樁基檢測論文范文
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第1篇
在建筑工程樁基礎施工過程中，其成孔質量會直接影響混凝土灌注樁的質量。當成孔直徑低于標準值時，會直接影響樁基的承載能力，如果成功直徑高于標準值，則有可能造成樁基上部阻力增加而限制樁基承載能力的充分發揮。如果樁孔位置出現偏差，則會在一定程度上影響樁基承載力的發揮。因此，樁基成孔的大小與樁基的質量有直接的關系，對成孔質量和大小產生影響的因素主要包括成孔的位置、深度、垂直度等因素，這些因素也是成孔質量檢測過程中檢測的主要內容。
1.2樁基承載力檢測
樁基承載力對整體建筑結構的穩定性有極大的影響，因此做好樁基承載力的檢測對保證整個建筑工程的質量具有重要意義。
1.2.1靜荷載試驗法
靜荷載試驗法主要是對樁基的靜荷載進行檢測，檢測主要采用橫向靜荷載測試和縱向靜荷載測試兩種方法，在實際工程中對樁基進行檢測時，普遍使用縱向靜荷載測試對樁基進行檢測。靜荷載試驗法通常是用來檢測工程試樁的承載力，但是由于工程試樁不能進行破壞性試樣，而導致檢測的結果準確度不是很高。
1.2.2高應變動測法
高應變動測法主要是通過重錘的方式對樁基頂部進行樁基試驗，當重錘時，會產生較大的瞬時沖擊力，這個沖擊力可能會導致樁身發生塑性變形，然后通過樁基的變形速度和曲線進行測量，可以獲得相關的參考數據，然后分析樁基在接近極限階段時的工作性能，以獲得相關的質量檢測數據，以此來計算出樁身的承載能力。
1.3樁基完整性檢測
通過樁基完整性檢測，能夠提前發現存在問題的樁基，以便采取措施進行處理，保證工程的質量。
1.3.1低應變動測法
低應變動測法通過使樁頂承受激振力量使樁身產生形變，同時還會引發樁體周圍土體發生小幅度顫動，這時通過利用儀表對樁頂的震動速率進行記錄，然后對記錄結果進行分析，進而得到樁身完整性相關的數據，并以此數據來判斷樁身的完整性。
1.3.2聲波透射法
聲波透射法是通過利用超聲波在混凝土中傳播時的聲學參數來對混凝土的連續性及斷層、蜂窩等缺陷的位置、大小進行分析的一種方法。該方法中主要利用的參數包括超聲波傳輸的速度、頻率、振幅及波形。
2工程實例
本文選擇某地的一棟高樓為作為研究對象，該建筑檐高39.5，建筑面積9884.2m2，建筑整體采用框剪結構。該建筑的基礎設計采用了鋼筋混凝土灌注樁承臺基礎，灌注樁數量達到240根，灌注樁直徑為600mm，有效樁長25.5m。本次研究主要采用單樁靜荷載試驗法及低應變反射波法作為樁基的檢測方法。
2.1單樁靜荷載試驗檢測
2.1.1選擇試驗方法
該測試中選擇靜荷載試驗檢測作為樁基的檢測方法，主要使用一個采用鋼槽及錨樁組成的法力系統，并用液壓泵對樁頂施加縱向壓力作為測試數據。在施壓的過程中，利用千斤頂進行配合，不斷增加其荷載，同時在千斤頂上安裝一個荷載傳感器，對千斤頂產生的荷載進行記錄。如果樁身發生形變或沉降，傳感器能及時對該變化進行記錄，以記錄的結果作為實驗的數據。
2.1.2分級加載
本次試驗過程中，分為10個等級對樁身進行加載，每個等級所增加的荷載需保持相同，本試驗中每次所增加的荷載值為220KN/m 。
2.1.3形變觀測
在每級加載完成后，分別間隔5分鐘對樁身的變形進行以此記錄，然后每隔30分鐘對樁身的數據進行測量并記錄，當數據變化趨于平穩時停止觀測。
2.1.4沉降標準
針對每隔一小時沉降在0.1mm以內，且連續出現兩次時，說明樁基的沉降已經趨于穩定，這時可以進行下一級的荷載測試。
2.1.5終止加載條件
當樁身在荷載作用下的沉降值與上級荷載的沉降值差異達到5倍以上時；或者樁基在荷載作用下與上級荷載的沉降值差異達到兩倍且樁基經過24小時的加載試驗，其沉降仍未達到規定值時，針對上述兩種情況應立即停止對樁基進行加載試驗。
