福建江夏學院 梁中天

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高校學生公寓基樁檢測技術應用研究

福建江夏學院 梁中天

為提高建筑地基基礎檢測水平，保障工程檢測質量，做到安全適用、數(shù)據(jù)準確、技術先進、經(jīng)濟合理，該文簡要介紹樁基礎工程施工質量的檢測內(nèi)容和幾種檢測方法，并結合高校學生公寓工程實例，利用各種樁基礎檢測方法檢測該工程的質量，確保建筑物安全穩(wěn)定。

高校學生公寓 樁基礎檢測 檢測技術

隨著社會不斷進步，經(jīng)濟的迅速發(fā)展及建筑技術的日益提高，樁基礎在多高層建筑、橋梁、廠房、港口、碼頭、海上采油平臺，以及核電站等大中型工程中大量采用。隨著建設單位對工程質量要求的提高，樁基礎檢測技術將發(fā)揮越來越重要的作用。樁基礎是隱蔽工程，支撐著地面上的構筑物，它是建筑物的基礎，其質量優(yōu)劣直接影響到建筑物的安全。在樁基礎的施工過程中，樁基礎檢測是一個極其重要的環(huán)節(jié)。

1 樁基礎工程施工質量的檢測內(nèi)容

1.1 樁身完整性檢測

1.1.1 低應變法

基樁的低應變法就是通過對樁頂施加較低的激振能量，引起樁身及周圍土體的微幅振動，同時用儀表量測和記錄樁頂?shù)恼駝铀俣群图铀俣?，利用波動理論或機械阻抗理論對記錄結果加以分析，從而達到檢驗基樁施工質量、判斷樁身完整性等目的。該方法假定樁為連續(xù)彈性的一維均質桿件，測試時在樁頂豎向激振，彈性波沿著樁身向下傳播，當樁身存在明顯的波阻抗差異界面(即樁身存在缺陷時，如斷裂、縮徑、夾泥、離析或遇樁底土層)或樁身截面積發(fā)生變化時，將產(chǎn)生反射波，經(jīng)接收、放大、濾波、數(shù)據(jù)處理，可識別來自不同部位的反射信息。通過對反射信號進行分析計算，判斷樁身混凝土的完整性，判定樁身缺陷的程度及其位置。由于人們已經(jīng)掌握了極微弱振動的檢測技術，而檢測的目的僅僅在于樁身的完整性，為了檢測的方便和避免樁周圍的土阻力作用，通常只需要直接利用人力在樁頂施加不大的脈沖力就可。常用的激振方式就是直接利用人力揮動小手錘進行敲擊，或用稍重一些的力棒下落，錘體質量一般在0.5kg～5kg范圍內(nèi)，引起的沖擊力2kN～20kN，應力波脈寬0.5～2；激發(fā)的樁身應變小于2×10-6，樁頂加速度一般不超過50g，速度不超過40mm/s，位移不超過0.01mm。近年來，為了檢測較長的樁，開始采用較重的力棒，質量可達到10kg左右，引發(fā)的樁頂響應有時會超過上述范圍?；镜臏y振方式則是在樁頂選定的位置安放1個傳感器來檢測該點的軸向振動。由于加速度、速度、動位移三個參量可以通過微積分關系相互轉換，檢測者只需要選其中一項就可。

1.1.2 聲波透射法

聲波透射法是利用超聲波在混凝土中傳播的聲學參數(shù)，如聲速、頻率、振幅的變化及波形來分析樁身混凝土的連續(xù)性及斷層、夾砂、蜂窩等缺陷的大小、位置。

1.2 樁的承載力的檢測

1.2.1 靜載試驗

靜載試驗法用于檢測基樁承載力，包括基樁豎向和水平承載力檢測，工程中多用到豎向靜荷載試驗。靜載荷試驗法顯著的優(yōu)點是其受力條件比較接近樁基礎的實際受力狀況。靜載試驗主要適用于工程試樁的承載力檢測，對于工程樁檢測不能做破壞性試驗。

