淺析樁基完整性的檢測(cè)！
1.樁基完整性檢測(cè)方法
檢測(cè)樁基完整性的方法很多,一般可分為有損試驗(yàn),加靜載荷試驗(yàn),鉆取樁身混凝土芯樣,在樁身中鉆一或兩個(gè)孔,然后進(jìn)行單孔或跨孔的聲波測(cè)量。這類(lèi)方法成本高,且試驗(yàn)周期長(zhǎng)。另一類(lèi)的無(wú)損檢測(cè)方法,例如聲脈沖反射波法,穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)機(jī)械阻抗法,高應(yīng)變應(yīng)力波法等。一般來(lái)說(shuō),凡是在樁身中引起小的變形的動(dòng)力檢測(cè)方法統(tǒng)稱(chēng)為低應(yīng)變法;而在樁身中引起大應(yīng)變的方法稱(chēng)為高應(yīng)變法。下面對(duì)樁基完整性檢測(cè)方法中應(yīng)用較多的幾種方法做簡(jiǎn)要介紹。
(1)靜載檢測(cè)法
靜載試驗(yàn)是利用接近于樁的實(shí)際受力狀況，分級(jí)在樁頂施加荷載，通過(guò)觀測(cè)樁頂?shù)奈灰瞥两?，根?jù)一定的判別標(biāo)準(zhǔn)獲得單樁的承載力的方法。是目前檢測(cè)單樁的承載力最可靠的方法，當(dāng)采用其他間接方法獲得檢測(cè)結(jié)果有爭(zhēng)議時(shí)用它來(lái)進(jìn)行仲裁。最大的有點(diǎn)在于方法準(zhǔn)確可靠，但是做起來(lái)費(fèi)時(shí)費(fèi)錢(qián)，檢測(cè)數(shù)量少，代表性差，而且大噸位基樁由于加載設(shè)備限制很難進(jìn)行。
(2)低應(yīng)變法
低應(yīng)變法又叫應(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)力波沿樁身向下傳播,由傳感器(速度型或加速度型)拾取樁身缺陷及不同界面的反射信號(hào),通過(guò)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(guò)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(lái)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(lái)推斷混凝土的強(qiáng)度[1] 。
(3)高應(yīng)變法
高應(yīng)變法是用重錘沖擊樁頂，通過(guò)分析在樁側(cè)對(duì)稱(chēng)安裝的兩對(duì)傳感器記錄的力和加速度曲線，以獲得樁土性狀的一種檢測(cè)方法。高應(yīng)變法的主要功能是判定單樁豎向抗壓承載力是否滿足設(shè)計(jì)要求和樁身完整性的。
與低應(yīng)變法檢測(cè)的快捷、廉價(jià)相比，高應(yīng)變法檢測(cè)樁身完整性雖然是附帶性的，但由于其激勵(lì)能量和檢測(cè)有效深度大的優(yōu)點(diǎn)，特別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，能合理判定缺陷程度。如果帶有普查性的完整性檢測(cè)，采用低應(yīng)變法更為恰當(dāng)。高應(yīng)變檢測(cè)技術(shù)是從打入式預(yù)制樁發(fā)展起來(lái)的，試打樁和打樁監(jiān)控屬于其特有的功能，是靜載試驗(yàn)無(wú)法做到的。但目前受檢測(cè)人員水平和樁與土之間相互作用模型等問(wèn)題的影響，該方法仍有較大的局限性，尚不能完全代替靜載荷試驗(yàn)而作為確定單樁豎向抗壓極限承載力的設(shè)計(jì)依據(jù)。
(4)聲波透射法
在樁身中預(yù)埋聲測(cè)管，并在兩聲測(cè)管之間發(fā)射和接收超聲波，通過(guò)實(shí)測(cè)聲波在混凝土介質(zhì)中傳播的聲時(shí)、頻率和波幅衰減等聲學(xué)參數(shù)的變化，對(duì)樁身完整性進(jìn)行檢測(cè)的方法。在樁內(nèi)預(yù)埋縱向聲測(cè)管道，將超聲脈沖發(fā)射和接收探頭置于聲測(cè)管中，管中充滿清水作耦合劑，由儀器發(fā)出周期性電脈沖通過(guò)發(fā)射探頭發(fā)射并穿透混凝土，被接收探頭接收并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。由儀器中的測(cè)量系統(tǒng)測(cè)出超聲脈沖穿過(guò)樁體所需時(shí)間、接收波幅值、接收脈沖主頻率、接收波形及頻譜等參數(shù)。最后由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)按判斷軟件對(duì)接收信號(hào)的各種參數(shù)進(jìn)行綜合判斷和分析，即可對(duì)混凝土各種內(nèi)部缺陷的性質(zhì)、大小、位置作出判斷，并給出混凝土總體均勻性和強(qiáng)度等級(jí)的評(píng)價(jià)指標(biāo)。
聲波透射法的優(yōu)點(diǎn)是準(zhǔn)確可靠，尤其在有缺陷的位置附近可以進(jìn)行加密測(cè)量，從而對(duì)缺陷位置有更為準(zhǔn)確的判斷。但是不易做到隨機(jī)抽檢。
(5)鉆孔取芯法
鉆孔取芯法是用地質(zhì)鉆機(jī)沿著樁頂一直鉆到樁底，并進(jìn)入持力層一定深度，取芯樣進(jìn)行狀態(tài)和強(qiáng)度檢驗(yàn)以獲得樁身完整性及持力層巖土性狀的一種檢測(cè)方法。該方法主要目的是檢測(cè)樁身完整性、混凝土強(qiáng)度、持力層巖土性狀。能對(duì)樁身質(zhì)量進(jìn)行直觀地定性分析，能檢測(cè)樁身混凝土強(qiáng)度、離析和膠結(jié)、混凝土級(jí)配攪拌情況(水泥水化等)、樁底沉渣(樁身夾渣)或樁底欠挖情況、基巖的巖性及承載力情況，還可利用抽芯樁孔對(duì)斷樁、夾泥病樁進(jìn)行灌漿補(bǔ)強(qiáng)處理，是檢測(cè)方法中應(yīng)用最為普遍的一種方法。但是缺點(diǎn)是費(fèi)用較高，容易“一孔之見(jiàn)”，樁徑小而樁長(zhǎng)較長(zhǎng)時(shí)容易偏出樁身之外，不能輕易給受檢樁下結(jié)論。
