大直徑鉆孔灌注樁的檢測

2012-05-31 11:11:38劉剛李鵬遠

城市勘測 2012年5期

劉剛，李鵬遠

(大連市勘察測繪研究院有限公司，遼寧大連 116021)

1 引言

基樁檢測技術是綜合了多門學科和技術的系統工程，是吸收了大量工程經驗的實用技術。隨著我國國民經濟持續快速發展，基礎設施、工業項目投資不斷增加，一大批能源、交通、水利和城市大型公用設施等各類工程建設項目已經建成或正在投入建設。在工程施工中，樁基是建設工程中應用最廣泛的一種基礎形式，樁基工程質量直接關系到主體結構的質量安全，但因其屬于地下或水下隱蔽工程，施工質量較難控制，樁基檢測是判定樁基質量的重要手段和依據，因此，保證樁基檢測質量是工程建設不可缺少的一個重要的環節。

樁基檢測目前主要包括基樁樁身質量檢測、基樁承載力檢測。樁基檢測技術原理涉及土(動)力學、工程地質、樁基設計理論、樁基施工技術、波動振動理論、計算機應用技術等多門理論與技術;現場檢測技術涉及不斷更新的儀器設備的操作、現場原始數據的判讀等。對樁基工程檢測人員來說，在具備多學科理論知識、熟練掌握現場檢測技術基礎上，還必須積累大量的工程檢測經驗才能對樁基工程質量給出一個合理的判定、規范的表述。

2 工程概況

大連某重要工程場地部分為填海強夯形成。場地位于中韓亞大連沉淀板塊的南部，地層結構如下:板巖，石英巖，微晶灰巖，震旦紀期間形成的含有長嶺石成分和橋塔成分的石灰石。地質構造屬于穩定的區域，所探測地區的巖床主要成分是震旦系中有一定程度風化的板巖。該地區的陸地部分有些小山以及由震旦紀石英巖和板巖構成的海蝕的梯形結構。場地表層為新近回填土層，建筑物基礎擬采用高承臺樁基，露出地面1.7 m～2.0 m。

3 試驗內容

設計試樁采用沖擊成孔，分1 200 mm、1 000 mm樁徑。采用的設備為河北寶鉆機械廠生產ZZ－6A型沖擊式鉆機，在成孔過程中采用抽碴筒進行排碴，成孔完畢采用泥漿循環的方法進行排碴、洗孔。澆注混凝土前，孔底500 mm以內的泥漿比重在1.15～1.20之間，孔底沉碴厚度要求小于50 mm。試驗內容如下:

(1)測試單樁(1 200 mm直徑基樁 Quk=18 000 kN、1 000 mm直徑基樁 Quk=14 000 kN)豎向極限承載力標準值;

(2)測試樁側土極限側阻力標準值，測試樁端極限端阻力標準值;

(3)測定單樁(1 200 mm直徑基樁Hu=900 kN、1 000 mm直徑基樁Hu=800 kN)的水平臨界荷載和水平極限荷載;

(4)測定單樁(1 200 mm直徑基樁Uu=3 500 kN、1 000 mm直徑基樁Uu=2 800 kN)的抗拔極限承載力標準值;

(5)在靜載試驗之前應先進行低應變動力檢測和超聲波檢測。

4 現場檢測技術應用

由于本次單樁豎向抗壓靜載試驗噸位重達2 000 t，綜合考慮了自平衡法測試，錨樁反力梁法，堆載法測試，經驗算和經濟角度綜合考慮選用堆載法做單樁豎向抗壓靜載試驗。樁側土極限側阻力標準值，樁端極限端阻力測試用埋設鋼筋應力計方法測算。單樁水平靜載試驗，考慮做反力樁費用較高，本次用堆載法靠摩擦力提供反力［3］。

4.1 單樁豎向抗壓靜載試驗

單樁豎向抗壓靜載荷試驗設備主要由反力系統、加載系統及位移觀測系統組成。反力由堆積配重提供，底座加上部配重共2 200 t。由于工期緊張，靜載設備的搭拆較慢，在現場條件允許的情況下用2臺吊車拆配重，3臺板車運送配重，1臺吊車卸配重，再由1臺吊車搭配重。分配下來每臺吊車每天完成220吊。兩天可完成一個試驗點。

