探討巖土工程中樁基檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

張曉宇

（合肥工大工程試驗(yàn)檢測(cè)有限責(zé)任公司，安徽 合肥 230000）

1 樁基檢測(cè)的具體內(nèi)容分析

1.1 檢測(cè)成孔質(zhì)量

在樁基工程中，樁基成孔施工效果的質(zhì)量將直接影響樁的穩(wěn)定與質(zhì)量，樁基成孔必須符合國(guó)家安全生產(chǎn)要求標(biāo)準(zhǔn)，否則會(huì)大大降低樁基的承載力和支撐力。一旦樁基成孔效果不好，將會(huì)造成樁基上部承載力過大，下部承載力過小，從而易造成樁基坍塌等問題出現(xiàn)。在樁基檢測(cè)過程中，必須對(duì)樁基的成孔直徑、成孔深度、成孔位置以及成孔垂直度進(jìn)行詳細(xì)檢測(cè)，以確保樁的整體質(zhì)量[1]。

1.2 檢測(cè)樁基承載力

在巖土工程中常見的檢測(cè)樁基承載力的方法主要分為高應(yīng)變動(dòng)測(cè)法和靜載荷檢測(cè)法。高應(yīng)變動(dòng)測(cè)法主要是通過工業(yè)重錘大力樁基樁頂，重錘產(chǎn)生的沖擊力會(huì)使樁身發(fā)生塑性形變，通過檢測(cè)形變的速度和幅度，并繪制形變曲線來判斷樁基承載力的相關(guān)數(shù)據(jù)。靜荷載檢測(cè)法主要是通過檢測(cè)樁基的靜荷載來測(cè)試其承載力強(qiáng)度，此種檢測(cè)方法在樁基檢測(cè)工作中較為常見，其檢測(cè)數(shù)據(jù)的真實(shí)性和客觀性較高[2]。

1.3 檢測(cè)樁基完整性

在巖土工程中，常見的樁基完整性檢測(cè)方法分為聲波透射法和低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法。聲波透射法主要是向混凝土中發(fā)射超聲波，根據(jù)超聲波在混凝土中波長(zhǎng)及波形的具體變化情況來進(jìn)行分析和判斷，其主要聲學(xué)參數(shù)包括超聲波的頻率、振幅和速度等，通過此類數(shù)據(jù)的數(shù)值變化來判斷樁基在混凝土中是否存在蜂窩、斷層和夾砂等現(xiàn)象。低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法主要是向樁頂施加一個(gè)能引起樁身振動(dòng)的激振力量，通過專業(yè)測(cè)量?jī)x器對(duì)樁身振幅和變形程度進(jìn)行記錄，并將測(cè)得數(shù)據(jù)帶入波動(dòng)理論中，以判斷樁基是否完整[3]。

2 樁基檢測(cè)方法

在選擇樁基檢測(cè)方法時(shí)，要根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景和實(shí)際需要選擇合適的樁基檢測(cè)方法。例如：某工程樁基在設(shè)定時(shí)分為甲、乙兩級(jí)樁，在針對(duì)其檢測(cè)時(shí)可以選擇低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法和聲波透射法兩種檢測(cè)方法混合進(jìn)行檢測(cè)。在檢測(cè)時(shí)需要保證灌注樁的混凝土強(qiáng)度達(dá)到15MPa。在采用鉆芯法進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，必須保證混凝土的強(qiáng)度是時(shí)間符合生產(chǎn)安全要求標(biāo)準(zhǔn)，且樁端數(shù)量不能低于10%。

