高校学生公寓基桩检测技术应用研究

福建江夏学院 梁中天



高校学生公寓基桩检测技术应用研究

福建江夏学院 梁中天

为提高建筑地基基础检测水平，保障工程检测质量，做到安全适用、数据准确、技术先进、经济合理，该文简要介绍桩基础工程施工质量的检测内容和几种检测方法，并结合高校学生公寓工程实例，利用各种桩基础检测方法检测该工程的质量，确保建筑物安全稳定。

高校学生公寓 桩基础检测 检测技术

随着社会不断进步，经济的迅速发展及建筑技术的日益提高，桩基础在多高层建筑、桥梁、厂房、港口、码头、海上采油平台，以及核电站等大中型工程中大量采用。随着建设单位对工程质量要求的提高，桩基础检测技术将发挥越来越重要的作用。桩基础是隐蔽工程，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建筑物的安全。在桩基础的施工过程中，桩基础检测是一个极其重要的环节。

1 桩基础工程施工质量的检测内容

1.1 桩身完整性检测

1.1.1 低应变法

基桩的低应变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，从而达到检验基桩施工质量、判断桩身完整性等目的。该方法假定桩为连续弹性的一维均质杆件，测试时在桩顶竖向激振，弹性波沿着桩身向下传播，当桩身存在明显的波阻抗差异界面(即桩身存在缺陷时，如断裂、缩径、夹泥、离析或遇桩底土层)或桩身截面积发生变化时，将产生反射波，经接收、放大、滤波、数据处理，可识别来自不同部位的反射信息。通过对反射信号进行分析计算，判断桩身混凝土的完整性，判定桩身缺陷的程度及其位置。由于人们已经掌握了极微弱振动的检测技术，而检测的目的仅仅在于桩身的完整性，为了检测的方便和避免桩周围的土阻力作用，通常只需要直接利用人力在桩顶施加不大的脉冲力就可。常用的激振方式就是直接利用人力挥动小手锤进行敲击，或用稍重一些的力棒下落，锤体质量一般在0.5kg～5kg范围内，引起的冲击力2kN～20kN，应力波脉宽0.5～2；激发的桩身应变小于2×10-6，桩顶加速度一般不超过50g，速度不超过40mm/s，位移不超过0.01mm。近年来，为了检测较长的桩，开始采用较重的力棒，质量可达到10kg左右，引发的桩顶响应有时会超过上述范围。基本的测振方式则是在桩顶选定的位置安放1个传感器来检测该点的轴向振动。由于加速度、速度、动位移三个参量可以通过微积分关系相互转换，检测者只需要选其中一项就可。

1.1.2 声波透射法

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、频率、振幅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。

1.2 桩的承载力的检测

1.2.1 静载试验

静载试验法用于检测基桩承载力，包括基桩竖向和水平承载力检测，工程中多用到竖向静荷载试验。静载荷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。

《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106-2003):每级加载后，第1h内按第5、15、30、45、60min各测读一次，当沉降速率达到相对稳定标准时，进行下一次加载。卸载时，每级荷载维持1h，第5、15、30、60min共测读四次，卸载至零时，测读残余沉降量为3h。

《建筑基桩检测技术规范》(jgj106-2003)规定，每小时沉降量不超过0.1mm，且连续出现两次(由1.5h三次30min测读值计算)。

1.2.2 高应变动测法

按照中华人民共和国行业标准《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003）规定，高应变检测数量不少于总桩数5%，且不少于5根。高应变动力检测是指所有能使桩土间产生永久变形(或较大动位移)的动力检测基桩承载力的方法。毋庸置疑，这类方法要求给桩土系统施加较大能量的瞬时荷载，以保证土间产生一定的相对位移。常常采用高能量的冲击荷载来考核桩土体系，冲击下的桩身瞬时动应变峰值要和静荷载试验至极限承载力时静应变值大体相等。在这种情况下，无严重缺陷的桩身应变仍处在其弹性工作范围内，但桩周的土体则必须进入充分的非弹性工作阶段，桩和桩周土之间出现剪切破裂面，从而激发出桩周土对桩所能提供的全部静阻力作用。因此，高应变检测实际上是利用快速施加的动荷载取代了缓慢的静荷载，本质上应属于荷载试验的范畴。另一方面，实测桩顶附近某个选定截面的动力状态。为了满足理论分析的需要，方法要求必须至少设法获得一个截面的平均轴向内力和平均轴向运动速度;实际的测点照例设置在距离桩顶以下不远处的某个选定的截面上;桩身的受力一般通过实测的截面应变换算，而运动速度则通过实测的加速度换算;为了消除桩身在偏心冲击力作用下的弯曲影响，至少需要设置应变计和加速度计各一对。