加載系統由4臺QF630T型分離式油壓千斤頂和一套由1臺BZ70－1型電動油泵及高壓油管、濺射式油壓傳感器等組成。豎向位移觀測系統由MS－50防水型容柵式位移傳感器、基準梁及聯接件組成。位移觀測系統采用江蘇省徐州市建筑工程研究所生產的靜力載荷測試儀JCQ－503D，本套系統具有自動荷載控制、數據定時采集和全自動判穩。現場安裝情況如圖1所示。

圖1 單樁豎向抗壓靜載試驗現場安裝圖

4.2 單樁豎向抗拔靜載試驗

單樁豎向抗拔靜載試驗裝置主要由反力，加載裝置和量測裝置組成。加載裝置由2臺QF630T型分離式油壓千斤頂、1臺BZ70－1型電動油泵、高壓油管等組成。為了使整根樁的鋼筋均勻受力，反力的強度要一致，2個千斤頂到樁的距離一致。相應的夾具和鋼梁。

反力由經過強夯的地基土提供。量測裝置由MS－50防水型容柵式位移傳感器、基準梁及聯接件組成。上拔量觀測系統采用JCQ－503D。

4.3 單樁水平靜載試驗

單樁水平靜載試驗裝置主要由加載裝置、反力裝置、量測裝置三部分組成。反力系統由堆載的摩擦力提供，方便快捷。

加載裝置由1臺QF630T型分離式油壓千斤頂、1臺BZ70－1型電動油泵、高壓油管、兩個球形鉸座等組成。反力裝置鋼梁、堆積配重組成，主要依靠堆積配重與地面的摩擦力提供。量測裝置由MS－50防水型容柵式位移傳感器、基準梁及聯接件組成。在每根試樁在水平荷載作用平面和該平面以上50 cm左右處各安裝一只位移傳感器，下表量測樁身在地面處的水平位移，上表量測樁頂水平位移。

4.4 樁周土側摩阻力測試

鋼筋應力計埋設完后主要工作是測試線的保護工作，由于現場大型施工機械較多，場地泥漿潮濕。測試線從樁頂側面留出。

為了比較準確地了解樁頂荷載作用下樁側土的阻力及樁端土阻力的變化情況，在樁身中土層變化部位和樁端埋設了GYL型振弦式鋼筋應力計。鋼筋應力計直接焊接在樁身的鋼筋中，鋼筋應力計的橫截面與樁身鋼筋的強度、彈性模量相等。鋼筋應力計的測量采用ZX－12振弦頻率檢測儀，它依據的原理是振弦式傳感器中鋼弦的微小振動在感應磁頭線圈里產生電動勢，在實驗室中標定輸出頻率f與所受外力F的對應關系。應用時通過所測f可測算出力F的值［4，5］。

4.5 低應變法樁身完整性檢測

低應變法樁身完整性檢測使用的儀器為美國Pile Dynamics Inc公司生產的PIT樁身完整性檢測儀。

本次基樁低應變測試采用反射波法，其原理是在樁身頂部進行豎向激振，彈性波沿著樁身向下傳播，當樁身存在明顯波阻抗差異的界面或樁身截面積變化部位，將產生反射波，通過高精密儀器接收記錄各種反射波波形，經放大、濾波和數據處理，識別來自樁身不同部位的反射信息，從而評判樁身的完整性。

4.6 聲波透射法樁身完整性檢測

檢測儀器設備采用武漢巖海RS－ST01D(P)跨孔超聲檢測儀，數據自動連續采集。儀器設備及現場聯接如圖2所示。

圖2 基樁超聲波檢測示意圖

5 試驗成果評價

5.1 單樁豎向抗壓靜載試驗結果評價

根據《建筑基樁檢測技術規范》(JGJ106－2003)中的有關規定，本次載荷試驗結果用Q－S法、S－lgt法、S－lgQ法3種方法進行分析比對，建議試驗場地6根試樁的單樁豎向抗壓極限承載力實測值取值及沉降量見表1，由于本場地屬于填海區域，回填成分主要為強風化或中風化灰巖塊，與下部基巖巖性一致，因此，工程樁在施工過程中應做好驗槽工作，避免出現試樁P－VL－3的情況。根據我公司驗槽經驗，建議現場適當加密勘探孔數量，查明基巖埋深，根據相鄰鉆孔基巖埋深及入巖時間以及勘察單位現場人員的經驗綜合進行控制。