《建筑基桩检测技术规范》介绍(23)(1)

执行《基桩检测技术规范》和贯彻《安徽省建筑基桩检测管理规定》情况介绍安徽省建筑工程质量监督检测站王晓泉一．JGJ106—2003《建筑基桩检测技术规范》介绍1．规范的出台工业与民用建筑中的质量问题和重大质量事故多与基础工程质量有关，其中有不少是由于桩基工程的质量问题，而直接危及主体结构的正常使用与安全。我国每年的用桩量超过400万根，其中沿海地区和长江中下游软土地区占70%左右，我省近年来桩基的应用呈现增加的趋势，如：芜湖，马鞍山，安庆，蚌埠，淮南，宣城，巢湖，黄山等地桩基的应用随着城市的发展明显增多。如此大的用桩量，如何保证质量，一直倍受建设、施工、设计、勘察、监理各方以及建设行政主管部门的关注。桩基工程除因受岩土工程条件、基础与结构设计、桩土体系相互作用、施工以及专业技术水平和经验等关联因素的影响而具有复杂性外，桩的施工还具有高度的隐蔽性，发现质量问题难，事故处理更难。因此，基桩检测工作是整个桩基工程中不可缺少的重要环节，只有提高基桩检测工作的质量和检测评定结果的可靠性，才能真正做到确保桩基工程质量与安全。80年代以来，我国基桩检测的标准初步形成系列，但这些标准只针对一类检测方法单独制订，有关设计规范对基桩检测的规定比较原则，主要侧重于为桩基设计提供依据。在实施中主要存在以下问题：1各方法之间在某些方面（如抽检数量、桩身完整性类别划分及判据、测试仪器主要性能指标、复检规则等）缺乏统一的标准（至少是能被共同接受的一个低限原则），使检测人员在方法应用、检测数据采用及评判时显得无所适从，容易造成桩基工程验收工作的混乱。2由于技术上的原因，各检测方法都有其一定的适用范围，若将检测能力和适用范围不适宜的扩大，容易引起误判。3基桩检测通常是直接法与半直接法配合，多种方法并用。当需要对整个桩基质量做出评定时，单独的方法无法覆盖，各个标准（包括地方标准）并用时又出现主次不分或不一致。因此，统一基桩检测方法、使基桩检测技术标准化、规范化，才能促进基桩检测技术进步，提高检测工作质量，为设计和施工验收提供可靠依据，确保工程质量。为此根据建设部建标[2000]284号文的要求，建设部2000年上半年开始组织专家进行规范的编制，规范编制组经过广泛调查研究，认真总结国内外桩基工程基桩检测的实践经验和科研成果，并在广泛征求意见的基础上，建设部于2003年3月21日发布第133号公告批准了《建筑基桩检测技术规范》（以下简称新规范）为行业标准，编号为JGJ106—2003，自2003年7月1日起实施。包含了混凝土基桩检测的所有检测方法（单桩竖向抗压静载试验、单桩竖向抗拔静载试验、单桩水平静载试验、钻芯法、低应变法、高应变法、声波透射法），可操作性更强，使基桩质量检测工作符合安全适用、技术先进、数据准确、正确评价的要求，与老规范相比增加了10条强制性条文，对确保基桩的安全和提高检测数据的可靠度起到了重要作用。同时对基桩检测单位的总体素质要求更高，特别是对检测人员的素质和仪器的要求很高。2。规范重点由于时间的限制我今天重点介绍《规范》的核心部分第3章“基本规定”，检测方法和内容、检测工作程序、抽检数量等内容。新规范共有十章、八个附录。它们是：总则、术语和符号、基本规定、八种基桩检测方法。总则强调了编制本规范的目的和适用范围，以及对如何选择基桩检测方法进行了规定。1．为了确保基桩检测工作质量，统一基桩检测方法，为设计和施工验收提供可靠依据。2．适用于建筑工程基桩的承载力和桩身完整性的检测与评价。3．根据各种检测方法的特点和适用范围，考虑地质条件、桩型及施工质量可靠性、使用要求等因素进行合理选择搭配。基桩检测结果应结合上述因素进行分析判定。术语和符号规范了检测报告用语和符号。如：以前桩基和基桩概念不分；检测方法用语五花八门；各种检测参数的符号不规范（如：桩身波速有C；c；单桩极限承载力有P;Q;Qu;Qu）；对桩身缺陷的描述多种多样（如：离析，密实度差等等），新规范对这些都做了明确的说明，如：桩身缺陷的用词：桩身缺陷是使桩身完整性恶化，在一定程度上引起桩身结构强度和耐久性降低的桩身断裂、裂缝、缩颈、夹泥（杂物）、空洞、蜂窝、松散等现象的统称。