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我们选择的工程桩基的施工案例为某高层办公楼建筑的桩基础工程检测,应在充分的考虑到工程建设的时间情况以及施工设计图纸文件中桩长、桩径和地质情况的基础上,并严格的遵循工程承包合同的具体要求,准确的判定工程所用桩的质量等级,对工程的桩基进行检测工作时应选择最具针对性的检测方法,从而保证桩基工程的施工质量。本工程所采用的桩基数量为310根,其中嵌岩桩和摩擦桩的数量分别为236根和74根,在这236根嵌岩桩中,直径0.8m的桩基有28根,直径1.2m的桩基有69根,直径1.3m的桩基有85根,直径1.5m的桩基有42根,直径1.6m的桩基有4根,直径1.8m的桩基则有8根。而在74根摩擦桩中,直径1.2m的桩基有62根,直径1.5m的桩基有4根,直径1.8m的桩基则共有8根。在本工程的合同段中主要就采用了嵌岩桩和摩擦桩这两种桩基,在嵌岩桩中,桩基嵌入中风化岩层应是大于2倍的桩径的,进行桩基混凝土的灌注作业之前,应严格的遵照桩基的设计要求,确保桩底的沉渣厚度是小于5cm的,同时摩擦桩的桩基沉渣厚度则应是小于20cm的。在施工时应统一采用冲孔灌注桩的施工方法,在评定桩基的施工质量时,主要采用三种桩基的检测方法。
2桩基检测
2.1桩基检测的方法
(1)低应变检测波法。其具体的操作方法为:先用小锤敲击桩基的底部,这样桩中的应力波信号就会传递给已经粘贴在桩顶的传感器,借助于相应的应力波理论便可以进一步的分析我们所要检测的桩基的土体系的动态响应,之后详细的分析所测得的频率信号和速度信号,这样就可以得到了所要检测桩基的完整性。采用这一方法来检测桩基,可以准确的找大桩基中存在的问题和缺陷,并可以判定桩身的完整性类别;(2)超声波检测法。在建筑工程的桩基检测工作中,超声波检测是一种应用的最早也最为广泛的检测方法,其工作原理为:在进行桩基混凝土的灌注作业之前,应先将若干根声测管预埋到桩内,它们实际上就是超声脉冲发射与接收探头的通道,所选用的设备为超声探测仪,其可以准确的测得超声脉冲经过每一个横截面的声波参数,通过对形象的判断以及对特定的数值判定来找到桩基内砼缺陷的大小、位置以及类型,最后还会得出混凝土的强度等级和均匀性指标。采用这一方法对桩基进行检测,可以准确的找到混凝土灌注桩桩身缺陷的位置、范围和性质,还可以评定出其质量等级;(3)钻孔抽芯法。这一检测方法主要采用的是钻孔机这一设备,其会先对需要检测的桩基进行抽芯取样的工作,根据所取出的芯样来分析和判断桩基的局部缺陷情况、持力层情况、桩底的沉渣厚度以及混凝土强度等内容,这种方法具有一定的局限性,通常只适用小范围的桩基检测工作,还是应以无损检测技术来评定桩基的等级。采用这一检测方法应先计算出桩身的混凝土强度、灌注桩的桩长以及桩底的沉渣厚度,之后再判定出桩端的岩土性状,最后就可以得到基桩混凝土的质量等级了。
2.2桩基检测的数量和频率
应在充分的考虑到工程具体施工要求的基础上,对于不同类型的桩基应选择最为合适的检测方法,低应变反射波法通常是不能够用于桩长大于50cm、桩径大于1.8m并且桩长和桩径的比值是小于5的桩基检测工作中的,并且大量的工程实践也表明了,在实际的桩基检测工作中,桩侧的动土阻力是会极大的影响到应力波的传播效果的,其会对桩基缺陷的反射波幅值产生影响,还会导致应力波的迅速衰减,并且其还会导致土阻力波的产生,对于所测桩基的直径和长度会产生一定的制约作用。桥梁桩基对承载力有着很高的要求,而低应变反射波法对深部的缺陷和局部的缺陷并没有敏感的反映,并且易受到地质因素的影响,所以,要想准确的判定桩基的缺陷类型,就应在充分的考虑到工程施工和地质情况的基础上综合的选择各类检测技术。
2.3桩基检测的准备工作
(1)如果采取的为超声波检测技术,那么应在测绳上绑上钢筋,并保证其牢固性,之后应对检测管进行探孔,避免检测管出现堵塞的现象。如果出现了这一问题则应立刻进行疏通,并在其内部灌满清水;(2)如果采用的小应变检测技术,在进行检测工作之前应先打磨好桩头,并将其凿除至设计桩顶标高,确保其是足够干净的;(3)如果采取的为抽芯取样的方法,那么在进行检测工作之前应先搭设好钻机的施工平台,并保证现场有电和水。
