多種基樁檢測方法的實例分析

胡志鴻

摘要：目前大部分工程基礎均采用樁基礎，基樁檢測方法較多，各種方法都有各自的優點，也存在不同的局限性。在工程檢測當中，都應該采用多種不同的方法進行檢測，相互補充，作充分的對比分析，更好地確保樁基工程安全可靠，同時也能更好地豐富地區經驗。

關鍵詞：低應變;高應變;單樁豎向抗壓靜載;對比

1 工程概況

某擬建工程位于海積平原區域，設計主塔范圍為15層，其余為5層，工程樁總數216根。采用PHC 600 AB 130先張法預應力混凝土管樁（簡稱PHC樁）。因該區第四系覆蓋層很厚，基巖埋藏很深，在勘察深度范圍內未揭露基巖，且周邊無相同或相近地質條件PHC樁載荷試驗相關數據和資料，結構上所需荷載較大（預估單樁豎向抗壓極限承載力為7800kN），樁端持力層只能選在可塑～硬塑⑩2-1粘土層上，為純摩擦樁。設計方擬選三根樁分別進行低應變法、高應變法和單樁豎向抗壓靜載試驗，以取得可靠的數據進行下一步設計。所選樁均分布在地下室大底板下，編號為S-1#、S-2#和S-3#，強度為C80，樁長均為46.00m。樁施工采用錘擊貫入法沉樁，錘重8T，落距1.5m。

2 實施方案

本次試樁共3根，采用高、低應變法及單樁豎向抗壓靜載試驗，經建設方、監理及設計方等多方建議，并考慮到場地的情況、檢測方法間的影響，以及周邊工程施工對道路的影響。確定檢測順序為低應變法→高應變法→單樁豎向抗壓靜載試驗。考慮到高應變法檢測重錘瞬時激發樁土阻力與樁端支承力，對樁土間的影響相對靜載試驗來說基本可以忽略，且靜載試驗在高應變法檢測不少于28d后進行，以確保檢測數據科學可靠。

3 低應變法檢測

低應變法是普查基樁樁身質量的最佳方法之一，它無損、快捷、高效、經濟、輕便等優良特性，優勢的背后也有局限性。低應變法以一維波動理論為基礎，應用應力波特征來檢驗樁身質量。通過在樁頂施加激振信號產生應力波，該應力波沿樁身傳播過程中，遇到不連續界面和樁底面時，將產生反射波，檢測分析反射波的傳播時間、幅值和波形特征，就能判斷樁的完整性。其低應變法結果及實測曲線圖如下：

4 高應變法檢測

高應變法檢測使用重錘沖擊樁頂，使樁—土產生足夠的相對位移，以充分激發樁周土阻力和樁端支承力，通過安裝在樁頂以下樁身兩側的力和加速度傳感器接收樁的應力波信號，應用應力波理論分析處理力和速度時程曲線，并結合實測曲線擬合法，選擇實測力、速度或上行波作為邊界條件進行擬合，擬合完成時計算曲線應與實測曲線基本吻合，樁側土摩阻力應與地質資料基本相符，貫入度的計算值應與實測值基本吻合，從而獲得樁的豎向承載力和樁身結構完整性。現場檢測采用15T整體重錘，大于預估極限荷載的1.5倍，自由落錘，各樁均進行多次錘擊，落距控制在0.5～0.8m，其高應變法實測曲線如下：

