王 東

廣東國(guó)基檢測(cè)科技有限公司 廣東 廣州 511453

樁基礎(chǔ)是一種既古老又現(xiàn)代的高層建筑的物和重要建筑物工程中被廣泛采用的基礎(chǔ)形式。樁基的作用是將上部結(jié)構(gòu)較大的荷載通過(guò)樁穿過(guò)軟弱土層傳遞到較深的堅(jiān)硬土層上，以解決淺基礎(chǔ)承載力不足和變形較大的地基問(wèn)題。樁基具有承載力高，沉降量小而均勻，沉降速率緩慢等特點(diǎn)。目前，隨著我國(guó)工程建設(shè)事業(yè)的蓬勃發(fā)展，樁基礎(chǔ)已成為我國(guó)工程建設(shè)中最重要的一種基礎(chǔ)形式。樁基礎(chǔ)工程的造價(jià)通常占土建工程總造價(jià)的1/4以下，屬于隱蔽工程。樁基工程直接關(guān)系到整個(gè)建筑物的安危。樁基礎(chǔ)通常在地下或水下，施工工序繁瑣，技術(shù)要求高，施工難度大，容易出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題。因此，樁基礎(chǔ)工程的試驗(yàn)和質(zhì)量檢驗(yàn)尤其重要[1]。

1 樁基的概述及樁基工程常見(jiàn)的質(zhì)量問(wèn)題

樁基工程是建筑物中重要的構(gòu)成部分。樁按承載性狀分為摩擦型樁、端承型樁；按成樁方法分為擠土樁、部分?jǐn)D土樁、非擠土樁；按樁身材料不同分為鋼筋混凝土樁、鋼樁、木樁；按直徑大小分為小直徑樁、中等直徑樁、大直徑樁；按制作工藝不同分為預(yù)制樁、灌注樁。當(dāng)樁基工程中的質(zhì)量出現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候，那么也會(huì)致使建筑物在使用過(guò)程中出現(xiàn)相關(guān)的質(zhì)量問(wèn)題，從而嚴(yán)重地威脅人們的生命以及財(cái)產(chǎn)安全。因此，在房屋建筑工程項(xiàng)目的施工過(guò)程中對(duì)樁的質(zhì)量把控就尤為重要。在當(dāng)前的房屋建筑工程建設(shè)過(guò)程中，很難確保建筑工作人員團(tuán)隊(duì)的專(zhuān)業(yè)水平，并且房屋建筑項(xiàng)目的建設(shè)過(guò)程大不相同，因此，就很容易使樁基工程出現(xiàn)相關(guān)的質(zhì)量問(wèn)題。比如灌注樁在灌注過(guò)程中操作不當(dāng)就容易出現(xiàn)以下問(wèn)題：1、導(dǎo)管提升過(guò)快導(dǎo)致混凝土存在大量蜂窩麻面缺陷；2、泥漿護(hù)壁塌孔形成斷樁或樁身含泥；3、孔底沉渣太厚，影響樁端承載力發(fā)揮；4、混凝土和易性不好，產(chǎn)生離析現(xiàn)象等等。預(yù)制樁在打入過(guò)程中容易出現(xiàn)以下問(wèn)題：1、拉應(yīng)力引起樁身開(kāi)裂；2、樁錘選用不合適，樁難于打至預(yù)定設(shè)計(jì)標(biāo)高或不滿(mǎn)足貫入度要求；3、打樁次序安排不合理，導(dǎo)致鄰近樁上浮或擠壓折斷；4、樁尖遇硬土層、孤石，因錘擊次數(shù)過(guò)多，沖擊能量過(guò)大引起樁身破裂或折斷等等。那么這個(gè)時(shí)候如果沒(méi)有開(kāi)展有效樁基工程檢測(cè)工作，就會(huì)導(dǎo)致樁基工程出現(xiàn)嚴(yán)重的質(zhì)量問(wèn)題。鑒于樁基礎(chǔ)在施工中容易出現(xiàn)各種質(zhì)量問(wèn)題，因此樁基工程的試驗(yàn)、檢測(cè)、驗(yàn)收工作非常重要。如何做好樁基工程的質(zhì)量檢測(cè)是我們應(yīng)該思考的問(wèn)題。

2 房屋建筑工程中樁基工程的質(zhì)量檢測(cè)方法及技術(shù)應(yīng)用

房屋建筑工程中樁基工程的質(zhì)量檢測(cè)方法主要分為兩大方面：一、承載力檢測(cè)，判斷樁的承載能力；二、完整性檢測(cè)，檢測(cè)樁身材料、尺寸方面的問(wèn)題。承載力檢測(cè)的方法有靜載試驗(yàn)法、高應(yīng)變法；完整性的檢測(cè)的方法有低應(yīng)變法、聲波透射法、鉆芯法、高應(yīng)變法。