2.1.6檢測結果分析
本次檢測中使用的是鉆孔灌注樁，進行了三組靜荷載的試驗，符合隨機抽檢原則檢測比例滿足規程要求。
2.2低應變檢測
在樁身頂端安裝一個傳感器，在對樁基進行重錘的過程中，樁基動測儀會產生一定的加速信號，這時可以通過傳感器采集樁基的相關數據并顯示出來。針對本工程，本次測試的樁基檢測數量為48根，檢測的數量及比例符合樁基檢測規范的要求。對低應變實測所得曲線進行分析，當波速在3700-4000m/s時，波形比較規則，樁底能對超聲波進行清晰的反射，測試出樁身并未出現大的缺陷。
第2篇
電路設計尤其是超聲波信號的收發處理采用諸如TX734激勵電路、MAX2038回波放大處理電路等專用IC效果固然理想，但考慮到研發專用設備僅需小批量試制的因素，故在電路方案選型設計時遵循簡單實用、器件易于采購的原則，盡量選用通用元器件實現，系統電路主要由超聲波發射激勵和電源變換單元、超聲波回波信號處理單元、時間差測量單元、單片機控制和數據處理單元組成。排版布線亦盡量參照IC生產廠商的DEMO方案，采用貼片元件的雙面PCB設計制作，以提高樣機研發的一次性成功率。
1.1超聲波收發電路由于檢測裝置工作于井下，井口只為其提供了一路＋24V直流電源，各單元電路的工作電源需要依靠DC／DC變換電路獲得?？刂葡到y和信號處理系統使用的＋5V和±12V電源由LM2596－5．0承擔，其主路輸出＋5V／2A電源供單片機等數字系統使用，將其儲能電感改用5026－47μH環形功率電感，并在其上增加兩個輔助繞組，經整流、濾波和LM78（79）L12三端穩壓IC后產生±12V／0．1A直流電源供信號處理系統使用；超聲波發射采用了高壓脈沖激勵方式，＋200～300V激勵電壓由＋24V供電電壓經簡單的Boost升壓電路獲得，利用單片機送來的1ms周期、5μs脈寬脈沖信號控制MOSFET開關管實現對超聲波發射探頭的激勵，儲能電感選用TDK－NL565050T－822J－PF（8．2mH）貼片電感，NMOS開關管選用2N60即可。超聲波激勵及電源變換電路如圖2所示。經實測，激勵脈沖會在接收探頭中產生一個較大的諧振頻率為5MHz、大約5個周期的串擾信號，為此，接收電路設計了一個對發射激勵脈沖延遲6μs、持續30μs的使能控制信號，控制接收放大處理電路僅在使能信號有效期間實現回波信號的放大和輸出，使之能夠在鋼管內壁和外壁反射的一次、二次回波信號到來之前有效地消除激勵脈沖串擾的影響，使能控制信號時序關系見圖3。檢測裝置中用于時間差測量的TDC－GP2的典型應用是作為超聲波流量計、激光測距儀的時間間隔測量、頻率和相位信號分析等高精度測試領域。在這些應用中輸入信號一般都較強，經簡單處理后即可作為TDC－GP2的START、STOP控制信號使用，而該檢測裝置的超聲波回波信號尤其是多次反射回波信號非常微弱且雜波較大（實測回波信號大約在mV數量級），必須經高增益寬帶放大器放大和濾波、檢波、整形處理后才能勝任。寬帶放大器由AD604承擔，可獲得6～54dB的增益并可由VGN端電壓連續控制，可較好地滿足超聲波回波信號高速高增益放大的要求［2］?？紤]到僅需將回波信號放大處理后形成STOP控制脈沖即可，故電路僅利用可調電阻對2．5V基準電壓（由TL431產生）分壓獲得的VGN電壓進行增益設定，但設計電路亦有預留接口可用于接受經單片機和DAC輸出的AGC控制電壓，實現增益的閉環控制。AD604前級放大電路如圖4所示。帶通濾波器選用由MAX4104構成，設計中心頻率為5MHz，帶寬約為1MHz；鉗位和檢波由AD8036完成，具有卓越的鉗位性能和精度高、恢復時間短、非線性范圍小、頻帶寬的特點；檢波輸出信號的整形處理由MAX9141負責，這是一款具有鎖存使能和器件關斷功能的高速比較器，具有高速、低功耗、高抗共模能力和滿擺幅輸入特性等，回波信號經其整形處理后可獲得理想的脈沖前沿，并便于與TTL邏輯電平接口，還可以方便地實現回波信號輸出的使能控制。信號調理電路如圖5所示。
