深圳市恒诚工程技术有限公司
桩基事故是指由于勘察、设计、施工和检测工作中存在的问题,或者桩基础工程完成后其他环境变异的原因,造成桩基础受损或破坏现象。基桩质量检测是为了发现基桩质量问题,并为解决问题提供依据。只有熟悉桩基础常见质量事故及其原因,并了解常见质量事故的处理方法,才能有针对性地选用基桩检测方法,正确判定缺陷类型,合理评估缺陷程度,准确评定桩基工程质量。
l 低应变检测仪
仪器设备一般由检测仪器、传感器和激振设备三大部分构成,配置反射波法信号分析处理软件。
目前国内使用较广泛的基桩动测仪器有:武汉中岩科技有限公司生产的rsm系列基桩动测仪、美国的pit等。基桩动测仪在野外较恶劣环境条件下使用,因此选择仪器既要考虑仪器的动态性能满足测试要求、测试软件对实测信号的再处理功能,也要综合考虑仪器的可靠性、维修性、安全性和经济性等。
低应变检测系统
测试原理
反射波法是建立在一维波动理论基础上,将桩假设为一维弹性连续杆,在桩身顶部进行竖向激振产生弹性波,弹性波沿着桩身向下传播,当桩身存在明显差异的界面(如桩底、断桩和严重离析等)或桩身截面积变化(如缩径或扩径)部位,波阻抗将发生变化,产生反射波,通过安装在桩顶的传感器接收反射信号,对接收的反射信号进行放大、滤波和数据处理,可以识别来自桩身不同部位的反射信息。利用波在桩体内传播时纵波波速、桩长与反射时间之间的对应关系,通过对反射信息的分析计算,判断桩身混凝土的完整性及根据平均波速校核桩的实际长度,判定桩身缺陷程度及位置。
适用范围
1、低应变适用于检测混凝土桩的桩身完整性,判定桩身缺陷的程度及位置。只能定性判定,不能定量
2、低应变法是通过一维波动理论分析来判定基桩的桩身完整性,这种方法也称之为反射波法(或瞬态时域分析法)
3、低应变法的理论基础是一维线弹性杆件模型,因此受检桩的长细比、瞬态激励脉冲有效高频分量的波长与桩的横向尺寸之比不宜小于10,设计桩身横截面宜基本规则。另外,一维理论要求应力波在桩身中传播时平截面假设成立,所以,对于薄壁钢管桩、大直径现浇薄壁混凝土管桩和类似于h型钢桩的异型桩,若激励响应在桩顶面接收时,低应变方法不适用。
5.静载荷测试仪
静载试验检测系统主要由加载反力系统、荷载测试系统、位移测试系统、仪器控制采集系统四个部分组成。
适用范围:
单桩竖向抗压静载试验采用接近于竖向抗压桩的实际工作条件的试验方法,确定单桩竖向抗压承载力,是目前公认的检测基桩竖向抗压承载力直观、可靠的试验方法。
单桩竖向抗压静载试验的主要目的是解决基桩竖向抗压承载力,虽然试验中也能得到与承载力相对应的沉降,但必须指出的是,静载试验中的沉降量s与建筑(构)物的后期沉降量s'是不一样的。影响单桩竖向抗压静载试验中的桩顶沉降量s的因素主要是桩(包括桩型、桩长、桩径、成桩工艺等)和桩周桩端岩土性状,而对建(构)筑物的后期沉降量s'的影响,除了这些因素外,还有群桩效应、建(构)筑物的结构形式等诸多因素。建(构)筑物的后期沉降量s'明显大于单桩竖向抗压静载试验中的桩顶沉降量s。对于非嵌岩桩,如北京地区,二者有的相差4~5倍,上海地区,二者有的相差达10倍。国外有的静载试验采用24h或72h优秀维持荷载法,目的是试图根据单桩竖向抗压静载试验中的桩顶沉降量来分析计算建(构)筑物的后期沉降,但是,有关这方面的研究尚不成熟,仍有许多工作要做。
单桩竖向抗拔静载试验就是采用接近于竖向抗拔桩实际工作条件的试验方法,确定单桩的竖向抗拔极限承载能力,是直观、可靠的方法。
