桩基是结构的主要承重部分,其质量直接关系到结构的适用安全性及长久性。然而桩基是隐蔽工程,其质量的评价、判定必须通过专业的检测手段。
桩基础检测方法
桩基工程分类繁多。一般按承载力分为摩擦桩、端承桩、摩擦端承桩。桩基检测技术从80年代末的只使用声波透射法抽检发展到目前的低应变、声波透射法、静荷载、钻孔取芯、高应变等综合全面普查。

1 低应变检测方法

1.1 基本原理低应变检测法是使用小锤敲击桩顶,通过粘接在桩顶的传感器接收来自桩中的应力波信号,采用应力波理论来研究桩土体系的动态响应,反演分析实测速度信号,频率信号,从而获得桩的完整性。
低应变原理图
1.2. 检测目的
(1)检测桩身缺陷及扩颈位置。根据波形特点无法判定缺陷性质,无论是缩颈、夹泥、混凝土离析或断桩等缺陷的反射波并无大差别,要判定缺陷性质只有对施工工艺、施工记录、地质报告以及某种桩型容易出现的质量问题非常熟悉,并结合个人工程经验进行大概的估计,估计是否准确只有通过开挖或钻芯验证。
(2)判定桩身完整性类别。所谓完整性类别就是缺陷的程度,缺陷占桩截面多大比例,会不会影响桩身结构承载力的正常发挥,但是目前缺陷程度只能定性判断,还不能定量判断。
1.3 适用范围
(1)低应变检测法适用于混凝土桩的桩身完整性判定,如灌注桩、预制桩、预应力管桩、水泥粉煤灰碎石桩等。
(2)低应变检测法过程检测中,由于桩侧土的摩阻力、桩身材料阻尼和桩身截面阻抗变化等因素影响,应力波传播过程,其能力和幅值将逐渐衰减,往往应力波尚未传到桩底,其能量已完全衰减,致使检测不到桩底反射信号,无法判定整根桩的完整性。根据实测经验,可测桩长限制在50m以内,桩基直径限制在1.8m之内较合适。
1.4 优缺点分析低应变检测法检测简便,且检测速度较快。一根桩检测费用约60元。

2 声波透测法

2.1 基本原理及检测目的声波透测法是在灌注桩基混凝土前,在桩内预埋若干根声测管,作为超声脉冲发射与接收探头的通道,用超声探测仪沿桩的纵轴方向逐点测量超声脉冲穿过各横截面时的声参数,然后对这些测值采用各种特定的数值判据或形象判断,进行处理后,给出桩身缺陷及其位置,判定桩身完整性类别。
超声波原理图
2.2 适用范围
声波透测法适用于已预埋有声测管的混凝土灌注桩。
2.3 优缺点分析声波透测法可以检测全桩长的各横截面混凝土质量情况,桩身是否存在混凝土离析、夹泥、缩颈、密实度差和断桩等缺陷,其结果比低应变法更直观可靠,同时现场操作较简便,检测速度快,不受长颈比和桩长限制。其缺点是被检测桩需预埋声测管,增加了桩基的造价,一米声测管造价约12元,同时声波透测法检测费用较低应变检测法高,每根桩约300元。
超声波检测

3 静荷载试验法

3.1 基本原理及检测目的桩基静荷载试验法是指在桩顶施加荷载,了解在荷载施加过程中桩土间的作用,最后通过测得Q~S曲线(即沉降曲线)的特性判别桩的施工质量及确定桩的承载力。
3.2 适用范围
(1)静荷载试验法适用于检测单桩的竖向抗压承载力。
(2)利用静荷载试验法可将桩加载至破坏,为设计提供单桩承载力数据,作为设计依据。
静载试验
3.3 优缺点分析
桩基静荷载试验法主要是以慢速维持荷载法,在桥梁建设中,由于桩基承载力大,施工环境恶劣,检测时间长及检测费用高(每根桩约4~5万元),配套工作麻烦,因此较少采用这种方法。

