淺談樁基檢測(cè)主要內(nèi)容與常用方法
2013-01-25 來源：作者：劉云 吳迎賓 來源：中國(guó)論文網(wǎng)
一、 樁基檢測(cè)的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀
樁基的發(fā)展歷史由來已久。追溯到公元247年，樁的最早應(yīng)用開始于上海龍華塔及十世紀(jì)筑成的杭州灣大海塘的石砌岸壁。到了19世紀(jì)后期，出現(xiàn)了水泥、鋼筋以及混凝土。隨著機(jī)械設(shè)備的不斷完善和改進(jìn)，建設(shè)高層建筑對(duì)樁基的型狀逐漸更新，樣式變得多種多樣。隨之而來的是樁基理論研究的深入發(fā)展。通過理論的更新和深入，從而更好地指導(dǎo)實(shí)踐中的樁基檢測(cè)技術(shù)。
樁基是工程結(jié)構(gòu)常用的基礎(chǔ)形式之一，屬于地下隱蔽工程，施工技術(shù)比較復(fù)雜，工藝流程相互銜接緊密，施工時(shí)稍有不慎極易出現(xiàn)斷樁等多種形態(tài)復(fù)雜的質(zhì)量缺陷，影響樁身的完整性和樁的承載能力，從而直接影響上部結(jié)構(gòu)的安全。因此，其質(zhì)量檢測(cè)成為樁基工程質(zhì)量控制的重要手段。
在樁基檢測(cè)的發(fā)展歷史中，檢測(cè)技術(shù)的更新成為了一個(gè)寬泛且熱門的話題。為了適應(yīng)樁基檢測(cè)日益復(fù)雜和精湛的需求，國(guó)內(nèi)相關(guān)研究者也在不斷引進(jìn)和學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，不斷發(fā)展完善樁基技術(shù)。隨著基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)要求的不斷提高，樁的尺寸現(xiàn)已越來越大，由此對(duì)樁質(zhì)量的要求越來越高，所面臨的問題也可能會(huì)越來越多。盡管國(guó)內(nèi)樁基檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展仍然無(wú)法滿足生產(chǎn)的全部需要，但是從整體來看，國(guó)內(nèi)樁基檢測(cè)發(fā)展的技術(shù)和辦法在不斷地更新和完善。
二、 樁基檢測(cè)的方法
根據(jù)《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》（JGJ106-2003）,目前樁基檢測(cè)的主要方法有靜載試驗(yàn)法、鉆芯法、低應(yīng)變法、高應(yīng)變法、聲波透射法等幾種。
1. 靜載試驗(yàn)法
靜載試驗(yàn)法是目前公認(rèn)的檢測(cè)基樁豎向抗壓承載力最直接、最可靠的試驗(yàn)法。在目前樁基檢測(cè)技術(shù)還尚未伍德突破性進(jìn)展之前，靜載實(shí)驗(yàn)法被認(rèn)為是尚不可被替代的。其優(yōu)點(diǎn)在于直接簡(jiǎn)單，且可靠安全。但在工程實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，基準(zhǔn)樁的問題有時(shí)會(huì)被檢測(cè)人員所忽視，容易出現(xiàn)基準(zhǔn)樁打入深度不足，試驗(yàn)過程產(chǎn)生位移的問題。
靜載實(shí)驗(yàn)法在國(guó)外工程界里也是頗受關(guān)注的一個(gè)研究課題。據(jù)調(diào)查研究，國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者為此做了很多嘗試和實(shí)驗(yàn)。尤其是80年代以后，隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，我國(guó)的樁基靜載實(shí)驗(yàn)法進(jìn)入了一個(gè)全新的發(fā)展時(shí)期。目前，靜載實(shí)驗(yàn)法已經(jīng)成為一項(xiàng)在理論上無(wú)可爭(zhēng)議，在方法上普遍認(rèn)可的樁基檢測(cè)技術(shù)。