单桩竖向抗拔静载试验一般按设计要求确定大加载量,为设计提供依据的试验桩,应加载至桩侧岩土阻力达到极限状态或桩身材料达到设计强度;工程桩验收检测时,施加的上拔荷载不得小于单桩竖向抗拔承载力特征值的2.0倍或使桩顶产生的上拔量达到设计要求的限值。
单桩水平静荷载试验一般以桩顶自由的单桩为对象,采用接近于水平受荷桩实际工作条件的试桩方法来达到以下目的:
1、确定试桩的水平承载力,检验和确定试桩的水平承载能力是单桩水平静荷载试验的主要目的;
2、确定试桩在各级水平荷载作用下桩身弯矩的分配规律;
3、确定弹性地基系数,在进行水平荷载作用下单桩的受力分析时,弹性地基系数的选取至关重要;
4、推求桩侧土的水平抗力(q)和桩身挠度(y)之间的关系曲线。通过试验可直接获得不同深度处地基土的抗力和挠度之间的关系,绘制桩身不同深度处的q-y曲线,并用它来分析工程桩在水平荷载作用下的受力情况更符合实际。
桩基础的检测验收
一、施工前的质量验收
钢筋、水泥、混凝土配合比验收
二、施工过程中质量验收
(一)沉桩的质量控制及检验
打(沉)桩的质量控制
桩端位于一般土层时,以控制桩端设计标高为主,贯入度作参考。
桩端达到坚硬、硬塑的黏性土等,以贯入度控制为主,桩端标高作参考。
贯入度已达到,桩端标高未达到时,继续锤击3阵,按每阵10击的贯入度不大于设计规定的数值为准。
振动法沉桩,以后3次振动(加压),每次10 min或 5 min,测出每分钟的平均贯入度,以不大于设计规定的数值为合格。
(二)打(沉)桩验收要求
桩位偏差表
对桩承载力的检验:桩的静荷载试验根数≥总桩数的1%,且≥3根;只有50根时, ≥2根。
桩身质量检验:高、低应变, ≥桩总数的15%,且每个承台不少于1根。
预制桩的检查,钢筋笼的检查。
施工中桩的垂直度、沉桩情况、桩顶完整状况、桩顶质量进行检查。
电焊接柱,抽10%作焊缝探伤检查。
(二)灌注桩质量要求及验收
平面位置和垂直度的要求;桩顶标高至少要比实际标高高出0.5m。
沉渣厚度要求:
试块要求:
桩静载试验的根数要求:
桩身质量的检验及数量要求;
对原材料的检验
三、桩的质量检验
(一)检测内容:
桩基础施工完后,应对基桩的承载力和桩身完整性进行检测与评价
1.桩身完整性 2.桩身缺陷 3.桩的强度(桩的承载力,桩身混凝土强度。
(二)检测方法:
1.破损试验
(1)静载试验 static loading test
在桩顶部逐级施加竖向压力、竖向上拔力或水平推力,观测桩顶部随时间产生的沉降、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。
(2)钻芯法 core drilling method
钻机钻取芯样检测桩长、桩身缺陷、桩底沉渣厚度以及桩身混凝土的强度、密实性和连续性,判定桩端岩土性状
根据《建筑桩基检测技术规范》(jgj106-2014),桩基检测的主要方法有静载试验、钻芯法、低应变法、高应变法、声波透射法等几种。
静载试验法
这是目前公认的检测基桩竖向抗压承载力直接、可靠的试验方法。但在工程实践中发现,基准桩的问题有时会被检测人员所忽视,容易出现基准桩打入深度不足,试验过程产生位移的问题。
静载实验可以分为:堆载实验、锚桩法。
钻芯法