3桩基检测的技术要点
3.1低应变检测技术
以文章所介绍的具体建筑工程为例,对桩基的桩径为1.2m和1.5m的两种桩基,建议采用低应变的检测技术,进行桩基的检测工作时应严格的遵循工程项目的实际要求,所有桩径大于100cm的桩基,其都需要打磨直径约为10cm的四个点,一个点在中心位置处,而梁歪三个点则处于对称的位置,打磨点与钢筋笼主筋的距离应大于5cm,应将我们想要检测桩头凿至设计标高,露出密实的混凝土面。
3.2超声波检测技术
在本工程的实例中,可以采用超声波检测这一技术的共有六种桩基,分别为直径为0.8m、1.2m、1.3m、1.5m、1.6m和1.8m的桩基,应根据桩径的大小来预埋不同数量的声测管,如果桩径是大于180cm的,那么应呈正方形的预埋4根管,而如果桩径是在100-180cm的范围内的,那么应呈等边三角形预埋3根管,并且应保证预埋管的牢固性和稳定性。检测管应焊接并且绑扎在钢筋笼加强筋的内侧,其应定位准确并且是相互平行的。应将检测管埋到桩底位置处,管口的高度应保持一致,采用外径为50×2.5的钢管作为检测管,并用外径为60×5的套管将其连接起来,接头应具有良好的密封性。为避免出现漏水的现象,下端应用钢板封底焊接。同时还应向管内灌满水,安装完成声测管后,应准确的测得每一根声测管的长度并记录下来,将其上口塞住,防止出现管道堵塞的现象。
3.3钻孔抽芯检测技术
在工程项目的具体要求下,如果是桩径是大于1.6m的,那么应钻三个孔,如果桩径在1.2-1.6m的范围内,那么应钻两个孔,应均匀对称的布置所开的孔,并且开孔位置应在距离桩中心0.15-0.25D的范围内。在钻探桩端的持力层时,每一个需要检测的桩的孔都应超过一个,并且应钻至桩底下大于2m并大于1D。
4结束语
1既有建筑物下桩基检测技术研究
(1)平行地震波法平行地震波法(ParallelSeismicTest)是国外学者提出的一种有效检测既有建筑物基桩完整性和长度的方法,属于地震测井的一种方法,最先在法国得到应用。陈龙珠教授对这一方法进行了引进与追踪研究,在我国称之为“旁孔透射波法”。平行地震波法是将钻孔套管放在待检测的桩基附近,套管与周围土体紧密结合,同时套管内注满清水,水听检波器在套管内检测由桩基顶部敲击所产生的P波,绘制P波首先达到不同点的深度与时间曲线,由图形曲线可分析桩身长度和完整性。检测示意图见图2。黄大治等人采用平行地震波法检测既有建筑物桩基质量,并采用三维有限元分析饱和土、非饱和土地基中完整桩和缺陷桩的透射波信号。但该法在广东地区的适用性还需进一步检验。浙江省建筑科学设计研究院吴宝杰等利用平行震波法对既有建筑物下基桩的质量进行检测,取得了初步成功,但后续波与桩身质量和桩底深度的对应关系,波速与桩身质量、周围各土层关系等还不成熟,需进一步研究。
(2)双速度法双速度法的提出是为了解决上下行波相互干扰的问题,沿桩身布置两个加速度传感器测取两点应变,如图3所示,可分离桩身上行波和下行波,通过应变和速度的关系,得到了下行波的计算公式,可不依赖实际桩长,计算出桩身纵波波速,检验桩长。同时对于上部已施工承台的桩基形式,有效克服了上部结构变截面处的干扰。唐勇通过16根有承台和无承台模型桩的单速度和双速度测试结果证明,双速度法应用于既有建筑物桩基检测具有很好的效果。目前已有仪器和软件支持双通道测量并可自行计算出上行波。工程应用中也出现过布置多道传感器的形式,但仍处于双速度法的范畴,理论上没有更进一步。双速度法的优点在于可有效分离出上下行波,减少由于承台等上部结构带来的干扰,能做到无损检测。缺点是传感器的安装需要一定的桩身出露距离,同时传感器的间距、安装、敲击点的选择、桩身的平整度影响等一系列问题尚需不断总结经验,方可应用于实际工程检测。
(3)横波法一维纵波理论在大直径桩中由于三维效应而不成立,北卡罗来纳州在1983年针对该问题提出了横波检测技术,其理论依据是桩身弯曲波能量的频散。在桩侧施加横向激励,利用弯曲能量波代替常规的压缩波,弯曲波同时向上和向下传播,通过速度计记录波速并利用时域分析得到结果。横波法有效地减弱了桩径的影响,解决了大直径桩中的三维效应问题,使动测法不局限于一维杆系理论。其缺点是适用性不强,只适用于软土上的短桩,且目前大多停留在实验阶段,工程应用实例较少。