2 桩基检测技术在工程上的应用

福建江夏学院学生公寓组团四3#楼为地上七层，建筑高度22.4m，采用框架结构，占地面积1088m2，建筑面积6658m2，其基础采用静压预应力管桩，桩型采用PHC-400- 100-A。经勘探，场地地基根据其工程特性的差异，自上而下分为十三层，分述如下：①杂填土、②粉质粘土、③淤泥、④粉砂、⑤淤泥、⑥中砂、⑦卵石、⑧粉质粘土、⑨卵石、⑩残积粘性土、⑪全风化花岗岩、⑫砂土状强风化花岗岩、⑬碎块状中风化花岗岩。基桩设计参数要求如下：桩径为400mm；桩长为25～31m；工程桩总桩数77根；单桩承载力特征值1500kN；混凝土强度等级：C80；桩端持力层为⑨卵石。

本次工程实践中针对场地环境和地质条件，主要采用了如下几种检测手段：①低应变动力检测，检测数量为77根。②高应变动力检测，检测数量为5根。③单桩竖向抗压静载试验，检测数量为6根。

2.1 低应变动力检测

根据《建筑基桩检测技术规范》JGJ106-2003规定，低应变方法适用于检测混凝土桩的桩身完整性，判断桩身缺陷的程度及位置，并要求根据桩身完整性检测结果，给出每根桩的桩身完整性类别。本次实践共对工程桩中的77根桩进行了低应变动力测试。检测仪器为美国PDI公司生产的pit-vv。检测方法是：在桩顶放置一个加速度传感器，接受锤击过程中产生的加速度信号，通过桩基动测系统放大和A/D转换，变成数字信号传给微机，信号经计算机处理后，在屏幕显示实测波形，每根桩对称布置2～4个检测点，每个采集点记录的有效信号数不少于3个。将存储在磁盘上的测试信号在时域内进行处理，根据应力波反射等价地将实测速度信号通过时域和频域辅助，分析不同部位的反射信号，据此分析每根桩的桩身完整性。检测结果：其中：Ⅰ类桩74根，占检测总数的96.1%；Ⅱ类桩1根，占检测总数的1.3%；Ⅳ类桩2根，占检测总数的2.6%：66#、67#断桩，断裂面分别位于桩顶以下4m、4.8m，如下图所示。

处理：66#、67#桩上部断裂段截掉，绑钢筋笼支模接桩。

2.2 高应变动力检测

本次工程中，共对工程桩中的5根桩进行了高应变法检测。检测仪器采用PDI公司生产的PAX基桩动测分析仪，由12位A/D转换器，加速度传感器，力传感器、重锤组成。检测方法是：将两只加速度计和两只应变式力传感器，分别对称安装在桩侧表面，锤自由下落锤击桩顶，瞬时冲击力产生的加速度和力信号，通过PAX基桩动测系统放大和A/D转换，变成数字信号传给微机，信号经过计算机软件处理后存入磁盘，同时显示实测波形，然后，将存储在磁盘上的测试信号进行回放(力、速度)，利用Cpawap软件进行曲线拟合分析，得出单桩竖向极限承载力。检测结果：所检测的5根桩的单桩竖向极限承载力位于3085kN～3078kN之间，根据本次高应变检测结果，均满足设计要求。

2.3 静载试验检测

本次工程中，根据设计要求，对试桩检测过程中的3根桩分别进行单桩竖向静载试验。本次检测使用的主要设备有：武汉生产的静载试验成套设备Rs-jyb，主要包括主机、中继器、控载箱、5000kN千斤顶、位移传感器等。另外还有钢梁、钢板等。检测方法如下：采用压重平台反力装置，即在试验桩桩顶放置千斤顶，再放主梁、次梁，同时在次梁之上堆放钢筋混凝土预制块作为配重。对桩的加载方式采用快速维持荷载法，即逐级加荷，加荷后按第5、15、30、45、60min测读桩顶沉降量，每级加荷时间为1h，预计加荷为9级，每级荷载增量均为300kN。如果中间出现破坏荷载，则停止加荷。检测结果：2根桩的单桩竖向抗压极限承载力均为3000kN，26#桩的单桩竖向抗压极限承载力为2700kN，小于3000kN，不符合设计要求。

处理：进行扩大检测，选19#、32#、35#桩为26#桩扩大范围受检桩；检测结果如下：19#、32#、35#受检桩的单桩竖向抗压极限承载力均为3000kN，本单位工程同一条件下的单桩竖向抗压极限承载力特征值为1500kN，满足设计要求。26#桩承载力未达到设计值，必须对地梁进行加强，地梁的加强修改图由设计院出设计更改通知单。

3 结束语

综上所述，利用低应变法检测、高应变法检测和静载试验等技术对该学生公寓楼工程的基桩进行了检测，检测出桩身缺陷及其位置，判定桩身完整性类别，确定单桩竖向抗压极限承载力，分析桩侧与桩端土阻力，进而对桩基质量做出评价，对不合格桩进行了处理，确保了学生公寓楼工程的基础质量。

[1] JGJ106-2003, 建筑基桩检测技术规范[S].

[2] 罗骐先，王五平.桩基工程检测手册[M].北京:人民交通出版社，2010.

[3] 李德庆，李澄宇，李澄海.桩基工程质量的诊断技术[M].北京:中国建筑工业出版社，2009.