基桩质量检测要点

　　引论：当今土木工程建筑正在密切地影响着我们的生活，小至房层建筑，大至隧道、大坝、跨海大桥。但无论建筑物大小、外观如何，建筑物始终离不开基础，并且建筑物的基础往往是整个建筑物结构的主体，基础建设是建设过程中的重中之重。基础建设工程中，基桩质量的好与差影响到整个建筑物的使用寿命及安全，特别是超高层建筑、大坝等重要建筑物的基础，更应得到重视。
　　
　　建筑基础形式由于场地的地质情况不同而各不相同，本篇文章仅对桩基础进行剖析，着重介绍管桩、以及部分灌注桩的施工要点，并且将桩施工过程中容量出问题的情况进行分析，然后结合各种基桩检测方法，对基桩进行准确、有效的检测。排除基桩的隐患、控制基桩的质量必须了解各种桩型的施工工艺，并且着重了解各种桩型的弊端，这对桩基础检测具有很重要的意义。由于基桩检测方法的多样性和各种检测方法存在的局限性，以及基桩种类繁多，所以采用何种检测方法更能准确反映基桩质量情况，是一个值得研究的问题，据此，本篇文章以混凝土灌注桩及预制管桩的实际工程例子，阐述基桩质量检测的要点。
　　一、检测方法的种类及目的
　　1）直接法有：a单桩竖向抗压静载试验，主要的检测目是确定单桩竖向抗压极限承载力，判定竖向抗压承载力是否满足设计要求，通过桩身内力及变形测试，测定桩侧、桩端阻力，验证高应变法的单桩竖向抗压承载力检测结果；b单桩竖向抗拔静载试验,主要的检测目是确定单桩竖向抗拔极限承载力,判定竖向抗拔承载力是否满足设计要求,通过桩身内力及变形测试，测定桩的抗拔摩阻力;c单桩水平静载试验,主要的检测目是确定单桩水平临界和极限承载力，推定土抗力参数,判定水平承载力是否满足设计要求,通过桩身内及变形测试，测定桩身弯曲和挠曲;d钻芯法,主要的检测目是检测灌注桩桩长、桩身混凝土强度、桩底沉渣的厚度，判定或鉴定桩底岩土形状,判定或鉴定桩底岩土形状，判定桩身完整性类别；
　　2）间接法有：a低应变（动测），检测桩身缺陷及其位置，判定桩身完整性类别；b高应变法（动测）,主要的检测目是判定单桩竖向抗压承载力是否满足设计要求,检测桩身缺陷及其位置,判定桩身完整性类别,测定桩侧、桩端阻力；c声波透射法，主要的检测目是检测灌注桩桩身缺陷及其位置，判定桩身完整性类别。
　　（二）桩的分类
　　桩的种类很多，桩按承载力性能分为摩擦型和端承型桩；按桩使用的材料不同可分为灰土桩、砂桩、木桩、混凝土桩、钢筋混凝土桩、预应力钢筋混凝土桩和钢桩；按桩的制作方法可分为预制桩和灌注桩；按使用功能分竖向抗拔、竖向抗压、水平受荷及复合受荷桩；按成桩方法分挤土桩、部分挤土桩、非挤土桩；按桩径大小分小桩、中等直径桩、大直径桩。
　　（三）基桩检测的要点
　　摩擦型桩主要以侧摩阻力为主承载力，因此桩周土对桩的约束效应以及有效桩长对桩的承载力起到关键作用。桩周土对桩的约束力包括：成桩的方法，以及地基土的性质，有效桩长包括：桩的连续性，特别是长桩，中间是否断桩，直接影响到有效桩长的，同时侧摩阻力系数取值对桩承载力的影响也应得到重视，例如深圳市地铁某线试验桩有效桩长45.8米，按摩擦型桩设计，该桩通过超声波、钻芯检测，其检测结果均符合设计要求，检测内容包括桩长、桩身完整性、桩身混凝土强度、沉渣、持力层各项指标。最后为更进一步确定桩身承载力，采用静荷载法，其检测结果显示该桩承载力达不到设计要求，经过综合分析，得出摩擦型桩由于影响承载力不确定性因素较多，特别是桩的侧摩阻力系数取值大小直接影响到桩的承载力是否满足设计要求。由于地质情况的复杂性和不确定性，故不能轻易地套用以往经验数值计算基桩承载力，必须结合静荷载法试验来确定桩的设计承载力。
