高层建筑工程施工中桩基检测技术的运用策略

高层建筑工程施工中桩基检测技术的运用策略

焦志刚

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摘要：随着我国建筑业的迅速发展，建设项目的范围越来越广，有关的法规和标准也越来越完善和深化。随着施工工艺的优化，施工工艺的不断改进和完善，在确保桩的质量的前提下，采用了一系列高新技术和测试手段，为建筑业提供了一个稳定的发展前景。

关键词：高层建筑；桩基检测

1 常见桩基检测方法

1.1 成孔质量检测

钻孔的成孔品质对桩的成桩效果有很大的影响。若钻孔直径过细会导致桩身侧摩阻力和桩尖端承载力下降，整体承载力下降。若桩身的上部直径扩大，会使桩身的上端阻力有所上升，而下端的抗剪能力则无法充分发挥，且单个桩的浇筑数量会加大，也会使成本上升。桩孔的偏移会导致桩的垂直荷载特征发生变化，使其无法充分地发挥其承载力，而且易出现钢筋笼吊装困难、塌孔、钢筋保护层厚度不够等问题。若是桩底土厚度较大，会导致桩身长度减小，而端承桩又会对桩顶承载性能产生直接的影响。所以，在浇筑之前，钻孔的质量是保证成桩质量的关键。

以桩孔径和垂直度检测为例，常见的有简易法检测，即通过对灌注桩施工、检测的分析，行业内总结出几种简单的孔径、垂直度检测的技术与方法，适用于无专用孔径、垂直度仪的情况下进行孔径检测。检验装置也可以制造简易工具，例如钢筋笼式、六边木条铰链式、卡尺式等。在各种检测方法中，钢筋笼比较常见，它具有制造简便、检测方法简便、可行等优点。在此种检测过程中需要应用到“检孔器”设备，其外形类似于一个小的钢丝网，按检测桩的桩径来确定其尺寸，其外径D可参考表1（外径不超过钻杆的直径），L为3.0～5.0m（在桩径大时L为最大，也可以在一定范围内延伸）。

表1 检孔器外径尺寸表

1.2 桩的承载力检测

目前，我国常见桩的承载力检测手段有：静载荷试验法、高应变动法两种。

(1）静荷载试验。桩承载力与加载率有着密切的联系，需要注意的是，虽然静载荷测试是最缓慢的，但也是最贴近实际的载荷速度，因此，在国际上经常采用静载荷实验的方法来衡量桩承载力。

(2）高应变动法。长期以来，国内都是常用静态试验来测定单桩的承载量，而静载荷试验由于设备多，耗费大，试验周期长，场地要求高，抽样率低，不能适应地基建设的要求。所以，近二十年来，地基基础的动态检测技术在国内得到了快速发展。桩身动态试验通常是在桩头上加一个“锤”，使桩身产生振动，然后由专用设备对桩身的振动进行采集，通过对桩身的振动进行分析，得到反映桩身性能的资料，以此来判定桩身完整性，检验桩身的施工效果，以及计算桩身的承载力。相对于常规方法，地基动态试验具有成本低廉、快速准确等特点。该技术在实际工程中的使用日益普遍。本文将动态试验分为基础桩高应变动测和地基低应变动测两种方法。

1.3 桩的完整性检测

当前常用的桩基完整性测试技术有：低变形动态试桩法、声波透射法、钻孔取芯法等。

其中低变形动态试桩法的产生，是随着高应变动态测量技术的发展，使得波浪法在桩基础检测中的运用得到了广泛的理解，从而产生的一种新的检测方法。即是指在桩头上施加较小击打力，使桩身及周边土壤发生微小幅度的振荡，并采用仪器测量并记录桩身的振速与加速度，并运用波浪或力学阻抗学原理对其进行检测，以此来判断桩基施工质量，判断桩身完整性，预估桩承力。低应变法具有快速、简便、经济、实用的优点，但也存在缺点，即测桩盲区、大直径桩高频干扰、嵌岩桩等问题；而实际应用中，经过多次的动态、静态比较实验，发现采用该方法计算的桩承载能力计算值与静态荷载试验值相差很大，故通常采用低应变法进行桩的可靠性分析。

