樁基靜載與低應(yīng)變?cè)跇痘鶛z測(cè)中的配合應(yīng)用

胡瀟瀟 （安徽省建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院，安徽 合肥 230031）

1 兩種常見的樁基檢測(cè)方法概述

1.1 靜載試驗(yàn)法

靜載試驗(yàn)是目前確定單樁承載力最直觀、可靠的檢測(cè)方法，它通過對(duì)樁施加荷載并由儀器根據(jù)荷載試驗(yàn)測(cè)得的沉降關(guān)系曲線，來判斷單樁承載力。靜載試驗(yàn)法包括單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)、單樁豎向抗拔靜載試驗(yàn)和單樁水平靜載試驗(yàn)。本文僅對(duì)其中的單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)進(jìn)行分析。其試驗(yàn)示意圖如圖1所示。

圖1 單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)

1.2 低應(yīng)變反射波法

低應(yīng)變反射波法具有檢測(cè)方法簡(jiǎn)單快捷，檢測(cè)費(fèi)用低和抽檢范圍廣的優(yōu)點(diǎn)，作為基樁完整性檢測(cè)的常用手段，它以波形的反映特征來判斷基樁的缺陷程度和位置。

低應(yīng)變反射波法的基本原理是通過錘子對(duì)樁頂進(jìn)行激振，激振點(diǎn)受迫產(chǎn)生振動(dòng)并產(chǎn)生沿樁身向下傳播的應(yīng)力波，應(yīng)力波到達(dá)樁的底端開始向上反射；當(dāng)樁身某處存在缺陷時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生波的反射并與入射波疊加。這些反映樁身質(zhì)量信息的反射信號(hào)通過安放在樁頂上的傳感器接收，并在儀器上把采集到的模擬信號(hào)放大后再通過轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)來綜合分析，從而判斷出被測(cè)樁的樁身結(jié)構(gòu)完整性，對(duì)樁身完整性是否存在缺陷作出相應(yīng)判斷。其試驗(yàn)示意圖如圖2所示。

圖2 低應(yīng)變法檢測(cè)系統(tǒng)示意圖

2 靜載與低應(yīng)變相配合的必要性

2.1 單一靜載試驗(yàn)在工程檢測(cè)中的不足

由上文樁基靜載試驗(yàn)和低應(yīng)變?cè)囼?yàn)的分析可以看出，這兩種檢測(cè)方法各有其檢測(cè)方向。同時(shí)根據(jù)統(tǒng)計(jì)，同一工程單樁承載力靜載試驗(yàn)離散性大，試驗(yàn)樣本數(shù)一般較少。按常規(guī)的隨機(jī)抽樣檢驗(yàn)方法計(jì)算各工程的承載力值，難度大且不客觀。由于問題樁通常數(shù)量少，小比例抽檢一般找不到，這就會(huì)讓工程質(zhì)量存在不確定性。但實(shí)際情況是，要做大量的靜載試驗(yàn)是不可能的。因此，這就需要通過低應(yīng)變法來和靜載試驗(yàn)法相互配合，對(duì)工程項(xiàng)目進(jìn)行聯(lián)合檢測(cè)。

2.2 低應(yīng)變反射波法的優(yōu)勢(shì)

2.2.1 低應(yīng)變反射波法檢測(cè)簡(jiǎn)單、快速、成本低

靜載試驗(yàn)的設(shè)備都比較笨重。它主要由配重塊、鋼梁和千斤頂?shù)冉M成。檢測(cè)效率基本上為每天1根。它需要投入大量的人力物力，成本高。而基樁動(dòng)測(cè)儀主要是一臺(tái)帶有傳感器和數(shù)據(jù)傳輸線的主機(jī)，便于攜帶。其檢測(cè)效率可以達(dá)到每天幾十根甚至幾百根。

2.2.2 低應(yīng)變反射波法檢測(cè)可以與靜載試驗(yàn)互補(bǔ)

靜載試驗(yàn)的主要目的是測(cè)試樁的承載力。低應(yīng)變?cè)囼?yàn)結(jié)果可以補(bǔ)充和驗(yàn)證靜載試驗(yàn)的結(jié)果。特別是樁身損壞的情況，例如樁身結(jié)構(gòu)的破壞和樁周土的破壞。然而，靜載試驗(yàn)得出的試驗(yàn)曲線不易判定其原因。而低應(yīng)變反射波法則能檢測(cè)出樁身缺陷及其位置，結(jié)合靜載試驗(yàn)結(jié)果可全面掌握工程樁的質(zhì)量。

2.2.3 低應(yīng)變法可用于工程樁的普查

由于靜載試驗(yàn)成本高、周期長(zhǎng)，其檢測(cè)樁數(shù)非常有限，一般只占總樁數(shù)的1%左右，使得試樁的選擇具有很大的隨機(jī)性。而基樁動(dòng)測(cè)儀輕便、快速，適合大規(guī)模檢測(cè)，采樣比例一般不低于樁總數(shù)的20%～30%，而且發(fā)現(xiàn)問題后能及時(shí)擴(kuò)大檢測(cè)范圍，甚至對(duì)所有工程樁進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，而靜載試驗(yàn)則不具備這種靈活性。

2.3 兩種方法相配合更有利于工程檢測(cè)