《建筑基樁檢測技術規(guī)范》(JGJ106-2003):每級加載后，第1h內(nèi)按第5、15、30、45、60min各測讀一次，當沉降速率達到相對穩(wěn)定標準時，進行下一次加載。卸載時，每級荷載維持1h，第5、15、30、60min共測讀四次，卸載至零時，測讀殘余沉降量為3h。

《建筑基樁檢測技術規(guī)范》(jgj106-2003)規(guī)定，每小時沉降量不超過0.1mm，且連續(xù)出現(xiàn)兩次(由1.5h三次30min測讀值計算)。

1.2.2 高應變動測法

按照中華人民共和國行業(yè)標準《建筑基樁檢測技術規(guī)范》（JGJ106-2003）規(guī)定，高應變檢測數(shù)量不少于總樁數(shù)5%，且不少于5根。高應變動力檢測是指所有能使樁土間產(chǎn)生永久變形(或較大動位移)的動力檢測基樁承載力的方法。毋庸置疑，這類方法要求給樁土系統(tǒng)施加較大能量的瞬時荷載，以保證土間產(chǎn)生一定的相對位移。常常采用高能量的沖擊荷載來考核樁土體系，沖擊下的樁身瞬時動應變峰值要和靜荷載試驗至極限承載力時靜應變值大體相等。在這種情況下，無嚴重缺陷的樁身應變?nèi)蕴幵谄鋸椥怨ぷ鞣秶鷥?nèi)，但樁周的土體則必須進入充分的非彈性工作階段，樁和樁周土之間出現(xiàn)剪切破裂面，從而激發(fā)出樁周土對樁所能提供的全部靜阻力作用。因此，高應變檢測實際上是利用快速施加的動荷載取代了緩慢的靜荷載，本質上應屬于荷載試驗的范疇。另一方面，實測樁頂附近某個選定截面的動力狀態(tài)。為了滿足理論分析的需要，方法要求必須至少設法獲得一個截面的平均軸向內(nèi)力和平均軸向運動速度;實際的測點照例設置在距離樁頂以下不遠處的某個選定的截面上;樁身的受力一般通過實測的截面應變換算，而運動速度則通過實測的加速度換算;為了消除樁身在偏心沖擊力作用下的彎曲影響，至少需要設置應變計和加速度計各一對。

2 樁基檢測技術在工程上的應用

福建江夏學院學生公寓組團四3#樓為地上七層，建筑高度22.4m，采用框架結構，占地面積1088m2，建筑面積6658m2，其基礎采用靜壓預應力管樁，樁型采用PHC-400- 100-A。經(jīng)勘探，場地地基根據(jù)其工程特性的差異，自上而下分為十三層，分述如下：①雜填土、②粉質粘土、③淤泥、④粉砂、⑤淤泥、⑥中砂、⑦卵石、⑧粉質粘土、⑨卵石、⑩殘積粘性土、?全風化花崗巖、?砂土狀強風化花崗巖、?碎塊狀中風化花崗巖?；鶚对O計參數(shù)要求如下：樁徑為400mm；樁長為25～31m；工程樁總樁數(shù)77根；單樁承載力特征值1500kN；混凝土強度等級：C80；樁端持力層為⑨卵石。

本次工程實踐中針對場地環(huán)境和地質條件，主要采用了如下幾種檢測手段：①低應變動力檢測，檢測數(shù)量為77根。②高應變動力檢測，檢測數(shù)量為5根。③單樁豎向抗壓靜載試驗，檢測數(shù)量為6根。

