第22卷 第1期 2002年3月
西安科技学院学报
JOURNALOFXI’ANUNIVERSITYOFSCIENCE&TECHNOLOGY
Vol.22 No.1
Mar.2002
文章编号:1671-1912(2002)01-0028-05
钻孔灌注桩质量检测标准及检测方法
马芹永
(淮南工业学院土木工程系,安徽淮南 232001)
Ξ
摘 要:简述了建筑工程、公路桥梁工程和市政桥梁工程中钻孔灌注桩工程质量检验评定标准,
保证桩基质量必须进行成孔检测、施工过程检测及成桩后检测,低应变检测桩身完整性是一种快速、成本低、有效的方法,最后提出了桩基质量检测的几点建议。关键词:钻孔灌注桩;工程质量;检测;标准中图分类号:TU473.1+4;U443.15+4 文献标识码:A
0 引 言
钻孔灌注桩是通过机械钻凿成孔,就地灌注混凝土形成的圆形基桩。近十年来,随着对钻孔设计、机械设备、施工工艺方法和钻孔质量检测技术的深入研究,理论或实践方面都有较大提高。在分析大量试桩资料的基础上,制定了钻孔灌注桩设计与施工的规程、规范;研制成功了成孔直径从0.3～4.0m的专用钻机,在钻进工艺方面,解决了桩底沉渣控制、松散地层稳定孔壁、硬岩成孔以及深长桩、斜桩施工等复杂技术问题。
钻孔灌注桩工程在施工的全过程始终是隐蔽的或是边施工边隐蔽,其质量问题在于施工质量。钻孔灌注桩常出现的质量问题有:混凝土强度不足或离析、断桩或夹泥、桩身扩颈、桩身缩颈、较大的蜂窝狗洞等。如果出现质量问题,将给建筑工程、桥梁工程的安全带来隐患,同时在经济上造成极大损失,加固补强难度较大,因此,确保钻孔灌注桩质量意义重大。近年来,钻孔灌注桩的大量应用,尤其是单桩单柱形式的大直径灌注桩的采用,对成桩质量的可靠性提出了更高要求,从而使桩基工程质量检测技术变得十分重要。
1 钻孔灌注桩的特点
1.1 钻孔灌注桩的优点
1)适应性广 钻孔灌注桩施工可在陆地、水域进行,也可在各类松散的砂、土层及各种基岩中成桩。
施工一般不受季节气候的影响,施工场地可在旷野山地,也可在建筑密集区。可以施工0.3～0.6m直径的小桩,也可施工直径在2～4m,甚至更大的桩。不受地域、地质条件、地下水位高低、桩径大小、桩深长度的限制。
2)承载力大 由于钻孔灌注桩的结构设计可根据需要选择桩径、桩长和最合适的持力层,以大幅度提高桩的承载力,实现一柱一桩。施工实例表明,钻孔灌注桩的单桩容许荷载已达5000～7000kN,乃至10000kN,满足高层建筑的框架结构和剪力墙结构体系对基础承重的需要。嵌入基岩是钻孔桩独具的功能,它具有承载力大,沉降量极小的特点。有特殊需要的,钻孔桩还可作成变截面桩,如扩底桩,对提高单桩承载力有明显效果。钻孔灌注桩以其承载力大的特点,顺应了高大重型建筑和特大型桥梁发展的需要。
Ξ
收稿日期:2001-06-02
基金项目:安徽省优秀青年科技基金资助项目(2001-28)
作者简介:马芹永(1964-),男,安徽宿州人,教授,北京科技大学博士研究生,主要从事岩土工程的教学和科研工作.
