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基桩检测方法有哪些?如何选择……

341 2020-06-24 08:59:22



一、各检测方法的特点及应用范围和局限性


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静载试验

静载试验是目前确定单桩极限承载力最为准确、直观和可靠的检测方法,它通过桩顶施加的竖向荷载与测得的沉降关系曲线来判断单桩承载力。鉴于静载试验结果的可靠性高,《规范》规定对于地基基础设计等级为甲级、场地地质条件复杂、桩身有明显缺陷等桩基工程必须采用静载试验确定单桩竖向抗压承载力。

由于测试仪表的精度、分析方法的差异和工程判断的能力等因素,静载试验测试误差也可能达到 10%左右,严格地说,静载试验结果也不具有唯一性。此外,静载试验无法确定桩身质量缺陷的程度和分布情况,无法评价缺陷对桩身结构承载力和耐久性的影响程度。

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钻芯法


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低应变法



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高应变法


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声波透射法

声波透射法适用于混凝土灌注桩的桩身完整性、地下连续墙的墙身完整性检测,判定桩身或墙身缺陷的位置、范围和程度。由于发射和接收声波换能器在预埋声测管中上下移动并检测声波由发射换能器到达接收换能器之间桩身混凝土的质量,因此,测试信号不受桩孔孔径变化的影响。




二、不同检测方法的相互补充与验证


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钻芯法验证低应变检测结果



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钻芯法验证超声波检测结果











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钻芯法与高应变法相互补充与验证

  高应变较低应变而言具有更大的冲击能量,能够检测桩身深部和桩底缺陷,当沿桩长范围内桩孔孔径变化不大时,高应变信号对反映桩端沉渣和持力层状况具有重要意义。在实际工程中当钻芯试验发现桩端持力层岩样较破碎或桩端有沉渣时,可用高应变试验验证持力层承载性状或沉渣对单桩承载力的影响。桩端持力层理论上可看作半无限平面,在桩端竖向荷载作用下,其受力性状有别于芯样试件轴心抗压试验,即桩端下持力层在竖向压力作用时,将受到周围岩土的径向水平压力作用,是三维受力状态,且竖向压力越大,水平压力也越大,这种水平约束压力的存在导致桩端持力层承载力得到提高。岩样试件试验时没有侧向压力作用,是一维轴心受压应力状态。因此,在不考虑持力层裂隙发育的情况下,桩端持力层抗压承载力一般大于岩样试件承载力。当持力层存在裂隙时,钻头的扰动将导致岩样沿裂隙裂开,造成岩样呈短柱状或碎块桩,此时,可根据高应变实测桩底信号评价裂隙对桩端持力层承载力的影响。

  同样,桩端沉渣对单桩承载力的影响也可根据高应变试验结果进行评价。因此,高应变和钻芯两种试验方法在工程应用上可以相互补充、相互验证,对于钻芯试验发现的桩身局部混凝土强度偏低、夹泥和桩端沉渣、持力层破碎或软弱夹层等缺陷,高应变试验结果能总体评价它们对单桩承载力的影响程度;对于高应变试验实测波形出现的桩身、桩端缺陷反射,钻芯试验结果有助于区分引起缺陷反射的原因,如桩孔渐扩后突然回缩、桩身混凝土质量缺陷、桩端沉渣、持力层软弱夹层等,为高应变合理判定单桩承载力提供参考。


三、基桩完整性及承载力评定



 桩身完整性类别宜参考承载力要求进行判定。首先,由于桩侧土阻力的存在,桩身轴力沿桩深逐渐减小,即桩顶受力最大、桩底受力最小,相同的缺陷位于桩顶时对单桩承载力的影响大于缺陷位于桩底的情况。因此,在判定桩身完整性类别时对于桩身上、中、下部缺陷,可根据桩的承载性状(端承桩或摩擦桩)适当考虑区别别对待,以体现安全适用、经济合理的原则。其次,相同的桩径桩长、设计混凝土强度、成桩工艺和类似的地质条件下,不同单桩承载力特征值对桩身完整性要求是不同的,设计承载力越高,对桩身完整性要求越高、对缺陷的容忍度越小;反之,则对桩身完整性要求越低、对缺陷的容忍度越大。因此,桩身完整性宜同时参考单桩承载力特征值进行判类。

