多種基樁檢測(cè)方法的實(shí)例分析

胡志鴻

摘要：目前大部分工程基礎(chǔ)均采用樁基礎(chǔ)，基樁檢測(cè)方法較多，各種方法都有各自的優(yōu)點(diǎn)，也存在不同的局限性。在工程檢測(cè)當(dāng)中，都應(yīng)該采用多種不同的方法進(jìn)行檢測(cè)，相互補(bǔ)充，作充分的對(duì)比分析，更好地確保樁基工程安全可靠，同時(shí)也能更好地豐富地區(qū)經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：低應(yīng)變;高應(yīng)變;單樁豎向抗壓靜載;對(duì)比

1 工程概況

某擬建工程位于海積平原區(qū)域，設(shè)計(jì)主塔范圍為15層，其余為5層，工程樁總數(shù)216根。采用PHC 600 AB 130先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（簡(jiǎn)稱PHC樁）。因該區(qū)第四系覆蓋層很厚，基巖埋藏很深，在勘察深度范圍內(nèi)未揭露基巖，且周邊無(wú)相同或相近地質(zhì)條件PHC樁載荷試驗(yàn)相關(guān)數(shù)據(jù)和資料，結(jié)構(gòu)上所需荷載較大（預(yù)估單樁豎向抗壓極限承載力為7800kN），樁端持力層只能選在可塑～硬塑⑩2-1粘土層上，為純摩擦樁。設(shè)計(jì)方擬選三根樁分別進(jìn)行低應(yīng)變法、高應(yīng)變法和單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)，以取得可靠的數(shù)據(jù)進(jìn)行下一步設(shè)計(jì)。所選樁均分布在地下室大底板下，編號(hào)為S-1#、S-2#和S-3#，強(qiáng)度為C80，樁長(zhǎng)均為46.00m。樁施工采用錘擊貫入法沉樁，錘重8T，落距1.5m。

2 實(shí)施方案

本次試樁共3根，采用高、低應(yīng)變法及單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)，經(jīng)建設(shè)方、監(jiān)理及設(shè)計(jì)方等多方建議，并考慮到場(chǎng)地的情況、檢測(cè)方法間的影響，以及周邊工程施工對(duì)道路的影響。確定檢測(cè)順序?yàn)榈蛻?yīng)變法→高應(yīng)變法→單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)?？紤]到高應(yīng)變法檢測(cè)重錘瞬時(shí)激發(fā)樁土阻力與樁端支承力，對(duì)樁土間的影響相對(duì)靜載試驗(yàn)來(lái)說(shuō)基本可以忽略，且靜載試驗(yàn)在高應(yīng)變法檢測(cè)不少于28d后進(jìn)行，以確保檢測(cè)數(shù)據(jù)科學(xué)可靠。

3 低應(yīng)變法檢測(cè)

低應(yīng)變法是普查基樁樁身質(zhì)量的最佳方法之一，它無(wú)損、快捷、高效、經(jīng)濟(jì)、輕便等優(yōu)良特性，優(yōu)勢(shì)的背后也有局限性。低應(yīng)變法以一維波動(dòng)理論為基礎(chǔ)，應(yīng)用應(yīng)力波特征來(lái)檢驗(yàn)樁身質(zhì)量。通過(guò)在樁頂施加激振信號(hào)產(chǎn)生應(yīng)力波，該應(yīng)力波沿樁身傳播過(guò)程中，遇到不連續(xù)界面和樁底面時(shí)，將產(chǎn)生反射波，檢測(cè)分析反射波的傳播時(shí)間、幅值和波形特征，就能判斷樁的完整性。其低應(yīng)變法結(jié)果及實(shí)測(cè)曲線圖如下：

4 高應(yīng)變法檢測(cè)