3)建造费用低 与预制桩相比,钻孔灌注桩能节省钢材和木材,可在清理干净的桩顶上直接浇注立
柱,无须设置承台,从而降低工程造价。在桥梁建设中,传统的沉井基础投入设备多,工期长,耗资大,沉井清底困难。采用灌注桩则相反,可节省造价1/2左右。因此,桥梁下部结构的造价在使用钻孔灌注桩后可降到全桥造价的1/3以内。
4)减小环境污染和公害 这在城市施工具有重要意义。5)抗震性好 钻孔灌注桩能座入地层一定深度,在基岩埋藏较浅时,还可嵌入基岩,使桩具有结实牢固与基岩交接成整体的特点。能承受较大的水平荷载,所以抗震性能较好。1.2 钻孔灌注桩的缺点
钻孔灌注桩施工存在着不可忽视的弱点,由于采用导管在水下浇注混凝土,一般来说桩身混凝土的质量低于预制混凝土桩。当灌注作业失误时,还容易酿成断桩、混凝土离析以及凝固不良等隐患。在松散地层成孔,需采取泥浆等扩孔措施,施工现场容易产生泥水溢流,满地泥泞,扩孔不当还易发生事故,因此,对桩身工程质量检测非常重要。
2 钻孔灌注桩工程质量检验评定标准
由于钻孔灌注桩施工方法多样,不同类型构筑物施工允许偏差和沉降要求不尽相同,所以制定的有关规范和规程对工程质量的要求不完全相同,现归纳如下。2.1 建筑工程钻孔灌注桩的基本要求
根据参考文献[1],钻孔灌注桩成桩质量检查的主要内容有:成孔与清孔、钢筋笼制作与吊放、混凝土搅拌与灌注等主要过程的质量检查。成桩桩位和标高偏差在基坑开挖后检查。对于重要的工业与民用建筑及对桩基变形有特殊要求的工业建筑物的桩基础,地质条件复杂的桩基或成桩质量可靠性较低的桩基均按规定进行成桩质量检测。
钻孔灌注桩允许偏差项目的质量标准和检验方法如表1所示。
表1 钻孔灌注桩允许偏差项目的质量标准和检验方法
Tab.1 Standardandexaminingmethodsoftheallowableerrorprojectsofboredcast2in2placeconcretepile
项 目
主筋间距
钢筋笼
箍筋间距直径长度
单桩、条形桩基沿垂直轴线方向和群桩基础中的边桩
桩位偏差
条形桩基沿轴线方向和群桩基础中间桩
垂直度
注:d为桩径,H为桩长。
允许偏差/mm
±10±20±10±50
d≤1000mmd>1000mmd≤1000mmd>1000mm
D/6且≤100
检查方法
尺量检查
100+0.01H
D/4且≤150
吊线和尺量检查
150+0.01H
1%
吊线和尺量检查
2.2 公路桥梁工程钻孔灌注桩的基本要求
大直径钻孔灌注桩因地质适应性强、承载力高、施工方便,为大中型桥梁基础的首选形式。根据文献[2],公路桥梁的钻孔灌注桩质量要求如下:
1)孔深和孔径必须符合设计要求。2)成孔后必须清孔,测量孔径、孔深、孔位和沉淀层厚度,确认满足设计要求后,再灌注水下混凝土。3)水下混凝土应连续灌注,严禁有夹层和断桩。
4)钢筋笼不得上浮,嵌入承台的锚固钢筋长度不得低于规范规定的最小锚固长度要求。
5)按施工规范的要求,对有代表性的、质量有怀疑的以及因灌注质量处理过的桩,应采用无破损法检
测桩的质量。重要工程或重要部位的桩应逐根进行无破损检测或钻取芯样。
6)桩的无破损检测结果须经设计单位确认。7)凿除桩头混凝土后,无残余的松散混凝土。
表2 钻孔灌注桩实测项目
Tab.2 Themeasuringprojectsofboredcast2in2placeconcretepile
项 次
12345
检查项目混凝土强度(MPa)
桩位/mm
群 桩
排架桩
钻孔倾斜度
沉淀厚度/mm钢筋骨架底面高程/mm
摩擦桩 支承桩
规定值或允许偏差在合格标准内
100501%
检查方法和频率按常规检查用经纬仪检查纵横方向
查灌注前记录查灌注前记录查灌注前记录
规定分
3515202010
符合设计要求不大于设计规定
±50
2.3 市政桥梁工程钻孔灌注桩的基本要求
根据文献[3],钻孔灌注桩质量要求水下混凝土严禁有夹层和松散层,允许偏差应符合表3的规定。
表3 钻孔灌注桩允许偏差
