嵌岩桩检测

岩土二班刘思炎 学号20070110710

随着我国国民经济快速增长和人民生活水平的提高，无论是办公条件还是住房需求都向高层发展，因此许多大中城市的高层建筑拔地而起。在地质条件良好的情况下，绝大多数高层建筑首选基础形式为人工挖孔桩，因为人工挖孔桩桩径大，桩端可扩孔至桩径的1.3~3倍，通过风镐或爆破使桩端嵌入中风化或微风化基岩中1~3倍桩径的深度，单桩承载力特征值在1.5×104kN~2×104kN，甚至更高。

人工挖孔桩的应用使得检测其承载能力等各方面质量有着重要意义，作为学生从事现场经验很少，那么借鉴有经验者的实验结果作为参考成为很好的途径。以下为从网络搜集的切实可行的人工挖孔嵌岩桩的检测方法，希望能在搜集资料的过程中有所得。

工程桩应进行承载力检验是现行国家标准《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）和《建筑地基础设计规范》（GB50007-2002）以强制性条文的形式规定的；桩身完整性检测和单桩承载力检测是GB50202质量检验标准中的2项主控项目。行业标准《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003）3.3.5条文中也规定了工程桩竣工验收前要进行桩身完整性检测和单桩竖向承载力检测。也就是说，必须提交桩身质量合格、单桩承载力满足设计要求2项主要内容的检测报告，这样的桩基工程竣工验收时才能评定为合格工程。但是目前由于做承载力检测费用较高，因此仍有不少人工挖孔桩只做低应变桩身完整性检测，不愿做单桩承载力检测，这将在某种程度上给建筑工程留下隐患。目前桩基检测市场进行单桩承载力的方法大致有以下4种。 静载荷试验

根据JGJ106-2003中3.3.5条规定，应采用单桩竖向抗压承载力静载试验进行验收检测，但是人工挖孔嵌岩桩单桩承载力很高，无论是做锚桩反力静载试验还是做堆载反力静载试验，其费用都较高，建设方或开发商都很难接受。在设备或场地条件受到无法进行单桩承载力检测时，可以在场地上选1个小直径桩或在4根工程桩中间设计1根小直径模拟试验桩做静载荷试验，用其试验结果来推算其他大直径桩的承载力。 高应变动力检测

由于单桩静载试验费工费时，且检测费用较高，近10多年来，我国工程界的专家、学者借鉴国外的经验和结合中国的国情，经过不懈地研究和探索，高应变法检测单桩承载力已成为一种比较成熟的测桩新技术，也得到我国建设主管部门和桩基工程界的认可。JGJ106-2003中3.3.6条也提出可采用高应变法进行单桩竖向抗压承载力验收检测。当单桩承载力特征值在1×104kN以上，由于场地条件和没有20t以上的重锤时，JGJ106-2003中9.2.4条又规定，锤的重量应大于预估单桩极限承载力1%。以上情况导致无法进行检测。 桩承载力自平衡法检测①

前几年，由于大直径嵌岩桩单桩承载力很高，无法进行检测，因此请有丰富实际经验的岩土工程和结构工程的专家对单桩承载力进行论证，为建设单位或开发商解决了难题并节约了检测费用，但不科学，因此建设主管部门不允许搞专家论证，将江苏省地方标准《桩承载力自平衡测试技术规程》（DB32/T291-1999）作为新技术、新方法进行推广应用。用这种方法测出的大直径嵌岩桩单桩承载力又值得质疑，因为自平衡试桩方法是将荷载箱埋在桩的底部，压力向上顶桩身的同时向下压桩底，使桩的摩阻力和桩的端阻力互为反力，其工作原理与破坏机理与传统的静载荷试验也是有不同的，因此这种试桩方法我国目前还不能列入《建筑基桩检测技术规范》。

自平衡试桩法是接近于竖向抗压(拔)桩的实际工作条件的试验方法。其主要装置是一

种特制的荷载箱，它与钢筋笼连接而安置于桩身下部。试验时，从桩顶通过输压管对荷载箱内腔施加压力，箱盖与箱底被推开，从而调动桩周土的摩阻力与端阻力，直至破坏。将桩侧土摩阻力与桩底土阻力迭加而得到单桩抗压承载力，其测试原理见图1.1。

基桩低应变动力检测

此法目前已广泛应用于基桩工程对桩质量缺陷的检测当中,应力反射波法即为基桩低应变动测方法中最常用的一种。其基本原理是振动理论，将混凝土桩简化为一维弹性杆件，且将桩与桩间土视为一个线性振动系统，该系统在低应变范围内的振动量级是微小的，其特征参数在测试过程中是保持稳定的，系统对来自外界的激振的响应也是唯一的。所以，当桩顶受到激振后，其响应