2.1 鉆芯檢測(cè)法

由于鉆芯檢測(cè)法具有科學(xué)、直觀、實(shí)用等特點(diǎn)，在混凝土灌注樁檢測(cè)中得到了廣泛的應(yīng)用。該系統(tǒng)可測(cè)試樁長(zhǎng)、樁身混凝土抗壓強(qiáng)度等。在檢測(cè)時(shí)，直徑小于1.2m 的樁可在1～2 個(gè)鉆孔。一般采用混凝土心樣抗壓檢測(cè)，即兩套樁長(zhǎng)不得超過10m，四套樁長(zhǎng)10～30m，每組樁數(shù)相同。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，分析了樁側(cè)支撐的巖土特性。在特殊鉆孔作業(yè)時(shí)，需要采用高速水力鉆壓，需要泵，節(jié)流管，卡簧等工具。在鉆井作業(yè)中，施工單位通常選用XY-2b 鉆機(jī)，該鉆機(jī)振動(dòng)小，工人能很好的控制，采用徑向井眼，即不超過0.1mm。通過對(duì)鉆頭粒度及胎體硬度的對(duì)比，得出鉆頭外徑110mm，內(nèi)徑87mm。根據(jù)樁身沉渣厚度、持力層巖土特性是否符合設(shè)計(jì)指標(biāo)，滿足設(shè)計(jì)要求，則通過檢測(cè)。

2.2 低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法

低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法是我國(guó)工程建設(shè)中常用的樁基測(cè)試技術(shù)。該方法的基本思想是利用低能激振法對(duì)樁頂進(jìn)行穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)分析，測(cè)量樁身速度時(shí)程曲線，并利用頻域波動(dòng)法有效地判斷樁身的穩(wěn)定性。通過測(cè)試樁頂部的流場(chǎng)、流場(chǎng)和流場(chǎng)，分析樁的波動(dòng)性和頻域特性，評(píng)價(jià)樁的整體穩(wěn)定性。樁-土相互作用是影響樁-土體系綜合性能的重要因素。通過分析，可以根據(jù)樁身的動(dòng)態(tài)特性判斷樁身各種缺陷和部位，從而檢驗(yàn)樁身質(zhì)量。該方法操作簡(jiǎn)單，檢測(cè)范圍廣，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。但是，由于難以辨識(shí)出樁身的波形特征，導(dǎo)致難以量化判別。同時(shí)，由于不同類型的樁類失效往往難以識(shí)別，因此需要大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以及其他檢驗(yàn)方法進(jìn)行檢驗(yàn)。

2.3 聲波傳輸法

聲波傳輸技術(shù)是利用聲波傳輸原理對(duì)樁體內(nèi)介質(zhì)狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)的一種方法。具體來說，在樁基礎(chǔ)澆筑前，應(yīng)先在鋼筋籠內(nèi)安裝聲測(cè)管，確保澆筑時(shí)達(dá)到檢驗(yàn)要求。在檢測(cè)期間，超聲波檢測(cè)器（發(fā)射與接收傳感器）從樁底至上縱軸線同步向上提起。在提升過程中，應(yīng)檢測(cè)傳感器深度和高度，保證測(cè)量波形穩(wěn)定，提升速率不得超過0.5m/s。在施工過程中，不同的混凝土在檢測(cè)過程中會(huì)產(chǎn)生不同的聲學(xué)信號(hào)和時(shí)程，從而能夠讀出第一波的聲速和振幅。利用超聲波技術(shù)分析了不同斷面的聲學(xué)特性，分析了不同斷面的聲學(xué)特性。它具有全面的檢測(cè)、操作方便等特點(diǎn)。但其缺點(diǎn)是在探測(cè)過程中存在反射、投射等問題，使得探測(cè)結(jié)果存在較大不確定性，因此需要分析各種探測(cè)方法和數(shù)據(jù)，以便做出準(zhǔn)確判斷。