Tab.3 Theallowableerrorofboredcast2in2placeconcretepile
序 号
1234567
项 目Δ混凝土抗压强度
Δ孔径Δ孔深
桩位
基础桩
顺桥纵轴线方向垂直桥轴线方向
允许偏差必须符合规定不小于设计规定
0～500mm100mm50mm100mm
检验频率范围点数
11
检验方法
用探孔器检验用测绳测量用尺量
每根桩
11111111
排架桩
斜桩倾斜度垂直桩垂直度
沉淀厚度
摩擦桩
端承桩
±15%tanθ
L/100
用垂线测量计算开始灌注混凝土前用测绳测量
0.5d,且不大于500mm
50mm
注:θ为斜桩纵轴线与铅垂线间的夹角,单位为度;L为桩长/mm;d为桩的直径/mm
3 钻孔灌注桩的工程质量检测
从全面质量管理的角度,质量检测不仅是对施工完成之后的最终检测,而且包括生产全过程的质量检测。只有严格进行工序过程的质量监控,才有可能保证桩的最终总体质量,通常施工过程中的质量检测应包括桩位偏差、孔径、孔形、孔斜、孔深、孔渣厚度、钢筋焊接强度、混凝土试块强度,以及灌注过程混凝土面位置等项目。成桩后的检测包括桩的灌注质量、混凝土强度等。
我国的桩基检测技术的发展特点是成桩检测技术优于成孔检测技术,而成桩检测中的动力检测方法的发展更快,而且有多项方法为我国首创,如锤击贯入法、动参数法、水电效应法、共振法等等,并且某些动测方法已达到或接近国际先进水平。
从工程质量监督观点来看,要保证灌注桩的成桩质量,最好的办法是从成孔开始,进行严格的工序控
制,推行全面质量管理(TQC)。3.1 成孔检测
从“防患于未然”的观点,桩的成孔检测应比成桩后的检测更为重要。但目前这方面的检测技术比较薄弱,中国建筑科学院地基所的李大展等自行研制成功的X-1型孔底沉渣厚度测定仪和PS-1型孔径测定仪,采用微型贯入仪结合自制的复合标尺做探测部分,通过光学系统将标尺反映到图象传感器的镜头上,然后变为视频信号传递到彩色监视器中再现图象信号,能得到与桩孔质量有关的参数,对土层进行分层观测。今后应设法解决设备的密封和平衡问题,以用于水下成孔灌注桩的质量检测。
3.2 施工过程检测
在施工过程中,要求施工单位加强施工过程自身的质量控制,对重要参数,如钻进速度、持力层判别、出浆情况、泥浆比重、钻孔深度、倾斜度、孔底清渣、下钢筋笼情况、混凝土用量及配比、混凝土坍落度和灌注情况及清桩顶混凝土情况,按要求作详细记录。对下钢筋笼过程和混凝土灌注过程等关键工序,监理部门要进行全过程监督,确保工程质量。3.3 超声波检测
超声波检测法的基本原理是超声波检测仪中的压电式换能器,发射一系列周期性超声脉冲,使其穿过被检测的桩体,并被另一个压电式换能器所接收。超声检测仪显示出脉冲穿过被检桩体的各种物理量。由于声波穿过不同介质时,这些物理量均不相同,因此,可根据这些物理量的变化,来判别桩身混凝土质量的变异情况及内部缺陷的性质、大小和位置。该法在灌注桩身混凝土时,要预埋2～3根管道,在横断面呈正三角行布置。采用双孔测量、单孔测量两种方式。采用超声波透射法检测钻孔灌注桩的成桩质量,具有试验结果直观、仪器较轻便,能弥补低应变动测法检测桩长度有限等优点,且受工地上声源式振动干扰小,对混凝土严重缺陷(如断桩、夹泥等)的检出标准率达100%。但超声波频率高,在混凝土中衰减快,使检测范围受到限制。3.4低应变检测
低应变检测法起源于本世纪70年代早期的荷兰,同期在法国、美国也有同样的方法用于检测桩身完整性。目前,该方法以其操作轻便、快捷、经济、判断准确被广泛应用于基桩检测领域,国外已生产出比较成熟系统的检测仪器,如美国桩基动力公司研制的PIT(PileIntegistsTest),荷兰国家应用科学研究委员会研制的FPDS(FoundationPileDiagnosticSystem)等。我国的动测技术研究起于1972年,首先由湖南大学周光龙等人提出了桩基参数动测法,1978年西安公路研究所和湖南大学振动研究室研制了机械阻抗法,1980年西安公路研究所和中国科学院电工研究所共同研究了水电效应法测桩技术,自制了我国最早的低应变测桩仪,1988年中国建筑科学研究院引进了美国的PDA打桩分析仪,武汉岩海公司研制了桩基动测仪RS-1616K、RS-1616P,中国建筑科学研究院研制研制了基桩动测分析系统FEI-C,中国科学院武汉岩土力学研究所研制了FD-P204测桩仪等,这些仪器都配有自身的采集、分析软件系统。
