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来源：职称驿站所属分类：交通运输论文 发布时间：2012-08-27浏览：38次
摘要；随着科学技术的飞速发展，桩基础在工业与民用建筑、港口码头、桥梁等多种构筑物中广泛采用。目前桩基础检测方法有单桩竖向抗压、竖向抗拔、水平静载试验、高低应变法检测、钻孔取芯法和声波透射法等，但是要用这些检测方法对已建成建筑桩基础进行可靠性鉴定并非易事，目前还是个技术难点。本文对目前基桩旧桩检测的现状和思路进行了介绍，并结合工程实例对旧桩检测中方法的应用进行了探讨。
关键词：桩基础检测、检测现状、检测方法、旧桩检测
桩基础具有较高的承载力和不错的稳定性，其沉降量较小且均匀、施工工艺成熟且简易，可有效地避免或减少水下施工作业，目前已被各类工程构筑物建设广泛采用。目前对在役桩基（旧桩）检测的需求主要来源于三个方面：1、发展需求。由于城市飞速发展，桥梁交通量不断增加、车辆载重不断加大、高层建筑源于设计功能发生变化的增层改建等，都需要对已有桩基础进行检测评估，决定是否需要加固或补桩。2、事故鉴定。目前船桥相撞事件或船只碰撞码头的事故时常发生，需要对事件的程度进行必要的鉴定。3、日常维护。桩基础施工工艺种类繁多，施工队伍技术水平参差不齐，尤其是桥梁桩基方面，桩基工作环境恶劣，意外碰撞和材料腐蚀开裂时常发生，为了保障桩基具有正常工作能力，定期进行检测评估十分必要。
一、旧桩检测现状
桩基质量检测通常应包含两方面内容，一是桩基的承载能力；二是桩身完整性[1]。桩基的承载能力检测方法有多种，其中静载荷试验最准确可靠，但其费用高、时间长，抽检数量有限（只占实际工程桩的1%-2%），缺乏代表性，加载条件受现场环境限制，最大加载量受设备限制，并且经过静载荷试验的桩都因破损而废弃，这对于在役桩基不符合要求。还有一种方法为高应变检测法，即根据土动力学和波动理论来推断桩基的承载能力，具有试验简单、快速、费用低等优点，但现场采集不可避免带来一定误差，结果存在多解性。并且目前高应变有滥用误用的趋势，可靠性较差。桩身的完整性检测有以下几种：钻芯检验法，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%，或作为对无损检测结果的校核手段。无损检测是通过现场动力试验来判断桩身质量、内部缺陷的一种测试方法，目前，国内应用较广的动测方法有反射波法、机械阻抗法、水电效应法、共振法、超声波法、动力参数法等[2]。以上方法主要针对施工阶段的单桩，而对于处于在役结构中的桩如何评定，目前仍有一定困难。其中主要是源于常规测桩动力信号无法直接施加到桩顶所引起。但对于旧桩检测鉴定，确定桩体的退化程度，及其对桩基在新的设计使用年限中的影响程度却是无法回避的主要问题。
二、旧桩检测评估思路与注意事项
桩基础在结构体系中是一种主要受力构件，其自身失效将导致相关构件失效，并危及结构体系的安全，同时桩基础深埋于地下，地质条件的复杂性以及桩基的隐蔽性都对桩基可靠性鉴定工作带来很大困难。虽然目前对于影响结构安全性和使用性的旧桩评估研究甚少，但对于旧桩鉴定评估的总体思路已经形成。基本分为：收集资料、现场检测、承载力验算、试验分析。
1、收集资料
对于构筑物的竣工图纸、勘察报告、验收报告、维修加固记录等要多多益善，这都会对形成有针对性的检测方案产生积极作用。比如对已有建筑桩基进行静载荷试验，一般要采用结构设计软件对上部建筑荷载进行计算，确保上部建筑荷载基本满足千斤顶反力对刚性承台所产生的竖向荷载和倾覆荷载作用。再如当采用围堰检测法[3]时会影响河内通航，所以要对检测环境进行考察。
2、现场检测
首先应先从外表上进行目测，确定基桩有无损坏、损坏的部位、损坏的程度和范围，包括混凝土表面蜂窝、麻面及露石等原始缺陷，还有找出能引起钢筋锈蚀或混凝土剥落的裂缝，确定其裂缝位置、数量、宽度、长度。其次可以通过回弹、取芯、声波等多种方法，确定基桩混凝土实际强度。再次就是检测基桩耐久性，主要是确定混凝土的碳化深度。对于确定基桩是否存在缺陷、缺陷的位置及其程度的完整性检测，如果选择直接检测的方法，要因地制宜选择恰当合理的方法实施。比如在役桥梁的桩顶一般是嵌固在承台或桩帽里面，桩顶已不具备传感器的安装及激振条件，常规的低应变方法就不再适用了，可以选择桩侧激振法。对于低应变动测信号发射和接受点附近布满较多纵向裂缝时，检测波形也会由于受到纵向裂缝的影响从而使桩的完整性难以判断。
3、承载力验算
在旧桩评估中，桩基础承载能力评估最为关键。目前单桩竖向极限承载力的确定仍以静载荷试验最为直观可靠，这也是我国规范规定的主要方法[4]。由于在长期运营使用过程中影响桩基础实际承载力的因素很多，并且规范中对于地质条件简单或是丙级建筑桩基采用的原位测试法和经验参数法都不是针对旧桩提出的，所以不可能通过简单计算准确获取旧桩承载力。