2.4 靜載荷檢測(cè)法

靜載荷檢測(cè)法是根據(jù)樁身實(shí)際應(yīng)力狀況，按樁頭分層進(jìn)行荷載分級(jí)，然后根據(jù)樁頂變形和判別標(biāo)準(zhǔn)確定樁的承載能力。該方法是單樁承載力測(cè)試中最安全的一種方法，當(dāng)其他方法的結(jié)果不一致時(shí)，可以采用此方法進(jìn)行仲裁。它具有測(cè)量精度高、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，但其缺點(diǎn)是時(shí)間長(zhǎng)，成本高，檢測(cè)次數(shù)少，代表性低，施工難度大。在施工過程中，通常采用靜載荷測(cè)試法對(duì)樁承載力和樁承載力進(jìn)行測(cè)試。目前常用的靜載荷檢測(cè)法方法主要有單樁豎向檢測(cè)、單樁水平檢測(cè)、單樁縱向抗拔檢測(cè)、單樁縱向抗拔檢測(cè)、單樁縱向抗拔檢測(cè)、單樁縱向抗拔檢測(cè)。靜載荷檢測(cè)法最大的特點(diǎn)就是其應(yīng)力狀態(tài)與實(shí)際樁的實(shí)際情況相一致。靜載荷檢測(cè)法僅限于對(duì)工程樁承載能力的檢測(cè)，無法進(jìn)行破壞檢測(cè)。該方法精度高，相對(duì)誤差小于8%。樁基的應(yīng)力、應(yīng)變、反力檢測(cè)、反力檢測(cè)、反力檢測(cè)、樁側(cè)土抗滑移、樁側(cè)土阻、樁橫斷面變形等檢測(cè)。

3 樁基檢測(cè)技術(shù)在建筑工程中的具體應(yīng)用

3.1 工程概況

本文以某高層住宅建筑樁基檢測(cè)為例，根據(jù)施工圖紙及施工合同要求，認(rèn)真調(diào)查現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件，根據(jù)施工圖紙及合同要求，根據(jù)施工圖紙及施工合同要求，確定樁基質(zhì)量。該工程共103 個(gè)樁基，全部為嵌巖樁，樁端持力層為中風(fēng)化閃長(zhǎng)巖或風(fēng)化灰?guī)r，樁均為810mm。嵌巖樁中，樁端應(yīng)埋入中風(fēng)化閃長(zhǎng)巖或風(fēng)化灰?guī)r2 倍以上的樁徑，并嚴(yán)格遵守設(shè)計(jì)規(guī)范，保證樁底渣厚不得超過52mm。巖土工程樁基檢測(cè)應(yīng)明確測(cè)試目的、認(rèn)識(shí)測(cè)試方法的適用范圍、掌握成樁技術(shù)等，綜合選擇各種測(cè)試方法。通過補(bǔ)充和確認(rèn)兩種以上的檢測(cè)方法，可以使測(cè)試結(jié)果更加準(zhǔn)確。本項(xiàng)目采用四種不同樁基檢測(cè)方法評(píng)價(jià)樁基施工質(zhì)量。

3.2 成孔質(zhì)量檢測(cè)

本項(xiàng)目采用JNC-2 型泥沙分析儀、JJC-2A 型孔徑測(cè)量?jī)x、鉆機(jī)機(jī)械車、深度檢測(cè)儀等設(shè)備。檢測(cè)內(nèi)容包括孔洞深度、孔徑、沉渣厚度、坡度等。經(jīng)過仔細(xì)測(cè)試，得出以下4 點(diǎn)：①鉆孔深度測(cè)量。結(jié)果表明：試件鉆孔深度為 11.87 ～12.78mm，實(shí)測(cè)鉆孔深度為 11.47 ～12.98mm，且全部探測(cè)深度大于預(yù)先確定的深度。②測(cè)量光圈。該工程最小孔徑從478.13～498.35mm 不等，最大直徑在548～633mm 之間，最小直徑為510mm。③測(cè)量垂直度。實(shí)測(cè)結(jié)果表明，各樁基的豎直度在0.57%～0.89%之間，各樁基的受力系數(shù)均小于1%。④對(duì)沉淀物厚度進(jìn)行測(cè)量。該工程鉆孔底部的沉積物厚度為87～110mm，所有樁身直徑小于155mm。經(jīng)測(cè)試，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到工程技術(shù)規(guī)范要求。

