地基基礎(chǔ)質(zhì)量檢測(cè)相關(guān)問題分析論文
【摘要】本文提出了地基基礎(chǔ)質(zhì)量檢測(cè)中經(jīng)常遇到的8個(gè)問題，從規(guī)范、理論和試驗(yàn)上進(jìn)行了一定的分析，也提出了具體工作中的注意事項(xiàng)，希望引起檢測(cè)人員的高度重視，確保檢測(cè)數(shù)據(jù)的科學(xué)和準(zhǔn)確可靠。
【關(guān)鍵詞】特征值;標(biāo)準(zhǔn)值;低應(yīng)變;聲波透射;基準(zhǔn)梁
前言
地基基礎(chǔ)質(zhì)量與工程建設(shè)的安全緊密相關(guān)，從事地基基礎(chǔ)質(zhì)量檢測(cè)工作的責(zé)任重大。在工作中，有幸接觸了省內(nèi)省外的建設(shè)系統(tǒng)、水利水電、公路等從事地基基礎(chǔ)檢測(cè)的單位，他們對(duì)規(guī)范的理解存在一定的偏差，文章提出常見的問題供同行討論，其目的是不斷提高檢測(cè)水平和對(duì)規(guī)范的更好理解。
1低應(yīng)變檢測(cè)樁身完整性
低應(yīng)變法是檢測(cè)樁身完整性的方法之一，快速、較為準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)是其最大的特點(diǎn)，應(yīng)用非常廣泛，得到了廣大檢測(cè)工作者的青睞。但有很多檢測(cè)人員用低應(yīng)變法計(jì)算單樁波速，據(jù)此確定樁身強(qiáng)度。
根據(jù)《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》JGJ106-2003，低應(yīng)變法適用于檢測(cè)混凝土樁的樁身完整性，判定樁身缺陷的程度及位置，規(guī)范中無任何依據(jù)利用單樁波速判定混凝土強(qiáng)度。根據(jù)低應(yīng)變的適用性，其具體的工作大致應(yīng)為：在確定樁身波速平均值的前提下，根據(jù)實(shí)測(cè)的樁身應(yīng)力波速度時(shí)程曲線判定樁身的完整性。
樁身波速平均值的確定是低應(yīng)變檢測(cè)中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，其方法有三：
1)當(dāng)樁長(zhǎng)已知、樁底反射信號(hào)明確時(shí)，在地質(zhì)條件、設(shè)計(jì)樁型、成樁工藝相同的基樁中，選擇不少于5根Ⅰ類樁的樁身波速值計(jì)算其平均值。
2)當(dāng)無法根據(jù)上一條確定時(shí)，波速平均值可根據(jù)本地區(qū)相同樁型及成樁工藝的其他樁基工程的實(shí)測(cè)值，結(jié)合樁身混凝土的'骨料品種和強(qiáng)度等級(jí)綜合確定。
3)根據(jù)《四川省建筑地基基礎(chǔ)質(zhì)量檢測(cè)若干規(guī)定》提供的應(yīng)力波縱波速度與灌注樁混凝土強(qiáng)度等級(jí)關(guān)系的推薦值(見表1)確定樁身波速平均值。
2聲波透射法
聲波透射法適用于已埋聲測(cè)管的混凝土灌注樁樁身完整性檢測(cè)，判定樁身缺陷的程度并確定其位置。其現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)前準(zhǔn)備工作有：1)采用標(biāo)定法確定儀器系統(tǒng)延遲時(shí)間。
2)計(jì)算聲測(cè)管及耦合水層聲時(shí)修正值。
3)在樁頂測(cè)量相應(yīng)聲測(cè)管外壁間凈距離。
4)將各聲測(cè)管內(nèi)注滿清水，檢查聲測(cè)管暢通情況，換能器應(yīng)能在全程范圍內(nèi)升降順暢。
其中第一點(diǎn)和第二點(diǎn)是較多檢測(cè)單位出現(xiàn)錯(cuò)誤操作的地方，在測(cè)定儀器系統(tǒng)延遲時(shí)間，有將徑向換能器平行緊貼置于水中進(jìn)行測(cè)量，如圖1所示;也有將系統(tǒng)延遲時(shí)間和聲測(cè)管及耦合水層聲時(shí)修正值統(tǒng)一測(cè)定的做法，如圖2所示，將埋管用的鋼管取兩小段，平行緊靠置于水桶之中，再將徑向傳感器放入鋼管中，測(cè)定的結(jié)果視為“系統(tǒng)延遲時(shí)間和聲測(cè)管及耦合水層聲時(shí)修正值”;更有甚者，將徑向換能器置于地上十字交叉放置，將實(shí)測(cè)結(jié)果作為系統(tǒng)延遲時(shí)間輸入儀器。
根據(jù)《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》JGJ106-2003規(guī)范，(轉(zhuǎn)載自 論文范文，請(qǐng)保留此標(biāo)記)用標(biāo)定法測(cè)定儀器系統(tǒng)延遲時(shí)間的方法是將發(fā)射、接收換能器平行懸于清水中(見圖3)，徑向換能器邊緣距從400mm開始逐點(diǎn)改變點(diǎn)源距離并測(cè)量相應(yīng)聲時(shí)，記錄若干點(diǎn)的聲時(shí)數(shù)據(jù)并作線性回歸的時(shí)距曲線(見圖4)。
