CN104790439B - 嵌岩桩的承载力检查评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种嵌岩桩的承载力检查评估方法，用于对前期工程检测发现的疑问基桩进行检查评估。其首先采用低应变法进行普查，基于嵌岩灌注桩桩底性状和钻芯法采取的桩端芯样性状建立分类标准，在分类的基础上对每个基桩类别进行抽检和/或按一定比例选取有代表性的基桩进行检测，检测方法为高应变法和单桩竖向抗压承载力检测法。依据以上检测结果，综合工程地质资料和统计理论分别进行各类基桩的分析和统计，判定各基桩的实际承载能力，从而对单位工程全体基桩的承载力进行有效评估。

Description

嵌岩桩的承载力检查评估方法

技术领域

本发明涉及一种土木工程建筑物基础检测和评估领域，特别涉及一种嵌岩桩的承载力检查评估方法。

背景技术

随着高层、超高层建筑和大型桥梁等基础设施的大规模建设，钻孔灌注桩因其地质适应性强、承载力高、承台面积小、沉降小、抗震性能好、施工方便等优点而得到了广泛的应用。其中，桩端嵌入岩石一定深度的桩即嵌岩灌注桩，由于其能充分利用基岩承载能力及混凝土抗压强度等特点，在基岩埋藏深度不深的地区，采用嵌岩桩经济效益显著。但是，该桩型的施工质量受工程地质条件、水下砼灌注工艺、现场施工管理等因素的影响，工程桩质量离散性较大，缺陷事故时有发生。由此造成的工程质量问题不仅导致工程成本和工期的大幅增加，也对国家和人民群众的生命财产安全形成了严重威胁。

目前我国对基桩质量的评定程序采用的是抽样检验方式。抽样检验作为一种以少数样本判断批次样本或总体合格与否的统计方法和理论，它与全面检验不同之处，在于后者需对整批产品逐个进行检验，把其中的不合格品拣出来，而抽样检验则根据样本中的产品的检验结果来推断整批产品的质量，并判断合格与否。

基桩不同于普通意义上的产品，每一根桩都具有不可置换性和系统关联性。在抽样检测的背景下，由于抽样率低的限制，少数未被检测到的不合格桩就有可能对整个建筑体系产生无法补救的影响。尤其是对于施工质量离散性大的如钻孔嵌岩桩的桩基工程，采用抽样检验有可能带来系统风险。另一方面，在现行规范下一旦抽检发现的不合格基桩的工程，由于设计人员对全体基桩的整体施工质量和承载力情况无法把握，一般针对其不合格样本的性状对场地内所有基桩施用适当的补强措施。这样的处理方法又存在较大的盲目性，在经济也会造成过度的浪费。

发明内容

本发明要解决的技术问题，在于提供一种钻孔嵌岩桩的承载力检查评估方法，基于应力波理论的嵌岩灌注桩桩底性状分类标准，在分类的基础上通过高应变法结合比对试验分别进行各类基桩的承载力的统计分析，从而对单位工程全体基桩的承载力进行有效评估，为加固补强方案的优选和优化提供设计依据。

本发明是这样实现的：一种嵌岩桩的承载力检查评估方法，用于对于前期工程检测发现的疑问基桩进行检查评估，所述方法包括：

步骤10、首先采用低应变法进行普查，检测混凝土桩的桩身完整性，判定桩身缺陷的程度和位置，并得到每根基桩的低应变法曲线；

步骤20、然后采用钻芯法钻取各基桩的芯样，评价其桩长、桩身混凝土强度、密实性、连续性、桩底沉渣厚度和桩身完整性；

步骤30、依据低应变法和钻芯法的检查结果，对经低应变法和钻芯法检测过的基桩进行分类；

步骤40、对每个基桩类别进行抽检和/或按一定比例选取有代表性的基桩进行检测，检测方法为高应变法和单桩竖向抗压承载力检测法；其中，高应变法和单桩竖向抗压承载力检测法不限先后顺序；

步骤50、依据所述低应变法、钻芯法、单桩竖向抗压承载力检测法以及高应变法的检测结果综合判定各基桩类别是否合格，同时基于高应变承载力检测结果，综合工程地质资料和统计理论对其进行分析和计算，分别得到基桩类别的承载力。

进一步的，所述步骤30中，基桩划分为A、B、C、X类，其中：

A类：2L/c时刻前无缺陷反射波，桩端位置附近为反向反射波信号，表明桩端持力层及嵌岩情况良好且沉渣厚度满足要求；

B类：桩端附近有轻微同向反射波信号，表明桩端附近轻微缺陷，桩端阻力部分发挥；

C类：桩端附近有明显同向反射波信号，表明桩端附近严重缺陷，桩端阻力严重受损；

X类：桩端位置附近无反射波信号或极其微弱，桩端性状通过低应变方法难以判定。

进一步的，所述低应变法是：采用低能量瞬态或稳态激振方式在基桩的桩顶激振，得到该基桩的桩顶速度时程曲线，通过波动理论分析对桩身完整性进行判定。

所述钻芯法是作为其他试验方法的比对验证资料。

所述单桩竖向抗压承载力检测法是：对抽检桩或部分指定基桩进行抗压静载试验，通过在基桩的顶部施加竖向压力或竖向上拔力，以确定相应的单桩竖向抗压承载力，并与所述高应变法检测的结果进行动静对比。

所述高应变法是：用重锤冲击桩顶，实测桩顶部的速度和力时程曲线，通过波动理论分析，对低应变法检测后部分有疑惑的基桩的竖向抗压承载力和桩身完整性进行判定。

进一步的，所述步骤50中，基于高应变法的检测结果，综合工程地质资料和统计理论对其进行分析和计算的步骤如下：

①、计算n根试桩实测参数平均值

${\mathrm{\φ}}_m=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\φ}}_i;$

②、计算标准差σ_f：

${\mathrm{\σ}}_f=\sqrt{(\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\φ}}_i-n{{\mathrm{\φ}}_m}^2)/(n-1)};$