3.3 樁基檢測(cè)的準(zhǔn)備工作

僅對(duì)開挖后的單樁進(jìn)行豎向抗壓靜載荷檢測(cè)。檢測(cè)期間應(yīng)加強(qiáng)橋墩基礎(chǔ)，確保周邊場(chǎng)地及樁端平整。若采用聲波穿透法探測(cè)樁基時(shí)，應(yīng)先清洗樁基，確保樁底暢通。如果管道中間有堵塞，應(yīng)立即清理，并注入清水。采用低應(yīng)變法時(shí)，應(yīng)先打磨樁面，再將樁尖削至設(shè)計(jì)樁標(biāo)高，以保證樁頭無積水、無污漬。如果采用鉆孔取心法探測(cè)樁基，則必須在開挖前保證通水通電，并在場(chǎng)地開放處設(shè)置取心器。

3.4 靜載荷檢測(cè)法檢測(cè)

根據(jù)《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》（JGJ 106—2014）的具體規(guī)定，本項(xiàng)目進(jìn)行了5 根試樁的靜載荷檢測(cè)。主要設(shè)備為RS-JYB 系列靜態(tài)載荷測(cè)試方法，包括控制箱，位移傳感器，繼電器，千斤頂，主機(jī)等。具體檢測(cè)步驟為：采用錨樁反作用力、平衡荷載，將千斤頂置于檢測(cè)樁頂端，再放置主梁、次梁，使次梁與錨樁連接。其中，樁基的加載方式主要是快速保持荷載，然后逐級(jí)加載，每次加載間隔2.5h，15～20min 內(nèi)讀出相應(yīng)數(shù)據(jù)。在檢測(cè)過程中，如果載荷發(fā)生故障，應(yīng)立即停止載荷。檢測(cè)結(jié)果表明：5 根試樁最大承載能力為3500kN，最大級(jí)差為0，單樁承載能力達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)，并與檢測(cè)結(jié)果相吻合。

3.5 高應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)

根據(jù)《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》（JGJ 106—2014）的具體規(guī)定，本項(xiàng)目進(jìn)行了15 根基礎(chǔ)樁的高應(yīng)變動(dòng)態(tài)檢測(cè)。主要測(cè)試設(shè)備為FEI-C3 型動(dòng)態(tài)測(cè)試分析系統(tǒng)，包括12 位A/D 轉(zhuǎn)換器、力傳感器、486/40 微型計(jì)算機(jī)、加速傳感器等。檢測(cè)方法為：在基樁側(cè)設(shè)置兩個(gè)加速度傳感器和兩個(gè)應(yīng)變傳感器。采用FEI-C3 型動(dòng)態(tài)測(cè)量分析系統(tǒng)，通過敲擊樁頭，將沖擊過程中的加速度、力信號(hào)進(jìn)行放大、轉(zhuǎn)換，再由微機(jī)傳輸至微機(jī)，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后存儲(chǔ)于磁盤中。然后將記錄在磁盤上的數(shù)據(jù)播放出來，再用相應(yīng)軟件擬合數(shù)據(jù)，最終得到單樁最大垂直承載能力。檢測(cè)結(jié)果表明，15 根樁基最大垂直承載力為2435～2657kN，平均水平為2312kN，滿足設(shè)計(jì)要求。

3.6 低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)

根據(jù)《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》（JGJ 106—2014）有關(guān)要求，一般采用低應(yīng)變檢測(cè)法對(duì)樁身缺陷部位及程度進(jìn)行判定，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果對(duì)其進(jìn)行分類。本項(xiàng)目選擇45 根樁作為低應(yīng)變動(dòng)態(tài)檢測(cè)，測(cè)試設(shè)備主要為FDP204PDA 型動(dòng)測(cè)分析系統(tǒng)，結(jié)合力桿和加速度傳感器。測(cè)試程序?yàn)椋涸跇额^放置加速度傳感器，通過敲擊產(chǎn)生加速度信號(hào)，由FDP204PDA 動(dòng)態(tài)測(cè)量分析系統(tǒng)檢測(cè)并轉(zhuǎn)化為加速度信號(hào)。測(cè)量波形由計(jì)算機(jī)處理，然后在每個(gè)樁基上設(shè)置采集點(diǎn)，每點(diǎn)主要采集5～6 個(gè)信號(hào)。然后在時(shí)間域處理數(shù)據(jù)，分析各個(gè)位置的反射信號(hào)，得到各樁的整體狀態(tài)。通過對(duì)45 個(gè)樁位的測(cè)試分析，發(fā)現(xiàn)42 個(gè)樁位達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)，2 個(gè)樁位未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，需根據(jù)實(shí)際情況作相應(yīng)調(diào)整。