(4)桩长增量逼近法桩长增量逼近法是利用有限元模拟实际上部结构和初始假定桩长时的动态反应,通过有限元模拟曲线与实际低应变法检测曲线对比分析,减去上部结构影响,得到“剩余反应曲线”。当模拟桩长与实际桩长接近时“剩余反应曲线”发生明显变化,可确定桩长区间,同样原理可用于定位缺陷。桩长增量逼近法示意见图4。桩长增量逼近法对数值模拟的精度要求很高,有限元模拟几乎很难达到实际情况,该方法距离实际应用还有较大距离。其他检测方法还包括机械阻抗法、纵阻抗剖分析法、动力参数识别法等,但大多是理论上可行,实际应用很困难,还有待进一步研究。众多学者对当前的检测方法进行了改良试验,如国内方面徐攸在对天津港码头的30m长的桩分别进行了有无梁板的试验研究,探讨了上部结构对桩身检测曲线的影响,同时对不同激励位置,各种手锤材质对桩的振动速度曲线的影响进行了分析,提出了采用小应变法检测码头桩应注意的问题。姜卫方提出上行波遇到上部结构发生反射,在时域曲线上表现为扩颈反应,后正常沿桩身衰减的理论假设,为此进行了不同敲击位置和传感器接收位置的对比试验,总结了一套应用于具有上部结构的桩基检测方法,但应用于实际尚需进一步检验和完善。翁有法等提出了既有结构桩身完整性检测的基桩前期处理方法,采用顶置式传感器,桩侧激振,推荐激振平面和传感器的安装平面在桩身的同一高度,离桩顶(承台、梁板底面)的距离宜为2~3倍桩径。同时提出了实测波形的判读原则,具有一定的参考意义。数值试验方面,柴华友模拟了应力波在平台-桩系统的传播过程,提出了两测点测量方法,在桩顶和桩侧布设传感器,通过滤波和波形比较等方法,综合确定桩身完整性。同时采用AN-SYS-DYNA对设想进行了验证。彭志豪等分别建立了有无梁板式码头的群桩模型,采用ANSYS-DYNA分析了不同面板尺寸,以及不同激振点和传感器接收点对桩身内波速传播影响的数值试验。季勇志基于三维导波理论,分析研究了码头桩基在桩顶固连和非固连两种结构形式下的无损检测方法,对比研究了纵波和横波在无损检测中的优劣,认为横波可以有效地避开上部结构的干扰。动测信号数据处理也是研究的重点内容,天津大学孙熙平、王元战等人指出,利用小波分解的分析方法来解决高桩码头基桩检测问题是一种很好的思路。李学军提出了一种对多次激振后的检测信号进行数据加权融合的处理技术,对有效信号的识别和判断有较好的效果。
2结语
关键词:建筑工程桩基检测技术现状内容运用
中图分类号:K826.16 文献标识码:A 文章编号:
随着我国国民经济的发展, 基本建设规模不断扩大, 伴随着中高层建筑的大量兴建, 桩基础得到了广泛应用, 据不完全统计, 目前我国工程建设中的年用桩量已达15 0 万根左右。但由于地基基础的多变性,复杂性, 桩基工程施工中的不确定性, 已使得桩基础的桩身质量及承载能力的确定、成为工程界的技术人员日益关心的问题。桩基是隐蔽工程,支撑着地面上的构筑物,它是建筑物的基础,其质量优劣直接影响到这些建筑物的安全。在桩基础的施工过程中,桩基检测是一个不可缺少的环节。随着我国城乡建设事业的迅速发展,桩基工程越来越多,因而桩基工程检测技术也就成为一个热门而得到广泛重视。特别是近10 年来,检测领域取得了长足的发展,检测技术更加趋于成熟和先进,有关桩基工程检测的标准、规范相继、施行,使桩基检测工作进一步规范化,对保证工程质量起到了良好的作用。
一、桩基检测现状
桩基检测技术在国内经过几十年的发展,已经取得了一系列成果,更多的则表现在正确的检测方法和手段已得到推广和贯彻,表现在测试人员对于各种桩 基检测方法的合理运用和理性思维,以及各级行业主管对桩基检测市场的正确导向与管理。当前的桩基检测行业总体情况良好,许多高素质的科技人才都投身于桩基检测和桩基检测仪器研发生产行列,为该行业的发展做出了贡献。但由于各种原因导致的各地区以及检测单位间的专业水平差异,目前在桩基检测管理上也存在一些不可忽略的问题。主要表现在:一些检测人员水平低下、编写检测报告不规范。桩基工程属于隐蔽工程,无论采用哪种检测方法,都存在着一定的不足,都不能完全反映出桩基的全部特性。这就要求检测人员应用以往的检测经验,根据实地的地层结构和经验数据不断改进检测方法,逐渐减少检测结果的不确定性。
