桩基检测技术在建筑工程中的应用分析

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  摘要:近年来,由于高层建筑的发展在我国城乡建设中占据主导地位,所以桩基工程成为一个热门在高层建筑中被广泛使用,桩基是建筑物的基础,其质量直接影响到建筑物的质量,但桩基工程质量控制的难度较大,且具有专业性、隐蔽性的特点,因而桩基的检测工作显得尤为重要且被高度重视。
  关键词:桩基;检测;建筑
  前言: 桩基是隐蔽工程,支撑着地面上的构筑物,它是建筑物的基础,其质量优劣直接影响到这些建筑物的安全。在桩基础的施工过程中,桩基检测是一个不可缺少的环节。近年來桩基础在高层建筑和铁路建设中广泛使用,随着建设单位对工程质量要求的提高,基桩检测技术将发挥越来越重要的作用。一、常用的桩基检测技术(一)桩的承载力的检测1.静载试验法长期以来,由于传统的静载试验的费用、时间、人力消耗都较大,特别是当施工场地较窄,施工期较紧时,传统的静载试验难以满足要求。因此,可以采用一种新的静载试验方法——自平衡试桩法。自平衡试桩法是将一种特制的加载设备—荷载箱,埋入混凝土灌注桩的桩端位置,荷载箱的顶面与钢筋笼相接,由高压油泵向荷载箱充油而加载。荷载箱上部桩身的摩擦力与端阻力相平衡来维持加载。根据向上向下Q-s、s-lgt和s-lgQ曲线确定桩的承载力。自平衡试桩法装置相对较为简单,不需占用场地,不需运入数百吨或数千吨物料,不需构筑笨重的反力架,试桩准备工作省时省力,适合于桥梁工程的水中试桩和大吨位试桩,并在好多工程中显示出较大的优越性;自平衡试桩法可用来确定基桩的侧阻或端阻单项的极限值的发挥状况,可供有关设计单位参考;自平衡试桩法与传统静载荷试验在房屋建筑工程中进行过几十根桩的对比试验,结果表明它们具有良好的可比性。2.高应变动测法高应变动测法的基本方法是利用重锤打击桩顶,导致桩产生自上而下传播的高能量应力波,使桩身各截面产生运动,从而激发桩周的土阻力,土阻力对桩周的反作用,在桩内形成向上传播的压缩波和向下传播的拉伸波。通过在离桩顶约2倍桩径的桩身处实测的力曲线和加速度曲线,经应力波理论分析得到桩土体系的有关参数,揭示桩土体系在接近极限阶段时的工作性能,分析桩身质量,确定桩的极限承载力,还可对桩身完整性做出准确评价。(二)桩的完整性检测1.超声波透射法超声波透射法检测桩身结构完整性的基本原理是:由超声脉冲发射源在砼内激发高频弹性脉冲波,并用高精度的接收系统记录该脉冲波在砼内传播过程中表现的波动特性;当砼内存在不连续或破损界面时,缺陷面形成波阻抗界面,波到达该界面时,产生波的透射和反射,使接收到的透射波能量明显降低;当砼内存在松散、蜂窝、孔洞等严重缺陷时,将产生波的散射和绕射;根据波的初至到达时间和波的能量衰减特性、频率变化及波形畸变程度等特征,可以获得测区范围内砼的密实度参数。检测记录不同侧面、不同高度上的超声波动特征,经过处理分析就能判别测区内部存在缺陷的性质、大小及空间位置。声测管是探头运动的通道。在实际检测中,声测管埋设时应按设计图要求绑缚于桩基的钢筋笼上。因为超声波透射法检测桩基质量不受桩长,桩径的影响,成为目前我国较受欢迎的桩基检测方法。为使检测工作顺利,可先用测绳进行声测管检查,检测项目包括实际桩长,声测管内有无异物堵塞等,检查完毕后在管中装入清水以待检测桩基质量。2.低应变法又称为低应变发射波法,它是以应力波在桩身中的传播反射特征为理论基础的一种方法。使用小锤敲击桩顶,通过粘结在桩顶的传感器接收来自桩中的应力波信号,采用应力波理论来研究桩土体系的动态响应,反演分析实测速度信号、频率信号,桩身的缺陷、桩底均可以根据反射波的相位、振幅、频率特性,辅以地层资料、施工记录以及实践分析经验,对其性质进行综合分析判断。3.钻芯法其方法是利用专用混凝土钻芯机,直接从所需检测的结卡勾或构件上钻取混凝土芯样,按有关规范加工处理后,进行抗压试验,根据芯样的抗压强度推定结构混凝土立方体抗压强度的一种局部破损的检测方法。因直观、可靠、准确而广泛运用于现场混凝土质量检测中。抽芯检测设备一般采用普通液压钻机及金刚石单动双管钻具,采用中等压力、较高转速及中等泵量钻进,施工中要保持钻进参数一致,匀速钻进,随时观察钻进的情况。钻孔要准确确定钻孔位置,可采用长岩芯管或大直径钻杆,以减小环状间隙,防止钻斜。取样后,要对取出芯样的胶结性、骨料大小及充填情况作详细描述记录,并在芯样上按要求标明孔号、回次、进尺等芯样信息。二、应用分析
  对于建筑物首选的基础形式,桩基础的形式已经多种多样,而其质量问题也就决定了其应用是否可以健康的发展下去,而对于桩基基础的检测技术就决定了整个建筑物安全得以保障的前提。但是在实际的应用当中,检测技术还存在很多不规范的现象,而部分的检测桩基础的技术还有待进一步的完善。所以,目前对于如何正确的运用技术、规范已有的技术就成为目前的关键。
  (一)静载检测技术
  对于目前来说,基桩的静载检测已经是较为成熟的技术,在对于承载力以及沉降方面,都是最为准确的方法。但是,每一种检测技术都有对应的适用前提,也必须遵守国家提出的相应的标准化规定、抓住正确的应用方式,才能够确保测试结果正确无误。