4 現(xiàn)階段樁基礎(chǔ)檢測(cè)技術(shù)存在的問題

4.1 需要改進(jìn)的檢測(cè)設(shè)備

由于儀器條件不成熟，檢測(cè)時(shí)間過長(zhǎng)，檢測(cè)精度不高，造成檢測(cè)誤差較大，嚴(yán)重影響工程順利進(jìn)行?，F(xiàn)有各種檢測(cè)技術(shù)要求檢測(cè)儀器自身性能要求較高，以滿足不同檢測(cè)要求。但由于國(guó)內(nèi)現(xiàn)有檢測(cè)儀器的具體現(xiàn)狀，還沒有形成一套完整的技術(shù)體系，必須采用引進(jìn)的方法，而中小檢測(cè)機(jī)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力還不夠雄厚，因此往往需要從國(guó)外采購(gòu)一些價(jià)格昂貴的儀器。

4.2 檢測(cè)結(jié)果的專業(yè)性有待提高

由于許多施工企業(yè)檢測(cè)技術(shù)水平較低，導(dǎo)致檢測(cè)數(shù)據(jù)和檢測(cè)參數(shù)不準(zhǔn)確，從而影響檢測(cè)精度?，F(xiàn)有的許多測(cè)試機(jī)構(gòu)由于自身硬件條件的限制，往往只能根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行測(cè)試，這些問題往往導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況相差甚遠(yuǎn)，從而對(duì)工程建設(shè)造成不利影響，對(duì)巖土界的發(fā)展產(chǎn)生不利影響。

4.3 建設(shè)條件和環(huán)境問題

目前，在巖土工程樁基檢測(cè)中，有些施工單位出于方便，雖然按規(guī)定進(jìn)行了檢測(cè)，但檢測(cè)內(nèi)容不盡相同，造成檢測(cè)工作不到位。但由于外部施工及周邊環(huán)境條件的影響，測(cè)量結(jié)果存在較大偏差。

5 樁基檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展對(duì)策

5.1 合理選擇檢測(cè)方法

目前，樁基檢測(cè)方法多種多樣，如何選擇合適的檢測(cè)手段使其更好地發(fā)揮作用成為關(guān)鍵。這項(xiàng)工作要求檢測(cè)人員遵守所有從實(shí)踐的基本原則，準(zhǔn)備好測(cè)試樁基后，再根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)面積和周邊情況確定其他測(cè)試方法。通常，樁身檢測(cè)應(yīng)采用兩種以上的檢測(cè)方法或多種方法，以提高檢測(cè)精度，為以后的實(shí)際應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

5.2 水平?jīng)_擊法的合理應(yīng)用

利用激振原理對(duì)樁基上部施加側(cè)向撞擊力，通過對(duì)樁基礎(chǔ)靜、動(dòng)載荷的分析與分析，確定樁的整體穩(wěn)定性。但由于其在土體中承受較大的動(dòng)力載荷和壓力，其應(yīng)用范圍較廣。

6 結(jié)語

在樁基工程檢測(cè)工作中，樁基工程的建設(shè)是以樁的基本原理為依據(jù)，以樁基工程與檢測(cè)有關(guān)的各種學(xué)科的綜合操作技術(shù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用專門的檢驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行高層次的新工作。在工程監(jiān)理中，檢驗(yàn)工作既是工程技術(shù)的一個(gè)關(guān)鍵，也是工程監(jiān)理與工程質(zhì)量的保證，是工程竣工后的關(guān)鍵。同時(shí)，我們還可以充分的使用本地的原料，推動(dòng)新技術(shù)、新技術(shù)的普及。樁基檢測(cè)是建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量建設(shè)的重要保證，是節(jié)約建設(shè)投資、強(qiáng)化社會(huì)信用的有效手段。