2.1 靜載試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)

靜載試驗(yàn)是指在樁頂部逐級(jí)施加豎向壓力、豎向上拔力或水平推力，觀測(cè)樁頂部隨時(shí)間產(chǎn)生的沉降、上拔位移或水平位移，以確定相應(yīng)的單樁豎向抗壓承載力、單樁豎向抗拔承載力或單樁水平承載力的試驗(yàn)方法。以單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)為例，廣東地區(qū)常用的加載反力裝置為壓重平臺(tái)反力裝置（見(jiàn)圖1），試驗(yàn)過(guò)程中對(duì)數(shù)據(jù)采集的影響主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：a)壓重平臺(tái)支墩對(duì)測(cè)量裝置的影響；b)位移測(cè)量裝置安裝不規(guī)范；c)加載裝置的不穩(wěn)定。為了降低不利因素對(duì)數(shù)據(jù)的影響提高檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度就要逐一解決以上問(wèn)題：a)降低壓重平臺(tái)支墩對(duì)測(cè)量裝置的影響可以采取以下措施：嚴(yán)格控制支墩地基土的壓應(yīng)力，對(duì)地基土進(jìn)行加固，提高支墩地基土的承載能力（檢測(cè)員容易忽略支墩地基土的壓應(yīng)力的影響）；加大鋼平臺(tái)中次梁的長(zhǎng)度，使支墩與檢測(cè)樁的距離加大；b)位移沉降測(cè)定平面應(yīng)該設(shè)在樁身側(cè)面混凝土上，如果位移沉降測(cè)定平面安裝在千斤頂與受檢樁之間的鋼板上，就要保證鋼板的剛度足夠大，基準(zhǔn)樁應(yīng)打入地面以下足夠的深度，且基準(zhǔn)梁應(yīng)有一定的剛度來(lái)減少自重引起的基準(zhǔn)梁撓度變形；c)因加載裝置油泵、油管及千斤頂質(zhì)量問(wèn)題引起的不間斷補(bǔ)載對(duì)數(shù)據(jù)的影響較大，所以保證加載裝置的穩(wěn)定可靠也就顯得尤其重要。另外我們檢測(cè)人員要清楚的是所測(cè)沉降量不僅僅是樁的貫入量，該部分還包括樁身彈性壓縮量。對(duì)樁承載力的分析兩種情況值得我們注意：一種情況是經(jīng)過(guò)靜載試驗(yàn)后樁的承載力提高了，另一種情況是經(jīng)過(guò)靜載試驗(yàn)后樁的承載力降低了[2]。

圖1 壓重平臺(tái)反力試驗(yàn)裝置示意圖

2.2 聲波透射法檢測(cè)技術(shù)

聲波透射法是用人工方法在混凝土介質(zhì)中激發(fā)一定頻率的彈性波，該彈性波在介質(zhì)中傳播時(shí)，遇到混凝土介質(zhì)缺陷會(huì)發(fā)生反射、透射、繞射，由接收換能器接收的波形，對(duì)波的到時(shí)、波幅、頻率及波形特征進(jìn)行分析，就能判斷混凝土樁的完整性及缺陷的性質(zhì)、位置、范圍及缺陷程度。以廣東省建筑地基基礎(chǔ)檢測(cè)規(guī)范為例聲學(xué)參數(shù)中主要用聲速、波幅、波形特征判定樁身完整性，且綜合考慮缺陷的空間分布（深度范圍、徑向范圍）。聲速是由管距、聲時(shí)（v=l/t）計(jì)算而來(lái)，測(cè)試時(shí)管距取兩聲測(cè)管口的外壁間凈距離帶來(lái)的誤差是顯而易見(jiàn)的（管距的誤差可以通過(guò)在換能器上安裝測(cè)斜傳感器來(lái)更正），且收發(fā)換能器都是按居中計(jì)算未充分考慮換能器在兩管中最遠(yuǎn)及最近距離的不利影響會(huì)疊加至聲時(shí)中，在這種狀態(tài)下，單純用聲速來(lái)分析混凝土的質(zhì)量就會(huì)產(chǎn)生較大的誤差，同根樁不同剖面的聲速值也不具備可比性。為提高聲速的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性就要保證聲測(cè)管的剛度、聲測(cè)管應(yīng)呈對(duì)稱(chēng)形狀布置且應(yīng)相互平行保證管距等凈距、在保證換能器能正常提升下降的情況下盡量選擇更小內(nèi)徑的聲測(cè)管。波幅是測(cè)點(diǎn)首波幅值，波幅的數(shù)值與測(cè)試系統(tǒng)的性能、狀態(tài)、設(shè)置參數(shù)、聲耦合狀況、測(cè)距、測(cè)線(xiàn)傾角相關(guān)，在保證上述條件一直的情況下，測(cè)點(diǎn)波幅的差異才能真實(shí)的反應(yīng)被測(cè)混凝土質(zhì)量差異導(dǎo)致的聲波能量衰減的差異。波形特征是判斷混凝土缺陷的一個(gè)參考，聲波與波幅只與接收波的首波有關(guān)，接受波的后續(xù)部分是各種路徑聲波疊加的結(jié)果，后續(xù)波的強(qiáng)弱反映了聲波在樁身混凝土內(nèi)各種聲傳播路徑上總的能量衰減。在實(shí)際應(yīng)用中，既不能唯“聲速論”，也不能不分主次將各種判據(jù)同等對(duì)待。