　　从以上工程案例，可以看出，基桩检测方法存在一定的局限性。同时对基桩工程进行大量静荷载试验可能性不大，主要因为静载试验成本高，时间长，又有一定的场地要求。
　　综合各种检测方法的实践经验，将混凝土灌注桩、预制管桩质量检测要点总结如下：
　　1）混凝土灌注桩
　　人工挖孔桩，特点①易产生漓析、松散，特别是靠近桩底部位的混凝土，主要因为桩孔内地下水较多，浇混凝土未能及时将积水清理干净。②在桩身夹有纯水泥砂浆的低强度夹层，主要因为混凝土浇灌的不连续造成的。③桩底持力层是否满足设计要求，是人工挖孔桩未能满足设计要求的一个致命因素，尽管各场地经过勘察等各种手段对场地不利地质进行排查，但由于桩端有效应力往往影响到桩底3-5米的范围，在这范围内是否有软弱夹层，以及是否存在有暗沟、地洞等不利因素，这对人工挖孔桩是否能满足设计要求是十分重要的，应得到重视。在深圳地区软弱夹层常见于龙岗区。经过大量的工程实践经验，人工挖孔桩属于可靠性较高的桩型，在控制好桩身混凝土和持力层的情况下，承载力基本均能满足设计要求。
　　例如深圳市龙岗区某住宅小区桩基工程，该项目仅通过普通勘察，发现有少部分钻孔有漏水现象，后对该项目进行详勘，发现有部分钻孔有溶洞、夹层等不利地质情况，经过精心的排查和施工，质监部门对该项目进行钻芯检测时，仍发现有几根桩桩底1.5米范围内有0.5～0.7米夹层或空洞，后将发现有夹层的桩进行静荷载试验，基桩产生刺入式破坏。另在东莞某小区的基桩也同样采用人工挖孔桩，由于现场施工道路的不畅，造成混凝土车未能准时到达指定位置，超过初凝时间，施工方仍将混凝土进行浇注，在进行基桩检测时，发现有部分桩桩身见蜂窝、沟槽，混凝土胶结较差，部分芯样呈松散状。通过钻芯检测，桩身完整性定为Ⅲ~Ⅳ类桩，桩底持力层满足设计要求。后来在施工方要求下，对完整性不合格的桩进行载荷试验，各桩均满足设计要求。
　　由此可见，人工挖孔桩的检测重点应放在桩身混凝土质量及桩底持力层的检测，针对持力层及桩身完整性的检测方法有高应变法、低应变法、超声波法、钻芯法，建议先用低应变法进行总体摸底，初步确定基桩的完整性，排除基桩大的质量问题，再采用钻芯法对部分桩身有异常或完整性不满足设计要求的桩进行钻芯检测，并着重对桩身混凝土强度及持力层情况进行检测，确定桩身质量和持力层是否符合设计要求。如若发现有异常情况可增加钻芯孔数，尽量准确地将缺陷的大小，部位描述清楚。
　　冲（钻）孔相对于人工挖孔桩较容易产生质量问题，主要是因为冲（钻）孔桩对操作人员的要求以及对设备的要求和场地的地质情况等，均会使桩身质量及桩底出现不满足设计要求。冲（钻）孔桩主要质量问题除了人工挖孔桩常见的缺陷外，还包栝蜂窝、漓析、缩径、夹泥、断桩等缺陷，除了以上因素以外，摩擦型的冲（钻）孔桩承载力也常见不满足设计要求的情况，以上各种易产生缺陷的情况也均是冲（钻）孔桩检测的要点。