基本规定规定了基桩检测的检测方法；检测工作程序；检测数量；验证和扩大检测；检测结果评价和检测报告要求。这里重点是强制性条文和检测方法的合理选取：强制条文3.1.1工程桩应进行单桩承载力和桩身完整性抽样检测。从力学观点看基桩的安全主要表现在它的承载能力和桩身结构抵抗外力的能力。前者是靠外力提供（桩周土）；后者是基桩自身的质量保证（桩身强度；桩身受力面积），由于工程桩的预期使用功能要通过单桩承载力实现，桩身完整性检测的目的是找出某些可能影响单桩承载力的因素（基桩自身的质量问题），最终是为减少安全隐患、可靠地判定单桩承载力并做出正确评价服务，对于大多数桩型的桩基（如：震动沉管桩；捶击夯扩桩；钻孔灌注桩经常出现断桩，断裂、裂缝、缩颈），这些桩身缺陷往往是通过低应变完整性普查找出基桩施工质量问题并对整体施工质量做出大致估计，所以两种参数的检测缺一不可。现行《建筑地基基础设计规范》GB50007和《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202以强制性条文的形式规定了基桩“施工完成后的工程桩应进行单桩承载力检验”。所以，基桩质量检测时，承载力和完整性两项内容密不可分。检测方法的选取：规范规定在正常情况下均这样做的检测方法有7种，它们是：单桩竖向抗压静载试验、单桩竖向抗拔静载试验、单桩水平静载试验、钻芯法、低应变法、高应变法、声波透射法检测目的如下：确定单桩竖向抗压极限承载力；判定竖向抗压承载力是否满足设计要求；1.单桩竖向抗压静载试验通过桩身内力及变形测试，测定桩侧、桩端阻力；.验证高应变法的单桩竖向抗压承载力检测结果确定单桩竖向抗拔极限承载力；2.单桩竖向抗拔静载试验判定竖向抗拔承载力是否满足设计要求；通过桩身内力及变形测试，测定桩的抗拔摩阻力确定单桩水平临界和极限承载力，推定土抗力参数；3.单桩水平静载试验判定水平承载力是否满足设计要求；通过桩身内力及变形测试，测定桩身弯矩和挠曲检测灌注桩桩长、桩身混凝土强度、4.钻芯法桩底沉渣厚度，判定或鉴别桩底岩土性状，判定桩身完整性类别5.低应变法检测桩身缺陷及其位置，判定桩身完整性类别判定单桩竖向抗压承载力是否满足设计要求；6.高应变法检测桩身缺陷及其位置，判定桩身完整性类别；分析桩侧和桩端土阻力检测灌注桩桩身混凝土的均匀性、7.声波透射法桩身缺陷及其位置，判定桩身完整性类别根据各种方法的适用范围，合理选取检测方法，制定科学的检测方案；兼顾实施中的经济合理性，即满足对工程基桩整体做出较高置信水平的评价也要做到快速经济。7种检测方法的重点注意事项强制性条文规范中规定的7种检测方法中，涉及到强制性条文的有11项。其中基本规定1项，单桩静载试验(3项)分别是单桩竖向抗压静载试验2项，单桩水平静载试验1项；低应变检测1项；高应变5项；根据提供检测结果的重要性，强制性检测方法的条文：为设计提供依据的竖向抗压静载试验应采用慢速维持荷载法（单桩竖向静载荷）。根据对检测结果会产生较大影响而约束检测设备的强制性条文2项（高应变）重锤应材质均匀、形状对称、锤底平整，高径（宽）比不得小于1，并采用铸铁或铸钢制作。当采取自由落锤安装加速度传感器的方式实测锤击力时，重锤应整体铸造，且高径（宽）比应在1.0～1.5范围内。进行承载力检测时，锤的重量应大于预估单桩极限承载力的1.0%～1.5%，混凝土桩的桩径大于600mm或桩长大于30m时取高值。根据对检测数据分析与判定约束人为因素可能给分析结果造成混乱的强制性条文4项，竖向静载（1）；水平静载（1）；高应变（2）单位工程同一条件下的单桩竖向抗压承载力特征值Ra应按单桩竖向抗压极限承载力统计值的一半取值（竖向静载）。单位工程同一条件下的单桩水平承载力特征值的确定应符合下列规定：1当水平极限承载力能确定时，应按单桩水平极限承载力统计值的一半取值，并与水平临界荷载相比较取小值。