有关桩基工程的质量检测研究
2015-07-29
桩基础由于具有抗震性能好，沉降量小和承载力高、可以解决特殊地基土的承栽力的优点，越来越受到人们的青睐。桩基工程质量控制是建筑工程质量控制的重要环节也是技术难度较大的一个环节，质量检测是桩基工程质量控制的必要手段，检测结果是桩基工程质量验收的科学依据。因此，按照“安全适用、经济合理”的原则合理选择桩基类型，科学施工桩基以及对桩基础进行全过程质量检测十分重要。
一、桩基工程质量检测内容
（一）成孔质量检测
在灌注桩的施工中，成孔质量的好坏直接影响到混凝土浇注后的成桩质量，桩孔的孔径偏小则使得成桩的侧摩阻力、桩尖端承载力减少，整桩的承载能力降低；桩孔上部扩径将导致成桩上部侧阻力增大，而下部侧阻力不能完全发挥，同时单桩的混凝土浇注量增加；桩孔偏斜在一定程度上改变了桩竖向承载受力特性，削弱了基桩承载力的有效发挥；桩底沉渣过厚使得桩长减少，对于端承桩则直接影响桩尖的端承能力。
（二）桩的承载力检测
(1)桩基是埋入地下的隐蔽工程，其质量较难控制，特别是就地灌注桩，更易出现影响桩基安全使用的各种质量问题。单桩的极限承载力，迄今也还不能象结构工程那样，单纯通过理论计算予以确定，因为桩的承载力与桩型、桩材、成桩工艺以及地层土特性等众多复杂的因素有关。因此在较重大的工程，要求通过一定数量的静荷载压桩试验来确定桩的承载力，作为设计的依据。
(2)现在对桩基承载力的检测，常用的方法有静载荷试验、高应变法检测。高应变法属于动测法的一种，其适用范围受一定的限制，在进行灌注桩的竖向抗压承载力检测时，应具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；对于大直径扩底桩和Q～s曲线具有缓变形特征的大直径灌注桩，不宜采用本方法进行竖向抗压承载力检测。虽然静载荷试验比高应变法费用高、所耗实验时间长，有时受场地限制等原因，但是静载荷试验仍然是检测基桩承载力最直接、最准确、最可靠的方法。
(3)为保证静载试验结果的准确性，所有试验仪器仪表必须经过计量部门检定合格，并在有效期内使用。当采用压力表测定油压时，为保证测量精度，其精度等级应优于或等于0．4级，不得使用1．5级压力表控制加载。当油路工作压力较高时，有时出现油管爆裂、接头漏油、油泵加压不足造成千斤顶出力受限、压力表线性度变差等情况，所以应选用耐压高、工作压力大和量程大的油管、油泵和压力表，且试验设备在最大加载时的压力不应该超过规定工作压力的80%。
(4)静载试验在所有试验设备安装完毕之后，应进行一次系统检查。其方法是对试桩加一较小的荷载进行预压，其目的是消除整个量测系统和被检桩本身由于安装、桩头处理等人为因素造成的间隙而引起的非桩身沉降；排除千斤顶和管路中之空气；检查管路接头、阀门等是否漏油等。如一切正常，卸载至零，待百分表显示的读数稳定后，并记录百分表初始读数，即可开始进行正式加载。
(5)静载试验应保证有足够的荷载反力，试验过程应及时补压，以使真实反映每级荷载作用下的桩顶沉降。为控制检测质量，加载到最后一级，监理人员要到现场见证签字。
(6)当桩身存在水平整合型缝隙、桩端有沉查或吊脚时，在较低竖向荷载时常出现本级荷载沉降超过上一级荷载对应沉降5倍的陡降，当缝隙闭合或桩端与硬持力层接触后，随着持载时间或荷载增加，变形梯度逐渐变缓；当桩身强度不足桩被压断时，也会出现陡降，但与前相反，随着沉降增加，荷载不能维持甚至大幅降低。所以，出现陡降后不宜立即卸荷，而应使桩下沉量超过40mm，以大致判断造成陡降的原因。
(三)桩的完整性检测