声波透射法原理则在于混凝土的特质，混凝土是一种具有多重不均匀的多相态物质。普通的混凝土，声波在其内部的传播速率存在一个区间，如果发现了有裂缝、空鼓、夹泥、密实等缺陷，声波要穿过或经过一个缓慢的介质，就会产生衰减，导致声波的传播时间增加，导致声音的时程增加、计算声速下降、振幅下降、波形失真。

而钻孔取芯法的优势在于，通过对桩身进行钻孔取心的分析，既能全面地认识桩的整体状况，又能确定桩身的沉渣深度和桩端承载力状况，也是目前检测桩的强度最有效的手段。由于钻进取心法要求对桩基进行打孔，故不能作为非破坏性的方法，一般用于在桩体不大于800mm的情况下投入使用。

2 高层建筑工程施工中桩基检测技术的应用

2.1 工程概况

该工程为一居民楼为29层，有两层地下室，平面为长方形，轴径70.000米，宽度21.90米。受不同沉降影响的剪力墙结构，采用桩—筏基。该地块地势平整。地表的相对高度在98.99至100.03米之间。根据地质年代、成因和土壤的物理机械特性，将现场基础土划分为8个层次。工程建设地点为重力式湿陷土，其基础湿陷程度为II。试验结果表明，土壤对混凝土结构没有毒性，对钢筋的侵蚀作用较小。

在此基础上进行了加固后的基础加固，并对其进行了加固。基础桩承载力的设计参数有以下几点。

设计桩直径为600mm。

设计桩长度为20m。

桩的设计高度为-7.75～8.95m。

主要筋：6φ14通长钢筋，6φ14长18.0m钢筋。

混凝土强度：C40。

总桩205桩（包括试桩和锚桩）。

单桩的最大承载能力为6840kN。

2.2 桩基检测技术

a、成孔。

在该项目中，使用JJC-1A孔径仪、JNC-1型渣仪、JJX-3 A井斜仪、深度记录仪（带电脉冲发生器）、电动绞车、孔口轮等。测量了孔深、孔径、孔斜和成孔板的厚度。

表2 成孔质量做检测结果

b、静载试验。

按照设计的需要，对3个试桩（直径为600mm，长度为22.0m）的试桩进行了垂直荷载测试，并在静载荷测试阶段使用了一种新型的缓冲式锚杆。

(1）在每次加载之后，按第5,15,30,45,60分钟测量桩顶部的沉降值。

(2）试验桩的相对稳定性：在每个阶段的每个阶段中，每个阶段的桩头的沉降量不大于0.1毫米，并且在每个阶段的作用下，每个30分钟起，从3个或更多的沉陷观察值来进行。

(3）在桩顶部的沉降率已达较高的水平时，下一阶段的载荷被加至下一阶段。

(4）在卸载过程中，每段荷载保持1小时，每5分钟、15分钟、30分钟、60分钟测得桩上的沉降值。在卸荷为0后，测量桩头剩余沉降值，保持时间为3小时，测试时间为15分钟～30分钟。

c、高应变动力。

本文介绍了FEI-C3型动态测试与测试方法，包括486/40单片机、12-A/D变换、加速传感器、力传感器、重锤等。在测试期间，该仪表工作状态良好，所有的测试仪器都经过了整体的校准。

其高应变探测的理论基础是：在冲击荷载作用于桩顶时，桩体会发生一股向下传递的压力波，该压力波在桩尖处形成一股向下传递的拉力波，然后再继续向上传递，如此循环往复。采用FEIPWAPC程序，采用FEI-C3型桩基动态测量装置，把两个加速度计和两个应变式力传感器，按一定比例对称地设置在桩身侧面，以锤子的自由落点敲击桩头，并将瞬间的冲击力和力信息，用FEIIWAPC进行模拟和模拟，并将其转化为数值数据，再由电脑进行数据处理，并把测量结果记录在光盘上，并将记录在光盘中的试验数据进行重放（力、速度），就能通过计算得到单桩的垂直极限承载力。

3 结束语

在高层建筑中，桩基础的好坏往往直接关系到整个工程的质量。基于此，本文从常见桩基检测方法，以及高层建筑工程施工中桩基检测技术的应用两个方面展开分析与研究，最终得出结论，施工单位要加强对桩基础的检查，确保承载力、完整性和成孔率，同时严格执行各项检查程序，确保施工作业的正常进行，以及施工项目的质量和安全。

参考文献

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