这种方法具有科学、直观、实用等特点,在检测混凝土灌注桩方面应用较广。一次完整、成功的钻芯检测,可以得到桩长、桩身混凝土强度、桩底沉渣厚度和桩身完整性的情况,并判定或鉴别桩端持力层的岩土性状。抽芯技术对检测判断的影响很大。某工程先用xy-1型工程钻机,采用硬质合金单管钻具,用低压慢速小泵量及干钻相结合的钻进方法,结果采芯率不到70%,芯样完整性极差,大多呈碎块;后来改用scz-1型液压钻机,采用金刚石单动双管钻具,采芯率达99%,芯样呈较完整的圆柱状。所以,《技术规范》对钻机和钻头作了相应的规定,就是为了避免抽芯验桩的误判。
反射波法
在国内,绝大多数的检测机构采用反射波法(瞬态时域分析法)检测桩身完整性,主要原因是其仪器轻便、现场检测快捷,同时将激励方式、频域分析方法等作为测试、辅助分析手段融合进去。当然,低应变法检测时,不论缺陷的类型如何,其综合表现均为桩的阻抗变小,而对缺陷的性质难以区分,这是其大的局限性。
高应变法
它的主要功能是判定桩竖向抗压承载力是否满足设计要求。高应变法在判定桩身水平整合型缝隙、预制桩接头等缺陷时,能够在查明这些缺陷是否影响竖向抗压承载力的基础上,合理判定缺陷程度,可作为低应变法的补充验证手段。在某些地区,利用高应变法增加承载力和完整性的抽查频率,已成为一种普遍做法。
声波透射法
与其他完整性检测方法相比,声波透射法能够进行全面、细致的检测,且基本上无其他限制条件。但由于存在漫射、透射、反射,对检测结果会造成影响。近几年涌现的多通道超声波检测仪,使得检测效率成倍的提高。该检测方法是获得一组(剖面)声学数据后,对数据进行分析,剔除异常值后计算平均值(声速和波幅),然后再将每个测点的数据与平均值进行比较,超过一定范围(如波幅下降6db)即认为该点存在缺陷。该检测方法同样可应用于地下连续墙、水利坝体的检测。
低应变动测法
低应变动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。该方法检测简便,且检测速度较快,但如何获取好的波形,如何较好地分析桩身完整性是检测工作的关键。
测试过程是获取好信号的关键,测试中应注意:①测试点的选择。测试点数依桩径不同、测试信号情况不同而有所不同,一般要求桩径在120cm以上,测试3~4 点。②锤击点的选择。锤击点宜选择距传感器 20~30 cm 处不必考虑桩径大小。③传感器安装。传感器根据所选测试点位置安装,注意选择好粘贴方式,一般有石蜡、黄油、橡皮泥在保证桩头干燥,没积水的情况下。④尽量多采集信号。一根桩不少于10 锤,在不同点,不同激振情况下,观测波形的一致性,以保证波形真实且不漏测。
超声检测法
非金属超声检测仪,是采用超声回弹综合法检测混凝土强度、混凝土内部缺陷的检测和定位、混凝土裂缝深度检测(采用优化跨缝检测方式)混凝土裂缝宽度检测、自动读数带拍照超声透射法自动检测、判定桩基完整性(具有一发双收功能)。
检测业务内容
一、专项检测
(一)地基基础工程检测
1、地基及复合地基承载力静载检测;
2、桩的承载力检测;
3、桩身完整性检测;
4、锚杆锁定力检测。
(二)主体结构工程现场检测
1、混凝土、砂浆、砌体强度现场检测;
2、钢筋保护层厚度检测;
3、混凝土预制构件结构性能检测;
4、后置埋件的力学性能检测。
(三)建筑幕墙工程检测
1、建筑幕墙的气密性、水密性、风压变形性能、层间变位性能检测;
2、硅酮结构胶相容性检测。
(四)钢结构工程检测
1、钢结构焊接质量无损检测;
2、钢结构防腐及防火涂装检测;
3、钢结构节点、机械连接用紧固标准件及高强度螺栓力学性能检测;
4、钢网架结构的变形检测。
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