　　冲（钻）孔桩采用泥浆护壁，由于地层及泥浆浓度的影响，缩径、夹泥的情况时有发生，同时由于冲（钻）孔桩采用导管浇灌混凝土，在拔管过程中，混凝土产生漓析、沟槽等缺陷也经常可见，特别是由于操作人员的不当操作，例如导管拔出混凝土面，泥浆浓度不合适，将产生严重的桩身质量问题，如断桩、夹泥等。
　　冲（钻）孔桩由于施工工艺、地质情况以及检测方法局限性等影响，造成检测结论相互矛盾时有发生，例如深圳市地铁某出入口围护桩的检测，当采用小应变检测时，反射信号如下，小应变得出的检测结论是桩身完整性为Ⅲ类，属于桩身有明显缺陷，对桩身结构承载力有影响的桩，为了验证小应变的检测结论，
　　
　　
　　
　　采用钻芯法对基桩进行验证，钻芯法检测结论为：桩身完整，为Ⅰ类桩。最后经复核该桩的地质，发现该处有一旧地梁，经冲孔桩施工后，可能成为一体，由于该处的阻抗变化，所以小应变检测见缺陷反射波。
　　从以上例子可以看出，冲（钻）孔桩质量检测要比人工挖孔桩复杂得多，特别是在原有旧基础或有硬软夹层等复杂场地上施工的冲（钻）孔桩，其成桩的质量以及对桩基检测的要求更高，因此，针对冲（钻）孔桩的检测建议如下：①在地质情况较为复杂、摩擦型的桩建议做试验桩，并进行静荷载试验；②考虑到经济及工期应先采用小应变（桩径超过1.6米的桩用超声波）进行总体摸底，然后针对动测有异常的桩采用钻芯法对桩身、桩底持力层及沉渣等进行检测。③对于桩身存在严重缺陷的桩采用静荷载试验。
　　2）预制桩
　　对于预制桩由于运输、堆放不当，会使桩身产生一定的裂隙。预制桩施工往往是桩身产生缺陷的直接原因，特别是填石的滨海地区，采用预制桩所产生桩身完整性不合格率非常高。例如深圳市南山区前海某公司写字楼基桩，该项目地处填海区，采用预制管桩，填海材料主要以块石、巨块石为主，单桩承载力1200kN，经小应变初步检测，发现桩身有明显缺陷，且缺陷位于管桩接桩位置附近，初步认为接桩焊缝质量存在问题。后通过多次超声波无损探伤的检测，以及同类桩型焊缝的比较认定焊缝质量基本不存在问题，那产生缺陷的原因是什么？为了更进一步确定造成缺陷的原因，采用高应变检测，经过高应变检测发现桩的承载力能满足设计要求，但缺陷位置不变，并且缺陷有增大的趋势。同时通过对打桩设备进行核验，也排除了设备及操作不当原因，最后经再进一步对该场地进行勘察，发现场地存在较大的的块石，经分析确定，该项目的问题桩正是由于块石或巨块石的阻碍，造成桩在施工过程中不垂直，焊缝在冲击力的作用下开裂。后经采用引孔再实施锤击的桩，均不会出现完整性不合格的桩。以上实例说明，预制管桩由于桩径小（长径比大），竖向受力较好，但抗剪能力极差，特别是地层复杂地区采用预制桩应注意完整性的检测，因此，预制桩的检测要点应对桩身完整性进行普查，排除断桩等重大缺陷，然后根椐检测结果再有选择地采用静荷载试验，确定桩身承载力，当场地条件受限时，也可采用高应变对基桩身承载力及完整性进行检测，高应变检测由于存在许多不确定性因素，试桩的比例应尽量增加。
　　
　　
　　参考文献：《工程地质手册》第三版
　　《岩土工程勘察规范》2009年版（GB50021-2001）
　　《建筑地基基础检测规范》（DBJ15-60-2008）

《基桩质量检测要点》

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