t=t0+b×l(1)
式中b———直線斜率(μs/mm);
l———換能器表面凈距離;
t———聲時(shí)(μs);
t0———儀器系統(tǒng)延遲時(shí)間(μs)。
另外，聲測(cè)管及耦合水層聲時(shí)的修正值應(yīng)根據(jù)聲測(cè)管的內(nèi)、外徑，換能器的外徑，管材的聲速，水的聲速等進(jìn)行計(jì)算得出。
不同水溫條件下的聲速值參見表2，鋼的聲速取5800m/s，PVC管的聲速取2350m/s。
聲波透射法工作中應(yīng)當(dāng)注意的問題：
1)配備檢定合格的溫度計(jì)，測(cè)定耦合水的溫度，用于聲測(cè)管及耦合水層聲時(shí)修正值的計(jì)算。
2)配備檢定合格的長(zhǎng)度計(jì)量器具。
3)確保灌注的聲測(cè)用耦合水為清水，若為渾濁水將明顯加大聲波衰減和延長(zhǎng)傳播時(shí)間，給聲波檢測(cè)結(jié)果帶來誤差。
4)實(shí)測(cè)時(shí)，傳感器必須是從孔底向孔口移動(dòng)。
5)實(shí)測(cè)過程中應(yīng)及時(shí)查看實(shí)測(cè)結(jié)果，對(duì)異常點(diǎn)、段應(yīng)采用檢查、復(fù)測(cè)、細(xì)測(cè)(指水平加密、等差同步和扇形掃測(cè))等手段排除干擾和確定異常，不得將不能解釋的異常帶回室內(nèi)。
6)對(duì)于參與分析計(jì)算的剖面數(shù)據(jù)，應(yīng)分析剔除聲測(cè)管埋置不平行的結(jié)果數(shù)據(jù)。
7)對(duì)于臨時(shí)性的鉆孔聲波透射特殊情況，鉆孔是否平行將對(duì)結(jié)果產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，如果不能確定鉆孔保持等間距或鉆孔情況已知的條件下，不適于開展聲波透射。
3特征值、標(biāo)準(zhǔn)值
地基基礎(chǔ)檢測(cè)過程中始終貫穿著這兩個(gè)名詞，容易引起混淆，根據(jù)相應(yīng)的規(guī)范理解如下：
1)概念特征值：根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007-2002及《建筑地基處理規(guī)范》JGJ79-2002，地基承載力特征值是由載荷試驗(yàn)測(cè)定的地基土壓力變形曲線線性變形段內(nèi)規(guī)定的變形所對(duì)應(yīng)的壓力值，其最大值為比例界限值，實(shí)際即為地基承載力的允許值。例如：天然地基承載力特征值、復(fù)合地基承載力特征值、單樁豎向承載力特征值等。
標(biāo)準(zhǔn)值：荷載和材料強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值是通過試驗(yàn)取得統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)后，根據(jù)其概率分布，并結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)，取其中的某一分位值(不一定是最大值)確定的�！督ㄖY(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2001，標(biāo)準(zhǔn)值是荷載的基本代表值，為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)最大荷載統(tǒng)計(jì)分布的特征值(例如均值、眾值、中值或某個(gè)分位值)�！督ㄖ鼗A(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007-2002，標(biāo)準(zhǔn)值取其概率分布的0.05分位數(shù)。例如：?jiǎn)螛敦Q向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值、巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值等。
2)兩者之間的關(guān)系
特征值=標(biāo)準(zhǔn)值(常指極限狀態(tài))/安全系數(shù)。
《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94-2008中，單樁豎向承載力特征值為單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值除以安全系數(shù)后的承載力值。
《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007-2002的巖基載荷試驗(yàn)中，每個(gè)場(chǎng)地中極限荷載除以3取小值為巖石地基承載力特征值。
