大直径钻孔灌注桩的检测研究

大直径钻孔灌注桩的检测研究

梁魁

身份证号： 4503221985**** 6554

摘要：随着我国社会经济的发展，城镇化进程不断加快，工程建设行业也呈现出了迅猛发展的态势。大直径钻孔灌注桩凭借较高的承载力与良好的稳定性在工程建设行业中得到了广泛应用。但由于大直径钻孔灌注桩施工属于地下隐蔽工程，因此，施工具有较大难度和复杂性，一旦在施工环节出现任何问题，就会影响施工质量。本文将针对大直径钻孔灌注桩的检测进行简要分析和探究，旨在有效保证大直径钻孔灌注桩的施工质量。

关键词：大直径钻孔灌注桩；承载力；成孔检测；桩身质量

引言

近年来，我国工程建设的规模不断增大，对于施工的工艺和质量提出了更高的要求。一些高层建筑、公路、桥梁等的建设对于地基的承载力要求较高，大直径钻孔灌注桩具有较高的承载力，沉降现象较少发生，同时能够适应多种地质条件等优势特点，但施工工序较为复杂，容易造成施工中的桩孔与桩身的质量问题。因此，强化成孔过程和成桩的检测工作是保证成桩质量的必要手段，以下将针对成孔与成桩检测方面进行分析。

1灌注桩的成孔检测

灌注桩的成孔施工类型属于地下隐蔽工程，在施工过程中，容易受到地质条件的复杂性以及施工工艺的限制等因素的影响，同时，由于人工操作失误不当导致机械出现故障问题等，进而导致成孔过程出现斜孔、塌孔、扩径、缩径和孔底沉渣过厚等现象的发生，使得灌注桩的成孔施工质量出现问题。例如：斜孔问题会给下钢筋笼施工环节造成困难；桩孔的缩径现象会导致桩径变小，进而降低了桩侧和桩端的承载力；扩径现象会增加桩侧的阻力，导致桩底的阻力难以有效发挥，同时，需要加大混凝土的浇筑量，使得施工的成本费用增加；孔底沉渣过厚的现象会导致端承桩的承载力下降。以上问题不管出现哪种，都会极大影响施工质量，且过程中需要对出现问题的环节进行返工，难以保证施工如期完成。因此，灌注桩的成孔质量检测需要在混凝土浇筑施工之前进行，同时需要根据国家对于桩基设计的相关标准和要求作为检测的依据。

1.1桩位偏离检测

桩位的实际位置与设计位置发生偏离现象主要由于钻机的对位不准确，导致钻孔发生偏斜，钢筋笼下孔的偏差原因造成。桩位偏离问题的发生通常会超出设计范围，进而使得桩基的承载力难以保证，降低了工程施工的稳定性和可靠性，提升了工程施工的成本费用，甚至无法保证按时完工。因此，需要工作人员在成桩后利用经纬仪对桩位中心位置的偏差值进行测量，确保出现的位置偏差在设计位置的允许范围内。

1.2垂直度检测

当前在对垂直度进行检测的过程中主要应用的是超声波法，超声波法需要借助超声波孔壁测试仪来完成，如图1所示。检测的过程中，需要利用绞车将探测器放入孔内，并确保探头处于铅锤状态。利用超声波孔壁测试仪来检测的原理是由发射传感器将超声振荡器产生的经放大后的电脉冲转换为声波，并使其向孔壁方向传播，期间由于通过孔内泥浆，泥浆与孔壁底层产生较大的声阻抗差异，使得声波在传播到孔壁后形成反射现象，并由接受传感器将声波接收，在声波传播期间，将传感器发射和接收声波的时间进行记录，进而由时间差就可得到声波在孔内泥浆中传播的时间。声波探头中的传感器有四组，通常呈现十字交叉的布置方式，进而确保将孔内两个相反方向的传感器和孔壁的距离探测出来，并计算出钻孔孔径，通过沿孔深的连续测试，就能够根据测量值将整个钻孔孔径的剖面变化图体现出来。

图1 超声波测试图

1.3孔底沉渣厚度的测量

在测量孔底的沉渣厚度时主要会应用测锤法、电阻率法、电容法和声波法等。其中，测锤法为比较常用的方法。在测量时，需要将测绳系在锥形锤的上端，并将测锤放入孔内使其缓慢沉入孔底，当工作人员凭借手感判断出沉渣的顶面位置时，测绳深度与桩孔的深度差就是沉渣的厚度。这种测量方法操作起来简便易行，同时，能够有效节约测量成本，因而在工程检测中得到了广泛应用。

2桩身的完整度检测

2.1低应变反射波法

在利用低应变反射波法的过程中，需要将桩看作是一维弹性匀质杆件，在桩身的顶部受到竖向激振作用产生弹性波，弹性波沿着桩身向下传播，在遇到桩身截面波产生的阻抗作用时产生反射波，再经过传感器接收并通过仪器放大和对数据的处理将桩身不同的反射信息体现出来，进而判断出桩身的完整性以及桩身出现缺陷和漏洞的具体位置和程度。在对桩身的完整性类别进行分析时，首先需要分析桩底的反射信号情况，对桩身的缺陷信号进行确认，如果计算波速在正常范围内，同时没有缺陷反射信号显示，则可将桩身定位Ⅰ类桩；如果显示轻微缺陷反射信号，则为Ⅱ类桩；如果没有显示桩底反射信号，且有严重缺陷或周期性反射波，则说明桩身为Ⅳ类桩。在定义桩身类别时，需要根据施工的具体情况以及当地的地质条件进行判断，同时还可采用其他方法进行验证。

