樁基靜載與低應變在樁基檢測中的配合應用

胡瀟瀟 （安徽省建筑科學研究設計院，安徽 合肥 230031）

1 兩種常見的樁基檢測方法概述

1.1 靜載試驗法

靜載試驗是目前確定單樁承載力最直觀、可靠的檢測方法，它通過對樁施加荷載并由儀器根據(jù)荷載試驗測得的沉降關系曲線，來判斷單樁承載力。靜載試驗法包括單樁豎向抗壓靜載試驗、單樁豎向抗拔靜載試驗和單樁水平靜載試驗。本文僅對其中的單樁豎向抗壓靜載試驗進行分析。其試驗示意圖如圖1所示。

圖1 單樁豎向抗壓靜載試驗

1.2 低應變反射波法

低應變反射波法具有檢測方法簡單快捷，檢測費用低和抽檢范圍廣的優(yōu)點，作為基樁完整性檢測的常用手段，它以波形的反映特征來判斷基樁的缺陷程度和位置。

低應變反射波法的基本原理是通過錘子對樁頂進行激振，激振點受迫產(chǎn)生振動并產(chǎn)生沿樁身向下傳播的應力波，應力波到達樁的底端開始向上反射；當樁身某處存在缺陷時，也會產(chǎn)生波的反射并與入射波疊加。這些反映樁身質量信息的反射信號通過安放在樁頂上的傳感器接收，并在儀器上把采集到的模擬信號放大后再通過轉換器轉換成數(shù)字信號來綜合分析，從而判斷出被測樁的樁身結構完整性，對樁身完整性是否存在缺陷作出相應判斷。其試驗示意圖如圖2所示。

圖2 低應變法檢測系統(tǒng)示意圖

2 靜載與低應變相配合的必要性

2.1 單一靜載試驗在工程檢測中的不足

由上文樁基靜載試驗和低應變試驗的分析可以看出，這兩種檢測方法各有其檢測方向。同時根據(jù)統(tǒng)計，同一工程單樁承載力靜載試驗離散性大，試驗樣本數(shù)一般較少。按常規(guī)的隨機抽樣檢驗方法計算各工程的承載力值，難度大且不客觀。由于問題樁通常數(shù)量少，小比例抽檢一般找不到，這就會讓工程質量存在不確定性。但實際情況是，要做大量的靜載試驗是不可能的。因此，這就需要通過低應變法來和靜載試驗法相互配合，對工程項目進行聯(lián)合檢測。

2.2 低應變反射波法的優(yōu)勢

2.2.1 低應變反射波法檢測簡單、快速、成本低

靜載試驗的設備都比較笨重。它主要由配重塊、鋼梁和千斤頂?shù)冉M成。檢測效率基本上為每天1根。它需要投入大量的人力物力，成本高。而基樁動測儀主要是一臺帶有傳感器和數(shù)據(jù)傳輸線的主機，便于攜帶。其檢測效率可以達到每天幾十根甚至幾百根。

2.2.2 低應變反射波法檢測可以與靜載試驗互補

靜載試驗的主要目的是測試樁的承載力。低應變試驗結果可以補充和驗證靜載試驗的結果。特別是樁身損壞的情況，例如樁身結構的破壞和樁周土的破壞。然而，靜載試驗得出的試驗曲線不易判定其原因。而低應變反射波法則能檢測出樁身缺陷及其位置，結合靜載試驗結果可全面掌握工程樁的質量。

2.2.3 低應變法可用于工程樁的普查

由于靜載試驗成本高、周期長，其檢測樁數(shù)非常有限，一般只占總樁數(shù)的1%左右，使得試樁的選擇具有很大的隨機性。而基樁動測儀輕便、快速，適合大規(guī)模檢測，采樣比例一般不低于樁總數(shù)的20%～30%，而且發(fā)現(xiàn)問題后能及時擴大檢測范圍，甚至對所有工程樁進行質量檢測，而靜載試驗則不具備這種靈活性。