2. 鉆芯法
鉆芯法又叫做鉆樁取芯試驗(yàn)法。這種方法具有科學(xué)、直觀、實(shí)用等特點(diǎn)，在檢測(cè)混凝土灌注樁方面應(yīng)用較廣。檢測(cè)灌注樁樁長(zhǎng)、樁身混凝土強(qiáng)度以及樁底沉渣厚度是鉆芯法的宏觀目的。通過這種方法能夠很好地判定和鑒別樁端巖土的性狀，并準(zhǔn)確判斷樁身完整性的類別。
一次完整、成功的鉆芯檢測(cè)，可以得到樁長(zhǎng)、樁身混凝土強(qiáng)度、樁底沉渣厚度和樁身完整性的情況，并判定或鑒別樁端持力層的巖土性狀。抽芯技術(shù)對(duì)檢測(cè)判斷的影響很大。某工程先用XY-1型工程鉆機(jī)，采用硬質(zhì)合金單管鉆具，用低壓慢速小泵量及干鉆相結(jié)合的鉆進(jìn)方法，結(jié)果采芯率不到70%，芯樣完整性極差，大多呈碎塊;后來改用SCZ-1型液壓鉆機(jī)，采用金剛石單動(dòng)雙管鉆具，采芯率達(dá)99%，芯樣呈較完整的圓柱狀。所以，《技術(shù)規(guī)范》對(duì)鉆機(jī)和鉆頭作了相應(yīng)的規(guī)定，就是為了避免抽芯驗(yàn)樁的誤判。目前增加了鉆機(jī)設(shè)備的技術(shù)含量，從單一的效率低的向效率高多功能的鉆機(jī)發(fā)展。
3.低應(yīng)變法
低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法又叫低應(yīng)變反射波法（應(yīng)力波法），是以手錘或力棒敲擊樁頂，給樁一定的能量，產(chǎn)生一縱向應(yīng)力波，該應(yīng)力波沿著樁身向下傳播，由傳感器（速度或加速度型） 拾取樁身缺陷及不同界面的反射信號(hào), 通過檢測(cè)和分析應(yīng)力波在樁身中的傳播歷程, 便可分析出樁基的完整性, 并根據(jù)樁身突然變化界面時(shí)（ 如: 樁底沉渣過厚、樁身夾泥、斷裂、擴(kuò)徑或縮徑等）所產(chǎn)生的反射和透射波, 來確定樁身缺陷性質(zhì), 估算樁長(zhǎng)或缺陷位置, 且根據(jù)應(yīng)力波在樁身中的傳播速度來推斷混凝土的強(qiáng)度。
20世紀(jì)80年代，低應(yīng)變法進(jìn)入了快速發(fā)展時(shí)期，各種低應(yīng)變法在基礎(chǔ)理論、機(jī)理、儀器研發(fā)、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和信號(hào)處理技術(shù)、工程樁和模型樁驗(yàn)證研究、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)積累等方面取得了很多成就。低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法檢測(cè)簡(jiǎn)便，且檢測(cè)速度較快，但如何獲取好的波形，如何較好地分析樁身完整性是檢測(cè)工作的關(guān)鍵。測(cè)試過程是獲取好信號(hào)的關(guān)鍵，測(cè)試中應(yīng)注意：1.測(cè)試點(diǎn)的選擇。測(cè)試點(diǎn)數(shù)依樁徑不同、測(cè)試信號(hào)情況不同而有所不同，一般要求樁徑在120cm以上，測(cè)試3～4 點(diǎn)。2.錘擊點(diǎn)的選擇。錘擊點(diǎn)宜選擇距傳感器 20～30 cm 處不必考慮樁徑大小。3.傳感器安裝。傳感器根據(jù)所選測(cè)試點(diǎn)位置安裝，注意選擇好粘貼方式，一般有石蠟、黃油、橡皮泥在保證樁頭干燥，沒積水的情況下。4.盡量多采集信號(hào)。一根樁不少于10 錘，在不同點(diǎn)，不同激振情況下，觀測(cè)波形的一致性，以保證波形真實(shí)且不漏測(cè)。
4.高應(yīng)變法
高應(yīng)變法又叫做試樁法, 是一種利用高能量的動(dòng)力荷載確定單樁承載力的方法。在國(guó)內(nèi)，動(dòng)力打樁方式的發(fā)展已有將近百年的歷史。動(dòng)力試樁技術(shù)的發(fā)展最早始于動(dòng)力打樁公式。目前，國(guó)內(nèi)外高應(yīng)變法依舊主要采用一維桿波動(dòng)理論作為測(cè)試和結(jié)果分析的基礎(chǔ)。
