工程桩检测方法的选择
2015-06-03
桩基础是把上部荷载传递到地基中去的结构，它的施工质量的好坏直接关系到上部结构的安危。此外，桩基础属于地下隐蔽工程，在施工中容易出现各种质量问题。因此，为确保桩基础的质量，必须加强对桩检测方法的了解。
一、桩基的检测方法
1、低应变动力检测
低应变动力检测主要包括：机械阻抗法、动参数法、应力波反射法、水电效应法等。这种检测方法能最大限度的保证桩身质量的完整性，且设备简单、费用较低、方法快速。但是这种方法也存在着一定的局限性：一是，不能有效区分纵向裂缝和水平裂缝，且对裂缝的实际长度和缺陷深度的位置计算不准确；二是，无法定量给出桩身缺陷程度，不能很好的判断多缺陷桩的波型。在低应变动力检测中，应力波反射法是应用最为广泛的方法，这种方法的原理是：先给桩一个脉冲力，应力波沿桩身传递，当遇到桩身阻抗有变化，如断桩、缩颈、扩颈、离析等缺陷时，应力波反射回到桩顶，并通过安装在桩顶的加速度传感器接收桩顶响应信号，在对这些信号进行分析处理后得到时域响应波形，根据该波形对桩身结构的完整性进行判断。
2、高应变动力检测
高应变动力检测主要用于检验桩身结构的完整性和估算单桩竖向抗压承载力。这种方法测得桩承载能力的过程是：将重锤提升到规定高度，然后脱钩，锤体自由下落，并通过锤垫打在桩顶上，当桩被打出一定贯入度后，桩与土之间便产生塑性位移，使桩侧和桩端土阻力得以发挥，从而测出桩的承载能力。显然，这种方法是通过检测重锤冲击桩顶过程中桩身某截面的力变量和运动变量来确定桩的单轴承载力和桩身的完整性。应用该方法，要求在距桩顶2倍桩径处的两侧表面，对称安装加速度传感器和工具式应力传感器，用于测量每次锤击力作用下的速度和力信号。
3、静载试验
静载试验分为单桩的静载试验和竖向抗压静载试验，其中，单桩的静载试验又分为抗压试验、抗拔试验和水平试验。静载试验是通过反力装置分级对桩顶施加垂直荷载，在每级荷载作用下按规定时间间隔测该桩桩顶的沉降量，从而获得可供分析判定桩顶沉降关系的Q－S曲线，当桩顶沉降量达到某条件或某数值时，就能求出该桩的极限承载力。对于竖向抗压静载试验，一般采用油压千斤顶作为加载装置，用锚桩反力架系统或压重平台作为反力装置，此外，应在千斤顶油路中并联精密的压力表，以控制加载量，同时，采用液压稳压系统逐级施加稳压恒载，并用机械百分表测量加载过程中的垂直位移。
二、桩的检测方法的选择
1、水泥土搅拌桩检测方法的选择
对于水泥土搅拌桩的质量控制应贯穿整个施工过程。水泥土搅拌桩主要有两种检测方法，一是成桩3 d内，用轻型动力触探检查每米桩身的均匀性；二是在一般桩成桩7 d，对搭接桩成桩15d时，量测成桩直径，并开挖桩头至停浆面下0.5m，目测检查搅拌的均匀性。
但是这两种方法存在一定的局限性，每项单体工程一般只能做三点，不能及时检验水泥土搅拌桩桩身质量，并且费用较高。具体来说，其局限性主要有：用轻型动力触探检测桩身均匀性的适用性较差，由于N10直观性较差，且很难深入桩身，因此，缺乏定量评价的依据，只能做定性的评价；当竖向承载水泥土搅拌桩地基竣工验收时，应采用复合地基载荷试验和单桩载荷试验检验桩的承载力；开挖桩头只能检查桩身浅部的均匀性。
2、灌注桩检测方法的选择
在制定灌注桩的检测方案时，应根据检测目的、内容和要求，结合各检测方法的适用范围和检测能力，考虑设计、地质条件、施工因素和工程重要性等情况确定，此外，应结合检测中的经济合理性，在满足评价的前提下，实现灌注桩检测的快速经济。灌注桩的质量检测包括完整性检测和承载力检测，其中，完整性的检测方法主要有低应变法、声波透射法、钻芯法；承载力的检测方法主要有静载荷试验和高应变法。
实际工程中，通常要先考虑承载力的检测，此外，有关桩基规范也对此做了强制性要求，其中，有四种情况必须进行单桩竖向静载荷试验，即: 地质条件复杂、桩施工可靠性低; 挤土群桩施工产生挤土效应；设计等级为甲级的桩基; 本地区采用的新桩型或新工艺。高应变法是承载力检测的另一种方法，这种方法的优点是：检测相对快速、经济，同时，也得到了工程界的认可。该方法有一定的局限性，只有在有现场实测经验和本地区相近条件下的可靠对比验证资料时，才可采用这种方法，且该法适用于桩径较小、承载力不高的灌注桩检测。而不适用于大直径灌注桩的检测。这是因为大直径灌注桩发挥极限承载力需要很大的位移，而高应变检测所用的锤重有限，易造成桩锤系统匹配不好，不能有效“打动”灌注桩，所以，对于灌注桩的检测，应慎重高应变法。此外，由于灌注桩的截面和材质都不均匀，所以，灌注桩采集的信号质量低于预制桩，带有较大的不确定性和复杂性，计算的承载力可靠性降低。
对于工程桩的检测，不仅要进行承载力的检测，还应进行完整性的检测。这是因为承载力的检测费用高、时间长，只能对一小部分桩进行检测，不具有很好的代表性，而完整性检测可以采用更大的抽检比例。因此，为了降低了检测成本，同时整体把握桩的质量情况，应合理搭配桩的承载力检测与完整性检测，使其达到技术经济上的平衡。此外，应根据桩的用途和使用环境决定是否进行桩的竖向抗拔和水平承载力的检测，通常承受抗拔力或水平力较大的桩应进行此类检测。
3、粉喷桩的检测内容
粉喷桩的质量检验方法主要有:轻便动力触探试验法、静力触探法、静载荷试验法、反射波法、钻孔取芯法、现场足尺桩身无侧限抗压强度法等。喷粉搅拌桩是隐蔽工程，其施工质量受施工工艺、机具、施工人员的责任心等多种因素的影响。但是，对于粉喷桩的施工过程和成桩后的质量，缺乏科学的检测手段，没有一种公认的合理、方便、经济有效的检测方法。此外，粉喷桩的质量不易控制，且设计理论不够完善，从而使喷粉搅拌桩处理软地基的效果受到了一定的影响。但是，喷粉搅拌桩是目前一种快速、有效、经济的软基处理方法，其他方法都不能很好的对软土地基进行处理。所以，为保证喷粉搅拌桩的施工质量和软基处理的效果，不仅要进一步完善施工工艺、对施工机具进行改造，还应深入研究喷粉搅拌桩质量检测的方法，以及有效控制喷粉搅拌桩的施工质量。
三、结束语
静载试验是进行工程桩质量评价的主要检测方法，但是，静载试验存在检测数量的局限性和检测内容的单一性，因此，应综合动测结果，对基桩质量进行客观、准确的评价。此外，静载试验与反射波法的检测目的和检测内容不同，检测结论可能会出现对立，但不存在矛盾，因而，不能以哪一种方法为准，更不能以一种方法检验另一方法的检验结果。
