建筑樁基工程質(zhì)量檢測方法概析

康天蓓，王志斌，趙儉斌

(沈陽建筑大學(xué) 土木工程學(xué)院，沈陽 110168)

0 引言

樁基礎(chǔ)由沉入土中的樁和連接樁頂?shù)某信_(tái)或承臺(tái)梁組成，作為普遍應(yīng)用的深基礎(chǔ)形式，它具有較好的抗震能力、較高的承載能力，在特殊土質(zhì)中發(fā)揮沉降小的優(yōu)勢。因此，在我國城市建設(shè)、橋梁以及道路建設(shè)中備受青睞。為保證樁基礎(chǔ)工程質(zhì)量，提高樁基工程的可靠性，需對(duì)樁身質(zhì)量及單樁承載力等方面，做好全面而精準(zhǔn)的檢測與控制。

1 樁基工程質(zhì)量檢測概述

樁基工程質(zhì)量檢測可以追溯到20 世紀(jì)70 年代。作為新興行業(yè)，樁基檢測方法隨著我國建設(shè)事業(yè)的不斷發(fā)展，通過不斷改進(jìn)檢測方法，已經(jīng)由簡單的靜載抽檢單樁豎向承載力，發(fā)展為現(xiàn)在普遍應(yīng)用的高應(yīng)變、低應(yīng)變、聲波透射、鉆孔取芯等更為簡易而精準(zhǔn)的方法。保證了樁基工程的可靠性。

2 樁基工程檢測現(xiàn)狀

經(jīng)過幾十年的發(fā)展，許多高素質(zhì)人才積極投身樁基檢測行業(yè)的研究，使得檢測樁基礎(chǔ)在檢測方法和檢測手段方面已取得令人矚目的成果，測試人員能合理運(yùn)用各種樁基檢測方法，理性思考合適的檢測手段；樁基檢測管理人員能夠合理管理并正確導(dǎo)向樁基檢測市場的運(yùn)行，引導(dǎo)樁基檢測的正確發(fā)展方向。樁基工程質(zhì)量檢測整體看來呈良好的發(fā)展勢態(tài)。但是，龐大的樁基施工隊(duì)伍、良莠不齊的施工工藝及施工機(jī)器，使得樁基施工質(zhì)量有待提高。樁基工程是建筑工程的基礎(chǔ)，“一著不慎滿盤皆輸”，由樁基工程質(zhì)量問題引起的建筑工程質(zhì)量事故屢見不鮮。有偷工減料造成質(zhì)量問題，在樁基工程中更有嚴(yán)重的浪費(fèi)現(xiàn)象。如由于工作人員未秉承質(zhì)量第一原則，未按照規(guī)定程序設(shè)計(jì)樁承載能力，而是憑經(jīng)驗(yàn)估計(jì)設(shè)計(jì)樁的數(shù)量和長度，使得樁基的承載能力沒有得到合理發(fā)揮，造成極大浪費(fèi)。背離了我國建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)的發(fā)展方向，樁基工程質(zhì)量檢測方法有待提高。

3 樁基工程質(zhì)量檢測步驟

由灌注樁的施工步驟，我們可將樁基工程質(zhì)量檢測分為成孔質(zhì)量檢測和成樁質(zhì)量檢測兩個(gè)方面。成孔作業(yè)施工環(huán)境復(fù)雜，一般在地下或水中完成，在灌注樁中作為第一個(gè)施工環(huán)節(jié)，有著一定的復(fù)雜程度，稍有不慎便可能出現(xiàn)成孔坍塌、樁底沉渣過厚、成孔口徑縮小等常見問題。成樁作業(yè)相對(duì)簡單，在檢測中又可以分為樁的承載力檢測和樁的完整性檢測兩個(gè)方面。