（应力、应变或位移）便以波动的形式在桩身中传播，通过分析接受到的桩身反射信息，便可分析出桩身波阻抗的变化情况，从而得到桩身的完整性状况。

如图1所示，桩身结构完整入岩较深的嵌岩桩的反射波曲线，在直达波与桩底反射波之间，曲线并不平缓，是因为在入射应力波（波前面为压缩应力波）由软弱地层进入坚硬的岩层时，地波的阻抗增大，使得此处有一个非常明显的直达波位相反的“入射岩反射波”（即波前为拉伸应力波），当压缩应力波进入嵌入岩层中的桩身混凝土后，由于桩周岩层的密度相对均匀，使得压缩应力波的抵抗相对减小，导致入岩反射后的曲线从基线的上方降至基线

以下，然后又缓慢地升到基线的附近。经大量测试发现，桩嵌入的岩层越硬，“入岩反射波”的幅值就越大，其后的负向跳动的幅值也就越大；桩嵌入的岩层越深，入岩反射后的曲线在基线下发传播的时间就越长，如图2，如图3，如图4所示。

其中图2与图3相比，图2显示桩嵌入的岩层相对图3中桩嵌入的岩层软，或图2中岩层的密度，与其上覆土层的密度差，相对比图3的要小，而图3与图4相比，图3显示桩嵌入岩层较浅，图4显示桩嵌入岩层较深。如果把嵌岩桩测试曲线在时域里压缩，则可看到嵌岩桩测试曲线的另一特征，即由于“入岩反射”的一次反射和二次反射曲线相位相反，且前者曲线的尾段与后者曲线的首段重合，如图5所示。

上述4种大直径嵌岩桩承载力检测方法，相比而言，静载试验是直接的传统的方法，其试验结果是准确度高，但费工费时，检测费用相对较高；高应变法检测单桩承载力在我国的应用不到20年，目前仍处于发展和完善阶段，是作为以检测单桩承载力为主的试验方法，属于间接法，尚不能完全取代静载试验，但省工省时，检测费用相对较低，该方法可靠性的提高，在很大程度上取决于检测人员的技术水平和经验；桩承载力自平衡法试验方法是1969年由日本的中山和腾关最早提出的，在我国工程界，1995年史佩栋教授在许多地方做了推广介绍，后来东南大学土木工程系对该方法进行研究，编制了江苏省地方标准《桩承载力自平衡测试技术规程》；低应变动力检测受各种因素的影响，当对其曲线认识不足时，对桩底反射辨认不清，甚至造成误测。

根据JGJ106-2003的3.3.7条和GB50007-2002的10.1.文，对于大直径嵌岩桩确因设备或场地条件无法检测单桩承载力时，可采用“多种方法合理搭配，优势互补”的原则，如采用钻芯法钻取桩端持力层中风化或微风化岩石芯样检验桩端持力层是否满足设计要求，换言之，如果桩端持力层岩石芯样不满足设计要求，那么单桩承载力也就不满足设计要求。解决的办法是，对于大直径嵌岩桩，单桩承载力很大，用静载试验或高应变法都为力时，最好是在成孔之后、灌注混凝土之前用岩基静载试验检验桩端持力层是否满足设计要求，如果桩端持力层岩石不满足设计要求，可将嵌入深度加深或将扩大头尺寸增大。笔者曾对很多大直径嵌岩桩的持力层用岩基静载试验进行检验，发现不少的工程桩端持力层不满足设计要求，尤其是中风化泥质粉砂岩、粉砂质泥岩这种属于软岩、极软岩类型的桩端持力层，其地基承载力有时与设计要求差得较大，有的需要将孔再挖深1m~2m甚至3m~5m才能满足设计要求。这样做的好处是把事后检测提前到事前预控中，能及时消除工程隐患，不需要等到桩基施工结束后28d再检测单桩承载力是否满足设计要求。下面举2个工程案例予以进一步说明。

①巢湖某综合楼，地上11层，框剪结构，地下1层，基础采用41根直径为800mm~1000mm、桩端扩大头直径1000mm~1400mm的人工挖孔桩，桩端持力层为⑤-2层中风化粉砂质泥岩，地基承载力fak=2000kPa,检测单位做了3个桩孔岩基静载试验，其结果是地基承载力末达到2000kPa，东南大学建筑设计研究院根据检测单位提交的检测报告作出变更：将桩端扩大头直径变为1400mm~1800mm，桩端嵌入深度增加900mm，效果良好。

②宿松县某综合楼，地上10层，框架结构，地下1层，基础采用15根直径1200mm~1400mm、桩端扩大头直径为1600mm~2400mm的人工挖孔桩，桩端持力层第⑤层中风化泥岩，地基承载力fak=800kPa,检测单位做了4个桩孔的岩基静载试验，其中一个桩孔地基承载力fak只有200kPa,孔深为11.9m,后来下挖后发现，往下全是煤矸石系列的煤系地层，重新钻探到30m深仍然是这种地层，现设计变更将原扩大头直径2400mm改为3200mm，如果不是检测单位在灌注混凝土之前及时查出，其后果将不堪设想。