2.樁基完整性檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)
目前對(duì)樁基完整性質(zhì)量檢測(cè)尚無(wú)明確定義,近年來(lái)不少專(zhuān)家提出了樁基完整性類(lèi)別的劃分方法,即把樁基劃分為Ⅰ類(lèi)樁、Ⅱ類(lèi)樁和Ⅲ類(lèi)樁。Ⅰ類(lèi)樁為樁身完整,無(wú)缺陷;Ⅱ類(lèi)樁為樁身有輕微缺陷,但不影響承載力;Ⅲ類(lèi)樁為樁身存在嚴(yán)重缺陷,影響承載力[2]。這種劃分其實(shí)也沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。樁身完整性檢測(cè)只是檢測(cè)樁身材料、尺寸等方面的質(zhì)量問(wèn)題,而這種劃分或多或少地依賴于承載力的達(dá)標(biāo)與否。但是為了檢測(cè)中有一個(gè)明確的結(jié)論,必須對(duì)樁基的完整性做出判定,這也是進(jìn)行樁基低應(yīng)變檢測(cè)的目的所在。為了增強(qiáng)對(duì)缺陷判定的準(zhǔn)確性,檢測(cè)人員應(yīng)加強(qiáng)實(shí)踐,通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樁以及各種缺陷樁的反復(fù)檢測(cè),掌握不同缺陷以及不同程度缺陷在波形圖上表現(xiàn)的細(xì)微差異,從而使自己的判定結(jié)果客觀而公證[3] 。
3.樁基檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展
3.1靜載荷試驗(yàn)。
樁基靜載測(cè)試技術(shù)是隨著樁基礎(chǔ)在建筑設(shè)計(jì)中的使用越來(lái)越廣泛而發(fā)展起來(lái)的。新中國(guó)成立以后，樁基靜載測(cè)試技術(shù)就逐步發(fā)展起來(lái)。傳統(tǒng)靜載荷試驗(yàn)采用手動(dòng)加壓、人工操作、人工記錄的方式進(jìn)行。到了20世紀(jì)80年代以后，隨著改革開(kāi)放的腳步，基本建設(shè)規(guī)模的逐年加大，特別是灌注樁在工程上的廣泛應(yīng)用，我國(guó)的樁基靜載測(cè)試技術(shù)也進(jìn)入了一個(gè)全新的發(fā)展時(shí)期。至今，樁基靜載試驗(yàn)作為一項(xiàng)方法成立，理論上無(wú)可爭(zhēng)議的樁基檢測(cè)技術(shù)。
3.2低應(yīng)變檢測(cè)。
20世紀(jì)80年代，以波動(dòng)方程為基礎(chǔ)的低應(yīng)變法進(jìn)入了快速發(fā)展期，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，取得了許多有價(jià)值的成果。
3.3高應(yīng)變檢測(cè)。
我國(guó)的高應(yīng)變動(dòng)力試樁法研究是起于20世紀(jì)80年代中后期，到90年代初期已有相關(guān)的軟硬件，實(shí)際應(yīng)用效果已不弱于國(guó)外，在灌注樁檢測(cè)樁基動(dòng)測(cè)方面，國(guó)產(chǎn)儀器和軟件業(yè)已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，有的方面顯示出中國(guó)特色。
3.4聲波透射法。
混凝土灌注樁的聲波透射法檢測(cè)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(lái)的。到20世紀(jì)70年代，聲波透射法開(kāi)始用于檢測(cè)混凝土灌注樁的完整性。
3.5鉆孔取芯法。
20世紀(jì)80年代鉆孔取芯法主要應(yīng)用于鉆孔灌注樁的檢測(cè)，同時(shí)在技術(shù)條件成熟的地區(qū)也用在檢測(cè)地下連續(xù)墻的施工質(zhì)量。鉆芯法是一種微破損或局部破損的檢測(cè)方法，具有科學(xué)、直觀、實(shí)用等特點(diǎn)。
4.樁基檢測(cè)的展望
至今樁基動(dòng)測(cè)技術(shù)遠(yuǎn)未成熟，隨著樁基檢測(cè)理論和實(shí)踐的不斷發(fā)展,建立樁土在動(dòng)力作用下的力學(xué)機(jī)理及相關(guān)理論的，同時(shí)發(fā)展先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)和對(duì)測(cè)試信號(hào)的正確解釋?zhuān)瑯痘鶆?dòng)測(cè)技術(shù)在工程中的應(yīng)用將更加廣泛。
深基坑支護(hù)樁的檢測(cè)，目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)明確規(guī)定。對(duì)于樁身質(zhì)量可用動(dòng)測(cè)法檢測(cè)，對(duì)于其橫向承載力沒(méi)有可行的檢測(cè)方法。用動(dòng)測(cè)法測(cè)定支護(hù)樁的橫向承載力是值得研究的課題。研制和改進(jìn)孔底沉渣測(cè)定儀，控制和檢測(cè)灌注樁孔壁泥皮厚度的設(shè)備，對(duì)提高施工階段的檢測(cè)水平具有重要意義。