  工程建设项目一般设有多层地下室,经常出现十几米深的基坑,由于静载试验对场地要求较高,基坑开挖后做试验存在诸多不便,故此许多工程把基桩接长到地面、在基坑开挖前做静载试验。由于珠三角部分地区上覆软土层较厚,以横琴地区为例,淤泥层厚度普遍在十几米以上,当基桩接长到地面后,桩身上部所受的侧向约束较弱,加之成孔过程中桩孔垂直度可能存在一定的倾斜,以规范规定的容许倾斜 1%为例,地面以下10m位置可能产生100mm 偏心距,在静载试验过程中随着桩顶荷载的增大,因轴向受荷条件下产生的 P-δ效应导致截面偏心距进一步增大。单桩承载力特征值越大,桩孔倾斜引起的偏心力矩越大,导致桩顶以下桩身截面混凝土在轴向荷载和偏心力矩的共同作用下发生受压破坏(小偏心矩)或受拉破坏(大偏心矩)。实际工程中有不少灌注桩在静载试验荷载加到最大值之前发生断桩而钻芯芯样抗压强度满足设计要求的情况。



由此可见,当需要在地面进行静载试验且地面以下软土层较厚时,需加强试桩成孔过程中垂直度的监测、确保桩孔垂直。此外,桩基设计时也应考虑到静载试验与结构正常工作状态下基桩受力状态的变化,以及桩基施工过程中基桩成桩可靠性受多种因素影响的实际,在确定单桩承载力特征值时预留一定的安全储备,对于非短桩不宜采用超高承载力特征值。

灌注桩施工过程中易在桩底产生沉渣并导致承载力降低,静载试验桩顶沉降偏大或 Q-S 曲线出现陡降,按规范规定的终止加载条件而不需要进一步加载,该桩承载力判定不合格。当已知桩底沉渣厚度不大时,在确保人员设备安全的前提下,继续加载到两倍特征值,当Q-S曲线尾部出现向荷载坐标轴弯曲时,端阻力出现明显强化现象,表明沉渣已被充分压缩、压实,持力层的承载能力得到发挥。因此,当桩底沉渣在试验荷载预压作用下得到较充分的压缩后,沉渣对单桩承载力的不利影响已基本消除,如果再次进行静载试验,单桩承载力极有可能满足设计要求。同样,对于硬化性的桩端土层,经历试验荷载预压作用后,桩端阻力也将出现不同程度的强化作用,单桩承载力也可能有所提高。

  基桩因承载力不满足设计要求通常需要补桩,而补桩不但成本高而且导致工期受到拖延。因此,研究预压前后单桩承载性状的变化,对于科学、准确、动态地判定单桩承载力及确定是否需要采取工程处理措施具有重要工程意义。对于桩端沉渣或持力层在第一次静载试验预压作用后可能已出现明显端阻力强化的试验桩,在现场配重拆卸之前可考虑进行第二次液压加载,以确定试桩经预压后单桩承载力是否满足设计要求,以避免进行不必要的工程处理。

  静载试验确定的单桩极限承载力为基桩在静载试验前或试验荷载作用下单桩承载力,而静载试验后单桩的受力性状发生了改变,如桩端沉渣被压缩压实、持力层受到预压作用、桩土间产生了残余相对位移和应力等,再以静载试验结果来评价静载试验后单桩承载力状况显然已不合适。


四、基桩检测技术未来的发展


随着建设工程检测市场的逐步开放,检测行业的竞争也将日趋激烈,同时对检测机构及其从业人员的能力和素质也提出了更高的要求,也必将促进相关检测技术的不断创新与完善。