大直径钻孔灌注桩的检测

2012-05-31 11:11刘刚李鹏远

城市勘测 2012年5期

刘刚，李鹏远

(大连市勘察测绘研究院有限公司，辽宁大连 116021)

1 引言

基桩检测技术是综合了多门学科和技术的系统工程，是吸收了大量工程经验的实用技术。随着我国国民经济持续快速发展，基础设施、工业项目投资不断增加，一大批能源、交通、水利和城市大型公用设施等各类工程建设项目已经建成或正在投入建设。在工程施工中，桩基是建设工程中应用最广泛的一种基础形式，桩基工程质量直接关系到主体结构的质量安全，但因其属于地下或水下隐蔽工程，施工质量较难控制，桩基检测是判定桩基质量的重要手段和依据，因此，保证桩基检测质量是工程建设不可缺少的一个重要的环节。

桩基检测目前主要包括基桩桩身质量检测、基桩承载力检测。桩基检测技术原理涉及土(动)力学、工程地质、桩基设计理论、桩基施工技术、波动振动理论、计算机应用技术等多门理论与技术;现场检测技术涉及不断更新的仪器设备的操作、现场原始数据的判读等。对桩基工程检测人员来说，在具备多学科理论知识、熟练掌握现场检测技术基础上，还必须积累大量的工程检测经验才能对桩基工程质量给出一个合理的判定、规范的表述。

2 工程概况

大连某重要工程场地部分为填海强夯形成。场地位于中韩亚大连沉淀板块的南部，地层结构如下:板岩，石英岩，微晶灰岩，震旦纪期间形成的含有长岭石成分和桥塔成分的石灰石。地质构造属于稳定的区域，所探测地区的岩床主要成分是震旦系中有一定程度风化的板岩。该地区的陆地部分有些小山以及由震旦纪石英岩和板岩构成的海蚀的梯形结构。场地表层为新近回填土层，建筑物基础拟采用高承台桩基，露出地面1.7 m～2.0 m。

3 试验内容

设计试桩采用冲击成孔，分1 200 mm、1 000 mm桩径。采用的设备为河北宝钻机械厂生产ZZ－6A型冲击式钻机，在成孔过程中采用抽碴筒进行排碴，成孔完毕采用泥浆循环的方法进行排碴、洗孔。浇注混凝土前，孔底500 mm以内的泥浆比重在1.15～1.20之间，孔底沉碴厚度要求小于50 mm。试验内容如下:

(1)测试单桩(1 200 mm直径基桩 Quk=18 000 kN、1 000 mm直径基桩 Quk=14 000 kN)竖向极限承载力标准值;

(2)测试桩侧土极限侧阻力标准值，测试桩端极限端阻力标准值;

(3)测定单桩(1 200 mm直径基桩Hu=900 kN、1 000 mm直径基桩Hu=800 kN)的水平临界荷载和水平极限荷载;

(4)测定单桩(1 200 mm直径基桩Uu=3 500 kN、1 000 mm直径基桩Uu=2 800 kN)的抗拔极限承载力标准值;

(5)在静载试验之前应先进行低应变动力检测和超声波检测。

4 现场检测技术应用

由于本次单桩竖向抗压静载试验吨位重达2 000 t，综合考虑了自平衡法测试，锚桩反力梁法，堆载法测试，经验算和经济角度综合考虑选用堆载法做单桩竖向抗压静载试验。桩侧土极限侧阻力标准值，桩端极限端阻力测试用埋设钢筋应力计方法测算。单桩水平静载试验，考虑做反力桩费用较高，本次用堆载法靠摩擦力提供反力［3］。

4.1 单桩竖向抗压静载试验

单桩竖向抗压静载荷试验设备主要由反力系统、加载系统及位移观测系统组成。反力由堆积配重提供，底座加上部配重共2 200 t。由于工期紧张，静载设备的搭拆较慢，在现场条件允许的情况下用2台吊车拆配重，3台板车运送配重，1台吊车卸配重，再由1台吊车搭配重。分配下来每台吊车每天完成220吊。两天可完成一个试验点。

