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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：F253.3 文献标识码：A 文章编号：
一、钻孔灌注桩的特点
1.1钻孔灌注桩的优点
1)适应性广
2)承载力大
3)建造费用低
4)减小环境污染和公害
5)抗震性好
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。
二、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
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。
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
注:d为桩径,H为桩长。
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,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
2.3市政桥梁工程钻孔灌注桩的基本要求根据文献,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
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
三、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施工過程检测
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(Pile Integists Test),荷兰国家应用科学研究委员会研制的FPDS(Foundation Pile Diagnostic System)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。
四、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。
关键词:钻孔灌注桩;工程质量;检测;标准
中图分类号：F253.3 文献标识码：A 文章编号：
一、钻孔灌注桩的特点
1.1钻孔灌注桩的优点
1)适应性广
2)承载力大
3)建造费用低
4)减小环境污染和公害
5)抗震性好
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。
二、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
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。
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
注:d为桩径,H为桩长。
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,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
2.3市政桥梁工程钻孔灌注桩的基本要求根据文献,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
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
三、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施工過程检测
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(Pile Integists Test),荷兰国家应用科学研究委员会研制的FPDS(Foundation Pile Diagnostic System)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。
四、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。