1.2時間差測量電路回波信號時差測量選用了德國ACAM公司的高精度時間間隔測量芯片TDC－GP2。TDC－GP2采用44腳TQFP封裝，內含TDC測量單元、16位算術邏輯單元、RLC測量單元及與8位處理器的接口單元和溫度補償單元等主要功能模塊，利用內部ALU單元計算出時間間隔，并送入結果寄存器保存。TDC－GP2基于內部的硬件電路測量“傳輸延時”，以信號通過內部門電路的傳輸延遲來實現高精度時間間隔測量，測量分辨率可達pS數量級，可以很好滿足項目測量的要求。單片機在給超聲波傳感器提供發射激勵脈沖的同時給TDC－GP2提供START信號指令使之開始計時工作，超聲波接收頭接收到的反射回波信號經放大、處理后作為STOP指令信號，由TDC－GP2完成兩次反射波時間間隔的測量。由前述可知，STOP與START信號的時間差大約在6～40μS之間，時差測量分辨率約為0．07μs，為此，設定TDC－GP2工作于“測量模式2”，在該模式下芯片僅使用通道1，可允許4個脈沖輸入，實現STOP1與START信號之間的時間差測量，測量范圍在60ns～200ms，然后，由TDC－GP2計算出各回波信號間的時間差Δt＝tB－tS＝tn－tn－1。測量原理如下：在輸入START信號指令后，芯片內部測量出該信號前沿與下一時鐘上升沿的時差，標記為Fc1；之后，計數器開始工作，得到predivider的工作周期數，并標記為Cc；這時，重新激活芯片內部測量單元，測量出輸入的STOP1信號的第一個脈沖（一次反射回波）前沿與下一時鐘上升沿的時差，標記為Fc2，將STOP1信號的第二個脈沖（二次反射回波）前沿與下一時鐘上升沿的時差標記為Fc3，……；Cal1和Cal2分別表示一個和兩個時鐘周期。
1.3單片機接口電路實現系統控制和數據處理的單片機選擇余地較大，項目結合TI公司中國大學計劃選用了美國德州儀器公司生產的MSP43016位單片機，具有16位總線、帶FLASH的微處理器和功耗低、可靠性高、抗強電干擾性能好、適應工業級運行環境的特點，很適合于作現場測試設備的控制和數據處理使用［4］。TDC－GP2其與單片機的通信方式為四線串行通信（SPI），利用MSP430的4個P2．x和P4．2I／O口實現GP2的選通、中斷和開始、結束使能以及復位等控制功能。MSP430除用來對GP2控制和數據處理外，還可以留出一些資源實現設備其他電路和動作機構的控制使用。單片機接口電路原理和程序流程分別如圖8和圖9所示。
2結束語
第3篇
1.1樁施工質量的概念
本文討論時將支護樁和基樁統一稱為基樁。文獻[3]第9章為樁基工程質量檢查和驗收，該章表述了樁基工程施工質量檢查和驗收的要求，但未能完全表達清楚樁基施工質量檢驗和樁身完整性的內涵。文獻[3]中的9.4.2條為強制性條文，其規定為“工程樁應進行承載力和樁身質量檢驗”，在9.4.5條中指出樁身質量還包括對樁身混凝土強度的認定。
1.2樁身完整性的概念