二、桩基质量检测内容
灌注桩的施工分为成孔和成桩两部分,因而对桩基的检测便可分为成孔质量检测和成桩质量检测两大部分。其中成孔是灌注桩施工中的第―个环节。成孔作业由于是在地下、水下完成,质量控制难度大,复杂的地质条件或施工中的失误都有可能产生塌孔、缩径、桩孔偏斜、沉渣过厚等问题。成桩质量检测又可分为承载力检测和对完整性检测。
1、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。
2、桩的承载力检测
桩的承载力与加荷速率有很大关系,由于静荷载试验与任何动荷载试验相比,所施加的荷载速率最慢,最接近于实际工程的加荷速率,所以试验的结果最接近于实际桩的承载力,因而,国内外均将静荷载试验的结果作为桩承载力的标准。
3、桩的完整性检测
基桩的低应变动测法就是通过对桩顶施加较低的激振能量,引起桩身及周围土体的微幅振动,同时用仪表量测和记录桩顶的振动速度和加速度,利用波动理论或机械阻抗理论对记录结果加以分析,从而达到检验桩基施工质量、判断桩身完整性、预估基桩承载力等目的。因此,低应变一般只适合对桩的完整性检测。
对于正常的混凝土,声波在其中传播的速度是有一定范围的,当传播路径遇到混凝土有缺陷时,如断裂、裂缝、夹泥和密实度等,声波要绕过缺陷或在传播速度较慢的介质中通过,声波将发生衰减,造成传播时间延长,使声时增大,计算声速降低,波幅减小,波形畸变,利用超声波在混凝土中传播的这些声学参数的变化,来分析判断桩身混凝土质量。
工程实例
1、工程概况
笔者就某工程中得桩基检测技术进行分析。该建筑工程檐高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600mm,有效桩长25.5m。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。
1、单桩静载荷试验检测
(1)试验方法的选择:本次测验选择的是静荷载检测的方法,使用一个由槽钢和锚桩共同组成一个反力系统。用过液压泵对桩顶所产生的竖向压力作为测试的数据。另外,使用在检测的过程中使用千斤顶不断的增加荷载,使其作用逐渐增加到桩顶。在千斤顶上安装一个荷重传感器,对其产生的荷载进行记录并且同步显示。如果桩身产生变形或者是沉降时,都能够通过该荷重传感器对其发生的变化进行记录,为实验提供准确的数据。
(2)分级加载阶段:该试验的加载一共分为10 个等级,每个等级的加载量保持一致,每级加荷值为220。
(3)变形观测:每次加荷完成后,分别间隔5 分钟、10 分钟、15 分钟对桩身的变形进行一次记录,每隔30 分钟测量一次并且对数据进行记录,直到其数值趋于平稳。
(4)沉降相对稳定标准:每隔一小时的沉降在0.1mm以内,并且连续出现两次,则说明沉降状态达到了相对的稳定,这时则可以进行下一级荷载的增加。
(5)终止加载条件:当测试过程中达到以下几个条件时,则选择种植荷载的增加。在荷载的作用下,桩身的沉降量与上一级荷载下桩基的沉降量达到5 倍的差,这时可以停止加载;在荷载作用下,桩基的沉降量与上一级荷载下桩基沉降量达到2 倍的差,并且在24 小时内仍然没有达到规定的标准;反力系统已经达到了最大的反力值。
2、低应变检测
在桩身的顶部安装一个传感器,由RS-1616K(S)基桩动测仪受到重锤的敲击后产生一定的加速信号,这时在传感器中
会显示不同的桩基分布所采集的信号和数据。
3、检测结果分析
(1)单桩静载荷试验。本次检测中使用的是钻孔灌注桩,进行了三组静荷载的试验,符合随机抽检原则检测比例满足规程要求。
(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。
4、总结与体会