2.3 低應(yīng)變法檢測(cè)技術(shù)

利用應(yīng)力波在樁中傳播時(shí)，當(dāng)樁身的波阻抗發(fā)生變化會(huì)產(chǎn)生反射的原理，通過(guò)分析反射波的幅值、相位、到達(dá)時(shí)間，得出樁缺陷的大小、性質(zhì)、位置等信息，最終對(duì)樁基的完整性給予評(píng)價(jià)。低應(yīng)變法包括穩(wěn)態(tài)激振的穩(wěn)態(tài)機(jī)械阻抗法和共振法、瞬態(tài)激振的反射波法、瞬態(tài)動(dòng)力法、水電效應(yīng)法等。由于反射波法具有簡(jiǎn)單、快速、實(shí)用等特點(diǎn)，絕大多數(shù)的單位采用發(fā)射波法，即通過(guò)速度時(shí)域曲線(xiàn)分析，判斷樁身完整性為主。反射波法假設(shè)樁為連續(xù)彈性一維勻質(zhì)桿件，在樁頂施加一脈沖沖擊力，就有彈性波沿樁身向下傳播，根據(jù)波動(dòng)理論，介質(zhì)中傳播的波遇到波阻抗差異（ρcA）界面時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生反射。設(shè)樁底反射初至?xí)r間為T(mén)，樁長(zhǎng)為L(zhǎng)?；竟剑篢=2L/c（c—壓縮波在樁身中傳播速度；L樁頂至反射界面的距離；T壓縮波自樁頂激發(fā)，傳至反射界面后，反射回樁頂所需時(shí)間。）測(cè)試過(guò)程中根據(jù)樁長(zhǎng)及樁身傳播速度即可計(jì)算出樁底位置，再結(jié)合2L/c范圍內(nèi)的缺陷反射綜合判定樁身完整性。因此L、c的輸入對(duì)數(shù)據(jù)的影響至關(guān)重要，為確定準(zhǔn)確的樁長(zhǎng)可通過(guò)鋼筋籠長(zhǎng)度測(cè)試儀檢測(cè)樁身長(zhǎng)度。受樁周土約束、激振能量、樁身材料阻尼和樁身截面阻抗變化等因素的影響，應(yīng)力波在傳播過(guò)程中出現(xiàn)能量和幅值逐漸衰減過(guò)程，致使儀器測(cè)不到樁底反射信號(hào)，此時(shí)不應(yīng)對(duì)整根樁進(jìn)行完整性檢測(cè)。激振點(diǎn)與傳感器安裝點(diǎn)的距離太近，入射波后面往往緊跟著一個(gè)負(fù)向脈沖，影響淺部缺陷的分析判斷。影響測(cè)試信號(hào)的因素很多，它們往往使波形畸變而偏離“正常”狀態(tài)，導(dǎo)致誤判樁身質(zhì)量。因此檢測(cè)時(shí)應(yīng)隨時(shí)檢查采集信號(hào)的質(zhì)量，判斷實(shí)測(cè)信號(hào)是否反映樁身完整性特征，如果實(shí)測(cè)信號(hào)一致性較差，應(yīng)分析原因，增加檢測(cè)點(diǎn)數(shù)量。

2.4 高應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)技術(shù)

