浅谈建筑桩基检测的主要内容与常用方法

2022-09-10

桩基作为目前工程建设中大量采用的深基础形式, 是保障工程结构安全的重要组成部分, 桩基检测作结果为评价桩基工程是否合格的重要依据, 引起人们的普遍重视。本文主要对桩基检测的内容与检测方法浅谈一些自己的体会。

1 建筑桩基的主要分类以及检测内容

桩基工程是一个系统工程, 建筑桩基分类繁多, 按承载力分为端承桩、摩擦桩和端摩桩;按成桩分为预制桩和就地灌注桩, 预制桩还可以分为打入桩与静力压入桩等, 灌注桩依成孔分为冲孔、钻孔、挖孔等灌注桩;按桩质分为钢桩、钢筋砼桩、砼桩、木桩、粉喷桩、石灰桩、砂桩、碎石桩等;按桩的横截面的形状分为实心的圆桩、方桩、矩形桩与异状桩, 空心的圆桩、方桩等。

由于建筑桩基种类繁多, 其检测内容主要包括以下几个方面:各类桩、墩、桩墙竖向或横向承载力检测, 包括单桩及群桩承载力检测;墩底持力层承载力及变形性状的检测;各类桩、墩及桩墙结构完整性检测;桩上共同作用或复合地基中桩土荷载分担比的检测, 桩体及土体应力-应变的检测;施工中对环境影响 (如震动、噪音、土体变形) 的检测;特殊条件下或事故处理中的其它检测。

2 建筑桩基检测的常用方法介绍

桩基测试方法主要有静载荷试验和动力测桩两大类, 除此之外, 还有抽芯法和静力、动力触探以及埋设传感器法等辅助方法, 下面分别对以下方法进行简单介绍。

(1) 静载荷试验桩基检测法

静载荷试验是在桩顶部逐级施加竖向压力、竖向上拔力或水平推力, 观测桩顶部随时间产生的沉降、上拔位移或水平位移, 以确定相应的单桩竖向抗压承载力、单桩竖向抗拔承载力或单桩水平承载力的试验方法。目前桩的静载荷试验主要采用锚桩法、堆载平台法、地锚法、锚桩和堆载联合法以及孔底预埋预压法等。

(2) 动力测桩桩基检测法

桩基的动力检测法, 也称为动力试桩, 动力室相对于静力而言, 桩静力试验室加荷过程相对缓慢, 以致桩土产生的加速度微小, 惯性效应可以忽略不计, 桩土各部分随时都处于静力平衡状态。桩基的动力检测法有高 (大) 应变发和低应变法、声波透射法。

(1) 高应变法

高应变法时用重锤冲击桩顶, 实测桩顶部的速度和历时程曲线, 通过波动理论分析, 对单桩竖向抗压承载力和桩身完整性进行判定的检测方法。由于高应变法来源于打桩分析法, 最早是用打桩分析仪, 简称PDA, 监测打桩和分析打桩的结果, 故也有人把此成为PDA法。高应变法严格来说, 适应于预制打入桩的动力检测, 对摩擦桩及摩擦端承桩合适, 对于端承桩是不合适, 对于就地灌注砼的端承桩, 使用高应变法检测, 处理不当, 反会把好桩弄坏。

(2) 低应变法

主要采用低能量瞬态或稳态激振方式在桩顶激振, 实测桩顶部的速度时程曲线或速度导纳曲线, 通过波动理论分析或频域分析, 对桩身完整性进行判定的检测方法。该方法检测简便, 且检测速度较快, 但如何获取好的波形, 如何较好地分析桩身完整性, 却是检测工作的关键。低应变法主要用于检测桩身缺陷及其位置, 判定桩身完整性类别。

(3) 声波透射法

此方法在预埋声测管之间发射并接收声波, 通过实测声波在混凝土介质中传播的声时、频率和波幅衰减等声学参数的相对变化, 对桩身完整性进行检测的方法。

(3) 桩基检测的其他方法

除以上介绍方法外, 桩基检测还有钻芯检测法、超声脉冲检验法、射线法, 下面分别进行简单介绍:

(1) 钻芯检测法

对于大直钻孔灌注桩, 由于设计荷载一般较大, 用静力试桩法有许多困难, 所以常用地质钻机在桩身上沿长度方向钻取芯样, 通过对芯样的观察和检测确定桩的质量。此方法主要用于检测灌注桩桩长, 桩身混凝土强度、桩底沉渣厚度, 判断或鉴别桩端岩土性状, 判定桩身完整性类别。但这种方法只能反映钻孔范围内的小部分混凝土质量, 而且设备庞大、费工费时、价格昂贵, 不宜作为大面积检测方法, 而只能用于抽样检查, 一般抽检总桩量的3%~5%, 或作为无损检测结果的校核手段。

(2) 超声脉冲检验法

该法是在检测混凝土缺陷的基础上发展起来的。其方法是在桩的混凝土灌注前沿桩的长度方向平行预埋若干根检测用管道, 作为超声检测和接收换能器的通道。检测时探头分别在两个管子中同步移动, 沿不同深度逐点测出横断面上超声脉冲穿过混凝土时的各项参数, 并按超声测缺原理分析每个断面上混凝土质量。

(3) 射线法

该法是以放射性同为素辐射线在混凝土中的衰减、吸收、散射等现象为基础的一种方法。当射线穿过混凝土时, 因混凝土质量不同或因存在缺陷, 接收仪所记录的射线强弱发生变化, 据此来判断桩的质量。

3 建筑桩基检测方法的应用现状

目前, 桩基一般使用低应变动测法、声波透射法及钻孔取芯法进行普检, 各种方法由于各自的理论假设及各种因素影响, 均存在一定局限性, 故充分利用各种方法的强项, 解决工程实际问题是很有必要的。在低应变动侧法的适用范围内, 尽量采用动测法进行检测, 在动测法的适用范围外, 地质条件复杂 (如溶洞地区) , 主墩桩或较重要部位的桩基, 可采用声波透射法进行检测;动测结果发现桩基施工存在沉渣及持力层不符合要求时, 可采用低应变动测法对声波透射法进行校核, 在发现动测法受地质条件影响, 桩底持力层、沉渣等较难判断时, 可采用钻孔取芯法进行校核。在取芯发现个别桩基存在局部缺陷或持力层稍差而加固处理又难解决问题时, 可采用高应变动测法进行承载力检验。

在桩基检测方法选用时应注意:各类桩、墩及桩墙结构完整性检测, 一般采用低应变或高应变动力试桩法检测, 大直径桩宜采用声波透射法或钻芯法检测;由散体材料桩或低粘结强度桩和土组成的复合地基 (碎石桩、石灰桩等) , 采用静载荷试验也可采用静力触探分别对撞和土进行检测, 确定复合地基承载力;由高粘结强度桩和土组成的复合基地 (水泥土桩、CFG桩、低标号混凝土桩等) , 采用静载荷试验检测竖向承载力, 单桩承载力的检测同其它刚性桩;复合地基中, 桩、土荷载分担比的检测一般采用钢弦或压力盒通过静载荷试验进行测定。也可采用特制的应力传感器测试;施工中由于震动对环境的影响, 一般采用质点速度监测系统或加速度监测系统进行测试, 也可用地震仪检测。