在建筑工程施工过程中,桩基的质量是施工质量的重要影响因素,同时也是桩基检测单位严格执法的必然体现,只有具有合格的质量保证,才能够保证建筑工程整体的质量。因此说,桩基检测单位和桩基检测人员应当严格遵守职业道德,严格执行桩基检测的相关规范,通过有效的约束力保证桩基质量。对于建筑工程中桩基检测技术的运用,笔者有以下几点体会:(1)如果桩基的桩身抗阻变化的情况下,如果采用低应变桩基检测技术对桩基的完整性进行检测时会存在着一定的局限性,这时无法保证桩基检测结果的准确性,同时也无法对桩基质量做出科学的评价;(2)通过动静对比获得需要的高应变检测的相关数据之后,其能够较为准确的检测出单桩的承载能力,而且检测的费用较小;(3)在工程现场获得相对较为准
确的信号,这也是进行桩基检测的前提条件,如果没有可靠的信号,则无法保证桩基检测结果的准确性。如果测试数据的准确性和可靠性能够满足高应变检测的要求,则能够通过高应变检测方法对桩基存在的缺陷进行定量的检测与分析,准确的判断出缺陷的位置,并且对桩基质量做出科学的评价。当前,桩基检测技术已经取得了较大的进展,但是在遇到一些特殊的地质条件时,仍然需要结合工程的实际情况,采用不同的检测技术,才能够获得较为准确的检测结果。桩基检测人员应当在日常的工作中注重经验的积累,能够根据经验判断出桩基生产过程中存在的一切缺陷,减少人力和物力的消耗,确保工程进度不受影响,为工程的质量提供保证。
百年大计质量第一, 百层大厦基础第一。不论是房屋建筑工程还是桥梁工程,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。
参考文献:
[1] 文拾命,马书杰,靳亚青,李翔.用基桩高应变检测技术检验桩身完整性[J]. 工程质量. 2009(05)
[2] 孟秀英,李俊杰.CFG桩复合地基施工质量检测方法[J]. 科技传播. 2011(03)
关键词:桩基工程,桩基检测,应用
中图分类号:TU473.1文献标识码: A
引言:随着科学技术的发展,我国建筑业也迅猛发展。发展速度加快的同时,建筑工程的质量也受到了越来越多的关注,桩基是建筑中的基本形式,使用范围很广泛。其目的是为了增强地基的承载力。桩基工程的质量能直接关系建筑结构的安全。所以,在桩基施工时,一定要重视桩基的检测工作,因此熟悉各类桩基的验收和质量检测合理应用桩基质量检测方法,以保证桩基工程的质量,这样才能让桩基技术发挥出它最重要的作用。
1、桩基工程检测的重要性
桩基在建筑工程中有着至关重要的作用,作为建筑物基础的桩基工程可以完美的将结构上部荷载逐级传递到较深地层中。桩基一旦基础失稳,势必造成整体建筑物破坏。因此,桩基的设计、施工和检测是桩基安全与稳定的先决条件,同时也是确保桩基础安全与可靠必不可少的三个环节。正是因为桩基是隐蔽工程,其检测和事故后的处理均较困难,因此,在桩基设计前和施工后都需要进行必要的试验和检测,以保证桩基工程的质量。
虽然我国桩基工程较为客观,但其中仍存在着各种问题,急需解决。桩基的施工质量不佳是较为普遍的问题,甚至有偷工减料的现象,如果不及时查出并采取补救措施,将会对整个工程造成无法估量的损失。但是,从另一方面看,我国的桩基工程中,也确实存在着严重的浪费现象,最主要的原因是没有充分发挥桩的承载力,设计没有按照规定的程序,根据试验资料提供的桩承载力进行设计,而是按自己保守的估算来设计桩数和桩长等,从而造成了桩基工程的极大浪费。
可见,为了保证建筑物的质量,我们必须保证桩基工程质量,而对桩基工程进行检测是保证其质量的基础,所以我们必须及时进行桩基的检验和测试。
2、低应变动测法
低应变动测法在桥梁桩基检测中应用尤为广泛,其工作原理是:使用小锤敲击桩顶,通过粘接在桩顶的传感器接收来自桩中的应力波信号,采用应力波理论来研究桩土体系的动态响应,反演分析实测速度信号、频率信号,从而获得桩的完整性结论。低应变动测法检测工作较简单、方便,而且检测速度较快(一天可测过百根桩),但如何获取好的波形、如何能较好地分析桩身的完整性,这是检测工作的关键,下面就各要点进行讨论。
2.1适用范围