图2反射波法测试图

2.2声波透射法

声波透射法在应用的过程中需要将声测管预埋在灌注桩中用于对声波的发射和接收，由于桩身存在缺陷，使得缺陷位置与混凝土之间形成一定界面，声波在桩身混凝土介质传播过程中会进行反射、折射，同时声波能量会出现吸收与衰减的过程，将声波的这些变化过程中的数据进行处理并根据参数的变化就能够检测出桩身的完整性。声波透射法在检测桩身完整性的过程中，能够做到全面、细致的检测，同时能够收集到大量的数据信息，进而提高检测工作的精准度。

2.3钻芯法

钻芯法需要应用液压钻机，金刚石单动双管钻进的钻探技术，在确保操作无误的情况下能够保证钻孔的垂直度符合施工标准。通过对桩身上钻取的混凝土芯样和桩端岩土芯样的观察和测试，判断桩身混凝土的胶结情况，进而保证桩身的质量，避免桩身出现夹泥、离析、断桩等问题。通过对芯样的观察还能对桩身混凝土的强度是否符合设计要求进行检验，同时，检测出桩长和桩底的沉渣厚度、桩底持力层的岩石性状和进入基岩深度是否规范以及桩长是否为真空状态。钻芯法的应用能够更加直观的将桩身存在的问题体现出来，与其他检测方法相比具有更加实用的优势特点，同时，检测的结果更加精准、可靠。该方法的应用适用于多种施工地质条件，在大直径钻孔灌注桩的成桩质量检测中得到了广泛的应用。

3单桩竖向抗压承载力检测

3.1高应变法

高应变法的作用原理主要是利用重锤对桩顶产生冲击作用，对桩顶部的速度和力里程曲线进行测量，并借助波力理论进行分析，检测出单桩竖身抗压的承载力和桩身的完整性。高兴变法相对于低应变法而言，在对桩身的完整性检测上具有较高的准确度和可靠性，同时能够产生较大的激振能量，在判断桩身缺陷的位置与程度上更为适用。

3.2静荷载试验

单桩竖向抗压承载力静荷载试验通过对桩基础逐级加载的反力装置产生的反力以及将液压式千斤顶置于桩顶使其产生对桩基础的荷载力，不断增加荷载的过程中对不同荷载下桩身的沉降程度，并根据荷载和沉降曲线将桩身的极限承载力计算出来，进而使得桩基础的荷载力满足设计标准和要求。

3.3桩基础的深层平板载荷试验或岩基平板载荷试验

根据《建筑地基基础设计规范（GB50007-2011）》 第 8.5.6条和《建筑基桩检测技术规范（GB50007-2011JGJ106-2014）》第3.37-2条，当桩端持力层为密实砂卵石或其他承载力类似的土层岩层时，对单桩承载力很高的大直径端承型桩，可采用深层平板载荷试验或岩基平板载荷试验确定桩端土的承载力特征值。

3.4 钻芯法

对于端承型嵌岩大直径灌注桩，当受设备或现场条件限制无法检测单桩竖向抗压承载力时，根据《建筑基桩检测技术规范（GB50007-2011JGJ106-2014）》第3.37-2条，可采用钻芯法，取桩端持力层的钻芯进行抗压强度试验，从而检验桩端持力层的数据是否和地勘一致，间接论证单桩竖向抗压承载力。缺点是只有端承型大直径灌注桩，当受设备或现场条件限制时才可以使用。因其不像静载试验的实验报告中可以直接找到此结论，所以事先征得咨询审图中心、质检站等相关机构同意。

3.5自平衡法桩检测

其原理是将通过荷载箱（一种特制加载装置）在混凝土浇注之前和钢筋笼一起埋入桩内相应的位置（具体位置根据试验目的定），将荷载箱的加压管以及所需的其他测试装置从桩体引到地面，然后灌注成桩。自平衡法以油压压强产生加载力，因此不需像静载试验一样需要足够大的场地和吊装很大的配重。但自平衡法的受力条件与桩的实际工作状态不同，工程实际中桩竖向承载力是从上向下传递，而桩承载力自平衡法是将力由桩身某个部位向上压，所产生的摩擦力是负摩擦力。由于设备（如荷载箱）是埋入桩内的，并不能反复利用，因此成本较高。

结语

综上所述，大直径钻孔灌注桩施工具有一定的难度和复杂性，在施工过程中容易由于机械及人为操作等问题造成施工质量不过关。通过对成孔和成桩的质量检测，能够及时发现施工中的问题并进行有针对性的处理，进而确保工程的施工质量。在此过程中，主要应用应力波发射法、声波透射法和钻芯法以及静载试验、平板载荷试验、自平衡法桩检测对基桩的质量和承载力进行检测，能够确保检测结果的准确性，进而保证检测工作的有效性和施工的质量。

参考文献

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