Case法和擬合法分析結果如下：

試驗參數

實測參數

曲線擬合法分析

樁身結構完整性描述

完整類別

樁號

樁徑

測點

樁長

承載力

預估極限值

彈性波速

測點處

最大沖擊力

測點處

最大速度

測點處

最大動位移

貫入度

主要土參數

動測

承載力

摩阻力

端承力

樁頂

最大位移

Qs

Qt

Js

Jt

#

mm

m

kN

（m/s）

kN

m/s

mm

mm

mm

mm

--

--

kN

kN

kN

mm

S-1

600

42.80

7800

4200

13457

6.54

27.43

2.6

1.93

4.18

0.82

0.56

8779

7612

1167

32.80

完整

I

S-2

600

44.80

7800

4200

14245

6.93

27.75

2.9

1.07

4.57

0.98

0.87

8969

7857

1112

39.20

完整

I

S-3

600

44.80

7800

4200

10711

5.68

26.91

3.1

樁身12.7m左右嚴重缺陷，不作擬合分析

Ⅳ

S-1#和S-2#樁擬合分析曲線及模擬靜載Q-s曲線圖如下：

S-3#樁在高應變法檢測之前樁身12.1m左右輕微缺陷，而在高應變法檢測首次錘擊后，曲線反映12.7m左右嚴重缺陷，后再進行低應法檢測，缺陷位置反映在12.2m左右。樁周上部土阻力較小，又因接樁位置的焊縫質量相對較差，重錘錘擊后致使原缺陷程度加重。

5 單樁豎向抗壓靜載試驗

單樁豎向抗壓靜載試驗是目前公認的檢測基樁豎向抗壓承載力最直接、最實用、最可靠的試驗方法，也是一項安全隱患最大、成本最高、耗時最長的方法。模擬樁基實際工作狀態的最直接的方法，即平臺上堆放試塊作反力的裝置。本次試驗的樁加載至最大試驗荷載7800kN時，維持荷載且達到相對穩定，Q-s曲線呈緩變形，s-lgt曲線大致呈平行規則排列，綜合分析各樁的極限承載力均不小于7800kN。其動靜結果匯總見下表：

樁號

（#）

樁徑

（mm）

樁長

（m）

極限承載力（kN）

總沉降量（mm）

殘余沉降量（kN）

承載力特征值對應的沉降量（mm）

動測極限承載力（kN）

動測樁頂位移（mm）

動靜對比誤差（%）

S-1

600

44.00

7800

30.31

16.04

10.32

8779

32.80

12.6

S-2

600

46.00

7800

35.39

17.76

7.95

8969

39.20

15.0

S-3

600

46.00

7800

30.62

12.11

11.73

--

--

--

S-3#樁高、低應變法檢測到樁身存在嚴重缺陷。依上述單樁豎向抗壓靜載試驗結果來看，承載力仍可達到預估的設計要求，缺陷對樁的承載力發揮未產生影響。

6 對比分析

低應變法相對高應變法的激振頻率要高，對反映樁身缺陷的精度要高些。S-1#樁和S-2#樁，高低應變法檢測完整性均為Ⅰ類。S-3#樁，低應變法檢測12.1m左右輕微缺陷，高應變法首次錘擊后反映在12.7m左右嚴重缺陷，其低應變法檢測在12.2m左右嚴重缺陷，該樁最后一節接樁位置為12.0m，相對來說低應變法對缺陷位置反映精度要高些。

S-1#和S-2#樁動靜對比誤差均在20%內。靜載試驗極限荷載為預估最大的試驗荷載，根據其沉降量分析，其Q-s曲線均為緩變形，結合規范取40mm為樁的極限承載力（暫不考慮樁的壓縮量），樁的實際承載能力肯定高于靜載試驗的最大試驗荷載，動靜對比的誤差相對會減小些。相對來說本次高應變動測法的測試結果還是比較可靠、比較準確的。

7 總結

基樁檢測方法較多，各種方法都有各自的優點，也存在不同的局限性。低應變法快捷、經濟，是普查基樁質量的優良手段。高應變法檢測經驗和理論都已趨于成熟，但因素諸多，致使仍不能獨立作為單樁豎向抗壓承載力的判斷依據，若采用高應變法僅進行完整性檢測應時降低錘重（大于0.3%抗壓承載力特征值且大于20kN），以免重錘錘擊后加重原有缺陷程度。靜荷載試驗有著耗時長、成本高和危險性高等缺點，但提供的承載力數據十分可靠。動靜荷載測試的對比分析試驗應推廣，根據產生誤差的原因，并采取有效的措施，使高應變動測法所得到的參數更加合理，使測量結果可以更加準確，最終使高應變法檢測單樁豎向抗壓承載力更加可靠。

參考文獻：

[1]陳凡，徐天平等.樁基質量檢測技術.中國建筑工業出版社.2003

[2]羅騏先.樁基工程檢測手冊.人民交通出版社.2004

[3]廣東省標準《建筑地基基礎檢測規范》（DBJ 15-60-2008）.2008