3.1 檢測成孔質(zhì)量

成孔作為灌注樁施工的重要環(huán)節(jié)，其質(zhì)量影響并制約成樁質(zhì)量。具體來說體現(xiàn)在4 點(diǎn)：1)樁孔的孔徑影響成樁的側(cè)摩擦力、樁尖端及整體的承載力。孔徑大，則可以增加樁側(cè)摩擦力，增強(qiáng)樁尖端承載力，隨之增加樁整體承載能力，反之亦然；2)樁孔的不均勻直徑將影響成樁阻力。若上部擴(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；3)樁孔偏斜影響樁的承載能力，使得基樁承載能力不能完全發(fā)揮；4)樁底沉渣影響樁的承載能力，沉渣薄，增加樁長，增強(qiáng)樁端承載能力。總的來說，要充分檢測樁的孔徑、偏斜程度、樁底沉渣、成孔深度。

3.2 檢測樁的承載力

進(jìn)行樁承載力檢測時(shí)，靜荷載實(shí)驗(yàn)與動(dòng)荷載實(shí)驗(yàn)相比，靜荷載所施的荷載速率能滿足實(shí)驗(yàn)要求，且模擬了工程實(shí)際加荷載速率，采用靜荷載能安全檢測樁實(shí)際承載能力。

3.3 檢測樁的完整性

低應(yīng)變動(dòng)測法通常運(yùn)用基樁的完整性檢測，低應(yīng)變動(dòng)測法的原理是在合理利用機(jī)械阻抗理論及波動(dòng)理論的基礎(chǔ)上，對(duì)樁頂施加能造成樁身及其周圍土壤微幅震動(dòng)的激震能量，記錄儀表測量的震動(dòng)數(shù)據(jù)，其后對(duì)采集數(shù)據(jù)嚴(yán)密分析，以檢測樁基工程質(zhì)量，明確樁身是否完整，是否達(dá)到應(yīng)有的承載能力。我們熟知，對(duì)于不同介質(zhì)聲波有不同傳播速度，若是樁基完整即混凝土正常，可以明確聲波在其中的傳播速度范圍，對(duì)于超過范圍的，則表明混凝土可能有夾泥、斷裂、裂縫等缺陷。

4 工程實(shí)例

4.1 工程概況

擬建建筑為某地方寫字樓，高層建筑30 層，建筑物平面圖形為矩形，有1 層地下室，剪力墻結(jié)構(gòu)，樁基礎(chǔ)。經(jīng)實(shí)地勘測，根據(jù)土質(zhì)物理力學(xué)性能及成因?qū)M建建筑下的土層分為7 層。擬建場地地質(zhì)復(fù)雜，土壤濕陷程度為2 級(jí)，有較強(qiáng)的差異沉降敏感性。本工程中地基處理采用鋼筋混凝土鉆孔灌注樁?；鶚对O(shè)計(jì)參數(shù)要求如下：設(shè)計(jì)樁長：工程樁總樁數(shù)：200 根(含試錨樁15 根；L=24.0 m；設(shè)計(jì)樁徑：610 mm；樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高：-7.75～8.95 m；)設(shè)計(jì)要求單樁豎向極限承載力Qu=6 900 kN；混凝土強(qiáng)度等級(jí)：C40。

4.2 工程質(zhì)量檢測方法

通過觀察并分析擬建建筑場地環(huán)境及地質(zhì)條件，采用成孔質(zhì)量檢測與成樁質(zhì)量檢測。成孔質(zhì)量檢測中，抽檢率為20%，主要判斷樁的孔徑、偏斜程度、樁底沉渣、成孔深度是否滿足規(guī)范要求。成樁質(zhì)量檢測中，又分為成樁載荷試驗(yàn)、高應(yīng)變動(dòng)檢測與低應(yīng)變動(dòng)檢測。

為了確定單樁豎向極限承載力是否滿足設(shè)計(jì)要求，隨機(jī)取3 根檢測樁做成樁荷載試驗(yàn)；為判定樁豎向極限承載力是否滿足設(shè)計(jì)要求，隨機(jī)取15 根檢測樁做高應(yīng)變動(dòng)檢測；為確定樁身是否完整、樁身是否有缺陷并判斷缺陷位置，隨機(jī)取35 根做低應(yīng)變動(dòng)檢測。