低应变检测应用于桩身完整性检测,能准确地确定桩身缺陷类型及其在桩身的具体位置,定性分析桩底沉渣的厚度,评定桩身质量等级;其原理是在桩顶施加一脉冲力,应力波沿桩身向下传播,当桩身存在明显波阻抗差异的界面或桩身截面变化部位,将产生反射波,经接收放大、滤波和数据处理,可识别来自桩身完整性、确定缺陷类型(如断桩、混凝土严重离析、缩径或扩径)及具体位置。
4 低应变检测程序及缺陷判断
4.1 现场检测的基本程序
1)集有关方面的资料,如桩的设计、场地土层的工程地质调查报告、桩的施工记录以及混凝土的实际
用量等。
2)被测桩头进行处理,凿去浮浆,最好是手工锤凿平整桩头,割除桩外露出的过长的钢筋。
3)接通电源,对测试仪器进行预热,进行激振和接收条件的选择性试验,以确定最佳激振方式和接收条件,激振点一般选在桩头的中心部位。
4)为了保证传感器与桩头的紧密接触,应在传感器底面涂抹凡士林或黄油。
5)每根桩应进行3～5次重复测试,出现异常波形应及时分析原因,排除影响测试的不良因素后再重复测试,重复测试的波形应与原波形有较好的相似性。4.2 桩基质量缺陷判断完整性好的基桩反射波具有波形规则、清晰、桩底反射明显等特性。缩颈的特点是在缺陷处有一相位与首波同向的反射波,而且幅度较大。扩颈的特点是在首波后出现与首波相位相反的反射波。断桩的特点是首波后无反冲且接着贴近零线,在缺陷处出现反射波,其波幅超过首波,并有多次回波,且桩底回波不清。离析的特点是首波后,波的宽度愈大,比正常桩要宽,这是因为浅部混凝土中的水泥较少,石子空隙
多,当波传播过程中遇到离析处必然会产生散射,所以波形增宽。
某市化工总厂某工程的灌注桩,采用中国科学院武汉岩土研究所开发研制的FD-P204全程浮点动测仪,运用低应变反射法,配以高灵敏度速度计,仪器由采集仪和软件测试分析系统组成,二者通过标准RS-232进行通讯,检测了32根桩基,直径为1.2～1.5m,深度为9～21m,根据采集的波形进行积分消零漂,高、低通滤波等预处理,然后进行时域分析,依据缺陷特点,进行了桩基质量分析,最后由软件给出判断结果。
5 结 语
1)从防患于未然的观点出发,要保证桩基工程质量,最好的办法是从成桩开始,进行严格的工序控
制,按照有关标准执行,推行全面质量管理,特别对钻孔灌注桩混凝土的制备、混凝土的灌注及无破损检测等主要工序,监理部门应实施现场旁站监理,发现问题,及时纠正,避免导致重大质量事故。
2)应用低应变检测法时一定要配备经过专业培训、具有较高素质并有相当经验的测试人员。
3)若钻孔灌注桩直径较大时,在桩径中宜多布置几个测点,并观察同一根桩不同测点采集的信号是否一致。
4)低应变检测桩的质量,仪器设备简单,测试速度快,成本低,不受场地的限制,建议桩的检测数量应提高到30%～40%,这样能保证工程桩的质量。
本文仅涉及到桩的完整性质量检测,对桩的承载力另文讨论。参考文献:
[1] 中华人民共和国行业标准.建设桩基技术规范(JGJ94-94)[S].北京:中国建筑工业出版社,1995.[2] 中华人民共和国行业标准.公路工程质量检验评定标准(JTJ071-98)[S].北京:人民交通出版社,1999.[3] 中华人民共和国行业标准.市政桥梁工程质量检验评定标准(CJJ2-90)[S].北京:中国建筑工业出版社,1997.[4] 中华人民共和国行业标准.基桩低应变动力检测规程(JGJ/T93-95)[S].北京:中国建筑工业出版社,1995.[5] 李世京,刘小敏,杨建林.钻孔灌注桩施工技术[M].北京:地质出版社,1990.[6] 周国均,牛青山.灌注桩施工手册[M].北京:地震出版社,1990.
