樁基礎設計與施工

樁基工程檢測與驗收

樁基具有很多優(yōu)良的性能而被廣泛應用，但由于施工管理水平限制，樁基中的“隱蔽工程”往往容易出現(xiàn)質(zhì)量問題。資料表明國外在現(xiàn)場灌注樁施工中樁身出現(xiàn)缺陷的概率約為15%~20%，國內(nèi)這一概率約為20%左右，故對樁基礎進行全面質(zhì)量監(jiān)督十分必要。8.1預留混凝土試件檢驗與抽芯驗樁8.1.1混凝土試件檢驗1）概念主要指混凝土取樣與強度測試。混凝土強度是灌注樁的主要質(zhì)量指標之一。檢驗方法常有灌注過程中留取混凝土試樣，檢查拌合物的生產(chǎn)質(zhì)量和配比強度；鉆探取樣檢查混凝土凝固質(zhì)量和強度、實際標號?；炷猎囼炇菑墓嘧⒌幕炷涟韬衔镏刑崛。谱鞒蛇呴L為150mm的立方體試塊，在20℃±2℃的溫度條件下水中養(yǎng)護或模擬樁孔內(nèi)條件養(yǎng)護（28d齡期）。做強度檢測時，按不同邊長的折算系數(shù)折算成標準邊長，以確定混凝土的標號及強度：邊長100mm時，修正系數(shù)0.95；邊長200mm時，修正系數(shù)1.05。

2）試件強度取值一組試塊極限抗壓強度的取值，通常是取本組三個試塊的平均值。當三個試件中有過大或過小的強度值，且與中間值相比差值超過15%時，直接以中間值代表該組混凝土試件強度。若既有過大值又有過小值，且與中間值的差值都超過15%時，該組試件作廢。例：兩組混凝土試塊，抗壓強度試驗值如下所示，試問每組試塊的極限抗壓強度如何取值？

1）17.5MPa，20.5MPa，22.5MPa；

2）16.5MPa，20.0MPa，22.5MPa。3）試件強度評定方法統(tǒng)計評定法：驗收批應由不小于10組試件組成，其強度應滿足下列公式要求：8.1.2鉆孔取芯驗樁（鉆芯法）1）概念鉆芯法是利用專用鉆機和人造金剛石空心薄壁鉆頭，在結(jié)構(gòu)混凝土上鉆取芯樣以檢測混凝土強度和缺陷的一種檢測方法。本方法適用于檢測混凝土灌注樁的樁長、樁身混凝土強度、樁底沉渣厚度和樁身完整性，判定或鑒別樁端持力層巖土性狀。（建筑樁基檢測技術規(guī)范JGJ106-2003）

