一、前言
近年来,由于地基基础所造成的建筑结构安全事故不时的发生,如2009年上海莲花河畔景苑住宅楼倾覆事故,2012年宁波江东区徐戎三村居民楼倒塌事故等,严重危及了人民的生命财产安全。因此地基基础的检测工作对结构安全起着十分重要的保障作用,同时不同的检测方法的特点和局限性也是当前建筑行业面临的主要课题之一。
二、地基基础及地基基础检测的含义
建造在土层或岩层上的建筑物,分为上部结构和下部结构两大部分。建筑物下面的土层或岩体承担着建筑物全部荷载,受到建筑物荷载影响的那一部分土层或岩层称为地基,由于上方的建筑物所传递来的重量对地基造成了很大的压力,会使其因为受到压力而变形,形成破坏作用,地基由此会有沉降现象,这种沉降在设计阶段有一定的允许范围。
地基基础工程设计时,需综合考虑场地地质条件、建筑物的重要性及使用功能、上部结构类型、荷载大小及分布、施工条件等众多因素之后才能作出相应的设计方案。在地基基础施工完工并且达到规范要求的养护时间后,需要对其完成的质量标准进行抽样检测,检验其是否符合规范及设计要求,作为整个地基工程的最后环节,这就是地基基础检测。
三、地基基础检测的类型
当前,我省大部分工程的地基主要采用天然地基,复合地基和桩基。不同处理方法对检测的要求和方法有不同的规定:
1.天然地基检测
对天然地基进行的检测工作比较简单,一般采用目测和原位测试法。在开挖到基底标高进行地基验槽时,只需要将基底土层的实际状况和勘察报告中数据核对一下即可,如果地基的条件比较复杂的话,可以采用动力触探或平板载荷试验对土层的均匀性和变形进行验证。
2.复合地基的检测
采用一定手段在土中制成加固体,由加固体和土共同承担建筑物荷载的地基称为复合地基,常见的有换填垫层法、强夯置换法、砂石桩法、水泥土搅拌法、高压喷射注浆法。对复合地基的质量检测要求,主要是承载力及变形的要求。可采用浅层平板载荷试验或单(多)桩复合地基载荷试验对经地基处理后的复合地基进行检测以确定其承载力。复合地基载荷试验关键是承载板形状和面积的选择,板的面积等于最小处理单元的面积。
3.桩基础检测
桩基一般是指混凝土预制桩、混凝土灌注桩和钢管桩。对桩基础的质量检测要求,主要有承载力和完整性两大方面。
○1桩基础承载力检测
桩基础承载力检测即静载荷试验,检测过程借助堆重物模拟桩基在设计极限受力条件下的变形量,以验证桩基承载力能否达到设计及规范要求。按桩的受力方向不同分为单桩竖向抗压试验、单桩竖向抗拔试验和单桩水平静载荷试验。
○2桩基础完整性检测
桩基础的完整性检测是通过现场试验来判断桩身质量和内部缺陷的一种方法,常见的内部缺陷有夹泥、断裂、缩颈和混凝土离析等,主要采用低应变法、钻芯法和声波透射法。
四、主要地基基础检测技术方法分析
1.静载试验检测技术方式分析
承载力检测为规范强制性规定的检测项目。考虑到工程桩体检测无法进行破坏性试验,在现阶段技术条件下工程桩承载力的检测主要以静载试验方式完成。静载试验按其采用的反力不同分为堆载法、锚桩法、地锚法、桩机(架)法和自平衡法。静载试验一般取设计承载力特征值的2倍为试验承载力极限值,并直接将荷载施加在桩顶(身)以观测其在一定时间内的沉降量,根据荷载-沉降和沉降-时间对数曲线来判定单桩极限承载力。其最为显著的特点是按设计最不利条件下的荷载并直接施加在桩顶(身)上。其缺点是设备比较笨重,占用场地较大,并且在安装及堆载过程中的重心控制不好导致基桩偏心受力。
2.低应变法检测技术方式分析
桩基完整性检测为规范强制性规定的检测项目,完整性检测一般采用低应变法。该方法将混凝土桩视为一维弹性杆件,当桩顶受激振后质点产生振动,并以应力波的形式从桩顶往下传播,当遇到某一阻抗界面(桩底、缺陷部位等)时,应力波便产生反射,在桩顶埋设传感器,接收应力波的反射信号,并进行信号的放大、滤波、记录,最终进行时域和频域的处理,从而达到检测桩身完整性及质量的目的。
3.高应变法检测技术方式分析
高应变法是采用重锤(重量为单桩极限承载力的1.0%~1.5%)锤击桩顶,安装在桩侧表面上的应变式传感器采集并接收力和速度等信号,经后期根据地质条件和设计参数进行拟合计算出承载力和荷载-沉降曲线。如果静载试验称为“直接法”的话,那么高应变法就是“半直接法”了,是以小量动荷载来模拟推算出承载力。正是因为这样的缺陷,该方法应用的越来越少,只有在一些场地较小无法进行静载试验的工程中有应用。
4.声波透射法检测技术方式分析
声波透射法是利用声波的透射原理对介质进行扫描以判断其完整性的检测。该法适用于地基基础中的基桩、梁、柱等混凝土材质构件的检测,以判断混凝土中是否有空洞、蜂窝等质量问题并判定其程度和位置。声波透射法作为一项传统技术所支持的检测方式,在大直径钻孔灌注桩施工作业和钢筋混凝土结构件的质量检测中得到了日益广泛的应用与推广。在基桩检测中采用该方法时,必须在桩身灌注前预埋两根或以上(根据桩径不同)声测管。
5.钻孔取芯法检测技术方式分析
此种地基基础检测方式能够针对桩基础桩身质量予以定性且直观的分析,在检测过程当中明确桩基础桩身混凝土强度、胶结以及离析问题。静载试验和钻芯法检测法是现阶段应用最为成熟的桩基础检测方式之一。然而较高的成本投入与较慢的响应速度始终是制约此类地基基础检测技术持续发展的最根本性因素。在实际运用上,钻芯法一般是作为最终验证的目的才采用,即当不同的试验方法的结果不一致或有疑问时采用钻芯法来进行验证。
五、结束语
地基基础由于是作为建(构)筑物的隐蔽工程,其施工质量关系重大。地基基础检测工作是在整个地基工程完工后隐蔽验收前进行的,是对建设工程目标和设计依据的验证,是地基基础分项工程质量验收的前提,具有非常重要的地位。地基基础检测工作要坚持客观、科学、公正的工作作风,按照检测规范的要求保证所采集数据的真实性和完整性,规范操作过程和结判定审核制度。
参考文献
[1]浙江省建筑设计研究院.浙江大学建筑工程学院.建筑地基基础设计规范[S].杭州:浙江大学出版社,2003
[2]刘昌辉.史红莲.基础工程学[M].武汉:中国地质大学出版社,2009.
[3]中国建筑科学研究院.建筑基桩检测技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社.2003.
[4]刘屠梅.赵竹占.吴慧明.基桩检测技术与实例[M].北京:中国建筑工业出版社.2006.
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