Standardandexaminingmethodsofqualityofbored
cast2in2placeconcretepileengineering
MAQin2yong
(Dept.ofCivilEngineering,HuainanInstituteofTechnology,Huainan232001,China)
Abstract:Qualityexaminingstandardsofboredpourpileintheengineeringofconstruction,highwaybridgesandcitybridgesarerelated.Toensurethequalityofpile,theexaminationofdrillinghole,constructionpro2cessandaccomplishedpilemustbeadopted.Lowstraindynamictestingisaquick,lowcostandeffectivemethod.Finally,suggestionsaregiven.
Keywords:boredcast2in2placeconcretepile;qualityofengineering;examining;standard
第22卷 第1期 2002年3月
西安科技学院学报
JOURNALOFXI’ANUNIVERSITYOFSCIENCE&TECHNOLOGY
Vol.22 No.1
Mar.2002
文章编号:1671-1912(2002)01-0028-05
钻孔灌注桩质量检测标准及检测方法
马芹永
(淮南工业学院土木工程系,安徽淮南 232001)
Ξ
摘 要:简述了建筑工程、公路桥梁工程和市政桥梁工程中钻孔灌注桩工程质量检验评定标准,
保证桩基质量必须进行成孔检测、施工过程检测及成桩后检测,低应变检测桩身完整性是一种快速、成本低、有效的方法,最后提出了桩基质量检测的几点建议。关键词:钻孔灌注桩;工程质量;检测;标准中图分类号:TU473.1+4;U443.15+4 文献标识码:A
0 引 言
钻孔灌注桩是通过机械钻凿成孔,就地灌注混凝土形成的圆形基桩。近十年来,随着对钻孔设计、机械设备、施工工艺方法和钻孔质量检测技术的深入研究,理论或实践方面都有较大提高。在分析大量试桩资料的基础上,制定了钻孔灌注桩设计与施工的规程、规范;研制成功了成孔直径从0.3～4.0m的专用钻机,在钻进工艺方面,解决了桩底沉渣控制、松散地层稳定孔壁、硬岩成孔以及深长桩、斜桩施工等复杂技术问题。
钻孔灌注桩工程在施工的全过程始终是隐蔽的或是边施工边隐蔽,其质量问题在于施工质量。钻孔灌注桩常出现的质量问题有:混凝土强度不足或离析、断桩或夹泥、桩身扩颈、桩身缩颈、较大的蜂窝狗洞等。如果出现质量问题,将给建筑工程、桥梁工程的安全带来隐患,同时在经济上造成极大损失,加固补强难度较大,因此,确保钻孔灌注桩质量意义重大。近年来,钻孔灌注桩的大量应用,尤其是单桩单柱形式的大直径灌注桩的采用,对成桩质量的可靠性提出了更高要求,从而使桩基工程质量检测技术变得十分重要。
1 钻孔灌注桩的特点
1.1 钻孔灌注桩的优点
1)适应性广 钻孔灌注桩施工可在陆地、水域进行,也可在各类松散的砂、土层及各种基岩中成桩。
施工一般不受季节气候的影响,施工场地可在旷野山地,也可在建筑密集区。可以施工0.3～0.6m直径的小桩,也可施工直径在2～4m,甚至更大的桩。不受地域、地质条件、地下水位高低、桩径大小、桩深长度的限制。
2)承载力大 由于钻孔灌注桩的结构设计可根据需要选择桩径、桩长和最合适的持力层,以大幅度提高桩的承载力,实现一柱一桩。施工实例表明,钻孔灌注桩的单桩容许荷载已达5000～7000kN,乃至10000kN,满足高层建筑的框架结构和剪力墙结构体系对基础承重的需要。嵌入基岩是钻孔桩独具的功能,它具有承载力大,沉降量极小的特点。有特殊需要的,钻孔桩还可作成变截面桩,如扩底桩,对提高单桩承载力有明显效果。钻孔灌注桩以其承载力大的特点,顺应了高大重型建筑和特大型桥梁发展的需要。
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收稿日期:2001-06-02
基金项目:安徽省优秀青年科技基金资助项目(2001-28)
作者简介:马芹永(1964-),男,安徽宿州人,教授,北京科技大学博士研究生,主要从事岩土工程的教学和科研工作.