《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》JGJ106-2003，單位工程同一條件下的單樁豎向抗壓承載力特征值應(yīng)按單樁豎向抗壓極限承載力統(tǒng)計(jì)值(極差不超過30%時(shí)，取平均值為單樁抗壓極限承載力，高應(yīng)變亦同;對(duì)樁數(shù)為3根或3根以下的柱下承臺(tái)，或工程樁抽檢數(shù)量少于3根時(shí)，取低值)的一半取值。
《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007-2002中，巖石地基承載力特征值=折減系數(shù)×巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，其中折減系數(shù)與巖石的完整程度有關(guān)。
4單樁極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值
《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94-2008中規(guī)定，qpk定義是樁徑為800mm的極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值，對(duì)于干作業(yè)挖孔(清底干凈)可采用深層平板載荷試驗(yàn)確定。規(guī)范《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007-2002之附錄D深層平板載荷試驗(yàn)要點(diǎn)及《高層建筑巖土工程勘察規(guī)程》JGJ72-2004之附錄E大直徑樁端阻力載荷試驗(yàn)要點(diǎn)，均為確定端阻力特征值，該值如果用于淺基礎(chǔ)時(shí)，將不再做深度修正。那qpk如何確定?根據(jù)定義qpk是樁徑為800mm的極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值，深層平板載荷試驗(yàn)視為樁徑為800mm，無側(cè)阻特殊條件下的單樁載荷試驗(yàn)，其qpk的確定可參考《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》JGJ106-2003單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)確定極限承載力的方法進(jìn)行。
5錨桿載荷試驗(yàn)
錨桿載荷試驗(yàn)，要根據(jù)錨桿的類型、錨桿適用的條件等符合相應(yīng)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，錨桿有全粘結(jié)性的，也有非全粘結(jié)型的，載荷試驗(yàn)中反力是否作用在錨桿拉力影響范圍外，這對(duì)于準(zhǔn)確判定錨桿承載力是否滿足設(shè)計(jì)要求非常重要，如果作用區(qū)域在錨桿(特別是全粘結(jié)性錨桿)拉力影響范圍之內(nèi)，實(shí)測(cè)結(jié)果不能準(zhǔn)確反應(yīng)錨桿的拉力，而可能是錨桿桿體握固力的表現(xiàn)，錯(cuò)誤的檢測(cè)結(jié)果將誤導(dǎo)設(shè)計(jì)，給工程造成安全隱患。
在錨桿驗(yàn)收試驗(yàn)中其合格判定的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是：錨桿在最大試驗(yàn)荷載下所測(cè)得的彈性位移量(總位移減去塑性位移)，應(yīng)超過該荷載下桿體自由段長(zhǎng)度理論彈性伸長(zhǎng)值的80%，且小于桿體自由段長(zhǎng)度與1/2錨固段長(zhǎng)度之和的理論彈性伸長(zhǎng)值。這個(gè)判定標(biāo)準(zhǔn)非常重要，是錨桿安全的重要保證，“該荷載下桿體自由段長(zhǎng)度理論彈性伸長(zhǎng)值的80%”是判定有自由段的設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)施工完成的錨桿的自由段長(zhǎng)度進(jìn)行保證，如果未達(dá)到這個(gè)要求，說明自由段長(zhǎng)度小于設(shè)計(jì)值，因而當(dāng)出現(xiàn)錨桿位移時(shí)，將增加錨桿的預(yù)應(yīng)力損失;當(dāng)邊坡有滑動(dòng)面時(shí)，錨桿未能穿過滑動(dòng)面而作用在穩(wěn)定地層上，工程將存在嚴(yán)重的安全隱患。若測(cè)得的彈性位移大于“桿體自由段長(zhǎng)度與1/2錨固段長(zhǎng)度之和的理論彈性伸長(zhǎng)值”，則說明在設(shè)計(jì)有效的錨固段注漿體與桿體的粘結(jié)作用已經(jīng)破壞，錨桿的承載力將嚴(yán)重削弱，甚至將危及工程安全。