文獻[4]中3.1.1條為強制性條文，其規定為“工程樁應進行單樁承載力和樁身完整性抽樣檢測”，本文僅對樁身完整性進行討論，而不討論單樁承載力檢驗。文獻[4]中對樁身完整性的定義為反映樁身截面尺寸相對變化、樁身材料密實性和連續性的綜合定性指標；對樁身缺陷的定義為：使樁身完整性惡化，在一定程度上引起樁身結構強度和耐久性的降低的樁身斷裂、裂縫、縮頸、夾泥（雜物）、空洞、蜂窩、松散等現象的統稱。從樁身完整性和樁身缺陷的定義可見：樁身完整性是一個綜合性指標，且為定性指標，而非定量指標，表征了樁身質量的特定屬性，由于其是定性指標，對樁身完整性的判定可能有一定人為影響因素，即對同一根基樁樁身完整性的判定類別會因人而異。按文獻[4]對樁身完整性的定義理解，在極端情況下，樁體全部由相同浮漿組成，其樁身完整也可判定為Ⅰ類樁；此外，樁身缺陷的表述也是一個定性指標，在現有技術手段條件下難以完全量化表達。以上分析可知：樁身完整性不包括樁身混凝土強度等級、鋼筋配置、鋼筋混凝土保護層厚度、基樁位置、沉渣厚度及樁底巖土體的性能等指標，換言之，樁身完整性只表達了基樁施工質量的某些特性，其合格判定不能說明基樁施工質量合格。
2基樁樁身完整性檢測方法探討
文獻[4]中對樁身完整性的檢測給出了3種方法：低應變法、鉆芯法和聲波透射法。3種非破損、局部破損檢測方法各有特點，檢測費用也有較大差異。對人工挖孔混凝土灌注樁上述3種檢測方法均可，處于節約檢測費用的考慮，人工挖孔混凝土灌注樁采用低應變法檢測樁身完整性的較多，但由于重慶地區人工挖孔混凝土灌注樁多為嵌巖樁，該檢測法本身就有先天不足，對于短樁（長徑比小于5）采用低應變法檢測，檢測數據難以反映樁頭缺陷。由于各種技術的、非技術的原因，當前旋挖鉆孔混凝土灌注樁在重慶地區使用較多，出現的基樁施工質量問題也較多，為此，重慶市城鄉建設委員會組織有關單位編制了《旋挖成孔灌注樁工程技術規程》DBJ50-1560-2012[5]，該規程規定旋挖鉆孔灌注樁只能采用鉆芯法和聲波透射法檢測樁身完整性，初始檢測時推薦采用聲波透射法進行全數檢測，有關職能部門要求對旋挖成孔灌注樁在第一家檢測機構對樁身完整性檢測的基礎上，由第二家檢測機構抽測總樁數的15%進行復檢，復檢方法可采用鉆芯法或聲波透射法，上述要求在確保旋挖成孔灌注樁樁身完整性檢測的真實性及保證基樁施工質量實踐中證明是非常有效的。旋挖成孔灌注樁樁身完整性復檢方法本文推薦鉆芯法，而非聲波透射法。理由如下：有資質的檢測機構采用聲波透射法（且用相同的檢測設備）按國家、行業和地方現有專業檢測規范，對同一根基樁其檢測結果一般差別不大。鉆芯法檢測基樁不僅能反映樁身完整性，還可反映樁身混凝土實際強度，文獻[4]中7.6.4條給出了鉆芯法檢測樁身完整性的判別標準，而7.6.5條卻給出的是基樁成樁質量的評價標準，2個條款規定的本質有所差別，即樁身完整性即使是Ⅰ類樁，也不表明該樁成樁質量合格。在采用鉆芯法檢測樁身完整性及成樁質量時應注意以下問題。（1）抽樣和復檢抽樣數量的選擇。抽樣數量選擇的原則是成本與質量平衡的綜合結果，文獻[4]規定為10%，重慶地區規定是15%；當發現抽檢基樁中部分基樁存在不合格問題時，對未采用本方法檢測的基樁，其質量如何按批評定？文獻[4]中無具體規定；可能的解決方法是在未檢測樣本中再復檢，復檢應抽樣數量的選擇原則為：首先可按國家現行有關規范[1，8]進行復檢抽樣，其次也可按基樁完整性檢測方案約定的復檢方法進行復檢。（2）鉆芯位置的選擇。文獻[4]對鉆芯法檢測基樁完整性的鉆孔數量和鉆孔位置在其7.3.1中有明確規定，一般情況下應嚴格執行。但對擴底樁檢測可能存在一定問題，例如，某人工挖孔擴底混凝土灌注樁采用聲波透射法檢測因樁底缺陷判定為Ⅲ樁，采用鉆芯法在樁中心附近鉆芯檢測判定為Ⅱ樁，開挖檢查擴孔部分混凝土為松散骨料，因此，判定該樁為Ⅳ樁，并采取了相應處理措施。（3）鉆具的選擇。文獻[4]要求采用單動雙管鉆具，鉆頭選擇適當的金剛石鉆頭。實際現場檢測鉆孔時，鉆具不符合要求造成檢測結果失真。如某工程基礎為旋挖成孔灌注樁，鉆芯最初未采用單動雙管鉆具，所鉆芯樣均為松散混凝土骨料，而后用500mm直徑旋挖鉆筒鉆取混凝土芯樣，所鉆500mm直徑芯樣完整，隨后鉆芯改為單動雙管鉆具，各基樁檢測芯樣均完整，未出現芯樣只有混凝土骨料情況。