3)建造费用低 与预制桩相比,钻孔灌注桩能节省钢材和木材,可在清理干净的桩顶上直接浇注立
柱,无须设置承台,从而降低工程造价。在桥梁建设中,传统的沉井基础投入设备多,工期长,耗资大,沉井清底困难。采用灌注桩则相反,可节省造价1/2左右。因此,桥梁下部结构的造价在使用钻孔灌注桩后可降到全桥造价的1/3以内。
4)减小环境污染和公害 这在城市施工具有重要意义。5)抗震性好 钻孔灌注桩能座入地层一定深度,在基岩埋藏较浅时,还可嵌入基岩,使桩具有结实牢固与基岩交接成整体的特点。能承受较大的水平荷载,所以抗震性能较好。1.2 钻孔灌注桩的缺点
钻孔灌注桩施工存在着不可忽视的弱点,由于采用导管在水下浇注混凝土,一般来说桩身混凝土的质量低于预制混凝土桩。当灌注作业失误时,还容易酿成断桩、混凝土离析以及凝固不良等隐患。在松散地层成孔,需采取泥浆等扩孔措施,施工现场容易产生泥水溢流,满地泥泞,扩孔不当还易发生事故,因此,对桩身工程质量检测非常重要。
2 钻孔灌注桩工程质量检验评定标准
由于钻孔灌注桩施工方法多样,不同类型构筑物施工允许偏差和沉降要求不尽相同,所以制定的有关规范和规程对工程质量的要求不完全相同,现归纳如下。2.1 建筑工程钻孔灌注桩的基本要求
根据参考文献[1],钻孔灌注桩成桩质量检查的主要内容有:成孔与清孔、钢筋笼制作与吊放、混凝土搅拌与灌注等主要过程的质量检查。成桩桩位和标高偏差在基坑开挖后检查。对于重要的工业与民用建筑及对桩基变形有特殊要求的工业建筑物的桩基础,地质条件复杂的桩基或成桩质量可靠性较低的桩基均按规定进行成桩质量检测。
钻孔灌注桩允许偏差项目的质量标准和检验方法如表1所示。
表1 钻孔灌注桩允许偏差项目的质量标准和检验方法
Tab.1 Standardandexaminingmethodsoftheallowableerrorprojectsofboredcast2in2placeconcretepile
项 目
主筋间距
钢筋笼
箍筋间距直径长度
单桩、条形桩基沿垂直轴线方向和群桩基础中的边桩
桩位偏差
条形桩基沿轴线方向和群桩基础中间桩
垂直度
注:d为桩径,H为桩长。
允许偏差/mm
±10±20±10±50
d≤1000mmd>1000mmd≤1000mmd>1000mm
D/6且≤100
检查方法
尺量检查
100+0.01H
D/4且≤150
吊线和尺量检查
150+0.01H
1%
吊线和尺量检查
2.2 公路桥梁工程钻孔灌注桩的基本要求
大直径钻孔灌注桩因地质适应性强、承载力高、施工方便,为大中型桥梁基础的首选形式。根据文献[2],公路桥梁的钻孔灌注桩质量要求如下:
1)孔深和孔径必须符合设计要求。2)成孔后必须清孔,测量孔径、孔深、孔位和沉淀层厚度,确认满足设计要求后,再灌注水下混凝土。3)水下混凝土应连续灌注,严禁有夹层和断桩。
4)钢筋笼不得上浮,嵌入承台的锚固钢筋长度不得低于规范规定的最小锚固长度要求。
5)按施工规范的要求,对有代表性的、质量有怀疑的以及因灌注质量处理过的桩,应采用无破损法检
测桩的质量。重要工程或重要部位的桩应逐根进行无破损检测或钻取芯样。
6)桩的无破损检测结果须经设计单位确认。7)凿除桩头混凝土后,无残余的松散混凝土。
表2 钻孔灌注桩实测项目
Tab.2 Themeasuringprojectsofboredcast2in2placeconcretepile
项 次
12345
检查项目混凝土强度(MPa)
桩位/mm
群 桩
排架桩
钻孔倾斜度
沉淀厚度/mm钢筋骨架底面高程/mm
摩擦桩 支承桩
规定值或允许偏差在合格标准内
100501%
检查方法和频率按常规检查用经纬仪检查纵横方向
查灌注前记录查灌注前记录查灌注前记录
规定分
3515202010
符合设计要求不大于设计规定
±50
2.3 市政桥梁工程钻孔灌注桩的基本要求
根据文献[3],钻孔灌注桩质量要求水下混凝土严禁有夹层和松散层,允许偏差应符合表3的规定。
表3 钻孔灌注桩允许偏差
Tab.3 Theallowableerrorofboredcast2in2placeconcretepile
序 号
1234567
项 目Δ混凝土抗压强度
Δ孔径Δ孔深
桩位
基础桩
顺桥纵轴线方向垂直桥轴线方向