低应变动测法在实际工作中也有一定的局限性和适用范围,在方法选择及实际操作中切不可忽视,该方法是采用一维应力波理论来分析桩土体系的动态响应,其主要假设为:桩的长度远大于直径。用手锤敲击桩顶产生的应力波,其波长一般在1 m至几m之间,理论分析表明,一维弹性杆中波长应大于10倍杆径,这样一维波动方程的解才是精确的。而在锤击大直径桩顶产生压缩波后,会产生两种特殊的现象:一是沿桩体传播的弥散现象;二是横向惯性现象。因此,时域曲线不但有纵波存在,还有横波存在,而大直径桩中波速是频率的复杂函数,限制着可测桩的直径。在实测中,桩侧土阻力特别是动土阻力对应力波传播的影响非常大,表现在以下方面:
1)导致应力波迅速衰减;
2)影响缺陷反射波幅值;
3)产生土阻力波。
以上原因在一定程度上为桩基检测带来负面影响,主要是限制了可测桩的长度,根据实测经验,可测桩长限制在5至50 m,桩基直径在1.8 m之内效果较好。当然,超过50 m长的桩也有得到桩底反射信号的经验,但基于桥梁桩承载力要求高,大部分是单桩单柱结构以及低应变反射信号对局部缺陷、深部缺陷反映不敏感,受地质变化影响较大等原因,提出了以上限制。
2.2测试系统
测试系统组成成分复杂,该系统主要是由信号采集仪(可与计算机联为一体或测试后再与计算机相联对信号进行处理)、传感器、力锤、打印机等组成,在实际工作中以其为检测工作服务。
2.3测试过程
测试过程是获取好信号的关键,在测试过程中也应该注意很多问题。主要应注意:一、测试点数依桩径不同、测试信号情况不同而有所区别,桩径为120 cm以上的测试3至5点,测试点距钢筋笼不少于10 cm、于桩中心及四周均布,测试面须打磨,以保证传感器与桩头粘贴良好。二、锤击点宜选择距传感器20至30 cm处(不必考虑桩径大小),因为距离太近,锤击冲击力对传感器影响太大,距离太远时又有横波影响,产生波形振荡。锤击点不必打磨平整,如已打磨必须加橡胶垫,否则会引起波形振荡,不能反映实际桩身情况。三、传感器根据上述第一条点位置安装,并注意选择粘贴方式。一般用石蜡、黄油或橡皮泥(在保证桩头干燥,没积水的情况下)粘贴,夏天使用橡皮泥较好,冬天用黄油则能产生较好的粘贴效果,注意保证粘贴层尽量薄,以免实测信号失真。四、尽量多采集信号(1根桩不少于10锤):在不同点、不同激振的情况下,观测波形的一致性,以确保波形真实及不漏测。
2.4波形分析
波形分析工作中也有一系列的工序及注意事项,比如在进行波形分析前,应了解所测桩位的地质情况、桩基施工方法,桩顶是否有护筒及护筒深度,因为没护筒的桩头常是扩大后恢复的,会出现浅部缩颈,而有护筒则易出现护筒底扩孔信号。了解上述情况后,再看桩底反射信号,桥梁桩基较深,但大部分为嵌岩(弱风化基岩)桩,故桩底反射信号经放大后可很清楚判定。但有几种情况对桩身的完整性是较难判断的:一、桩身穿透溶洞,在溶洞处有较明显扩孔信号,影响桩身及桩底信号判断。二、桩基埋入基岩过深(部分桩入基岩超10 m),在进入基岩处,由于桩身混凝土与基岩粘合较好,形成整体,故在该位置出现嵌岩信号,影响桩底信号判断。三、桩底持力层为泥岩或软弱石灰岩,由于岩质较软,未有很明显反射信号或嵌岩信号,影响桩底信号判断。
在实际工作中以上判定方法也有自己的局限性,对于一、二两种情况,低应变动测法不能解决,只能用其它检测方法验证。对于三种情况,在有实际抽芯对比的情况下,可给出结论。以上3种是较特殊的情况,但在实测中,遇到的情况会更多,应仔细分析,多作对比,对缺陷下定义时,不能过于武断。低应变动测法较难区分局部混凝土胶结差、离析、缩颈等情况,也较难区分扩孔、地质变化、嵌岩等情况,故只能对信号作有程度的区分和大致定性,而不能过于夸大地下结论,如承载力、混凝土强度、缺陷类型、大小等。
3、结束语
桩基是建筑工程的基础,桩基的质量直接影响到建筑工程质量,不仅施工单位要保证其施工质量,桩基检测单位必须严格执法,只有具有合格的质量保证,才能够保证建筑工程整体的质量。因此说,桩基检测单位和桩基检测人员应当严格遵守职业道德,严格执行桩基检测的相关规范,通过有效的约束力保证桩基质量。
参考文献
[1] 张智彪.刍议桩基检测技术在建筑工程中的应用[J].中国房地产业,2012(02).