該方法直觀、準確、可靠，是其他無損檢測方法不可取代的一種有效方法。鉆芯法檢測混凝土費用較高，費時較長，且對混凝土造成局部損傷，因而大量的鉆芯取樣往往受到限制，可利用其他無損檢測方法如超聲法與鉆芯法結(jié)合使用，以減少鉆芯數(shù)量，另一方面鉆芯法的檢測結(jié)果又可驗證其他無損檢測方法如超聲法的檢測結(jié)果，以提高其檢測的可靠性。2）特點a）可以檢測整個樁長范圍內(nèi)混凝土的灌注質(zhì)量及實際強度；b）可測出樁底沉渣厚度并檢驗樁長；c）可檢測樁端持力層巖性及抗壓強度。3）工藝找準基樁中心位置—鉆機安裝—開孔—嚴格控制回次進尺—發(fā)現(xiàn)問題，及時解決—鉆樁底—壓漿封頂每根受檢樁的鉆芯孔數(shù)和鉆孔位置宜符合下列規(guī)定：1、樁徑小于1.2m的樁鉆1孔，樁徑為1.2～1.6m的樁鉆2孔，樁徑大于1.6m的樁鉆3孔。2、當鉆芯孔為一個時，宜在距樁中心10～15cm的位置開孔；當鉆芯孔為兩個或兩個以上時，開孔位置宜在距樁中心0.15～0.25D內(nèi)均勻?qū)ΨQ布置。3、對樁端持力層的鉆探，每根受檢樁不應少于一孔，且鉆探深度應滿足設計要求。截取混凝土抗壓芯樣試件應符合下列規(guī)定：1當樁長為10～30m時，每孔截取3組芯樣；當樁長小于10m時，可取2組，當樁長大于30m時，不少于4組。2上部芯樣位置距樁頂設計標高不宜大于1倍樁徑或1m，下部芯樣位置距樁底不宜大于1倍樁徑或1m，中間芯樣宜等間距截取。3缺陷位置能取樣時，應截取一組芯樣進行混凝土抗壓試驗。4當同一基樁的鉆芯孔數(shù)大于一個，其中一孔在某深度存在缺陷時，應在其他孔的該深度處截取芯樣進行混凝土抗壓試驗。4）資料整理a）對芯樣分樁號進行攝影；b）取樣進行抗壓試驗；1）混凝土芯樣試件抗壓強度代表值應按一組三塊試件強度值的平均值確定。同一受檢樁同一深度部位有兩組或兩組以上混凝土芯樣試件抗壓強度代表值時，取其平均值為該樁該深度處混凝土芯樣試件抗壓強度代表值。2）受檢樁中不同深度位置的混凝土芯樣試件抗壓強度代表值中的最小值為該樁混凝土芯樣試件抗壓強度代表值。8.2超聲波驗樁(聲波透射法)8.2.1概念頻率在16—20,000Hz范圍內(nèi)的機械波叫聲波，屬人耳可聞。低于此范圍叫次聲波，高于這個范圍叫超聲波。超聲波驗樁的基本原理即通過超聲波在被測構(gòu)件中的傳遞時間、速度、振幅、頻率來檢測砼的質(zhì)量，推算砼的強度。本方法適用于已預埋聲測管的混凝土灌注樁樁身完整性檢測，判定樁身缺陷的程度并確定其位置。所需儀器包括超聲儀、發(fā)射換能器、接收換能器等。8.2.2檢測方式使用超聲檢測，必須使超聲脈沖穿過待測部位。根據(jù)這一原則，有三種檢測方式。1）雙孔測量發(fā)射探頭和接收探頭分別置于兩管道中，超聲脈沖穿過兩管之間的混凝土。這種方式檢測的實際范圍，即為超聲波束從發(fā)射探頭到接收探頭所掃過的范圍。因此為了盡可能擴大在樁的橫截面上的有效測試面積，必須使聲測管合理布置。雙孔測量又分為平測（兩個換能器在同一水平面）、斜測（兩個換能器一上一下）、扇形掃側(cè)（一個不動，另一個上下移動）。2）單孔測量當只有一個檢測孔道時（如抽芯驗樁）。在發(fā)射換能器與接收換能器之間加裝隔聲體，超聲波在砼和水中傳遞，分析疊加信號，判斷砼質(zhì)量。3）樁外孔測量在樁外土層鉆孔，埋入套管作為檢測通道。超聲波穿過樁及樁與測孔之間的土進入接收換能器。逐段測度，并分析樁身質(zhì)量。比較：雙孔測量是基本方式，需預埋管道，增加少量費用，但可一管多用，一舉數(shù)得，并非浪費。其他兩種方法分析上較為困難，可作為特殊情況下的補救措施。8.2.3聲測管布置重要性：布置決定了檢測的有效面積和探頭提位次數(shù)。材質(zhì)選擇：鋼管聲能透過率為0.5%，塑料管為42%。單混凝土硬化后，塑料管收縮變形大，致使混凝土和塑料管脫開，而超聲波難以通過空氣，容易造成誤判。鋼管損失大，但信號任然較強，而其安裝方便，且可代替部分鋼筋截面，還可作為以后樁底壓漿的通道，所以采用鋼管作為聲測管是合適的。布置方式：三種，兩管對測，三管三次對測，四管六次對測。D≤800mm800mm<D≤2000mmD>2000mm8.2.4優(yōu)缺點優(yōu)點：測試速度快，費用比抽芯驗樁等低，能檢查的樁截面大，測試結(jié)果準確可靠，缺陷位置、類型、壓重程度和混凝土強度的判斷準確性很高，聲測管還可作為樁端和樁側(cè)的壓漿通道。