4 钻孔取芯法

4.1 基本原理及检测目的
钻孔取芯法主要是采用钻孔机(一般带10mm内径)对桩基进行抽芯取样,根据取出芯样,可对桩基的长度、混凝土强度、桩底沉渣厚度、持力层情况等作清楚的判断。
4.2 适用范围
钻孔取芯法适用于需要检测桩基长度、混凝土强度、桩底沉渣厚度、持力层情况等,在对嵌岩桩的检测中经常使用。
钻孔取芯芯样
4.3 优缺点分析
钻孔取芯法比较直观,它不仅可以了解灌注桩的完整性,查明桩底沉碴厚度以及桩端持力层的情况,而且还是检验灌注桩混凝土强度的唯一可靠的方法。但是此方法受一孔之见的局限,对桩基局部缺陷和水平裂缝等判断就不一定十分准确,一般与其它检测方法结合进行。钻孔取芯法检测费用与桩长有关,每根桩约1万元。

5 高应变检测法

5.1 基本原理及检测目的
高应变检测法是一种检测桩基桩身完整性和单桩竖向承载力的方法,该方法是采用锤重达桩身重量10%以上或单桩竖向承载力1%以上的重锤以自由落体击往桩顶,从而获得相关的动力系数,应用规定的程序,进行分析和计算,得到桩身完整性参数和单桩竖向承载力,也称为Case法或Cap-wape法。
5.2 适用范围
高应变检测法适用于需检测桩身完整性和复核桩基承载力的桩基。
高应变检测
5.3 优缺点分析
高应变检测法的检测结果集合了低应变检测和静荷载检测。高应变检测的费用比低应变检测高,比静荷载检测低。高应变检测法对于桩基承载力的检测准确度不如静荷载检测,一般误差在10%左右。
结论:
由上述分析可见,各种桩基检测技术由于各自的理论假设及各种因素影响,均存在一定的局限性,故充分利用各种方法的强项,解决工程实际问题是很有必要的。对于在前三种检测中结果不符合要求的桩基或者结构相对复杂的重要桥梁(单跨大于25米、拱桥、斜拉桥、连续梁桥、悬索桥等)的桩基,需采用高应变和静荷载对桩基承载力进行检测。两种检测优缺点明确,可根据实际情况按不同比例选择两种检测方式。
6 自平衡法
自平衡法,顾名思义,是由桩体本身重量提供反力,而不借助外力的一种静载荷试桩方法。通过在桩间预埋压力盒,并在此由千斤顶加载,通过测试上下段桩的承载力得到整根桩的承载力。
自平衡法与传统的堆载法和锚桩法不同,该技术是在施工过程中将按桩承载力参数要求定型制作的荷载箱置于桩身底部,连接施压油管及位移测量装置于桩顶部,待砼养护到标准龄期后,通过顶部高压油泵给底部荷载箱施压,得出桩端承载力及桩侧总摩阻力。
荷载箱
自平衡法测桩法是一种基于在桩基内部寻求加载反力的间接的静载荷试验方法。其主要装置是一种特制的荷载箱,它与钢筋笼连接而安置于桩身下部。试验时,从桩顶通过输压管对荷载箱内腔施加压力,箱盖与箱底被推开,从而调动桩周土的摩阻力与端阻力,直至破坏。将桩侧土摩阻力与桩底土阻力迭加而得到单桩抗压承载力,
荷载箱入孔
自平衡法有许多优点:
(a)装置简单,不占用场地、不需运数百吨物料,不需笨重的反力架,试验安全,没有污染;
(b)利用桩基侧阻与端阻互为反力,直接测得桩侧阻力与端阻力
(c)试桩准备工作省时省力,试验费用也较省。
(d)试验后桩基仍可以作为工程桩使用,必要是可利用输压管对柱底进行灌浆
(e)在水上试桩、坡地试桩、基坑底试桩等场地狭小的地方更显示优越性。
荷载箱安装在钢筋笼内

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