桩基工程是目前应用最广泛的基础形式,灌注桩的成孔是在桩位处的地面下或水下完成的,施工工序多,质量控制难度大,稍有不慎易产生断桩等严重缺陷。据统计国内外钻孔灌注桩的事故率高达5~10%。因此,灌注桩的质量检测就显得格外重要。
桩基检测中承载力检测和完整性检测是基桩质量检测中两项最重要的内容。目前按设计和施工质量验收规范所规定的具体检测项目方式,宏观上可分为直接法和间接法两种检测方法。
直接法是通过现场原型试验直接检测项目结果的检测方法。主要有钻芯检测法(桩身完整性检测)、静载荷试验法(承载力检测)。
间接法是在现场原型试验基础上,同时基于一些理论假设和工程实践经验并加以综合分析才能最终获得检测项目结果的检测方法。主要包括:低应变法、高应变法、声波透射法。
各种检测方法优缺点分析:
1、静载荷试验:是指按桩的使用功能,分别在桩顶逐级施加轴向压力、轴向上拔力或在桩基承台底面标高一致处施加水平力,观测桩的相应检测点随时间产生的沉降、上拔位移或水平位移,根据荷载与位移的关系判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。
这种方法是目前检验桩基(含复合地基、天然地基)承载力的各种方法中应用最广的一种,在确定单桩极限承载力方面,被公认为试验结果最准确、最可靠的检验方法,被列入各国桩基工程规范或规定中。判定某种动载检验方法是否成熟,均以静载试验成果的对比误差大小为依据。
其显著的优点是受力条件比较接近实际,简单易用,试验结果直观而易于为人们理解和接受;但是试验规模及费用相对较大。
2、钻芯检测法:由于大直钻孔灌注桩的设计荷载一般较大,用静力试桩法有许多困难,所以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测试确定桩的质量。但这种方法只能反映钻孔范围内的小部分混凝土质量,而且设备庞大、费工费时、价格昂贵,不宜作为大面积检测方法,而只能用于抽样检查,一般抽检总桩量的3~5%,或作为无损检测结果的校核手段。
3、低应变检测:在桩顶面施加低能量的瞬态或稳态激振,使桩在弹性范围内做弹性振动,并由此产生应力波纵向传播,同时利用波动和振动理论对桩身的完整性做出评价。该方法测试设备简单轻便,检测速度快、成本低,是基桩质量完整性普查的良好手段。
但是低应变法从原理上不能直接得到承载力的推断,而是由实测动刚度和静动对比的修正进行推算,因此带有很大的地区经验和人为因素。
4、高应变法:通过在桩顶实施重锤敲击,使桩身产生动位移,桩周岩土阻力充分发挥。高应变法物理意义明确,检测准确度相对较高;但目前受检测人员水平和桩-土相互作用模型等问题的影响,该方法仍有较大的局限性,尚不能完全代替静载荷试验而作为确定单桩竖向抗压极限承载力的设计依据。
5、声波透射法:混凝土灌注桩的声波透射法检测是在结构混凝土声学检测技术基础上发展起来的。其方法是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,作为超声检测和接收换能器的通道。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,并按超声测缺原理分析每个断面上混凝土质量。
声波透射法以其鲜明的技术特点成为目前混凝土灌注桩(尤其是大直径灌注桩)完整性检测的重要手段,在工业与民用建筑、水利电力、铁路、公路和港口等工程建设的多个领域得到了广泛应用。
声波透射法测试方法:
声波透射法测试是弹性波测试方法的一种,其理论基础建立在固体介质中弹性波的传播理论上,以人工激振的方法向介质(岩石、岩体、混凝土构筑物)发射声波,在一定的空间距离上接收介质物理物性调制的声波,通过观测和分析声波在不同介质中的传播速度、振幅、频率等声学参数,解决一系列岩土工程中的有关问题。
声波透射测试方法有平测法、斜测法和扇面测法三种,一般采用平测和斜测两种方法。
声波透射测试方法具有能判断缺陷在垂直方向上具体部位、在水平方向上的大致范围等优点,是钻孔取芯等其他方法无法比拟的。
声测管技术的发展
中交物产集团有限公司的新型科技产品——PVC-U新型声测管:接头形式仍为传统的铁制螺纹接头,方便了工人施工操作;而管体采用的3.0mm壁厚的PVC塑料材质,材质中加入了增强增韧的配方,有效的保证了管体的强度、刚度和韧性。使声测管的强度、密封性能都达到并超过行业标准的前提下,相比传统的钢管声测管,能够大幅度降低材料成本。并且由于新型声测管管体材料密度与混凝土更为接近,系统误差小,所以更适宜在桩基中应用。
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