巖土工程師備考資料：樁基礎(chǔ)無損檢測(cè)

　　80年代后期，各種樁基礎(chǔ)無損檢測(cè)方法在上海迅速發(fā)展。為了保證鉆孔灌注樁的施工質(zhì)量，在成孔后灌注混凝土之前，還要求進(jìn)行成孔質(zhì)量檢測(cè)。成孔質(zhì)量包括孔徑、孔斜、沉渣厚度檢測(cè)等。到90年代初，上海和外省市已有數(shù)十家樁基檢測(cè)單位。檢測(cè)的范圍已超越鉆孔灌注樁的范圍，擴(kuò)展到預(yù)制樁、樹根樁、夯擴(kuò)樁、碎石樁等各種樁型及部分地基處理領(lǐng)域。被測(cè)樁的長度已從10余米發(fā)展到60～70米，樁徑從幾十厘米到1.5米，甚至2米以上。檢測(cè)的方法，通常使用的是超聲波埋管法、大應(yīng)變法和小應(yīng)變法。

　　超聲波埋管法檢測(cè)樁基礎(chǔ)質(zhì)量時(shí)，首先要在鉆孔灌注樁內(nèi)預(yù)埋3根與樁身互相平行的管子，檢測(cè)時(shí)以其中的2根為1組，1根埋管內(nèi)放入發(fā)射器，將發(fā)動(dòng)機(jī)送出的電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成超聲波向埋管外發(fā)射，另1根埋管內(nèi)放入接收器，將接收到的超聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，送到接收機(jī)內(nèi)記錄。通過波形分析，可以測(cè)出超聲波在樁身內(nèi)由發(fā)射器到接收器所經(jīng)過的時(shí)間，再根據(jù)兩管之間的距離，測(cè)出超聲波的波速。兩個(gè)埋管內(nèi)的發(fā)射器和接收器用絞車同步由下提升，就可以測(cè)出沿樁身不同深度上的超聲波速度。超聲波速度的大小與混凝土的質(zhì)量密切相關(guān)，所以也就可以檢測(cè)沿樁身混凝土的質(zhì)量。由于這種檢測(cè)樁基礎(chǔ)的方法，是深入到樁身混凝土內(nèi)直接測(cè)出不同深度上的波速，所以是一種準(zhǔn)確、可靠的檢測(cè)方法。1986年起，上?？辈煸号c同濟(jì)大學(xué)合作，開展了鉆孔灌注樁混凝土質(zhì)量超聲波檢測(cè)法的研究，1988年完成通過鑒定。該項(xiàng)目獲1989年上海市科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。1990年，上?？辈煸涸O(shè)計(jì)研制成功自動(dòng)同步卷揚(yáng)提升設(shè)備，這種檢測(cè)方法在上海海侖賓館、國際購物中心、華東醫(yī)院、新華娛樂城、三角地大廈等工程做過大量檢測(cè)工作，特別是在1992～1994年的內(nèi)環(huán)線高架道路工程中，利用超聲波測(cè)樁就達(dá)800多根。

　　大應(yīng)變法是利用重錘從不同的高度自由落下打在樁頂上，給樁以較大的錘擊能量，使樁產(chǎn)生一定的貫入度，通過對(duì)稱安裝在樁頭附近兩側(cè)的力傳感器和加速計(jì)，量測(cè)每一錘擊的樁頂力波、速度波和貫入度，然后用CASE法或CQPWAP法或其他方法，分析其承載力和樁身結(jié)構(gòu)的完整性。由于傳給樁的能量大，樁土之間產(chǎn)生一定的相對(duì)變形，使樁側(cè)土摩阻力和樁尖土強(qiáng)度得以發(fā)揮，能夠得到較為可靠的承載力結(jié)果。這種方法儀器設(shè)備的信噪比高，用該法判斷樁身缺陷也比較準(zhǔn)確。上海地區(qū)自1982年以來，先后有上海民用院、交通部第三航道局科研所、華東電力院、上海市建筑科學(xué)研究所、中船勘察院等單位引進(jìn)美國的打樁分析儀，通過幾年來大量的動(dòng)靜對(duì)比資料，已能較準(zhǔn)確地檢測(cè)樁基礎(chǔ)的承載力和樁身缺陷情況，在上海的許多重點(diǎn)工程中發(fā)揮作用。

　　小應(yīng)變法是利用較小能量的振源(如振動(dòng)器、球擊、錘擊等)在樁頂上激振，使其產(chǎn)生彈性波沿樁身傳播，再在樁頂上用檢波器接收由樁底或樁身存在的各種缺陷反射回來的波，然后通過波形分析和處理，檢驗(yàn)樁身的質(zhì)量和缺陷。由于這種方法輕便、快速、成本低、適用于鉆孔灌注樁的質(zhì)量普查。最早在上海開展小應(yīng)變法檢驗(yàn)樁基質(zhì)量的單位有中船勘察院、上海建筑科學(xué)研究院和上?？辈煸旱葐挝?。中船勘察院自1985～1990年，會(huì)同中國科學(xué)院巖土力學(xué)研究所，共同開展動(dòng)力綜合法鉆孔灌注樁質(zhì)量檢驗(yàn)及承載力測(cè)定技術(shù)研究，4年內(nèi)，共檢測(cè)了約1500根樁，30項(xiàng)工程，其中6項(xiàng)工程進(jìn)行了動(dòng)測(cè)結(jié)果與靜載力試壓結(jié)果的對(duì)比，對(duì)比結(jié)果誤差在20%左右。華東電力院自1986年開展小應(yīng)變動(dòng)力測(cè)樁研究，通過能源部鑒定，并獲1990年能源部科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。建科院自1986～1990年，開展了穩(wěn)態(tài)機(jī)械阻抗法檢測(cè)樁基質(zhì)量的研究，共測(cè)樁1000多根，判定缺陷的性質(zhì)準(zhǔn)確率達(dá)85%以上，判斷缺陷位置的誤差小于1米。1985～1992年，上?？辈煸洪_展鉆孔灌注樁動(dòng)測(cè)檢驗(yàn)方法研究，并在金山水泥廠建立了試驗(yàn)基地，專門制作了8根供試驗(yàn)研究用的樁和21根小型模型樁。8根實(shí)體樁的樁徑為0.7～0.8米，其中6根樁長40米，樁身設(shè)置了各種不同類型、不同程度的缺陷，還預(yù)埋了鐵管，以便使小應(yīng)變動(dòng)測(cè)結(jié)果與超聲波檢測(cè)結(jié)果相對(duì)比。另外，在2根34.5米的樁上，進(jìn)行了3次靜載荷試驗(yàn)，提供動(dòng)靜對(duì)比所必需的資料。上?？辈煸和ㄟ^穩(wěn)態(tài)機(jī)械阻抗法、球擊法、反射波法和水電效應(yīng)法等4種方法對(duì)比試驗(yàn)，認(rèn)為球擊法具有激振能量大，能量恒定不變，測(cè)試數(shù)據(jù)中除頻率外，還可獲得振幅、回彈高度等同樣可以反映樁土體系剛度和材料剛度的參數(shù)，避免單純依靠頻率來計(jì)算剛度所可能發(fā)生的錯(cuò)誤。

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