加载系统由4台QF630T型分离式油压千斤顶和一套由1台BZ70－1型电动油泵及高压油管、溅射式油压传感器等组成。竖向位移观测系统由MS－50防水型容栅式位移传感器、基准梁及联接件组成。位移观测系统采用江苏省徐州市建筑工程研究所生产的静力载荷测试仪JCQ－503D，本套系统具有自动荷载控制、数据定时采集和全自动判稳。现场安装情况如图1所示。

图1 单桩竖向抗压静载试验现场安装图

4.2 单桩竖向抗拔静载试验

单桩竖向抗拔静载试验装置主要由反力，加载装置和量测装置组成。加载装置由2台QF630T型分离式油压千斤顶、1台BZ70－1型电动油泵、高压油管等组成。为了使整根桩的钢筋均匀受力，反力的强度要一致，2个千斤顶到桩的距离一致。相应的夹具和钢梁。

反力由经过强夯的地基土提供。量测装置由MS－50防水型容栅式位移传感器、基准梁及联接件组成。上拔量观测系统采用JCQ－503D。

4.3 单桩水平静载试验

单桩水平静载试验装置主要由加载装置、反力装置、量测装置三部分组成。反力系统由堆载的摩擦力提供，方便快捷。

加载装置由1台QF630T型分离式油压千斤顶、1台BZ70－1型电动油泵、高压油管、两个球形铰座等组成。反力装置钢梁、堆积配重组成，主要依靠堆积配重与地面的摩擦力提供。量测装置由MS－50防水型容栅式位移传感器、基准梁及联接件组成。在每根试桩在水平荷载作用平面和该平面以上50 cm左右处各安装一只位移传感器，下表量测桩身在地面处的水平位移，上表量测桩顶水平位移。

4.4 桩周土侧摩阻力测试

钢筋应力计埋设完后主要工作是测试线的保护工作，由于现场大型施工机械较多，场地泥浆潮湿。测试线从桩顶侧面留出。

为了比较准确地了解桩顶荷载作用下桩侧土的阻力及桩端土阻力的变化情况，在桩身中土层变化部位和桩端埋设了GYL型振弦式钢筋应力计。钢筋应力计直接焊接在桩身的钢筋中，钢筋应力计的横截面与桩身钢筋的强度、弹性模量相等。钢筋应力计的测量采用ZX－12振弦频率检测仪，它依据的原理是振弦式传感器中钢弦的微小振动在感应磁头线圈里产生电动势，在实验室中标定输出频率f与所受外力F的对应关系。应用时通过所测f可测算出力F的值［4，5］。

4.5 低应变法桩身完整性检测

低应变法桩身完整性检测使用的仪器为美国Pile Dynamics Inc公司生产的PIT桩身完整性检测仪。

本次基桩低应变测试采用反射波法，其原理是在桩身顶部进行竖向激振，弹性波沿着桩身向下传播，当桩身存在明显波阻抗差异的界面或桩身截面积变化部位，将产生反射波，通过高精密仪器接收记录各种反射波波形，经放大、滤波和数据处理，识别来自桩身不同部位的反射信息，从而评判桩身的完整性。

4.6 声波透射法桩身完整性检测

检测仪器设备采用武汉岩海RS－ST01D(P)跨孔超声检测仪，数据自动连续采集。仪器设备及现场联接如图2所示。

图2 基桩超声波检测示意图

5 试验成果评价

5.1 单桩竖向抗压静载试验结果评价

根据《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106－2003)中的有关规定，本次载荷试验结果用Q－S法、S－lgt法、S－lgQ法3种方法进行分析比对，建议试验场地6根试桩的单桩竖向抗压极限承载力实测值取值及沉降量见表1，由于本场地属于填海区域，回填成分主要为强风化或中风化灰岩块，与下部基岩岩性一致，因此，工程桩在施工过程中应做好验槽工作，避免出现试桩P－VL－3的情况。根据我公司验槽经验，建议现场适当加密勘探孔数量，查明基岩埋深，根据相邻钻孔基岩埋深及入岩时间以及勘察单位现场人员的经验综合进行控制。