4.2.1 靜載試驗(yàn)檢測

將需要檢測的3 根成樁(樁徑610 mm，樁長24.0 m)取出，采用錨樁反力慢速持荷載法分別進(jìn)行單樁豎向靜載實(shí)驗(yàn)。記錄并總結(jié)分析數(shù)據(jù)，我們看出圖線沒有出現(xiàn)明顯的陡坡，且荷載加載最大值時(shí)，樁的最終沉降介于12.91～16.03 mm。有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：2 號(hào)樁在荷載加載到最大值時(shí)未破壞，1、3 號(hào)在荷載加載到最大值時(shí)破壞，我們可以得出第2 號(hào)單樁沒達(dá)到極限承載能力，1、3 號(hào)達(dá)到承載能力，其極限承載力可取破壞前一級(jí)的荷載值，得出現(xiàn)場靜載試驗(yàn)的單樁極限承載力。

4.2.2 高應(yīng)變動(dòng)力檢測

將需要檢測的10 根樁取出，采用FEI-C3 型動(dòng)測分析系統(tǒng)進(jìn)行高應(yīng)變動(dòng)檢測，此儀器設(shè)計(jì)精巧、檢測結(jié)果精準(zhǔn)，且在檢測過程前均進(jìn)行過整機(jī)標(biāo)定，檢測中儀器工作正常。其高應(yīng)變檢測的基本原理是：首先在樁頂作用適當(dāng)?shù)腻N擊力，錘擊力通過樁身傳播，即壓縮波，當(dāng)壓縮波到達(dá)樁底后由壓縮波轉(zhuǎn)變?yōu)槔Σ?，并由樁底向樁頂傳播，由此循環(huán)往復(fù)，F(xiàn)EI-C3 型動(dòng)測分析系統(tǒng)記錄并分析檢測結(jié)果。檢測結(jié)果：所檢測的10 根樁的單樁豎向極限承載力基本值Qu 均位于6 577～7 147 kN 之間，單樁豎向極限承載力平均值為6 864 kN，故根據(jù)本次高應(yīng)變檢測結(jié)果綜合判定單樁極限承載力為6 864 kN。

4.2.3 低應(yīng)變動(dòng)力檢測

將需要檢測的40 根樁取出，采用反射波法分別對(duì)40 根樁進(jìn)行低壓應(yīng)變動(dòng)力測試。被檢測的40根樁，樁身的應(yīng)力波波速C 介于2 941～4 328 m/s之間，平均波速C=3 800 m/s。其中，Ⅰ類樁37 根，占檢測樁數(shù)的92.5%；Ⅱ類樁3 根，占檢測樁數(shù)的7.5%依據(jù)建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范(JGJ106—2003)中3.5.1 的規(guī)定，滿足工程使用要求。

5 結(jié)語

總之，隨著我國城鄉(xiāng)建設(shè)事業(yè)的迅速發(fā)展，樁基工程可將樁基上部分荷載傳遞至穩(wěn)定的地底層，提高建筑穩(wěn)定性，備受建筑工程青睞，已逐漸成為建筑基礎(chǔ)形式，是建筑物的重要組成部分。為保證建筑質(zhì)量，樁基檢測工作是整個(gè)建筑工程中不可缺少的環(huán)節(jié)，只有提高樁基檢測工作的質(zhì)量和檢測評(píng)定結(jié)果的可靠性，才能真正地確保樁基工程乃至建筑工程的質(zhì)量與安全。

[1]劉巧玲.樁基檢測靜載實(shí)驗(yàn)的質(zhì)量控制[J].西部探礦工程,2007(9).

[2]段爾煥,劉道方.樁基實(shí)驗(yàn)檢測技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用綜述[J].云南大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2008(22).

[3]朱喜源,黃文通.樁基檢測方式與發(fā)展淺談[J].山西建筑,2007(20).

[4]王浩偉.談建筑工程樁基檢測中存在的問題與對(duì)策[J].建筑科學(xué),2011(3).