高應(yīng)變法檢測(cè)使用重錘沖擊樁頂，使樁—土產(chǎn)生足夠的相對(duì)位移，以充分激發(fā)樁周土阻力和樁端支承力，通過(guò)安裝在樁頂以下樁身兩側(cè)的力和加速度傳感器接收樁的應(yīng)力波信號(hào)，應(yīng)用應(yīng)力波理論分析處理力和速度時(shí)程曲線，并結(jié)合實(shí)測(cè)曲線擬合法，選擇實(shí)測(cè)力、速度或上行波作為邊界條件進(jìn)行擬合，擬合完成時(shí)計(jì)算曲線應(yīng)與實(shí)測(cè)曲線基本吻合，樁側(cè)土摩阻力應(yīng)與地質(zhì)資料基本相符，貫入度的計(jì)算值應(yīng)與實(shí)測(cè)值基本吻合，從而獲得樁的豎向承載力和樁身結(jié)構(gòu)完整性。現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)采用15T整體重錘，大于預(yù)估極限荷載的1.5倍，自由落錘，各樁均進(jìn)行多次錘擊，落距控制在0.5～0.8m，其高應(yīng)變法實(shí)測(cè)曲線如下：

Case法和擬合法分析結(jié)果如下：

試驗(yàn)參數(shù)

實(shí)測(cè)參數(shù)

曲線擬合法分析

樁身結(jié)構(gòu)完整性描述

完整類(lèi)別

樁號(hào)

樁徑

測(cè)點(diǎn)

樁長(zhǎng)

承載力

預(yù)估極限值

彈性波速

測(cè)點(diǎn)處

最大沖擊力

測(cè)點(diǎn)處

最大速度

測(cè)點(diǎn)處

最大動(dòng)位移

貫入度

主要土參數(shù)

動(dòng)測(cè)

承載力

摩阻力

端承力

樁頂

最大位移

Qs

Qt

Js

Jt

#

mm

m

kN

（m/s）

kN

m/s

mm

mm

mm

mm

--

--

kN

kN

kN

mm

S-1

600

42.80

7800

4200

13457

6.54

27.43

2.6

1.93

4.18

0.82

0.56

8779

7612

1167

32.80

完整

I

S-2

600

44.80

7800

4200

14245

6.93

27.75

2.9

1.07

4.57

0.98

0.87

8969

7857

1112

39.20

完整

I

S-3

600

44.80

7800

4200

10711

5.68

26.91

3.1

樁身12.7m左右嚴(yán)重缺陷，不作擬合分析

Ⅳ

S-1#和S-2#樁擬合分析曲線及模擬靜載Q-s曲線圖如下：

S-3#樁在高應(yīng)變法檢測(cè)之前樁身12.1m左右輕微缺陷，而在高應(yīng)變法檢測(cè)首次錘擊后，曲線反映12.7m左右嚴(yán)重缺陷，后再進(jìn)行低應(yīng)法檢測(cè)，缺陷位置反映在12.2m左右。樁周上部土阻力較小，又因接樁位置的焊縫質(zhì)量相對(duì)較差，重錘錘擊后致使原缺陷程度加重。

5 單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)

單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)是目前公認(rèn)的檢測(cè)基樁豎向抗壓承載力最直接、最實(shí)用、最可靠的試驗(yàn)方法，也是一項(xiàng)安全隱患最大、成本最高、耗時(shí)最長(zhǎng)的方法。模擬樁基實(shí)際工作狀態(tài)的最直接的方法，即平臺(tái)上堆放試塊作反力的裝置。本次試驗(yàn)的樁加載至最大試驗(yàn)荷載7800kN時(shí)，維持荷載且達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定，Q-s曲線呈緩變形，s-lgt曲線大致呈平行規(guī)則排列，綜合分析各樁的極限承載力均不小于7800kN。其動(dòng)靜結(jié)果匯總見(jiàn)下表：

樁號(hào)

（#）

樁徑

（mm）

樁長(zhǎng)