桩的承载力包括竖向承载力和横向承载力，相对应的荷载试验分别为竖向荷载试验和横向荷载试验，两种承载力机理完全不同。荷载试验的实施步骤一般为：制定试桩方案，提出加载测定控制指标；提出解除支承桩、横梁的安全措施并实施；安放千斤顶、观测梁及仪表，横梁上方配重；千斤顶加载测读；拆除观测系统，恢复桩帽及联系钢筋，拆除安全措施。应注意试验不允许做破坏试验，所以必要时可以采用拟合的办法对单桩极限承载力进行合理预测。
对于在役构筑物，采用静载荷试验会有一定局限。首先，要对原有构筑物进行局部拆除从而影响正常使用。其次，试验会对结构产生一定的破坏性且试验复杂。再次，试验只能确定局部基桩承载力，体现不出基桩的差异性。
4、试验分析
对于静载荷试验应用于旧桩安全评估的局限性，可以从对比分析的角度出发，在不对桩基进行破坏性试验的同时，通过对疑问桩基和完好桩基的力学性能对比，从而间接的对疑问桩基进行评价。对于试验对比分析法，可以从以下几个方面进行：①桩顶变位对比分析。即通过对地质条件及结构部位相近的几个基桩进行最不利竖向支反力工况加载，测试其桩顶竖向变位。此法可以对基桩埋置深度和承载力进行有效评定。②支撑刚度、抗弯刚度对比分析。即通过对墩柱墩顶施加对称荷载，同时观测墩周应变差异。各墩柱荷载分配值的不同一定程度上可以反映基桩支撑刚度的差异，从而判定基桩是否有断桩、夹泥和颈径[5]的等病害。③动力特征值对比分析。即对于疑问桩采取墩顶施加冲击荷载，同时采集测试截面墩柱动力参数，对动位移、频率等进行比较分析，可有效评定桩基病害。
对于旧桩安全性评估方面还要注意几个问题：首先，要确保检测数据准确性。要认真设计检测方案，合理选择测试方法，以确保检测数据的准确性。比如单桩静载荷试验，由于大面积、大吨位堆载和卸载引起的桩身周边土体沉降会影响基准梁的变形，从而影响数据质量，所以要合理布置压重平台反力装置。其次，要直接与间接相结合。对于旧桩鉴定方法可分为间接和直接两种。间接法一般根据桩基沉降资料或其不均匀沉降在上部结构中的反应的检查结果进行鉴定评级；直接法是对承台下桩的承载力、桩端进入持力层深度及桩的缺陷进行常规荷载试验进行测定。两种方法各有利弊，要针对实际工程的特点合理采用。
三、工程实例
某地的一座三跨（3×25m）的简支梁桥，采用柱式墩，钻孔灌注桩基础，柱径为800mm，桩基入土深度23m左右。桥梁墩布在一次事故中受到桥下船只的撞击，导致桥梁左幅外侧2-4#~6#墩柱破损，墩身钢筋外露。对受损基桩进行安全性鉴定。
对于在服役期的桥梁，不可能对桩基进行破坏性试验，对其安全性评价应为无损检测范畴。在现场检测中，通过对破损部位使用超声波检测，墩柱仅表面受损，重新修补完整即可。但相应墩柱下的桩基是否受损不得而知，有必要对受损墩柱下的桩基进行承载力和完整性检测。综合考虑后，决定综合运用静载试验法和水平冲击荷载法对桥梁桩基进行检测。
静载试验考虑采用在桥面堆均布荷载的方法进行加载，而已建桥梁静载试验的荷载大小，不仅和桩基承载力有关，也和桥梁下部墩台、上部梁板的承载力有关。因此需要根据桩基、墩台、梁板三者中的最小承载力来确定试验荷载。静载试验采用沙包进行加载，堆载对称布置在测试桩基两边的桥跨内（如图1），沉降测点及百分表安装位置如图2所示。在最大试验荷载作用下，4#-6#桩基的沉降分别为0.13mm、0.16mm、0.15mm，卸载后的残余沉降分别为0.01mm、0.03mm、0.02mm。由试验结果可知，受撞击的4#桩基最大沉降及残余沉降均略小于其余两根桩，则初步可以判断其桩身并未发生较大损伤。
水平冲击荷载法属于弹性波法的一种，加载汽车以一定的速度沿桥面中间行驶，刹车时形成对桥面的冲击荷载。通过每根墩柱上安装的位移传感器测试汽车冲击荷载作用下墩柱的位移。传感器安装位置及加载汽车行驶方向如图。水平冲击荷载共进行了3次，4#-6#桩在冲击荷载作用下的最大水平位移值分别为0.073mm、0.094mm、0.080mm。从测试数据可以看出，疑似受损4#号桩基最大水平位移小于对称位置的6#桩，考虑到4#-6#桩基周围土层相同，且施工工艺基本相同，则说明4#桩的水平刚度与6#桩的水平刚度基本相同，再结合静载试验的结果，可以判定4#桩的桩身基本上市完整的。
图1.桩位及堆载区域示意图
图2.传感器与百分表安装位置示意图
参考文献；
[1]李拥军.旧桥安全评估及旧桩利用[D].济南:山东大学,2008.
[2]林信虎,柳春,陈艳丽.已建成建筑桩基础可靠性鉴定[C]//全国第五届工程结构可靠性学术会议论文集.2002.
[3]潘延平.百米大桥墩台基桩检测与质量评估[J].工程质量,2003(2).
[4]建设部标准定额研究所.JGJ106-2003建筑基桩检测技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2003.
[5]孙姜.大桥水下桩基础病害检测与加固方案选择[J].交通建设与管理,2009(11).
《浅谈旧桩的检测鉴定》
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文章名称： 浅谈旧桩的检测鉴定
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