关于桩基检测方法以及桩基工程监测系统

来源:网络(北京天玑科技整理 桩基是建筑物的基础,基础一旦失稳,势必会造成建筑物整体的破坏(www.rayt.cn)。所以,桩基的设计、施工和检测是桩基安全与稳定的先决条件,同时也是确保建筑物安全与可靠的重要保障。本文是桩基检测的方法及其原理、不同检测方法所适应的不同环境。桩基检测是对单桩承载力和桩身质量等内容进行的全面评价的重要措施,是评价桩基工程是否合格的重要依据,同时也是对不合格桩基进行补强的基础。

桩基检测,一般是指桩身的完整性和单桩的承载力两方面的检测,进而到整个桩基工程的检测与评定。桩身的完整性与其承载能力成正比关系。桩基作为工程结构常用的基础形式之一,属地下隐蔽工程,施工技术复杂,工艺流程相互衔接紧密。若施工稍有不慎,很容易就会出现断桩等多种形态复杂的质量缺陷,从而影响桩身的完整性和桩的承载能力,直接影响到上部建筑结构的安全。

一、桩基检测的发展趋势

随着城乡建设事业的迅速发展,建筑业也随之快速发展,伴随而兴起了一门新技术:桩基工程检测。特别是近10年来,检测技术得到了长足发展,我国从事桩基工程检测的单位就有700余家,制造单位就有10余家,仪器的硬件、软件水平也已接近国际水平。桩基检测的方法随着高科技的发展,也进行了五次变革。新中国成立以后,发展了采用手动加压、人工操作、人工记录的传统静载荷试验方法。

20世纪80年代,以波动方程为基础的低应变法进入了快速发展起,并且取得了许多有价值的成果。在80年代中后期到90年代初期,我国研究的高应变动力试桩法的软硬件问题实际应用效应能与国外技术并驾齐驱。声波测试法是在结构混凝土声学检测技术基础上发展起来的,目前还仍大量使用数字式声波仪。目前,在桩基检测工程中最常用的钻心法,它是一种微破损或局部破损的检测方法,具有科学、直观、实用等特点。

二、桩基检测的意义

建筑工程事业的蓬勃发展,使得桩基在地基基础中的运用越来越广泛。桩基工程质量对建筑结构的安全性与可靠性有至关重要的作用,它是房屋质量的根本。在桩基础施工过程中,重视桩基检测是十分重要的一项工作。合理的应用桩基质量检测方法,是不断提高桩基检测质量水平的重要保证,这样才能确保桩基工程质量。

在工程建设过程中,桩是将上部结构的荷载传到深层稳定的土层中的中间桥梁,它能够大大减少基础的沉降和建筑的不均匀沉降,所以桩基被广泛的应用在住宅、高层建筑、重型厂房、桥梁等工程中。桩基工程作为隐蔽工程,其质量的好坏直接关系到整个建筑的安全问题。若桩基发生事故,那么它的加固处理难度就会大大增加,若处理不当就会使整个建筑坍塌,造成严重的损失。因此,桩基检测就成了桩基工程中的一个重要环节,研究它的检测方法就显得十分重要。

三、桩基检测的方法

工程技术的不断发展对测量工作提出了新要求,同时现代科学技术和测绘新技术的发展,给直接为经济建设服务的工程测量带来了严峻的挑战和极好的机遇。作为隐蔽工程,桩基检测内容繁多,各种检测方法交叉运用,从而产生了多种不同原理的检测方法。目前,桩基检测可分为两大类:静压试桩的静力检测和动力检测而动力检测主要分为低应变法和高应变法,除此之外,还有一些辅助方法,如抽心法、静力、动力触探以及埋设传感器法等。

1、静力检测

静载荷试验:在桩顶部逐级施加垂直向下的压力、竖直向上的拉力或水平的推力,观测桩顶部随时间所产生的沉降、上拔位移或水平位移,以确定相应的单桩竖向抗压承载力、单桩竖向抗拔承载力或单桩水平承载力的试验方法。