（m）

極限承載力（kN）

總沉降量（mm）

殘余沉降量（kN）

承載力特征值對(duì)應(yīng)的沉降量（mm）

動(dòng)測(cè)極限承載力（kN）

動(dòng)測(cè)樁頂位移（mm）

動(dòng)靜對(duì)比誤差（%）

S-1

600

44.00

7800

30.31

16.04

10.32

8779

32.80

12.6

S-2

600

46.00

7800

35.39

17.76

7.95

8969

39.20

15.0

S-3

600

46.00

7800

30.62

12.11

11.73

--

--

--

S-3#樁高、低應(yīng)變法檢測(cè)到樁身存在嚴(yán)重缺陷。依上述單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，承載力仍可達(dá)到預(yù)估的設(shè)計(jì)要求，缺陷對(duì)樁的承載力發(fā)揮未產(chǎn)生影響。

6 對(duì)比分析

低應(yīng)變法相對(duì)高應(yīng)變法的激振頻率要高，對(duì)反映樁身缺陷的精度要高些。S-1#樁和S-2#樁，高低應(yīng)變法檢測(cè)完整性均為Ⅰ類(lèi)。S-3#樁，低應(yīng)變法檢測(cè)12.1m左右輕微缺陷，高應(yīng)變法首次錘擊后反映在12.7m左右嚴(yán)重缺陷，其低應(yīng)變法檢測(cè)在12.2m左右嚴(yán)重缺陷，該樁最后一節(jié)接樁位置為12.0m，相對(duì)來(lái)說(shuō)低應(yīng)變法對(duì)缺陷位置反映精度要高些。

S-1#和S-2#樁動(dòng)靜對(duì)比誤差均在20%內(nèi)。靜載試驗(yàn)極限荷載為預(yù)估最大的試驗(yàn)荷載，根據(jù)其沉降量分析，其Q-s曲線均為緩變形，結(jié)合規(guī)范取40mm為樁的極限承載力（暫不考慮樁的壓縮量），樁的實(shí)際承載能力肯定高于靜載試驗(yàn)的最大試驗(yàn)荷載，動(dòng)靜對(duì)比的誤差相對(duì)會(huì)減小些。相對(duì)來(lái)說(shuō)本次高應(yīng)變動(dòng)測(cè)法的測(cè)試結(jié)果還是比較可靠、比較準(zhǔn)確的。

7 總結(jié)

基樁檢測(cè)方法較多，各種方法都有各自的優(yōu)點(diǎn)，也存在不同的局限性。低應(yīng)變法快捷、經(jīng)濟(jì)，是普查基樁質(zhì)量的優(yōu)良手段。高應(yīng)變法檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)和理論都已趨于成熟，但因素諸多，致使仍不能獨(dú)立作為單樁豎向抗壓承載力的判斷依據(jù)，若采用高應(yīng)變法僅進(jìn)行完整性檢測(cè)應(yīng)時(shí)降低錘重（大于0.3%抗壓承載力特征值且大于20kN），以免重錘錘擊后加重原有缺陷程度。靜荷載試驗(yàn)有著耗時(shí)長(zhǎng)、成本高和危險(xiǎn)性高等缺點(diǎn)，但提供的承載力數(shù)據(jù)十分可靠。動(dòng)靜荷載測(cè)試的對(duì)比分析試驗(yàn)應(yīng)推廣，根據(jù)產(chǎn)生誤差的原因，并采取有效的措施，使高應(yīng)變動(dòng)測(cè)法所得到的參數(shù)更加合理，使測(cè)量結(jié)果可以更加準(zhǔn)確，最終使高應(yīng)變法檢測(cè)單樁豎向抗壓承載力更加可靠。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳凡，徐天平等.樁基質(zhì)量檢測(cè)技術(shù).中國(guó)建筑工業(yè)出版社.2003

[2]羅騏先.樁基工程檢測(cè)手冊(cè).人民交通出版社.2004

[3]廣東省標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)檢測(cè)規(guī)范》（DBJ 15-60-2008）.2008