缺點：必須預埋管子，不能隨機抽樣。目前，只對部分樁進行檢測，所以對整個工程所作評價可能不夠準確。8.3錘擊貫入法8.3.1測試原理1）概念：用重錘沖擊樁頂，測量出樁頂動力與貫入度的關系曲線，即Fmax（t）-∑（e）曲線，然后通過分析該關系曲線，評估出單樁的動測極限承載力(看是否滿足要求,達到設計值),稱為錘擊貫入法。評估對象主要是單樁承載力。Fmax（t）-∑（e）曲線與Q-S曲線很相似，不同之處在于前者是在樁頂施加動荷載，后者施加靜荷載。思路：以最后錘擊的貫入度來評價樁尖是否打入設計土層及單樁承載力是否滿足要求。2）受力分析：把樁視為剛體，在樁頭施加一個錘擊力F（t），樁土體系必然產(chǎn)生一個阻力R(t)。由于錘擊力是動荷載，樁體產(chǎn)生加速度，形成慣性力（保持原有運動狀態(tài)）。根據(jù)力的平衡：樁體在一定能量的錘擊力下，必然會出現(xiàn)位移，設Δx為樁體總位移，由兩部分組成。一部分是e為樁體在土層中的塑性位移（貫入度），一部分為e’為樁體在土層中的彈性位移，可得：由上式可知，當一定值的作用在樁體上時，若位移越大，在相同的時間里（t相同），則慣性力越大，此時土對樁的阻力越小。反之，阻力越大。建立了樁基承載力和貫入度之間的聯(lián)系。通過上述分析可知，樁體貫入度大，所遇阻力小，樁承載力低；貫入度小，阻力大，承載力高。3）錘擊貫入法的內(nèi)容：就是在現(xiàn)場測定e及，通過樁的動靜對比試驗，取得樁的動靜極限承載力的相關關系，從而提供單樁極限承載力。8.4.2主要儀器設備錘擊裝置，量測儀器，顯示記錄儀器錘擊裝置：卷揚機，落錘，支架，導桿量測儀器：荷載傳感器，位移傳感器，電荷放大器顯示記錄儀器：應變儀，電腦，打印機等8.4.3現(xiàn)場測試步驟儀器檢查、調(diào)試—加固樁頭（用比樁身砼高2級的早強快干型砼加固樁頭。灌注樁需要；預制樁無破損、足夠休止期，可直接錘擊）—錘擊（5、10、15、20cm逐級錘擊樁頂，每擊間隔3min）--采集、整理數(shù)據(jù)（Fmax（t）及∑（e），繪制曲線圖）停止錘擊：1）出現(xiàn)變化不大，而e值增加變快、出現(xiàn)陡然急劇增大時2）每擊貫入度大于2mm，累計大于20mm3）傳感器達到額定值，樁頭錘壞，搖擺、偏移等8.3.4資料整理及單樁極限承載力預估1）繪制曲線-∑e曲線，取拐點確定單樁動載極限荷載 FU2）考慮樁的動靜對比試驗系數(shù)Ku：Ku=FU/Qu，一般取1.3~1.6，于是Qu=FU/Ku。8.4樁的豎向靜載荷試驗8.4.1試驗目的采用接近樁實際工作條件的試驗方法（靜壓法），確定單樁豎向抗壓極限承載力，作為設計依據(jù)及對樁的承載力進行抽樣檢驗和評價。8.4.2試驗裝置加載裝置：加載一般采用油壓千斤頂。反力裝置：錨樁橫梁反力裝置、壓重平臺反力裝置。錨樁能提供反力不小于預估最大試驗荷載的1.2~1.5倍。壓重不小于1.2倍。還有壓重和錨樁共同使用的反力裝置。8.4.3量測儀器荷載—可通過壓力傳感器直接測定，或測定油壓再換算成荷載。沉降—采用百分表或電子位移計測量。對于大直徑樁需對稱安置4個位移測量儀器，小直徑的2~3個即可。沉降測定平面離樁頂不應小于5d。8.4.4試樁制作要求對于灌注樁樁頂應予加強（與錘擊貫入法思路相同，具體加固的方法不同），在樁頂配置加密鋼筋網(wǎng)2-3層，或以薄鋼板圓筒做成加筋箍與樁頂混凝土澆成一體。對預制樁，若樁頂未破壞可不做處理。為安置沉降測點和儀表，試樁頂部露出試坑地面的高度不宜小于600mm，試坑地面宜與樁承臺底設計標高一致。8.4.5加載方式采用逐級加載，每級加載為預估極限荷載的1/10~1/15，每級荷載達到相對穩(wěn)定后加下一級荷載，直到試樁破壞，然后分級卸荷到零?？紤]縮短試驗時間，可采用快速維持荷載法，即一般每隔一小時加一級荷載。8.4.6沉降觀測每級加載后間隔5、10、15min各測度一次，以后每隔15min測度一次，累計1h后每隔30min測度一次。沉降相對穩(wěn)定標準：每小時沉降不超過0.1mm，已達相對穩(wěn)定，可加下一級荷載。終止加載條件：1）某級荷載作用下，樁的沉降量為前一級荷載作用下沉降量的5倍；即Sn≥5Sn-12）樁的沉降量大于前一級荷載作用下沉降量的