2当按设计要求的水平允许位移控制且水平极限承载力不能确定时，取设计要求的水平允许位移所对应的水平荷载，并与水平临界荷载相比较取小值。（水平静载）A当出现下列情况之一时，锤击信号不得作为承载力分析计算的依据。1传感器安装处混凝土开裂或出现严重塑性变形使力曲线最终未归零。2严重锤击偏心，两侧力信号幅值相差超过1倍。3触变效应的影响，预制桩在多次锤击下承载力下降。4四通道测试数据不全。B高应变实测的力和速度信号第一峰起始比例失调时，不得进行比例调整。（高应变）根据检测数据可溯源的原则对检测报告提供的结果强制性规定2条（高低应变各1条）选用慢速维持法的理由：慢速维持荷载法是采用接近于竖向抗压桩的实际工作条件的试验方法，确定单桩竖向抗压极限承载力，它是我国公认的最直接的检测办法，已沿用多年的标准试验方法，也是其它工程桩竖向抗压承载力验收检测方法的唯一比较标准（如：高应变）。。对绝大多数桩基而言，为保证上部结构正常使用，控制桩基绝对沉降是第一位重要的，这是地基基础按变形控制设计的基本原则。在工程桩验收检测中，某些行业或地方标准允许采用快速维持荷载法，但未具体规定试验步骤和其他限定条件。1985年国际土力学及岩土工程协会简称国际土协ISSMFE根据世界各国的静载试验有关规定，在推荐的试验方法中，建议维持荷载法加载为每小时一级，稳定标准为0.1mm/20min。当桩端嵌入基岩时，个别国家还允许缩短时间；也有些国家为测定桩的蠕变沉降速率建议采用终级荷载长时间维持法。我国港口工程规范(JTJ2202－83)、上海地基设计规范(DBJ－08－11－89)起就将这一方法列入，与慢速法一起并列为静载试验方法。快速法由于每一级荷载维持时间短(1h)，各级荷载下的桩顶沉降相对慢速法要小一些，但相差不大。表1列出了上海市23根摩擦桩慢速维持荷载法试验实测桩顶稳定时的沉降量和1h时沉降量的对比结果。从中可见，在1/2极限荷载点，快速法1h时的桩顶沉降量与慢速法相差很小(0.5mm以内)，平均相差0.2mm；在极限荷载点相差要大些，为0.6～6.1mm，平均2.9mm。相对而言，“慢速维持荷载法”的加荷速率比建筑物建造过程中的施工加载速率要快得多，慢速法试桩得到的使用荷载对应的桩顶沉降与建筑物桩基在长期荷载作用下的实际沉降相比，要小几倍到十几倍，所以，规范中的快慢速试桩沉降差异是可以忽略的。在我国，如有些软土中的摩擦桩，按慢速法加载，在2倍设计荷载的前几级，就已出现沉降稳定时间逐渐延长，即在2h甚至更长时间内不收敛。此时，采用快速法是不适宜的。而也有很多地方的工程桩验收试验，在每级荷载施加不久，沉降迅速稳定，缩短持载时间不会明显影响试桩结果；且因试验周期的缩短，又可减少昼夜温差等环境影响引起的沉降观测误差。在此，建议快速维持荷载法按下列步骤进行：1每级荷载施加后维持1h，按第5、15、30min测读桩顶沉降量，以后每隔15min测读一次。2测读时间累计为1h时，若最后15min时间间隔的桩顶沉降增量与相邻15min时间间隔的桩顶沉降增量相比未明显收敛时，应延长维持荷载时间，直至最后15min的沉降增量小于相邻15min的沉降增量为止。3终止加荷条件可按本规范要求执行。4卸载时，每级荷载维持15min，按第5、15min测读桩顶沉降量后，即可卸下一级荷载。卸载至零后，应测读桩顶残余沉降量，维持时间为2h，测读时间为第5、15、30min，以后每隔30min测读一次。规范强调各地在采用快速法时，应总结积累经验，结合当地条件提出适宜的稳定控制标准。这正是规范强调的施工后的工程桩验收检测宜采用慢速维持荷载法。当有成熟的地区经验时，也可采用快速维持荷载法的原因。为设计提供依据的试验桩，应加载至破坏；当桩的承载力以桩身强度控制时（一般指端承力为主的桩），可按设计要求的加载量进行。《建筑地基基础设计规范》GB50007规定的单桩竖向抗压承载力特征值是按单桩竖向抗压极限承载力统计值除以安全系数2得到的，综合反映了桩侧、桩端极限阻力控制