錨桿理論伸長(zhǎng)量可根據(jù)彈性模量(應(yīng)力/應(yīng)變)的定義推導(dǎo)而來：ΔS=P×Lf(/E×A)(2)式中ΔS———鋼筋伸長(zhǎng)量;
P———荷載;
Lf———自由段長(zhǎng)度;
E———鋼材彈性模量(參考取值：2.0～2.05×105MPa);
A———鋼筋截面積。
6靜載試驗(yàn)基準(zhǔn)樁、基準(zhǔn)梁
基準(zhǔn)樁及基準(zhǔn)梁在載荷試驗(yàn)中，其使用不當(dāng)將對(duì)檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生影響，廣大的試驗(yàn)人員應(yīng)引起足夠的重視�；鶞�(zhǔn)樁應(yīng)使用小型鋼樁打入地表下一定深度，確保不受地表振動(dòng)及人為因素干擾的影響，不得使用磚塊等物代替基準(zhǔn)樁�；鶞�(zhǔn)梁應(yīng)具有一定的剛度，梁的一端應(yīng)固定在基準(zhǔn)樁上，另一端應(yīng)簡(jiǎn)支于基準(zhǔn)樁上，基準(zhǔn)梁應(yīng)避免氣溫、振動(dòng)及其他外界因素的影響，夜間工作時(shí)應(yīng)避免大能量照明器具(如碘鎢燈)對(duì)基準(zhǔn)梁烘烤引起的變形影響，特別是局部照射;白天工作時(shí)避免太陽直射部分基準(zhǔn)梁引起強(qiáng)烈的變形。(轉(zhuǎn)載自 論文范文，請(qǐng)保留此標(biāo)記)
就基準(zhǔn)梁的剛度因素、溫度影響因素進(jìn)行了試驗(yàn)，其影響結(jié)果如下：1)溫度變化將對(duì)基準(zhǔn)梁產(chǎn)生較大的變形，影響載荷試驗(yàn)的穩(wěn)定。
試驗(yàn)是在一個(gè)大棚內(nèi)按照規(guī)范要求安裝基準(zhǔn)樁、基準(zhǔn)梁，記錄溫度和基準(zhǔn)梁的變形，實(shí)測(cè)結(jié)果如圖5所示，一天中溫度變化引起了基準(zhǔn)梁的變形，其變形值不容忽視，這是在均勻溫度作用下的結(jié)果，如果基準(zhǔn)梁受到不均勻溫度影響時(shí)，變形會(huì)更大。
2)不同剛度基準(zhǔn)梁受溫度影響的試驗(yàn)，在同樣的大棚內(nèi)使用10號(hào)、16號(hào)、20號(hào)工字鋼基準(zhǔn)梁進(jìn)行試驗(yàn)，基準(zhǔn)梁變形如圖6所示。在一天的溫度變化中剛度大的20號(hào)工字鋼變形最小，剛度較小的10號(hào)工字鋼變形較大。所以在載荷試驗(yàn)工作中，應(yīng)選用剛度較大的基準(zhǔn)梁，可以較大程度的避免溫度變化對(duì)基準(zhǔn)梁變形的影響。
7統(tǒng)一載荷試驗(yàn)曲線坐標(biāo)
在編寫載荷試驗(yàn)報(bào)告時(shí)，對(duì)同一工程較多的單位使用一個(gè)載荷試驗(yàn)點(diǎn)作1條Q-s或P-s曲線的辦法，并且采用不同的沉降縱坐標(biāo)(沉降量滿格處理)成圖，使得查看靜載結(jié)果時(shí)不能很好地反映總靜載效果，缺乏靜載點(diǎn)之間的可比性。根據(jù)《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》106-2003規(guī)范之4.4.1條文說明：除Q-s、s-lgt曲線外，還有s-lgQ曲線。同一工程的一批試樁曲線應(yīng)按相同的沉降縱坐標(biāo)比例繪制，滿刻度沉降值不宜小于40mm，使結(jié)果直觀、便于比較。此條例，可推而廣之到地基的所有載荷試驗(yàn)之中，改善靜載結(jié)果的可讀性、直觀性、可比性。
8 JGJ106-2003和JTG/T F81-01-2004規(guī)范中的差異《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》JGJ106-2003和《公路工程基樁動(dòng)測(cè)技術(shù)規(guī)程》JTG/T F81-01-2004在聲波透射法中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理時(shí)，存在一定的差異(見表3)。在生產(chǎn)過程中應(yīng)該了解這種差異，各儀器生產(chǎn)廠家編制的數(shù)據(jù)分析軟件也是有相應(yīng)的差異，應(yīng)根據(jù)不同的規(guī)范具體使用，否則將造成結(jié)果的差異。
9結(jié)語
就地基基礎(chǔ)質(zhì)量檢測(cè)中的8個(gè)問題進(jìn)行了一定的剖析，對(duì)規(guī)范的理解和認(rèn)識(shí)不一定全面，希望廣大的檢測(cè)同仁共同學(xué)習(xí)和探討，本文如有不妥之處敬請(qǐng)批評(píng)指正。
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