2.3 兩種方法相配合更有利于工程檢測

由此可見，用低應變反射波法與靜載試驗相互配合是非常必要的，它可以豐富靜載試驗的信息量，同時也對積累資料，總結經(jīng)驗，對提高靜載測試曲線的分析能力很有幫助。正因為如此，通常的樁基檢測中，都需要將這兩種方法共同使用，相互配合，以達到完整地檢測所施工的樁是否合格的目的。下面，本文將結合工程實際，來說明這兩種方法的實際運用。

3 工程實例

3.1 工程概況

某地一廠房，工程地基基礎設計等級為丙級，設計采用鉆孔灌注樁，設計單樁承載力特征值為1225kN，設計樁徑為600mm，設計混凝土強度等級為C30，設計樁長在17m～20.0m，施工樁長在17.0m～24.0m，設計樁頂標高為 -0.600m，設計樁端持力層為⑦層中風化砂巖。

3.2 靜載試驗及結果

本工程所測項目為抗壓樁，靜載試驗分級為10級，第一級加載量為分級荷載2倍。因施工所用樁有兩種樁徑和承載力，因此根據(jù)設計要求各試驗樁的單樁豎向抗壓靜載試驗荷載分級見表1。

本文選取其中145#樁進行分析，儀器參數(shù)設置為快速維持荷載法，其單樁豎向抗壓靜載試驗沉降情況如表2。

①145#樁樁徑為600mm，從145#樁的單樁豎向抗壓靜載試驗Q-s曲線（如圖3所示）可以看出，當荷載最大加至2450kN時，樁頂最大沉降量為5.28mm，曲線未出現(xiàn)陡降，末級荷載作用下的樁頂沉降量為0.43mm；從卸載回彈情況看，完全卸載后樁頂殘余沉降為1.13mm，最大回彈量為4.15mm，回彈率為78.60%；從s-lgt曲線（如圖4所示）可以看出，各級荷載對應的沉降曲線均較平坦，未見明顯下彎。根據(jù)試驗結果，依據(jù)《建筑基樁檢測技術規(guī)范》(JGJ106-2014)規(guī)范第4.4.2條，該復合地基單樁的豎向抗壓極限承載力檢測值可取最大試驗荷載2450kN，其對應的單樁豎向抗壓承載力特征值是1225kN。

圖3 145#樁Q-s曲線

圖4 145#樁s-lgt曲線

單樁豎向抗壓靜載試驗荷載分級表 表1

145#樁單樁豎向抗壓靜載試驗沉降情況 表2

試驗采用武漢巖海工程技術有限公司研制的RS-1616K(S)型基樁動測儀，在樁頂部位進行豎向激振，測得該樁的低應變曲線。

②145#樁的施工樁長根據(jù)施工記錄顯示為24m，儀器測得該樁波速為3871m/s，該樁實測曲線如圖5所示。

該樁經(jīng)低應變野外測試及室內計算分析得該樁2L/C時刻前無缺陷反射波，樁底諧振峰排列基本等間距，其相鄰頻差Δf≈C/2L。混凝土波速正常，為完整樁，無缺陷，評定為I類樁。

圖5 145#樁低應變實測曲線

3.3 結果分析

經(jīng)靜載試驗法和低應變反射波法共同檢測，該工程這兩根樁樁基承載力達到設計要求，且樁身完整性評定為I類，檢測合格。

4 結論

本文通過以上工程實例來探討靜載試驗法與低應變反射波法在工程檢測中的應用，主要以檢測所得的結果對判定樁的承載力與完整性的作用進行研究總結。根據(jù)不同情況選擇合理的檢測方法，是保證靜載試驗與低應變反射波法檢測結果準確的重要手段。不過，本文所進行的試驗驗證也具有一定的局限性，由于篇幅所限，沒有列舉更多的比對試驗案例。本文主要從檢測方法的角度上，通過部分樁的檢測試驗驗證了靜載試驗與低應變反射波法相互配合的可行性。

樁基檢測的多種方法各有特點，同時也有各自的適用范圍和它的局限性，這要求我們客觀地看待各種檢測方法得出的結果，不能一概而論，更不要將這些方法對立起來，在實際的工程檢測中應加強各種檢測方法之間的相互配合，結合各種信息，客觀、全面地對樁身質量進行評價。