工程实践证明，常用的低应变动测方法对桩身完整性的检测，能较为可靠地发现一定深度范围内基桩的质量问题(如裂缝、夹泥、缩颈、离析等)及其严重程度。随着检测技术的发展，现行技术己能对传统的静载荷试验不能直接说明的桩身完整性问题作出定性分析，并据此对桩进行分类，便于现问题，为基础处理提供依据。
二、工程实例
某建筑，檐高39.5m，建筑面积9884.2m2，框剪结构。基础设计采用钢筋混凝土灌注桩承台基础，钻孔灌注桩数量240根，桩径φ600mm，有效桩长25．5m，。设计要求单桩竖向极限承载力Qu=2200kN。本次工程实践中针对场地环境和地质条件，主要采取单桩静载荷试验法和低应变反射波法进行桩基检测。
（一）单桩静载荷试验检测
（1）方法加载及观测系统
试验采用慢速维持荷载法(锚桩法)。由槽钢及锚桩组成反力系统，通过反力系统由液压油泵及千斤顶施加荷载至桩顶，对桩顶施加竖向压力。荷载逐级加在桩顶上，放置在千斤顶上的荷重传感器时刻显示桩顶所受荷载大小。桩身产生变形沉降时，通过放置在桩头对称分布的电子位移传感器随时记录各级荷载作用下桩身的沉降量。
（2）分级加载阶段
试验加载分为10级进行，每级加载量相等，每级加荷值为220kN，其中第一级按2倍分级荷载加荷。
（3）变形观测
每级加荷后，间隔5、10、15min各测读一次变形，一个小时以后，每30分钟测读一次直至达到稳定标准。
（4）沉降相对稳定标准
每一小时的沉降不超过0．1mm，并连续出现两次，已达到相对稳定，可加下一级荷载。
（5）终止加载条件：当出现下列情况：①在某级荷载作用下，桩的沉降量为前一级荷载作用下沉降量的5倍。②某级荷载作用下．桩的沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的2倍，且经过24h尚未达到相对稳定标准。③已达到反力系统的最大反力。④)已满足设计或委托方委托的最大加荷值时，可终止加载。
（6）卸载与卸载沉降观测
每级卸载值为每级加载值的2倍，每级卸载后隔15分钟测读一次残余沉降，读2次后，隔30分钟再读一次，即可卸下一级荷载，全部卸载后，隔3h再读1次残余沉降量。
（二）低应变检测
本次工程实践中共对工程桩中的48根桩进行了低应变动力测试。检测系统是由武汉岩海公司生产的RS-1616K(S)基桩动测仪，加速度传感器力棒组成。
（1）检测方法
首先，在桩顶放置一只加速度传感器，由RS一1616K(S)基桩动测仪接受锤击过程中产生的加速度信号，在屏幕显示实测波形每根桩布采集点一个每点采集4锤信号。
（2）曲线分析采用瞬态时域分析法
将存储在磁盘上的测试信号在时域内进行处理，根据应力波反射等价地将实测速度信号通过时域由频域辅助，分析不同部位的反射信号，据此分析每根桩的桩身完整性。
（三）检测结果分析
（1）单桩静载荷试验
该工程基础工程桩采用钻孔灌注桩，总桩数为240根，进行了单桩竖向抗压静载荷试验三组。检测位置由监理指定，符合随机抽检原则检测比例满足规程要求。IV-S1、III-S1和l-S1号试桩,最终荷载均为2200KN，最终变形分别为6．83mm、8．72mm和5．43mm，最终沉降量较小，沉降差异不大。
（2）低应变检测
该楼基础钻孔灌注桩总数为240根，本次低应变检测数量为48根，检测数量及比例符合规范要求。根据低应变实测曲线分析，波速在3700～4000m／s之间波形较规则，桩底反射清晰，未发现严重缺陷，均达到I、II类桩标准,其中I类桩45根，占93．7％；II类桩3根，占6．3％，成桩质量良好。
结束语
百年大计质量第一，百层大厦基础第一。桩基的质量不容忽视，而桩基的质量不仅仅是施工企业自己干出来的，如果没有严格执法、执规的检测单位按照法规严格约束，就不可能有规范、合格的质量保证。所以，桩基检测单位、检测人员必须遵守职业道德，达到技术能力和水平，规范管理、科学管理才有约束力和公平公正性。