[2] 王永梅.浅谈桩基检测技术在建筑工程中的应用[J].黑龙江科技信息,2012(02).
关键词:桥梁,桩基, 无损检测, 应用
中图分类号:K928.78 文献标识码:A 文章编号:
一.桩基分类
桥梁桩基按不同方法一股可分为:①按施工方法分为钻入成孔桩,冲击成孔桩,抓掘成孔桩,螺旋成孔桩,人工挖孔桩,沉管成孔桩等:②按其直径大小分大直径,中等直径小直径桩,桥梁常见大直径桩:③按其端部形态分为平底桩和钢底桩等:④按其纵向截面形状分为直身桩,扩底桩,多节桩。竹节桩,表面带螺纹的析,近几年有出现了多支盘挤扩桩,DX桩等:⑤按其承载性分为摩擦桩,端承桩,摩擦端承桩等:⑥按其嘬向受荷条件分为抗压桩和抗拔桩等:⑦按其水平向受倚条件分为主动桩和被动桩等。
二.基桩检测技术
(一)静载荷实验法
单桩怪向承载力的确定在桩基工程别熏要。静载荷实验法在检测单桩怪向承载力时虽然是最原始的但也是最可靠的方法。在桩顶旋加荷载。了解荷载施加过程中,桩土问的作用,通过得到P~S曲线的特征确定承载力,判别桩基的施工质量。使用1x104kN级以上的桩基静载设备,最大加载能力2 x104kN。在桥梁桩基工程中。主要使用慢速维持荷载法。由于施工环境恶劣,检测时间长,桩基荷载压力大,费用高,配套工作繁杂,加上桩基设计安全系数高,较难使桩基破坏(即下沉量超限或混凝土破坏),所以较少采用这种方法。特殊项目也有应用。一般按规范抽取l 0%来检测。
(二)高应变检测法
(1)基本原理及检测目的。高应变检测法是一种检测桩基桩身完整性和单桩竖向承载力的方法,该方法是采用锤重达桩身莺量10%以上或单桩竖向承载力1%以的重锤以自由落体击往桩顶,从而获得相关的动力系数。应用规定的程序,进行分析和计算,得到桩身完整性参数和单桩竖向承载力,也称为Case法或Cap.wape法。(2)适用范围。高应变检测法适用于需检测桩身完整性和复核桩基承载力的桩基。(3)优缺点分析。高应变检测法的检测结果集合了低应变检测和静荷载检测。高应变检测的费用比低应变检测高.比静荷载检测低。高应变检测法对于桩基承载力的检测准确度不如静衙载检测,一般误差在10%左右。
(三)低应变动测法
使用小锤敲击桩顶通过粘接在桩顶的传感器接收来自桩中的应力波信号。采用应力波理论来研究桩土体系的动态响应反演分析实测速度信号和频率信号,判断桩身质量.该检测方法称为低应变动测法。主要检测桩基的完整性。此法主要分两个阶段进行,一是原始数据的野外采集,二是记录检测振动曲线并及时作出初步判断,以确定桩身缺陷性质与位置,完成检测报告。优点:检测速度快,检测简单。检测成果可靠,检测费用低。适用范围:桩长5~50m,桩径
(三)钻芯法
钻芯法适用于检测混凝土灌注桩和水泥土桩的桩长、桩身材料强度,桩底沉渣厚度和桩身完整性,判定或鉴别桩端持力层岩上性状。钻机一般应配备单动双管钻具,钻探混凝上桩时应采用金刚石钻头钻进,保证芯样的采取率和芯样完整性。芯样取出后,应由上而下按回次顺序放进芯样箱中,芯样侧面应清晰地标明回次数、块号、本回次总块数。及时记录孔号、回次数,起止深度、块数、总块数,并拍彩色照片留存,记录芯样质量的初步描述及钻进异常情况。选取代表性芯样进行抗压试验。钻芯法作为一种直接检测方法,是检测成桩质量的有效手段之一,不受场地条件限制,特别适合于大直径桩的检测。当桩长较长时应控制好钻芯孔的垂直度,以免偏离桩身。但当桩本身存在偏斜现象时,钻芯孔较难钻至桩底。钻芯法检测速度慢、费用高。
三、桥梁桩基无损检测技术应用