2.1 低應變動力檢測

根據(jù)《建筑基樁檢測技術規(guī)范》JGJ106-2003規(guī)定，低應變方法適用于檢測混凝土樁的樁身完整性，判斷樁身缺陷的程度及位置，并要求根據(jù)樁身完整性檢測結果，給出每根樁的樁身完整性類別。本次實踐共對工程樁中的77根樁進行了低應變動力測試。檢測儀器為美國PDI公司生產(chǎn)的pit-vv。檢測方法是：在樁頂放置一個加速度傳感器，接受錘擊過程中產(chǎn)生的加速度信號，通過樁基動測系統(tǒng)放大和A/D轉換，變成數(shù)字信號傳給微機，信號經(jīng)計算機處理后，在屏幕顯示實測波形，每根樁對稱布置2～4個檢測點，每個采集點記錄的有效信號數(shù)不少于3個。將存儲在磁盤上的測試信號在時域內(nèi)進行處理，根據(jù)應力波反射等價地將實測速度信號通過時域和頻域輔助，分析不同部位的反射信號，據(jù)此分析每根樁的樁身完整性。檢測結果：其中：Ⅰ類樁74根，占檢測總數(shù)的96.1%；Ⅱ類樁1根，占檢測總數(shù)的1.3%；Ⅳ類樁2根，占檢測總數(shù)的2.6%：66#、67#斷樁，斷裂面分別位于樁頂以下4m、4.8m，如下圖所示。

處理：66#、67#樁上部斷裂段截掉，綁鋼筋籠支模接樁。

2.2 高應變動力檢測

本次工程中，共對工程樁中的5根樁進行了高應變法檢測。檢測儀器采用PDI公司生產(chǎn)的PAX基樁動測分析儀，由12位A/D轉換器，加速度傳感器，力傳感器、重錘組成。檢測方法是：將兩只加速度計和兩只應變式力傳感器，分別對稱安裝在樁側表面，錘自由下落錘擊樁頂，瞬時沖擊力產(chǎn)生的加速度和力信號，通過PAX基樁動測系統(tǒng)放大和A/D轉換，變成數(shù)字信號傳給微機，信號經(jīng)過計算機軟件處理后存入磁盤，同時顯示實測波形，然后，將存儲在磁盤上的測試信號進行回放(力、速度)，利用Cpawap軟件進行曲線擬合分析，得出單樁豎向極限承載力。檢測結果：所檢測的5根樁的單樁豎向極限承載力位于3085kN～3078kN之間，根據(jù)本次高應變檢測結果，均滿足設計要求。

2.3 靜載試驗檢測

本次工程中，根據(jù)設計要求，對試樁檢測過程中的3根樁分別進行單樁豎向靜載試驗。本次檢測使用的主要設備有：武漢生產(chǎn)的靜載試驗成套設備Rs-jyb，主要包括主機、中繼器、控載箱、5000kN千斤頂、位移傳感器等。另外還有鋼梁、鋼板等。檢測方法如下：采用壓重平臺反力裝置，即在試驗樁樁頂放置千斤頂，再放主梁、次梁，同時在次梁之上堆放鋼筋混凝土預制塊作為配重。對樁的加載方式采用快速維持荷載法，即逐級加荷，加荷后按第5、15、30、45、60min測讀樁頂沉降量，每級加荷時間為1h，預計加荷為9級，每級荷載增量均為300kN。如果中間出現(xiàn)破壞荷載，則停止加荷。檢測結果：2根樁的單樁豎向抗壓極限承載力均為3000kN，26#樁的單樁豎向抗壓極限承載力為2700kN，小于3000kN，不符合設計要求。

處理：進行擴大檢測，選19#、32#、35#樁為26#樁擴大范圍受檢樁；檢測結果如下：19#、32#、35#受檢樁的單樁豎向抗壓極限承載力均為3000kN，本單位工程同一條件下的單樁豎向抗壓極限承載力特征值為1500kN，滿足設計要求。26#樁承載力未達到設計值，必須對地梁進行加強，地梁的加強修改圖由設計院出設計更改通知單。

3 結束語

綜上所述，利用低應變法檢測、高應變法檢測和靜載試驗等技術對該學生公寓樓工程的基樁進行了檢測，檢測出樁身缺陷及其位置，判定樁身完整性類別，確定單樁豎向抗壓極限承載力，分析樁側與樁端土阻力，進而對樁基質量做出評價，對不合格樁進行了處理，確保了學生公寓樓工程的基礎質量。

[1] JGJ106-2003, 建筑基樁檢測技術規(guī)范[S].

[2] 羅騏先，王五平.樁基工程檢測手冊[M].北京:人民交通出版社，2010.

[3] 李德慶，李澄宇，李澄海.樁基工程質量的診斷技術[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2009.