桩基检测中低应变反射波法-静载及钻芯法综合应用论文

浅谈桩基检测中低应变反射波法\静载及钻芯法的综合应用摘要:笔者结合工程实例对基桩检测工程中低应变反射波法、静载及钻芯法三种检测方法的综合应用进行了阐述,同时对基桩质量问题的出现原因及处理方法和过程进行讨论。

关键词:基桩检测低应变反射波法静载试验钻芯法

引言

目前,建筑工程基桩检测中,低应变反射波法因其检测速度快,

费用低,检测覆盖面广而得到广泛应用,静载试验与钻芯法也因其

自身特点,在检测中应用普遍,桩基是隐蔽的地下物体,支撑着地面上的构筑物,它是建筑物的基础,一旦基础失稳,势必造成整体建筑物破坏。因此,桩基的质量是建筑物安全与可靠的先决因素,桩基检测也就显得尤为重要,常见的基桩检测方法主要有静载试验、高应变法、低应变法、声波透射法和钻芯法等。根据本工程实际情况,按照《建筑基桩检测技术规范》(jgj106–2003)规定,最终采用了低应变法和静载试验综合检测钻孔灌注桩的质量,并使用钻芯法对问题桩的质量加以验证。

1工程概述

某工程项目2＃、3＃楼为小区高层住宅楼。拟建建筑设计为地下1层,地上23层,箱筏基础,剪力墙结构,±0.00相当于黄海高程3.61m,基础埋深5.50m。由于基底以下地基持力层承载力特征值为190～230kpa,如果采用天然地基,则建筑物沉降和变形不能满足设计要求,因此,2＃、3＃楼均采用钢筋混凝土钻孔灌注桩基础。

在拟建场区范围内有二层地下水,第一层水位埋深4.20～8.50m;第二层水位埋深19.80～26.40m)。2＃楼设计钢筋混凝土灌注桩有效桩长24.5m,桩径800mm,桩间距不等,单桩承载力特征值5300kn,桩端持力层为微风化岩,总桩数为93根(其中包括2根增补的锚桩)。3＃楼设计钢筋混凝土灌注桩有效桩长24.0m,桩径800mm,桩间距不等,单桩承载力特征值5300kn,桩端持力层为微风化岩,总桩数为208根。工程桩桩身混凝土强度等级c35,试桩及锚桩桩身混凝土强度c40。

钢筋混凝土灌注桩采用反循环钻机施工,场地土方开挖平整至

距地面约2m后,进行基础桩施工,成孔过程中采用泥浆护壁工艺,成桩后采用桩底桩侧后压浆技术进行处理。

2低应变动力检测

2.1低应变反射波法基本理论

低应变反射波法基本原理:桩身顶部进行竖向激振,弹性力波沿桩身向下传播,当桩身存在明显波阻抗差异界面(如桩底、断桩和严重离析等部位)或桩身截面积发生变化(如缩径或扩径)时,向下传

播的弹性波产生反射波。经仪器接收放大、滤波并经数据处理,可快速有效判断桩的完整性和质量。该法用力棒或力锤在桩顶激振,高灵敏度加速度传感器接收响应信号,根据该响应所反映出的桩身纵波的行波现象及波速,按公式vc＝2l/t进行分析:vc为应力波沿桩身传播的速度(m/s);t为桩底反射波到达的时间(s),l为桩身全长(m)。

设备分两个系统:一为激振系统与激振力锤,作用是对桩施加冲击使桩产生振动。二为测量系统,作用是测量桩顶的振动响应,由传感器、电荷放大器、数据采集及处理部分组成。

2.2低应变动力检测结果分析

《规范》依据对桩身完整性的检测结果,按缺陷程度划分为i～ⅳ类。工程实践也证明,作桩身完整性检测能够较可靠地发现一定深度范围内桩的质量问题。按桩身完整性情况对成桩分类,又便于发现问题,为设计考虑基础加固处理提供依据。

