模型樁實(shí)驗(yàn)基地建設(shè)與實(shí)踐

劉 征，王正興

（山東省水利科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250013）

目前樁基礎(chǔ)的使用較為普遍，國家規(guī)范規(guī)定工程樁必須進(jìn)行承載力和樁身完整性檢測。承載力檢測主要采用靜載試驗(yàn)及高應(yīng)變法完成，樁身完整性主要采用低應(yīng)變法和聲波透射法檢測。樁基受工程地質(zhì)條件、施工工藝、樁型等因素影響，隱蔽性強(qiáng)，易產(chǎn)生缺陷，對建筑物的安全及耐久性構(gòu)成嚴(yán)重威脅。

樁基質(zhì)量檢測影響因素多（樁型、樁徑、地質(zhì)情況、檢測人員、儀器等），涉及的學(xué)科多（聲波理論、巖土工程、工程地質(zhì)及設(shè)計(jì)施工等），且處于發(fā)展中，因此對檢測人員的素質(zhì)、技術(shù)水平和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)要求較高。為了提高樁基檢測技術(shù)人員的素質(zhì)和水平，進(jìn)行樁基檢測技術(shù)培訓(xùn)、考核，同時為樁基檢測的科研開發(fā)提供實(shí)驗(yàn)場所，綜合考慮樁型和缺陷類型等因素，設(shè)計(jì)并建設(shè)模型樁實(shí)驗(yàn)基地。

1 模型樁基地建設(shè)

模型樁基地位于山東省水利科學(xué)研究院在濟(jì)南市崮山鎮(zhèn)的實(shí)驗(yàn)基地內(nèi)，共設(shè)計(jì)混凝土灌注樁20根，樁徑800 mm，樁長8～10 m，樁身混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C30。分別設(shè)計(jì)有樁身完整性檢測模型樁6根，承載力模型樁6根（靜載試驗(yàn)和高應(yīng)變法模型樁各3根），抗拔錨樁8根。錨樁均設(shè)有不同形式的變徑，既可提高抗拔承載力又可作為樁身完整性模型樁使用，可節(jié)約工程造價。

場地內(nèi)可進(jìn)行靜載試驗(yàn)、低應(yīng)變、高應(yīng)變、超聲波法等樁基測試。

施工前期首先對場地進(jìn)行地質(zhì)勘探，對土層進(jìn)行試驗(yàn)分析，并依據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94—2008）計(jì)算樁端及樁側(cè)土層承載力，為模型樁抗壓承載力試驗(yàn)提供重要依據(jù)。土層在勘探揭露深度范圍內(nèi)由粉質(zhì)黏土過渡到樁端卵石持力層，土層物理力學(xué)性狀較好，適合采用人工挖孔樁，且樁身形狀較易保證。

1.1 施工階段

施工準(zhǔn)備、清理場地后進(jìn)行測量放樣，首先按照設(shè)計(jì)要求人工造孔并制作鋼筋籠。然后在樁身完整性模型樁的鋼筋籠上設(shè)置用于聲波透射法檢測的聲測管和不同形式的缺陷。最后進(jìn)行鋼筋籠制安、澆筑混凝土及處理樁頭。設(shè)計(jì)及施工時注意以下幾點(diǎn)：

1）在樁身完整性模型樁上設(shè)置多種不同形式的缺陷（縮徑、擴(kuò)徑、局部夾泥、空洞、離析、斷裂），缺陷設(shè)計(jì)為深層、淺層缺陷，嚴(yán)重、輕微缺陷，單一、復(fù)雜缺陷，并設(shè)計(jì)有不同方向的缺陷，錨樁設(shè)計(jì)有擴(kuò)底、擴(kuò)徑。部分模型樁斷面示意圖見圖1。

2）承載力模型樁樁頭加設(shè)鋼護(hù)筒，高度1倍樁徑（800 mm），防止樁頭受壓破壞。

3）錨樁樁身均配有鋼筋(其他模型樁只在樁身上部配鋼筋)，豎向受力筋采用Φ25鋼筋，防止樁身受拉斷裂。所有模型樁在樁身上部加密箍筋。模型樁配筋圖見圖2、3、4。

4）聲測管均勻分布于樁身，固定于鋼筋上，防止變形、傾斜及漏水現(xiàn)象的發(fā)生。

圖1 部分模型樁斷面示意圖

圖2 承載力及完整性模型樁配筋圖

圖3 錨樁配筋圖

圖4 完整性模型樁橫向配筋圖

1.2 質(zhì)量保證

在施工過程中，著重抓好以下幾個環(huán)節(jié)，保證成樁質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求：1）開工前向全體施工人員進(jìn)行技術(shù)交底，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求施工；2）嚴(yán)把原材料進(jìn)貨關(guān)，商品混凝土、鋼筋等原材料必須經(jīng)技術(shù)人員核驗(yàn)后方可使用；3）施工現(xiàn)場技術(shù)人員對施工進(jìn)度、成孔及鋼筋籠制安質(zhì)量、缺陷位置及缺陷形式、混凝土澆筑進(jìn)行全程監(jiān)督，并詳細(xì)記錄。

2 現(xiàn)場對比試驗(yàn)

在樁身混凝土強(qiáng)度達(dá)到要求后，采用靜載法及高應(yīng)變法測試其承載力，并與計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比，分析原因。承載力模型樁主要用于培訓(xùn)、考核檢測人員對測試方法的操作過程。

分別采用聲波透射法及低應(yīng)變法對模型樁樁身的完整性進(jìn)行測試，以判斷缺陷樁成樁質(zhì)量及缺陷是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。其中4根模型樁設(shè)計(jì)為：A樁存在深層輕微縮徑；B樁存在深層嚴(yán)重縮徑及淺層輕微縮徑；C樁樁身中部有夾泥；D樁淺層存在嚴(yán)重縮徑。

進(jìn)行4根樁設(shè)計(jì)斷面圖及兩種方法測試信號對比。通過兩種檢測方法實(shí)測信號可以看出，兩種方法均能準(zhǔn)確檢測出缺陷的存在，超聲波信號測試精度較高。如A樁淺層輕微缺陷在低應(yīng)變信號上反映不明顯，而超聲波信號反映明顯。兩種測試方法雖然能檢測到缺陷，但對缺陷性質(zhì)都較難區(qū)分。綜合分析兩種測試方法所反映的缺陷位置及程度，與設(shè)計(jì)斷面基本吻合，模型樁的制作是成功的。

3 結(jié)語

隨著我國建設(shè)的迅猛發(fā)展、樁基工程的廣泛應(yīng)用，基樁檢測單位的計(jì)量認(rèn)證、科研實(shí)驗(yàn)和培訓(xùn)考核市場也會不斷增長。模型樁基地建成后，已開展過多次基樁承載力和樁身完整性測試工作，產(chǎn)生了巨大的的社會和經(jīng)濟(jì)效益。但由于模型樁樁型單一，數(shù)量相對較少，仍不能滿足實(shí)際工程需要，有待今后進(jìn)一步完善、提高。