高應(yīng)變法的主要功能是判定樁豎向抗壓承載力是否滿足設(shè)計(jì)要求。高應(yīng)變法在判定樁身水平整合型縫隙、預(yù)制樁接頭等缺陷時(shí)，能夠在查明這些“缺陷“是否影響豎向抗壓承載力的基礎(chǔ)上，合理判定缺陷程度，可作為低應(yīng)變法的補(bǔ)充驗(yàn)證手段。目前在某些地區(qū)，利用高應(yīng)變法增加承載力和完整性的抽查頻率，已成為一種普遍做法。
隨著國(guó)內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的不斷發(fā)展，樁基工程量也在日益增多。目前國(guó)內(nèi)出現(xiàn)了多種類型的混凝土灌注樁的廣泛應(yīng)用。但是由于樁基檢測(cè)工程量巨大，因此伴隨技術(shù)發(fā)展而生的就是質(zhì)量的優(yōu)劣。相較于傳統(tǒng)的靜載實(shí)驗(yàn)法，高應(yīng)變法不論在費(fèi)用抑或是時(shí)間成本方面都有很大的優(yōu)勢(shì)。因此，目前來看，高應(yīng)變法因操作簡(jiǎn)單，并且技術(shù)較為先進(jìn)，從而成為國(guó)內(nèi)廣泛推廣和應(yīng)用的檢測(cè)方法。
5.聲波投射法
聲波透射法, 俗稱埋管法, 是在灌注樁中預(yù)埋兩根或兩根以上聲測(cè)管供聲波從發(fā)射到接收。波投射法是基于混凝土灌注樁的使用，是在結(jié)構(gòu)混凝土聲學(xué)檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。早在20世紀(jì)70年代，聲波投射法就已經(jīng)被用于檢測(cè)混凝土灌注樁的完整性方面。在樁身混凝土傳播過程中，由于缺陷的存在，混凝土連續(xù)性中斷，在缺陷區(qū)與混凝土之間的界面，聲波將發(fā)生反射、繞射、折射及聲波能量的吸收和衰減。
目前，聲波投射法以其鮮明的技術(shù)特點(diǎn)成為目前混凝土灌注樁完整性檢測(cè)技術(shù)的一種重要手段。目前，在民用建筑設(shè)施以及水利電力和工業(yè)、鐵路等建設(shè)方面皆得到了廣泛的應(yīng)用。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)，且基本上無(wú)其他限制條件。但由于存在漫射、透射、反射，對(duì)檢測(cè)結(jié)果會(huì)造成影響。
三、結(jié)論
第二部分詳細(xì)論述了樁基檢測(cè)各種方法的優(yōu)點(diǎn)和不足。在筆者看來，目前樁基檢測(cè)的技術(shù)不能依賴于某一種單一的檢測(cè)方法。而在評(píng)判建筑設(shè)施質(zhì)量的問題上，建筑基礎(chǔ)設(shè)施是個(gè)至關(guān)重要的因素。因此，為了保證樁基的質(zhì)量，樁基檢測(cè)技術(shù)就更顯重要。
在目前樁基檢測(cè)技術(shù)中，每一種單一的檢測(cè)方法存在很大的局限性。由于檢測(cè)遠(yuǎn)離、儀器設(shè)備、數(shù)據(jù)處理等各方面的綜合考慮和要求，單一的檢測(cè)方法目前尚不能完全適用于各種樁型的需求。樁基檢測(cè)技術(shù)在實(shí)踐的檢驗(yàn)中會(huì)存在應(yīng)用上的諸多不足，也會(huì)在實(shí)踐操作中不斷完善和更新。
總之，在樁基檢測(cè)中，各個(gè)檢測(cè)手段需要配合使用，利用各自的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，按照實(shí)際情況，靈活運(yùn)用各種方法，才能夠?qū)痘M(jìn)行全面準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。除此之外，建筑環(huán)境，以及施工人員的水平也都是影響檢測(cè)技術(shù)高低的外部因素。在實(shí)際操作中，應(yīng)努力權(quán)衡各方面的因素使之達(dá)到最優(yōu)化的狀態(tài)。
