng)變動力檢測

2.1 檢測原理

在樁身頂部進(jìn)行垂向激振，彈性波沿著樁體向下傳播。樁身內(nèi)存在明顯波阻抗差異的界面或樁身截面積變化部位，將產(chǎn)生反射波。經(jīng)接收放大、濾波和資料處理，即可識別來自樁身不同部位的反射信息，據(jù)此計算樁身波速，判斷樁身完整性。本次檢測設(shè)備為中科院武漢巖土力學(xué)研究所生產(chǎn)的RSM-PRT基樁儀及配套速度、加速度傳感器，檢測設(shè)備經(jīng)過國家相關(guān)計量單位認(rèn)證，并標(biāo)定合格。在測試前應(yīng)先將樁頭浮漿清除整平，然后用耦合劑將傳感器與樁頭緊密接觸。正確全面檢測基樁質(zhì)量，在樁頂中心（2/3）R處位置上安置換能器，并在樁中心位置進(jìn)行垂向激振，多方位、多頻段激發(fā)。低應(yīng)變動力檢測見圖1所示。根據(jù)樁反射波的到時、幅值和波形特征等來判據(jù)并對樁身的完整性進(jìn)行綜合分類。

圖1 低應(yīng)變動力檢測示意圖

2.2 現(xiàn)場檢測準(zhǔn)備

1）動測宜在基槽開挖至設(shè)計底標(biāo)高鑿去樁頭浮漿或松散、破損部分，露出新鮮密實(shí)混凝土面，并使樁頭保持平整，現(xiàn)澆樁離樁邊10cm～20cm成等腰三角形磨三個直徑為10cm的特平點(diǎn)；

2）一般情況下，檢測樁檢測時混凝土齡期需14天以上，工期進(jìn)度緊迫時，可適當(dāng)縮短齡期，但混凝土應(yīng)達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度等級的70%，且不小于15MPa；

3）樁頭的材質(zhì)、強(qiáng)度、截面尺寸應(yīng)與樁身基本等同；

4）樁頂面應(yīng)平整干凈密實(shí)并與樁軸線基本垂直且無積水，妨礙正常測試的樁頂外露主筋應(yīng)割掉；

5）清除樁頭碎石、雜物、泥漿和積水，使樁頭保持清潔、干燥；在檢測之前，樁頂承臺不得綁扎鋼筋；

6）本工程的抽檢數(shù)量為工程樁總數(shù)100%的基樁進(jìn)行檢測。

2.3 檢測技術(shù)

采取小應(yīng)變進(jìn)行基樁的檢測，其測試參數(shù)設(shè)置的合理是很關(guān)鍵，筆者總結(jié)了一些關(guān)于基樁檢測參數(shù)設(shè)定的要點(diǎn)如下：

1）時域信號記錄的時間段長度應(yīng)在2L/c時刻后延續(xù)不少于5ms；幅頻信號分析的頻率范圍上限不應(yīng)小于2 000Hz；

2）設(shè)定樁長應(yīng)為樁頂至樁底的施工樁長，設(shè)定樁身截面積應(yīng)為施工截面積；

3）樁身波速按本地同類型的測試值初步設(shè)定；

4）采樣時間間隔或采樣頻率應(yīng)根據(jù)樁長、樁身波速和頻域分辨率合理選擇；時域信號采樣點(diǎn)數(shù)不宜少于1024點(diǎn)。

對于測量傳感安裝和激振操作應(yīng)采取以下要點(diǎn)：

1）傳感器安裝應(yīng)與樁頂面垂直；用耦合劑粘結(jié)時，應(yīng)具有足夠的粘結(jié)強(qiáng)度；

2）實(shí)心樁的激振點(diǎn)位置應(yīng)選擇在樁中心，測量傳感器安裝位置宜為距樁中心2/3半徑處?？招臉兜募ふ顸c(diǎn)與測量傳感器安裝在同一水平面上且在壁厚1/2處，并與樁中心連線成90°夾角；

3）激振點(diǎn)與測量傳感器安裝位置應(yīng)避開鋼筋籠的主筋影響；

4）激振方向應(yīng)沿樁軸線方向；

5）瞬態(tài)激振應(yīng)通過現(xiàn)場敲擊試驗(yàn)，選擇合適重量的激振力錘和錘墊，宜用寬脈沖獲取樁底或樁身下部缺陷反射信號，宜用窄脈沖獲取樁身上不缺陷反射信號。

信號采集和篩選應(yīng)采取以下要點(diǎn)：

1）每個檢測點(diǎn)的紀(jì)錄有效信號數(shù)不宜少于3個；

2）檢查判斷實(shí)測信號是否反映樁身完整性特征；

3）不同檢測點(diǎn)及多次實(shí)測時域信號一致性較差，應(yīng)分析原因，增加檢測點(diǎn)數(shù)量；

4）信號不應(yīng)失真和產(chǎn)生零漂，信號幅值不應(yīng)超過測量系統(tǒng)的量程。

3 結(jié)論

本文結(jié)合樁基檢測實(shí)例，探討了本工程所采用的樁基檢測技術(shù)的原理及其在建筑工程樁基檢測中施工技術(shù)，結(jié)合該基礎(chǔ)檢測，提出樁基檢測技術(shù)的方法以及樁基檢測要點(diǎn)，旨在能為類似工程的樁基檢測提供參考借鑒。

[1]劉鼎輝.樁基檢測技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用研究[J].黑龍江科技信息，2011(6).

[2]徐澤勇.淺談樁基檢測技術(shù)在建筑工程中的使用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2010(11).