由此可見，用低應(yīng)變反射波法與靜載試驗(yàn)相互配合是非常必要的，它可以豐富靜載試驗(yàn)的信息量，同時(shí)也對(duì)積累資料，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)提高靜載測(cè)試曲線的分析能力很有幫助。正因?yàn)槿绱耍ǔ５臉痘鶛z測(cè)中，都需要將這兩種方法共同使用，相互配合，以達(dá)到完整地檢測(cè)所施工的樁是否合格的目的。下面，本文將結(jié)合工程實(shí)際，來說明這兩種方法的實(shí)際運(yùn)用。

3 工程實(shí)例

3.1 工程概況

某地一廠房，工程地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為丙級(jí)，設(shè)計(jì)采用鉆孔灌注樁，設(shè)計(jì)單樁承載力特征值為1225kN，設(shè)計(jì)樁徑為600mm，設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)在17m～20.0m，施工樁長(zhǎng)在17.0m～24.0m，設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高為 -0.600m，設(shè)計(jì)樁端持力層為⑦層中風(fēng)化砂巖。

3.2 靜載試驗(yàn)及結(jié)果

本工程所測(cè)項(xiàng)目為抗壓樁，靜載試驗(yàn)分級(jí)為10級(jí)，第一級(jí)加載量為分級(jí)荷載2倍。因施工所用樁有兩種樁徑和承載力，因此根據(jù)設(shè)計(jì)要求各試驗(yàn)樁的單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)荷載分級(jí)見表1。

本文選取其中145#樁進(jìn)行分析，儀器參數(shù)設(shè)置為快速維持荷載法，其單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)沉降情況如表2。

①145#樁樁徑為600mm，從145#樁的單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)Q-s曲線（如圖3所示）可以看出，當(dāng)荷載最大加至2450kN時(shí)，樁頂最大沉降量為5.28mm，曲線未出現(xiàn)陡降，末級(jí)荷載作用下的樁頂沉降量為0.43mm；從卸載回彈情況看，完全卸載后樁頂殘余沉降為1.13mm，最大回彈量為4.15mm，回彈率為78.60%；從s-lgt曲線（如圖4所示）可以看出，各級(jí)荷載對(duì)應(yīng)的沉降曲線均較平坦，未見明顯下彎。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，依據(jù)《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》(JGJ106-2014)規(guī)范第4.4.2條，該復(fù)合地基單樁的豎向抗壓極限承載力檢測(cè)值可取最大試驗(yàn)荷載2450kN，其對(duì)應(yīng)的單樁豎向抗壓承載力特征值是1225kN。

圖3 145#樁Q-s曲線

圖4 145#樁s-lgt曲線

單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)荷載分級(jí)表 表1

145#樁單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)沉降情況 表2

試驗(yàn)采用武漢巖海工程技術(shù)有限公司研制的RS-1616K(S)型基樁動(dòng)測(cè)儀，在樁頂部位進(jìn)行豎向激振，測(cè)得該樁的低應(yīng)變曲線。

②145#樁的施工樁長(zhǎng)根據(jù)施工記錄顯示為24m，儀器測(cè)得該樁波速為3871m/s，該樁實(shí)測(cè)曲線如圖5所示。

該樁經(jīng)低應(yīng)變野外測(cè)試及室內(nèi)計(jì)算分析得該樁2L/C時(shí)刻前無缺陷反射波，樁底諧振峰排列基本等間距，其相鄰頻差Δf≈C/2L?；炷敛ㄋ僬＃瑸橥暾麡?，無缺陷，評(píng)定為I類樁。

圖5 145#樁低應(yīng)變實(shí)測(cè)曲線

3.3 結(jié)果分析

經(jīng)靜載試驗(yàn)法和低應(yīng)變反射波法共同檢測(cè)，該工程這兩根樁樁基承載力達(dá)到設(shè)計(jì)要求，且樁身完整性評(píng)定為I類，檢測(cè)合格。

4 結(jié)論

本文通過以上工程實(shí)例來探討靜載試驗(yàn)法與低應(yīng)變反射波法在工程檢測(cè)中的應(yīng)用，主要以檢測(cè)所得的結(jié)果對(duì)判定樁的承載力與完整性的作用進(jìn)行研究總結(jié)。根據(jù)不同情況選擇合理的檢測(cè)方法，是保證靜載試驗(yàn)與低應(yīng)變反射波法檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確的重要手段。不過，本文所進(jìn)行的試驗(yàn)驗(yàn)證也具有一定的局限性，由于篇幅所限，沒有列舉更多的比對(duì)試驗(yàn)案例。本文主要從檢測(cè)方法的角度上，通過部分樁的檢測(cè)試驗(yàn)驗(yàn)證了靜載試驗(yàn)與低應(yīng)變反射波法相互配合的可行性。

樁基檢測(cè)的多種方法各有特點(diǎn)，同時(shí)也有各自的適用范圍和它的局限性，這要求我們客觀地看待各種檢測(cè)方法得出的結(jié)果，不能一概而論，更不要將這些方法對(duì)立起來，在實(shí)際的工程檢測(cè)中應(yīng)加強(qiáng)各種檢測(cè)方法之間的相互配合，結(jié)合各種信息，客觀、全面地對(duì)樁身質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。