樁基常用六種檢測方法及適用的樁基礎類型

2020-08-27 16:44

樁基是結構的主要承重部分,其質量直接關係到結構的適用安全性及長久性。然而樁基是隱蔽工程,其質量的評價、判定必須通過專業的檢測手段。

樁基工程分類繁多。一般按承載力分為摩擦樁、端承樁、摩擦端承樁。樁基檢測技術從80年代末的隻使用聲波透射法抽檢發展到目前的低應變、聲波透射法、靜荷載、鑽孔取芯、高應變等綜合全麵普查。


一、低應變檢測方法

1.1 基本原理
       低應變檢測法是使用小錘敲擊樁頂,通過粘接在樁頂的傳感器接收來自樁中的應力波信號,采用應力波理論來研究樁土體係的動態響應,反演分析實測速度信號,頻率信號,從而獲得樁的完整性。


低應變原理圖

1.2. 檢測目的
      (1) 檢測樁身缺陷及擴頸位置。根據波形特點無法判定缺陷性質,無論是縮頸、夾泥、混凝土離析或斷樁等缺陷的反射波並無大差別,要判定缺陷性質隻有對施工工藝、施工記錄、地質報告以及某種樁型容易出現的質量問題非常熟悉,並結合個人工程經驗進行大概的估計,估計是否準確隻有通過開挖或鑽芯驗證。
     (2) 判定樁身完整性類別。所謂完整性類別就是缺陷的程度,缺陷占樁截麵多大比例,會不會影響樁身結構承載力的正常發揮,但是目前缺陷程度隻能定性判斷,還不能定量判斷。
1.3 適用範圍
    (1) 低應變檢測法適用於混凝土樁的樁身完整性判定,如灌注樁、預製樁、預應力管樁、水泥粉煤灰碎石樁等。
    (2) 低應變檢測法過程檢測中,由於樁側土的摩阻力、樁身材料阻尼和樁身截麵阻抗變化等因素影響,應力波傳播過程,其能力和幅值將逐漸衰減,往往應力波尚未傳到樁底,其能量已完全衰減,致使檢測不到樁底反射信號,無法判定整根樁的完整性。根據實測經驗,可測樁長限製在50m以內,樁基直徑限製在1.8m之內較合適。
1.4 優缺點分析
      低應變檢測法檢測簡便,且檢測速度較快。


低應變檢測法


二、聲波透測法

2.1 基本原理及檢測目的
       聲波透測法是在灌注樁基混凝土前,在樁內預埋若幹根聲測管,作為超聲脈衝發射與接收探頭的通道,用超聲探測儀沿樁的縱軸方向逐點測量超聲脈衝穿過各橫截麵時的聲參數,然後對這些測值采用各種特定的數值判據或形象判斷,進行處理後,給出樁身缺陷及其位置,判定樁身完整性類別。


超聲波原理圖

2.2 適用範圍
      聲波透測法適用於已預埋有聲測管的混凝土灌注樁。
2.3 優缺點分析
       聲波透測法可以檢測全樁長的各橫截麵混凝土質量情況,樁身是否存在混凝土離析、夾泥、縮頸、密實度差和斷樁等缺陷,其結果比低應變法更直觀可靠,同時現場操作較簡便,檢測速度快,不受長頸比和樁長限製。其缺點是被檢測樁需預埋聲測管,增加了樁基的造價,一米聲測管造價約12元,同時聲波透測法檢測費用較低應變檢測法高,每根樁約300元。


超聲波檢測法


三、靜荷載實驗法

3.1 基本原理及檢測目的
      樁基靜荷載試驗法是指在樁頂施加荷載,了解在荷載施加過程中樁土間的作用,比較後通過測得Q~S曲線(即沉降曲線)的特性判別樁的施工質量及確定樁的承載力。
3.2 適用範圍
    (1)靜荷載試驗法適用於檢測單樁的豎向抗壓承載力。
    (2)利用靜荷載試驗法可將樁加載至破壞,為設計提供單樁承載力數據,作為設計依據。


靜載試驗

3.3 優缺點分析
       樁基靜荷載試驗法主要是以慢速維持荷載法,在橋梁建設中,由於樁基承載力大,施工環境惡劣,檢測時間長及檢測費用高(每根樁約4~5萬元),配套工作麻煩,因此較少采用這種方法。