本工程低应变测试共抽检总桩数的30%,且每个承台下不少于一根。检测结果为:6根ⅱ类桩(2～7＃、2～13＃、2～55＃、2～65＃、3～65＃、3～103#),一根ⅲ类桩(2～48#,桩底明显缺陷),其余检测桩的波形曲线均匀,频率高、衰减快,有桩底反射波,无断桩或缩颈等现象,均属于i类桩。按照规范,当采用低应变法或超声法抽检所发现的ⅲ、ⅳ类桩之和大于抽检桩数的20%时,应在未检桩中继续扩大抽检,而本工程所发现的ⅲ、ⅳ类桩之和小于抽检桩数的20%,经有关单位开会决定按ⅲ、ⅳ类桩数的2倍扩大抽检。在2号楼再抽取2～47＃、2～49＃两根桩做低应变,结果2～47＃和2～49＃两根桩均为i类桩。

该工程桩桩身应力波传递速度参考值为:3600～3990m/s,符合

规范要求。低应变法检测,主要针对桩身的完整性。但是判断桩基是否合格,说到底是其承载力是否符合设计要求。

3单桩竖向抗压静载荷试验

根据《规范》规定,每个单位工程桩检测数量为桩总数1%,且不少于三根,当工程桩总数在50根以内时,不少于2根。针对2号楼,参照低应变检测结果,根据择劣原则,抽7#,48#,65＃三根桩(包括

低应变检测出的7＃和65＃轻微缺陷相对其他桩反射更强和48＃桩):针对3号楼,抽检施工时遇暴雨的65＃、103＃桩,和设计方认为重要的209号桩。

3.1检测设备及方法

试验最大加载值为单桩承载力特征值2倍,取10600kn,分级荷载为1060kn,采用慢速维持荷载法,即逐级加载(第一级为分级荷载的2倍),每级荷载达到相对稳定后加下一级荷载,直到达到终止加载

标准,然后分级卸载到零(卸载量为加载时分级荷载的2倍)。锚桩、反力梁装置提供的反力总和不应小于试验最大加载值的1.2～1.5倍。基准梁安置时,与试桩、锚桩之间的中心距离不小于3.2m,确保检测结果不受影响。

3.2单桩竖向载荷试验结果及分析

加载等级及静载试验所得桩顶中心沉降量s与荷载q所绘制的关系曲线,由q－s曲线可看出:2～7＃、2～65＃、3～65＃、3～103＃、3～209＃六根桩在加到最大荷载时,检测各试验桩q－s曲线均无明显比例界限,为缓变形曲线,各试验点沉降均很小,各桩均没有达到极限破坏,单桩竖向极限承载力仅取所施加的最大荷载,则可

得单桩竖向极限承载力为10600kn,所测各桩单桩竖向极限承载力

从回弹曲线看,回弹均较大,这表明试桩主要处于弹性工作状态,桩

侧摩阻力及桩端阻力均没有充分发挥作用。也可由此判断,最大加载量小于单桩竖向极限承载力,把最大加载量定为单桩竖向极限承载力是偏于安全的;而2～48＃桩在加载到第七级时,总沉降量超过最大沉降量允许值40mm,终止加载,直接判断该桩不满足设计要求。低应变检测到的相对不好的桩以及1根不满足设计要求桩均已做静载,在2～48＃桩旁边也选取两根桩作为低应变不满足设计要求桩的扩大抽检,结果均满足设计要求。

2～48＃桩低应变法结果为:桩长17m桩径800mm,桩底明显缺陷发生在16.5m处。针对不满足设计要求的2～48＃桩,为了给处理工作提供依据,决定钻两个孔抽芯检测。抽芯结果为:抽芯桩长17.1m,桩底25cm厚沉渣,桩底持力层符合设计要求。

4对不满足设计要求桩的分析及处理

经验表明,桩底沉渣超标,主要是清孔不干净所致。清孔是灌注桩施工中保证成桩质量的重要环节,通过清孔应尽可能的使桩孔中的沉渣全部清除,使混凝土与岩基结合完好,提高桩基的承载力。施工中发生桩底沉渣的主要原因及处理的措施总结如下: (l)桩底的沉渣过多主要由于施工中违犯操作规定,清孔不干净或未进行二次清孔造成的;施工中应保证灌注桩成孔后,钻头提高

孔底10～20cm,保持慢速空转,维持循环清孔时间不少于30min,然后将锤式抓斗慢慢放入孔底,抓出孔底的沉渣。

(2)使用的泥浆比重过小或泥浆注入量不足时,桩底沉渣浮起困难,将堆积在桩底,影响桩与地基结合。工程中需采用性能较好的泥