（4）沉渣厚度的檢測。成樁后樁底沉渣厚度的檢測一直較為困難，但對端承樁而言，沉渣厚度的大小直接影響基樁承載力，對此文獻[3]有專門說明，實際現場操作時沉渣厚度檢測應按文獻[4]中7.3.6條的規定執行。(5)同孔位、相同或不同位置高度的混凝土芯樣特征的判讀和認知問題。通常認為鉆芯法檢測基樁樁身完整性和判定樁身完整性比低應變法和聲波透射法要嚴，特別是鉆孔數為1孔時情況更是如此，加之文獻[4]中用表7.6.4判類表達與該條條文說明有一定出入，因此，Ⅱ、Ⅲ類樁的判定人為因素可能性較大；出現基樁完整性判類差異也與鉆具關系較大，如某工程旋挖成孔灌注樁完整性檢測時，因鉆頭選擇欠佳，混凝土鉆芯芯樣外表面較粗糙，后改進鉆頭后此現象基本消失，但最初基樁完整性檢測的結果多判為Ⅱ類樁，而后面檢測的基樁則判為Ⅰ類樁。（6）芯樣取芯率問題。目前部分檢測技術人員使用芯樣取芯率來判別基樁樁身完整性，這種思路在地標《旋挖成孔灌注樁工程技術規程》DBJ50-156-2012[5]附錄B得到反映，但行業標準《建筑基樁檢測技術規范》JGJ106-2003[4]未做出類似規定。在具體實踐中應根據檢測現場鉆具等實際情況，合理使用相應規范判定基樁樁身完整性。（7）芯樣有效的問題。芯樣有效性的問題實質上是檢測機構檢測人員工作態度問題。當前鉆芯法檢測基樁樁身完整性多數情況由鉆樁隊伍完成，在現場檢測人員不到位的情況下鉆樁隊伍有可能提供假芯樣，這會造成如下后果：完整性合格樁可能判為不合格，完整性不合格樁可能判為合格；樁底沉渣厚度無法判定；樁身長度判定不準確，樁底巖樣不真實。上述問題應引起檢測機構等單位的高度重視，否則將會出現虛假報告。
3基樁檢測實例分析
實例1：某混凝土框架結構廠房工程，基礎采用人工挖孔灌注樁基礎，基樁坐落在拋填土地基上，拋填土最大厚度為20m左右，廠房驗收合格后擬交付使用。廠房閑置期間發現局部混凝土框架梁開裂嚴重，業主委托某檢測中心對梁裂縫進行檢測，并提出處理建議。工程技術人員現場檢測時，發現一層局部填充墻有斜裂縫，開挖探坑發現開裂梁段柱下地梁也存在斜裂縫，為此，查閱基樁檢測報告及有關竣工驗收資料，發現某檢測機構出具的基樁完整性檢測報告反映該廠房基樁為全數檢測，檢測結果均為合格樁。隨后某檢測中心要求委托方對基樁進行開挖檢測，檢測中心工程技術人員根據現場情況初步擬選了3根基樁進行開挖檢測，3根基樁均為拋填土最深位置，3根基樁開挖深度均為9m左右時，其中1根樁樁長只有8m，坐落在拋填土上；1根樁在距樁頭4m處樁身斷裂，裂縫寬度20mm，從裂縫處觀察及檢測，下部基樁混凝土無配筋；1根樁經施工單位自查獲知基樁未嵌巖。該實例說明，檢測機構及相關單位應嚴格按國家現行有關法律、法規和標準嚴把施工質量關，杜絕虛假檢測報告，否則害人害己。實例2：某住宅小區4棟底框磚混住宅樓，基礎采用旋挖成孔灌注樁。第1家檢測機構采用聲波透射法對旋挖成孔灌注樁樁身完整性進行全數檢測，第2家檢測機構采用鉆芯法對旋挖成孔灌注樁樁身完整性進行復檢。其中4號樓共有75根旋挖成孔灌注樁，鉆芯法抽樣檢測樁身完整性的樁數為12根，其中包括第1家檢測機構判斷的2根Ⅳ樁，結果為1根樁樁身完整性判定為合格，但沉渣厚度為300mm超過規范[3]允許值，1根樁樁身完整性判定為Ⅱ樁，且沉渣厚度未超過規范[3]允許值。鉆芯法檢測12根基樁結果為：Ⅰ類樁有7根，Ⅱ類樁有4根，Ⅲ類樁有1根，無Ⅳ類樁；其中4根樁樁頭存在浮漿，3根樁樁底沉渣厚度超過50mm。上述實例說明，基樁樁身完整性和其施工質量是兩個既有聯系但也非完全相同的兩個概念。因此，委托檢測項目和要求有所差別；其次實例表明聲波透射法對旋挖成孔灌注樁的浮漿識別可能存在漏判的情況，當沉渣厚度在100mm左右時聲波透射法識別樁底沉渣問題也可能存在誤判的情況。
4結語