允许偏差必须符合规定不小于设计规定
0～500mm100mm50mm100mm
检验频率范围点数
11
检验方法
用探孔器检验用测绳测量用尺量
每根桩
11111111
排架桩
斜桩倾斜度垂直桩垂直度
沉淀厚度
摩擦桩
端承桩
±15%tanθ
L/100
用垂线测量计算开始灌注混凝土前用测绳测量
0.5d,且不大于500mm
50mm
注:θ为斜桩纵轴线与铅垂线间的夹角,单位为度;L为桩长/mm;d为桩的直径/mm
3 钻孔灌注桩的工程质量检测
从全面质量管理的角度,质量检测不仅是对施工完成之后的最终检测,而且包括生产全过程的质量检测。只有严格进行工序过程的质量监控,才有可能保证桩的最终总体质量,通常施工过程中的质量检测应包括桩位偏差、孔径、孔形、孔斜、孔深、孔渣厚度、钢筋焊接强度、混凝土试块强度,以及灌注过程混凝土面位置等项目。成桩后的检测包括桩的灌注质量、混凝土强度等。
我国的桩基检测技术的发展特点是成桩检测技术优于成孔检测技术,而成桩检测中的动力检测方法的发展更快,而且有多项方法为我国首创,如锤击贯入法、动参数法、水电效应法、共振法等等,并且某些动测方法已达到或接近国际先进水平。
从工程质量监督观点来看,要保证灌注桩的成桩质量,最好的办法是从成孔开始,进行严格的工序控
制,推行全面质量管理(TQC)。3.1 成孔检测
从“防患于未然”的观点,桩的成孔检测应比成桩后的检测更为重要。但目前这方面的检测技术比较薄弱,中国建筑科学院地基所的李大展等自行研制成功的X-1型孔底沉渣厚度测定仪和PS-1型孔径测定仪,采用微型贯入仪结合自制的复合标尺做探测部分,通过光学系统将标尺反映到图象传感器的镜头上,然后变为视频信号传递到彩色监视器中再现图象信号,能得到与桩孔质量有关的参数,对土层进行分层观测。今后应设法解决设备的密封和平衡问题,以用于水下成孔灌注桩的质量检测。
3.2 施工过程检测
在施工过程中,要求施工单位加强施工过程自身的质量控制,对重要参数,如钻进速度、持力层判别、出浆情况、泥浆比重、钻孔深度、倾斜度、孔底清渣、下钢筋笼情况、混凝土用量及配比、混凝土坍落度和灌注情况及清桩顶混凝土情况,按要求作详细记录。对下钢筋笼过程和混凝土灌注过程等关键工序,监理部门要进行全过程监督,确保工程质量。3.3 超声波检测
超声波检测法的基本原理是超声波检测仪中的压电式换能器,发射一系列周期性超声脉冲,使其穿过被检测的桩体,并被另一个压电式换能器所接收。超声检测仪显示出脉冲穿过被检桩体的各种物理量。由于声波穿过不同介质时,这些物理量均不相同,因此,可根据这些物理量的变化,来判别桩身混凝土质量的变异情况及内部缺陷的性质、大小和位置。该法在灌注桩身混凝土时,要预埋2～3根管道,在横断面呈正三角行布置。采用双孔测量、单孔测量两种方式。采用超声波透射法检测钻孔灌注桩的成桩质量,具有试验结果直观、仪器较轻便,能弥补低应变动测法检测桩长度有限等优点,且受工地上声源式振动干扰小,对混凝土严重缺陷(如断桩、夹泥等)的检出标准率达100%。但超声波频率高,在混凝土中衰减快,使检测范围受到限制。3.4低应变检测
低应变检测法起源于本世纪70年代早期的荷兰,同期在法国、美国也有同样的方法用于检测桩身完整性。目前,该方法以其操作轻便、快捷、经济、判断准确被广泛应用于基桩检测领域,国外已生产出比较成熟系统的检测仪器,如美国桩基动力公司研制的PIT(PileIntegistsTest),荷兰国家应用科学研究委员会研制的FPDS(FoundationPileDiagnosticSystem)等。我国的动测技术研究起于1972年,首先由湖南大学周光龙等人提出了桩基参数动测法,1978年西安公路研究所和湖南大学振动研究室研制了机械阻抗法,1980年西安公路研究所和中国科学院电工研究所共同研究了水电效应法测桩技术,自制了我国最早的低应变测桩仪,1988年中国建筑科学研究院引进了美国的PDA打桩分析仪,武汉岩海公司研制了桩基动测仪RS-1616K、RS-1616P,中国建筑科学研究院研制研制了基桩动测分析系统FEI-C,中国科学院武汉岩土力学研究所研制了FD-P204测桩仪等,这些仪器都配有自身的采集、分析软件系统。