高應(yīng)變動(dòng)力試樁的基本原理：用重錘沖擊樁頂，使樁土產(chǎn)生足夠的相對(duì)位移，以激發(fā)樁周土阻力和樁端支承力，通過(guò)安裝在樁頂以下樁身兩側(cè)的應(yīng)變和加速度傳感器接受到的應(yīng)力波信號(hào)，應(yīng)用應(yīng)力波理論分析處理力和速度時(shí)程曲線(xiàn)，從而判定樁的承載力和評(píng)價(jià)樁身完整性。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)主要由力曲線(xiàn)、速度曲線(xiàn)、上下行波、位移曲線(xiàn)組成，力值（F=AEε）經(jīng)由應(yīng)變換算而成，速度由加速度積分得到，位移由加速度曲線(xiàn)二次積分及水準(zhǔn)儀測(cè)量后綜合確定。高應(yīng)變?cè)囼?yàn)成功的關(guān)鍵是信號(hào)質(zhì)量以及信號(hào)中的信息量是否充分。應(yīng)根據(jù)每錘信號(hào)質(zhì)量以及動(dòng)位移、貫入度和大致的土阻力發(fā)揮情況，初步判別采集到的信號(hào)是否滿(mǎn)足檢測(cè)目的要求。同時(shí)也要檢查混凝土樁錘擊拉、壓應(yīng)力和缺陷程度大小，以決定進(jìn)一步錘擊，以免樁頭或樁身受損。高質(zhì)量的高應(yīng)變波形信號(hào)有以下特點(diǎn)：力和速度的時(shí)程一致，峰值之前兩者重合，當(dāng)出現(xiàn)上行波時(shí)兩曲線(xiàn)開(kāi)始拉開(kāi)，力曲線(xiàn)在速度曲線(xiàn)之上（除非樁身有缺陷），兩曲線(xiàn)間距離隨樁側(cè)土阻力增加而增大，其差值等于相應(yīng)深度的總阻力，真實(shí)反映樁周土阻力的實(shí)際情況；力和速度曲線(xiàn)的時(shí)程波形最終歸零；錘擊沒(méi)有嚴(yán)重偏心，對(duì)稱(chēng)兩個(gè)力或速度傳感器的測(cè)試信號(hào)相差不大，力信號(hào)不出現(xiàn)受拉；波形平滑，無(wú)明顯高頻干擾，摩擦型樁樁底反射明確；有足夠的采樣長(zhǎng)度，保證曲線(xiàn)擬合時(shí)間段長(zhǎng)度不少于5L/c，并在2L/c時(shí)刻后延續(xù)時(shí)間不小于20ms；貫入度適中，一般單擊貫入度不宜小于2mm，也不宜大于6mm。

為了保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度，樁頂面應(yīng)平整（與樁軸線(xiàn)垂直），應(yīng)重錘低擊，錘架安放在平整穩(wěn)固的地基上，傳感器安裝應(yīng)緊貼樁身表面，錘擊時(shí)不得產(chǎn)生滑動(dòng)，減少錘擊過(guò)程活動(dòng)阻力的產(chǎn)生。高應(yīng)變信號(hào)不同于隨機(jī)信號(hào)的可解釋性—即使不采用復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算和提煉，只要檢測(cè)波形質(zhì)量有保證，就能定性地反映樁的承載性狀及其他相關(guān)的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。高應(yīng)變分析計(jì)算結(jié)果的可靠性高低取決于動(dòng)測(cè)儀器、分析軟件和人員素質(zhì)三個(gè)要素，起決定作用的是具有堅(jiān)實(shí)理論基礎(chǔ)和豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的高素質(zhì)檢測(cè)人員[3]。

2.5 鉆芯法檢測(cè)技術(shù)

鉆孔取芯法主要是采用鉆孔機(jī)對(duì)樁基進(jìn)行抽芯取樣，根據(jù)取出芯樣，可對(duì)樁基的長(zhǎng)度、混凝土強(qiáng)度、樁身完整性、樁底沉渣厚度、持力層情況等作清楚的判斷?；炷零@芯的樁長(zhǎng)是通過(guò)量取芯樣的長(zhǎng)度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的，當(dāng)部分芯樣有斜斷面時(shí)操作人員按每回次的長(zhǎng)度統(tǒng)計(jì)是錯(cuò)誤，這樣會(huì)導(dǎo)致記錄的樁長(zhǎng)比實(shí)際樁長(zhǎng)長(zhǎng)?；炷列緲釉谌毕菸恢眠M(jìn)行取樣抗壓時(shí)，根據(jù)試件抗壓強(qiáng)度公式：cu=4P/πd2（P—芯樣試件抗壓試驗(yàn)測(cè)得的破壞荷載；d—芯樣試件的平均直徑）可知如果缺陷較大，試件的受力面積就不能按d進(jìn)行計(jì)算。樁底沉渣厚度的確定根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的鉆孔深度及芯樣長(zhǎng)度進(jìn)行計(jì)算是比較粗劣的，力保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確就應(yīng)該使用孔內(nèi)攝像法對(duì)樁底沉渣厚度進(jìn)行核實(shí)。由于建筑場(chǎng)地地質(zhì)條件復(fù)雜多變和非均勻的，各樁成樁質(zhì)量變化較大，不應(yīng)根據(jù)幾根樁的鉆芯結(jié)果對(duì)整個(gè)工程樁基礎(chǔ)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3 樁基檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