  1、试桩—锚桩—基准桩间距
  使用锚桩反力梁的方式或者是锚桩反力梁堆载联合方式的静载检测,就对于试桩—锚桩—基准桩间距存在的问题要尤其注意。有关的规定对此已经有了明确的规范(间距需要≥4d而且要≥2.0m),这项规定的目的就是要求了静载的检测需要联系到实际,让检测的结果准确无误。而在实际的情况下,大多数的间距都不能够满足规范,而试桩、锚桩和基准桩间距更容易被施工所忽视,这样也就导致了检测结果不能够达到规范要求,也使得建筑物出现了安全问题。试桩与锚桩被作为工程桩作为检测用的原因:检测机构为了承揽到更多业务,为了满足业主的要求;尽量的将检测的成本降低到最低限度,将检测的技术要求隐瞒;另外,对于桩的荷载传递机理以及规范都不清楚。
  2、基准梁设置
  为了试桩位移的百分表以及位移传感器的安装更加方便记录,对于基准梁的制作一般都采用型钢,而一般使用粗钢筋作为基准梁两端的基准桩,基准梁和基准桩的连接应一端为固定连接、另一端为铰接或自由连接。此项规定主要是环境温度出现了变化或者是基准梁因为收缩而导致变形的时候尽量的将百分表以及位移传感器测试所产生的误差减到最少。但是实际运用中,却往往忽视了这一点。
  3、荷载架刚度
  荷载架就是为了为基桩静载检测提供反力的装置,而刚度是否能够满足基桩检测的规范,直接关系到数据的准确性以及基桩检测安全与否。如果没有足够大的荷载架的刚度,在高吨位的试验期间出现安全问题或者是因为荷载架的变形过大,突然释放的变形能会导致检测过后的数据会出现偏离。对于荷载架的整体的承载能力应当不能低于了基桩承载力的1.5倍。
  (二)动载检测技术
  动载的检测包含了基桩的低应变与高应变两种动力检测。尽管在整体的理论之上,动载检测技术的完善还需要更进一步,但是还是需要注意检测当中的实际对造、动静之间的相互比对等,由于检测的样本多种多样,其结果在精度上海需要满足工程需求。
  1、高应变动力检测
  对于高应变动力的检测方法中,CASE与CAPWAP最具有代表性。高应变动测现场采集到的波形曲线应该是: Fv—t 曲线的Fmax,Vmax前面曲线应重合,F,V 峰值应成比例,两种曲线最终应归零等。在此前提下判定高应变动测得到的总静阻力是否代表基桩极限承载力,主要查看高应变动测得到众多数据中的最大锤击力Fmax及最大动位移Dmax。在高应变动测的实际应用中,其基桩检测报告给出的Fv—t曲线往往出现Fmax,Vmax前面曲线不重合,F,V 峰值不成比例或两种曲线最终应归零等情况。这也就表明了使用高应变动力所检测到的现场数据不符合要求,采集到了数据也不正确,这个时候无论是使用CASE还是CAPWAP,都不能够得到准确的答案。而原因主要是因为:传感器没有正确的安装;对于先进的设备和仪器过于的相信与依赖;对于高应变的理论研究不够透彻,接触较少等等。
  高应变所测试的结果是在现场采集过后,使用计算机分析出来的,无论是去波形曲线是否合格,信息数据准确与否,计算机都不能够做出正确的判断。我们应当注意到这一点。
  2、低应变动力检测
  在低应变动力的检测当中,最具代表性的是反射波法。在实际的检测应用当中,使用反射波法进行基桩检测也会常常在桩身的扩径与缩径出现错误的判断、加泥与缩径出现的错误判断。而在基桩缺陷类型方面,对于基桩桩身的扩径与缩径也有着本质上的区别。究其造成桩身离析(加泥) 和缩径的误判、桩身缩径和扩径的误判的原因主要是: 检测人员不甚清楚反射波法的基本原理; 应力波曲线中杂波未处理或处理过度; 未注重现场开挖比对等。反射波法应力波曲线的判定正确与否,关系到整个桩基工程的质量安全和造价,此类技术问题应当予以澄清。
  3、预估技术
  对于基桩承载能力的预估,也有很多种类的技术,它们也有着个各自的适用对象与条件,也是需要样本数量足够的基础上才能够使用,它也仅仅是属于基桩承载力的一门辅助性的技术。如果相关的检测人员不能够清楚的知道相关的设计理论以及施工工艺等方面的知识要点,最好不要盲目的使用,避免造成不必要的危害。
  结束语
  基桩工程是建筑工程中最重要的隐蔽工程,但桩基工程质量受多项因素的影响,如工程勘察、基桩设计、环境变化、施工质量等,要想有效控制桩基工程质量,保证整体工程的安全,就离不开桩基检测。当前,建筑桩基检测技术的研究和发展正方兴未艾,欲提高桩基检测的质量与效益,一方面要不断改善已有仪器的硬件性能和质量,并努力开发出新的仪器;另一方面也要加强对桩基检测技术理论的研究工作 以寻求更精确的物理模型。总之,桩基检测人员在测试工作中要做到实事求是,一丝不苟,来不得半点马虎,以免给工程造成事故隐患。
  参考文献:
  【1】 刘金砺:《桩基础设计施工与检测》,北京:中国建材工业出版社,2001版。
  【2】 陈凡、徐天平等:《基桩质量检测技术》,北京:中国建筑工业出版社,2003版。
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