在桩基检测中,各个检测手段需要配合使用,利用各自的特点和优势,按照实际情况,灵活运用各种方法,才能对桩基进行全面准确的评价。但实际工程中施工单位为赶工期往往是桩基施工完后不及时通知检测单位,而擅自施工上部结构,待桩基检测出来后上部已施工了几层,如果桩基检测不合格,再采取补救的措施,代价是相当大的,桩基施工时一定要重视桩基检测。
(一)常用无损检测方法
声波透射法(CSL):以能量脉冲的方式沿桩身横向传播的波动来检测桩身完整性。低应变法(LST):利用低能量的激振力产生纵向振动或沿桩身纵向传播的波动检测桩身完整性,包括反射波法和振动法。高应变法(HST):利用高能量的冲击力产生沿桩身纵向传播的波动检测基桩承载力和桩身完整性。可分为凯司法和实测曲线拟合法。
(二)技术分析
首先,声波透射法适用于大直径灌注桩,目前许多国家对基桩质量检测采用了这种方法。它的设备使用性能、参数也得到了不断提高和改善,数据分析软件功能研发也得到了极快地发展。但制约它被国内广泛应用的因素是在检测前需预埋声测管,且因准备工作繁锁检测数量不宜过多,无法检测基桩承载力。低应变法虽然目前尚只提供桩身完整性检测指标,但它操作简单,易学易用,可经济、快速、大范围、无损的普检,在公路工程中得以充分地利用。但它的缺点则是检测定性分析,难以达到定量化,且存在一定程度的误判和不确定性,承载力检测尚处于不断完善和研究阶段。高应变法则是以节省人力、物力、财力为目标的快速检测桩基质量方法,虽然它可检测完整性和承载力,但它的检测准确度、可靠
性,尤其是理论体系研究以及必须与静态荷载检测结果比较校验后方可使用等一系列问题使其在检测推广中存在一定的局限性。
(三)技术应用
(1)桩基的承载力的检测。①静荷载试验法。静荷载试验法用于检测基桩承载力静荷载试验法包括基桩竖向和水平承载力检测,工程中多用到竖向静载荷试验。静荷载试验法显著的优点是其受力条件比较接近桩基础的实际受力状况。静载试验主要适用于工程试桩的承载力检测,对于工程桩检测不能做破坏性试验。其检测精度高,相对误差在10%范围内。②高应变动测法(HST)。桩基高应变动检测,就是利用重锤对桩顶进行瞬态冲击,使桩周土产生塑性变形,在桩头实测力和速度的时程曲线,通过应力波理论分析得到桩土体系的有关参数,揭示桩土体系在接近极限阶段时的工作性能,分析桩身质量,确定桩的极限承载力。
(2)桩基的完整性检测。①低应变动测法(LST)。基桩的低应变动测法就是通过对桩顶施加较低的激振能量,引起桩身及周围土体的微幅振动,同时用仪表量测和记录桩顶的振动速度和加速度,利用波动理论或机械阻抗理论对记录结果加以分析,从而达到检验桩基施工质量、判断桩身完整性、预估基桩承载力等目的。②声波透射法(CSL)。声波透射法是利用超声波在混凝土中传播的声学参数,如声速C、频率F、振幅A 的变化及波形来分析桩身混凝土的连续性及断层、夹砂、蜂窝等缺陷的大小、位置。
结束语:通过上述试验可以看出矿下的原煤经过破碎也可以作为充填材料的骨料,同样,矿下比煤强度高的矸石更容易作为充填材料的骨料,这样就能扩大充填材料的骨料来源,减少大量运输且只经破碎而不用作其它处理。本文重点研究的是胶凝材料而对充填材料的配比研究的较少,使得充填材料的强度较高,若用于工业试验可以进一步降低胶凝材料的用量,使充填体强度满足巷旁充填支护的要求即可。
参考文献
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