四、鑽孔取芯法

4.1基本原理及檢測目的
      鑽孔取芯法主要是采用鑽孔機(一般帶10mm內徑)對樁基進行抽芯取樣,根據取出芯樣,可對樁基的長度、混凝土強度、樁底沉渣厚度、持力層情況等作清楚的判斷。
4.2 適用範圍
      鑽孔取芯法適用於需要檢測樁基長度、混凝土強度、樁底沉渣厚度、持力層情況等,在對嵌岩樁的檢測中經常使用。


鑽孔取芯芯樣

4.3 優缺點分析
       鑽孔取芯法比較直觀,它不僅可以了解灌注樁的完整性,查明樁底沉碴厚度以及樁端持力層的情況,而且還是檢驗灌注樁混凝土強度的可靠的方法。但是此方法受一孔之見的局限,對樁基局部缺陷和水平裂縫等判斷就不一定十分準確,一般與其它檢測方法結合進行。鑽孔取芯法檢測費用與樁長有關,每根樁約1萬元。


五、高應變檢測法

5.1基本原理及檢測目的
       高應變檢測法是一種檢測樁基樁身完整性和單樁豎向承載力的方法,該方法是采用錘重達樁身重量10%以上或單樁豎向承載力1%以上的重錘以自由落體擊往樁頂,從而獲得相關的動力係數,應用規定的程序,進行分析和計算,得到樁身完整性參數和單樁豎向承載力,也稱為Case法或Cap-wape法。
5.2 適用範圍
      高應變檢測法適用於需檢測樁身完整性和複核樁基承載力的樁基。


高應變檢測

5.3 優缺點分析
      高應變檢測法的檢測結果集合了低應變檢測和靜荷載檢測。高應變檢測的費用比低應變檢測高,比靜荷載檢測低。高應變檢測法對於樁基承載力的檢測準確度不如靜荷載檢測,一般誤差在10%左右。結論  由上述分析可見,各種樁基檢測技術由於各自的理論假設及各種因素影響,均存在一定的局限性,故充分利用各種方法的強項,解決工程實際問題是很有必要的。
      對於在前三種檢測中結果不符合要求的樁基或者結構相對複雜的重要橋梁(單跨大於25米、拱橋、斜拉橋、連續梁橋、懸索橋等)的樁基,需采用高應變和靜荷載對樁基承載力進行檢測。兩種檢測優缺點明確,可根據實際情況按不同比例選擇兩種檢測方式。


六、自平衡法

       自平衡法,顧名思義,是由樁體本身重量提供反力,而不借助外力的一種靜載荷試樁方法。通過在樁間預埋壓力盒,並在此由千斤頂加載,通過測試上下段樁的承載力得到整根樁的承載力。
自平衡法與傳統的堆載法和錨樁法不同,該技術是在施工過程中將按樁承載力參數要求定型製作的荷載箱置於樁身底部,連接施壓油管及位移測量裝置於樁頂部,待砼養護到標準齡期後,通過頂部高壓油泵給底部荷載箱施壓,得出樁端承載力及樁側總摩阻力。

荷載箱

       自平衡法測樁法是一種基於在樁基內部尋求加載反力的間接的靜載荷試驗方法。其主要裝置是一種特製的荷載箱,它與鋼筋籠連接而安置於樁身下部。試驗時,從樁頂通過輸壓管對荷載箱內腔施加壓力,箱蓋與箱底被推開,從而調動樁周土的摩阻力與端阻力,直至破壞。將樁側土摩阻力與樁底土阻力迭加而得到單樁抗壓承載力。

荷載箱入孔

自平衡法有許多優點:
      (a)裝置簡單,不占用場地、不需運數百噸物料,不需笨重的反力架,試驗安全,沒有汙染;
      (b)利用樁基側阻與端阻互為反力,直接測得樁側阻力與端阻力
      (c)試樁準備工作省時省力,試驗費用也較省。
      (d)試驗後樁基仍可以作為工程樁使用,必要是可利用輸壓管對柱底進行灌漿
      (e)在水上試樁、坡地試樁、基坑底試樁等場地狹小的地方更顯示優越性。

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