靜載試驗(yàn)法的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單，結(jié)果直接可靠，缺點(diǎn)是勞動(dòng)強(qiáng)度大，危險(xiǎn)性高，造價(jià)高。低應(yīng)變反射波法優(yōu)點(diǎn)是儀器輕便、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)快捷，從理論到實(shí)際應(yīng)用較為成熟，但也要充分考慮到它的局限性：樁長(zhǎng)較長(zhǎng)時(shí)較難測(cè)量深部缺陷以及樁底反射波不明顯時(shí)容易造成誤判。聲波透射法與其他完整性檢測(cè)方法相比，聲波透射法能夠進(jìn)行全面、細(xì)致的檢測(cè)，且基本無(wú)限制條件，缺點(diǎn)是聲測(cè)管埋設(shè)比較隨意，容易對(duì)檢測(cè)結(jié)果造成影響。高應(yīng)變法優(yōu)點(diǎn)是儀器設(shè)備較為輕便，檢測(cè)費(fèi)用較傳統(tǒng)靜載低，能較好測(cè)試深部缺陷，但是測(cè)試過(guò)程力量一旦過(guò)大就會(huì)破壞樁的結(jié)構(gòu)，且對(duì)人員素質(zhì)要求較高。鉆芯法優(yōu)點(diǎn)是直觀實(shí)用，根據(jù)芯樣情況可以直接進(jìn)行判定，但鉆芯法是一種有損檢測(cè)方法，應(yīng)充分考慮對(duì)結(jié)構(gòu)受力的影響。

4 樁基工程質(zhì)量檢測(cè)控制措施

根據(jù)各檢測(cè)方法測(cè)試原理，結(jié)合實(shí)際情況我們?cè)跇痘こ藤|(zhì)量檢測(cè)過(guò)程中應(yīng)首先我們國(guó)家通過(guò)連續(xù)修訂完善現(xiàn)有相關(guān)規(guī)格和國(guó)家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，提高樁基礎(chǔ)項(xiàng)目的高質(zhì)量測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，從而可以有效的促進(jìn)樁基礎(chǔ)工程檢測(cè)質(zhì)量和效率；其次檢測(cè)人員應(yīng)樹(shù)立正確的質(zhì)量意識(shí)觀，提高專(zhuān)業(yè)技術(shù)能力，充分考慮測(cè)試過(guò)程中輸入的量對(duì)檢測(cè)結(jié)果輸出量的影響，對(duì)容易造成檢測(cè)結(jié)果失真的影響因素進(jìn)行嚴(yán)格把控。

5 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，現(xiàn)階段我們國(guó)家的房屋建筑工程的建設(shè)區(qū)域正在不斷的增加，因此房屋建筑工程和相關(guān)的建筑物的項(xiàng)目不斷擴(kuò)大，并且建筑工程的施工時(shí)間逐漸增加。因此，很多建筑工程建設(shè)企業(yè)只關(guān)注企業(yè)的效益，而對(duì)建設(shè)的施工品質(zhì)不夠關(guān)注，這樣就非常容易導(dǎo)致建設(shè)施工工程中發(fā)生相關(guān)的安全事故。因此檢測(cè)樁基礎(chǔ)工程對(duì)于提高房屋建筑工程非常重要，尤其是檢測(cè)樁基礎(chǔ)工程的質(zhì)量。因此，在建造房屋建筑工程的過(guò)程中，利用樁基測(cè)試的方法可以實(shí)現(xiàn)房屋建筑工程質(zhì)量的保障。并且在提升房屋建筑工程項(xiàng)目質(zhì)量的同時(shí)，因?yàn)闃痘こ痰臋z測(cè)更為復(fù)雜。員工需要具體專(zhuān)門(mén)的建筑技術(shù)素養(yǎng)，并且建筑團(tuán)隊(duì)需要組織員工以及時(shí)完成樁基工程測(cè)試以及完成專(zhuān)業(yè)的培訓(xùn)學(xué)習(xí)活動(dòng)。因此，樁基礎(chǔ)工程質(zhì)量檢測(cè)行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展也是建筑工程相關(guān)方需要持續(xù)進(jìn)行研究的主題。