常见的灌注桩检测方法比较研究

[摘要]桩基检测是桩基施工中的重要环节。通过分析和比较几种常见的桩基检测方法,对如何较精确地检测桩基质量提出自己的看法。

[关键词]桩基 完整性检测 承载力检测

中图分类号:TU1文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)0810076-01

一、引言

桩基础作为工程建设的一种重要基础形式,被广泛地运用在房屋建筑以及路桥建设中。桩基础通常在地下或水下,具有工序繁杂、技术要求高、施工难度大等特点,很容易出现质量问题。因此,要对基桩性能作出准确判断,必须提高工程桩检测的检测质量,若基桩检测工作跟不上,就会出现大的工程质量事故。

二、灌注桩的特点

桩的分类方法有很多种,就成桩方式来看,可以分为预制桩和灌注桩。预制桩质量一般比较稳定,但在施工过程

中存在一些缺陷。而灌注桩相对于预制桩具有适应性广、可操作性强、抗震性能、工程费用较低等优点。施工中,由于地质条件、施工条件及施工人员的技术水平等原因,易发生缩颈、断桩、桩身局部夹泥、桩身砼离析、桩顶砼疏松等质量问题。因此研究怎样更有效地检测桩基质量很有意义。

三、常见的灌注桩检测方法的特点

常见的检测方法有以下几种:钻芯取样法、超声波透射法、低应变反射波法、高应变动力试桩法、静荷载试验以及自平衡法。下面就分别来介绍各种检测方法的特点。

(一)钻芯取样法。钻芯取样法可以用来检测灌注桩桩身完整性和强度。该方法检测原理简单,结果准确直观。钻出的芯样作成的试件可以进行强度试验,进一步检测桩身混凝土的质量。采样结束后,利用加入膨胀剂的不低于测试桩标号的砼填补钻孔,既不妨碍后续施工也不影响该桩的承载能力。但钻芯法,仅能反映小部分砼的质量,检测存在盲区;同时该检测方法的检测设备庞大、费用高昂,检测效率较低,费时费工。

(二)超声波透射法。超声波透射法可以有效地检测灌注桩的完整性。其原理:超声波在缺陷砼中传播时,声波会在缺陷界面上产生反射、散射和绕射,声波信号会产生畸变。测试记录不同侧面、不同高度上的波动特征,经分析就能判断砼存在缺陷的性质、大小及空间位置。

超声波透射法检测具有检测细致准确,结果准确,检测范围可以覆盖声测管埋设到的各个截面,且不受桩长、桩径以及场地的限制等优点,被广泛地运用在大直径灌注桩的检测中。但它有如下缺点:1.超声法进行质量检测,仅能定性地判断基桩的完整性,不能定量判断缺陷大小。2.超声法检测某桩时必须预埋与桩同长的声测管,因此费用比较高。

(三)低应变反射波法。低应变反射波法也是一种桩身完整性检测方法。其原理:在桩头瞬态激振的情况下,通过波形测试,分析桩体中弹性波传播的波形变化特征来评判桩身质量。这种方法可以用于检测桩身缺陷及其在长方向的位置,判定桩身完整性类别。这种方法具有机理清楚、测试简便快捷、易于掌握、成果可靠、成本低廉的优点,但同样具有一些缺点:1. 利用这种方法进行检测,桩身必须要近似于一维弹性杆件且受现场外界干扰较大;2.检测时,当桩身有多个缺陷时,不容易测到后面缺陷反射信号;当桩身缺陷变化渐变时(如扩颈),不能判断;此外,该方法也不能对缺陷进行定量分析。

(四)高应变动测法。高应变动测法是判定单桩竖向抗压承载能力是否满足设计要求的一种检测方法。其原理:利用重锤冲击桩顶产生的瞬时冲击力,使桩周土产生塑性变形,通过安装在桩顶两侧的传感器实测桩顶力和速度的时程曲线,并用应力波理论分析确定桩身完整性和极限承载力。该检测方法能够同时测得力和速度,对截面缺损作出定量的计算,较为精确地确定桩的承载力,但也有如下缺点:1.高应变法准确性也不够高,逊于低应变法和超声法。2.该方法所用设备昂贵,对场地要求高,对锤的要求也较高,且易破坏桩头,试验时桩头须处理。3.高应变法检测人员需要有较高地理论水平和实际操作经验。

(五)桩基静载实验。静载荷试验主要通过检测桩基的承载力,以判断桩的质量。其原理:依据桩的设计承载力,制作相应的加载反力装置,依照加载方案,在桩顶加压,并通过一定地检测措施来定出比较合理的极限承载力取值。该方法检测精度较高、相对误差较小,但也具有一些缺点:1.该试验的加载周期长,一般需要连续不断地加载24h以上;2.加载设备、场地庞大,耗资巨大。为了检测往往会耗费大量地资金搭设加载反力装置,大吨位桩基承载力检测一般为高应变法检测费用的100倍以上。

(六)自平衡法。自平衡法可以用于检测摩擦桩的承载力。其原理:是在桩身平衡点位置安设荷载箱,通过地面上油泵沿垂直方向加载,随着压力增加,荷载箱将同时向上、向下发生变位,促使桩侧阻力及桩端阻力的发挥。通过仪器测得向上、向下两条荷载位移曲线。根据计算得到桩极限承载力。自平衡法与传统的桩基静载荷试验方法相比,具有明显的优势:1.装置简单,无需堆载装置不受场地限制,还可多根桩同时测试;单桩试验工期减短,无需达到28天。荷载箱埋设后一般10-15天即可测试;2.试验费用低。与静载法相比,可节省试验总费用30%～60%;3.试验后试桩仍可作工程桩使用。

同样自平衡法也有一些缺点:1.“平衡点”很难定,实际测试时平衡点的位置往往存在一定的偏差,偏差的存在就会造成上、下两段桩不能同时达到预先拟定的极限条件,导致两段桩的极限承载力不等。由此判定的极限承载力小于真实的承载力,结果不如静载法准确;2.自平衡法无法检测端承桩。

四、结论

从上面的分析可以看出,超声波和低应变检测法准确、方便、快捷,但不能检测桩基的承载力;高应变检测全面快捷,但误差较大、对测试人员的要求过高;钻芯法和静载试验检测结果全面、准确可,但试验操作麻烦;自平衡法虽然较方便,但这种方法存在局限性,同时对于试验人员的要求也很高。因此各个方法都有各自的特点,没有那种方法是绝对最优的。在我们实际试验操作中应该充分了解各种桩基检测方法的特点,选择有效的方法进行组合检测,才能全面地、精确地了解试验桩的情况。

参考文献:

[1]吴新旋、吴慧敏,混凝土无损检测技术[M].北京:人民交通出版社,2002.

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[3]JTG/T F81-01-2004,公路基桩动测技术规程[S].

[4]DB 32/T 291-1999,桩承载力自平衡测试技术规程[S].

作者简介:

于忆骅(1981-),男,汉族,硕士,助教,就职于西南科技大学土木工程与建筑学院。