低应变检测应用于桩身完整性检测,能准确地确定桩身缺陷类型及其在桩身的具体位置,定性分析桩底沉渣的厚度,评定桩身质量等级;其原理是在桩顶施加一脉冲力,应力波沿桩身向下传播,当桩身存在明显波阻抗差异的界面或桩身截面变化部位,将产生反射波,经接收放大、滤波和数据处理,可识别来自桩身完整性、确定缺陷类型(如断桩、混凝土严重离析、缩径或扩径)及具体位置。
4 低应变检测程序及缺陷判断
4.1 现场检测的基本程序
1)集有关方面的资料,如桩的设计、场地土层的工程地质调查报告、桩的施工记录以及混凝土的实际
用量等。
2)被测桩头进行处理,凿去浮浆,最好是手工锤凿平整桩头,割除桩外露出的过长的钢筋。
3)接通电源,对测试仪器进行预热,进行激振和接收条件的选择性试验,以确定最佳激振方式和接收条件,激振点一般选在桩头的中心部位。
4)为了保证传感器与桩头的紧密接触,应在传感器底面涂抹凡士林或黄油。
5)每根桩应进行3～5次重复测试,出现异常波形应及时分析原因,排除影响测试的不良因素后再重复测试,重复测试的波形应与原波形有较好的相似性。4.2 桩基质量缺陷判断完整性好的基桩反射波具有波形规则、清晰、桩底反射明显等特性。缩颈的特点是在缺陷处有一相位与首波同向的反射波,而且幅度较大。扩颈的特点是在首波后出现与首波相位相反的反射波。断桩的特点是首波后无反冲且接着贴近零线,在缺陷处出现反射波,其波幅超过首波,并有多次回波,且桩底回波不清。离析的特点是首波后,波的宽度愈大,比正常桩要宽,这是因为浅部混凝土中的水泥较少,石子空隙
多,当波传播过程中遇到离析处必然会产生散射,所以波形增宽。
某市化工总厂某工程的灌注桩,采用中国科学院武汉岩土研究所开发研制的FD-P204全程浮点动测仪,运用低应变反射法,配以高灵敏度速度计,仪器由采集仪和软件测试分析系统组成,二者通过标准RS-232进行通讯,检测了32根桩基,直径为1.2～1.5m,深度为9～21m,根据采集的波形进行积分消零漂,高、低通滤波等预处理,然后进行时域分析,依据缺陷特点,进行了桩基质量分析,最后由软件给出判断结果。
5 结 语
1)从防患于未然的观点出发,要保证桩基工程质量,最好的办法是从成桩开始,进行严格的工序控
制,按照有关标准执行,推行全面质量管理,特别对钻孔灌注桩混凝土的制备、混凝土的灌注及无破损检测等主要工序,监理部门应实施现场旁站监理,发现问题,及时纠正,避免导致重大质量事故。
2)应用低应变检测法时一定要配备经过专业培训、具有较高素质并有相当经验的测试人员。
3)若钻孔灌注桩直径较大时,在桩径中宜多布置几个测点,并观察同一根桩不同测点采集的信号是否一致。
4)低应变检测桩的质量,仪器设备简单,测试速度快,成本低,不受场地的限制,建议桩的检测数量应提高到30%～40%,这样能保证工程桩的质量。
本文仅涉及到桩的完整性质量检测,对桩的承载力另文讨论。参考文献:
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Standardandexaminingmethodsofqualityofbored
cast2in2placeconcretepileengineering
MAQin2yong
(Dept.ofCivilEngineering,HuainanInstituteofTechnology,Huainan232001,China)
Abstract:Qualityexaminingstandardsofboredpourpileintheengineeringofconstruction,highwaybridgesandcitybridgesarerelated.Toensurethequalityofpile,theexaminationofdrillinghole,constructionpro2cessandaccomplishedpilemustbeadopted.Lowstraindynamictestingisaquick,lowcostandeffectivemethod.Finally,suggestionsaregiven.
Keywords:boredcast2in2placeconcretepile;qualityofengineering;examining;standard