目前桩的静载荷试验主要采用的方法有:锚桩法、堆载平台法、地锚法、锚桩和堆载联合法以及孔底预埋预压法等。静力检测载荷加载过程相对缓慢,以致桩土产生的加速度较小,惯性效应几乎可以忽略不计,故可看作桩土的各部分随时都处于静力平衡状态,其结果可靠、直观,虽静压试验能给出准确的单桩极限承载力,并为规范所公允,但对某些工程来说,静力检测还是难以实施且存在一定的缺陷,因其费时、费力、费用高以及易受场地限制等因素。

2、动力检测

桩基的动力检测法又称动力试桩,是以振动理论、应力波理论为基础,采用了先进的微电子仪器与信号处理技术。在建筑业,因其设备轻便、快速、费用低廉的优点而在日常中经常使用。桩基的动力检测法有三种:高(大)应变法和低应变法、声波透射法。

1)高应变法

高应变法:采用重锤冲击桩顶,测量桩顶部的速度和历时程曲线,通过波动理论的分析,对单桩竖向抗压承载力和桩身完整性进行判定的检测方法。严格来说,这种方法适用于预制打入桩的动力检测,因其对摩擦桩及摩擦端承桩合适,但对于端承桩、就地灌注砼的端承桩是不合适,使用高应变法检测,若处理不当,就会将好桩弄坏。

2)低应变法

低应变法:采用低能量瞬态或稳态激振方式。在桩顶激振时,测量桩顶部的速度时程曲线或速度导纳曲线,以波动理论分析或频域分析为根据,对桩身完整性进行判定的检测方法,该方法检测简便,且速度较快。这种检测法的关键点在于,如何获取好的波形,如何较好地分析桩身完整性。主要用在检测桩身的缺陷及缺陷所在的位置,并作出桩身完整性的判定。

3)声波透射法

声波透射法:通过实测声波在混凝土介质中传播的声时、频率和波幅衰减等声学参数的相对变化,对比在预埋声测管之间发射并接受的声波,从而检定桩身完整性的方法。

3)其他桩基检测的辅助方法

钻心检测法,常用地质钻机在桩身上沿长度方向钻取芯样,通过对芯样的观察和检测确定桩的好坏,主要针对静力试桩法无法完成的大直钻孔灌注桩。该方法的缺点是:设备庞大、费工费时、价格昂贵,不宜作为大面积检测,只能用于抽样检查。

超声脉冲检验法,在桩的混凝土灌注前沿桩的长度方向平行预埋若干根检测用管道,将它作为超声检测和接收换能器的通道。其工作过程为:检测时,探头分别在两个管子中同步移动,沿不同深度逐点测出横断面上超声脉冲穿过混凝土时的各项参数,然后经超声测缺原理分析每个断面上混凝土的质量,最后得出桩的质量。

射线法,是以放射性同位素辐射线在混凝土中的衰减、吸收、散射等现象为基础的。检测原理为:当射线穿过混凝土时,混凝土质量不同或存在缺陷,使得接收仪所记录的射线强弱发生变化,从而来判断桩的质量。

四、桩基检测的应用现状

由于桩-土工作体系的复杂性、施力方式及大小的不同、桩型及尺寸的变化、施工工艺的不同、土质条件的差异等,故其严重影响了动、静试验之间的相互关系。为了确保桩基检测的可靠性及精确性,应严格按照所测桩基的具体情况选取合适的检测方法。

目前桩基检测一般使用低应变动测法、声波透射法及钻孔取芯法,但各种方法由于各自的理论假设及各种影响因素的存在,使得其自身的应用具有一定的局限性,故合理的利用各种方法的优势,是解决工程实际问题的重要手段。

声波透射法的适应范围:地质条件复杂(如溶洞地区)、主墩桩或较重要部位的桩基。钻孔取芯法主要用在动测法受地质条件影响、桩底持力层、沉渣等较难判断时,所采用的一种校核方法。高应变动测法在取芯发现个别桩基存在局部缺陷或持力层稍差而加固处理又难解决问题时。所用的一种进行承载力检验的方法。低应变或高应变动力试桩法常用于检测各类桩、墩及桩墙结构完整性。

声波透射法或钻芯法用于检测大直径桩。质点速度监测系统或加速度监测系统对施中有振动影的环境进行检测。静载荷试验检测竖向承载力,单桩承载力用于高粘结强度桩和土组成的复合基地(水泥土桩、CFG桩、低标号混凝土桩等) 的检测。

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