③、计算变异系数δ：

δ＝σ_f/φ_m；

④、计算统计修正系数γ_s：

${\mathrm{\γ}}_s=1\±(1.704/\sqrt{n}+4.678/n^2)\mathrm{\δ};$

⑤、计算标准值该标准值即为该类桩型的承载力：

φ_k＝γ_s·φ_m。

本发明具有如下优点：本发明在通过低应变法和钻芯法对基桩的等级进行分类的基础上，再通过高应变法结合比对试验分别进行各类基桩的承载力的统计分析，为基桩加固补强方案的优选和优化提供设计依据。相较于传统方法，提高了检测和评估工作的准确性、降低了社会成本，节约了社会资源。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1为本发明实施步骤的流程图。

图2为本发明中钻孔嵌岩灌注桩分类标准的示意图。

图3为本发明所示钻孔嵌岩桩分类方法中划分为A类的基桩曲线示例。

图4为本发明所示钻孔嵌岩桩分类方法中划分为B类的基桩曲线示例。

图5为本发明所示钻孔嵌岩桩分类方法中划分为C类的基桩曲线示例。

图6为本发明所示钻孔嵌岩桩分类方法中划分为X类的基桩曲线示例。

具体实施方式

如图1所示，本发明的嵌岩桩的承载力检查评估方法，用于对于前期工程检测发现的疑问基桩进行检查评估，综合单桩竖向抗压承载力检测法、钻芯法、低应变法和高应变法的检测结果，评价该工程基桩基础施工质量是否存在缺陷，以及其缺陷的类型和程度，以便设计单位以此为依据进行有针对性的补强处理及设计调整。

所述方法具体包括下述步骤：

步骤10、首先采用低应变法进行普查，检测混凝土桩的桩身完整性，判定桩身缺陷的程度和位置，并得到每根基桩的低应变法曲线；所述低应变法是：采用低能量瞬态或稳态激振方式在基桩的桩顶激振，得到该基桩的桩顶速度时程曲线，通过波动理论分析对桩身完整性进行判定。

步骤20、然后采用钻芯法钻取各基桩的芯样，评价其桩长、桩身混凝土强度、密实性、连续性、桩底沉渣厚度和桩身完整性；所述钻芯法是作为其他试验方法的比对验证资料。

步骤30、依据低应变法和钻芯法的检查结果，对经低应变法和钻芯法检测过的基桩进行分类；如图2至图6所示，基桩划分为A、B、C、X类，其中：

A类：如图3所示，2L/c时刻前无缺陷反射波，桩端位置附近为反向反射波信号，表明桩端持力层及嵌岩情况良好且沉渣厚度满足要求；

B类：如图4所示，桩端附近有轻微同向反射波信号，表明桩端附近轻微缺陷(对应于沉渣偏厚、桩底混凝土轻微离析、桩端持力层性质偏软等情况)，桩端阻力部分发挥；

C类：如图5所示，桩端附近有明显同向反射波信号，表明桩端附近严重缺陷(对应于沉渣太厚、桩端持力层不符合、桩底混凝土严重离析等情况)，桩端阻力严重受损；

X类：如图6所示，桩端位置附近无反射波信号或极其微弱，桩端性状通过低应变方法难以判定。

步骤40、对每个基桩类别进行抽检和/或按一定比例选取有代表性的基桩进行检测，检测方法为高应变法和单桩竖向抗压承载力检测法；其中，高应变法和单桩竖向抗压承载力检测法不限先后顺序；

所述单桩竖向抗压承载力检测法是：对抽检桩或部分指定基桩进行抗压静载试验，通过在基桩的顶部施加竖向压力或竖向上拔力，以确定相应的单桩竖向抗压承载力，并与所述高应变法检测的结果进行动静对比。

所述高应变法是：用重锤冲击桩顶，实测桩顶部的速度和力时程曲线，通过波动理论分析，对低应变法检测后部分有疑惑的基桩的竖向抗压承载力和桩身完整性进行判定。

步骤50、依据所述低应变法、钻芯法、单桩竖向抗压承载力检测法以及高应变法的检测结果综合判定各基桩类别是否合格，同时基于高应变承载力检测结果，综合工程地质资料和统计理论对其进行分析和计算，分别得到基桩类别的承载力。依据该得到基桩类别的承载力，设计单位即可进行有针对性的补强处理及设计调整，使不合格桩仍有使用价值，节约了社会资源。

其中，基于高应变法的检测结果，综合工程地质资料和统计理论对其进行分析和计算的步骤如下：

①、计算n根试桩实测参数平均值

${\mathrm{\φ}}_m=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\φ}}_i;$

②、计算标准差σ_f：

${\mathrm{\σ}}_f=\sqrt{(\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\φ}}_i-n{{\mathrm{\φ}}_m}^2)/(n-1)};$

③、计算变异系数δ：

δ＝σ_f/φ_m；

④、计算统计修正系数γ_s：

${\mathrm{\γ}}_s=1\±(1.704/\sqrt{n}+4.678/n^2)\mathrm{\δ};$

⑤、计算标准值该标准值即为该类桩型的承载力：

φ_k＝γ_s·φ_m。

本发明方法在应力波理论基础上结合单桩竖向抗压静载法试验、钻芯法试验、低应变法试验三个动测试验和高应变法验证试验对嵌岩灌注桩桩端性状进行划分的方法，提出了A类、B类、C类和X类四种桩端性状类别。并提出了在此分类标准上进行抽检和/或按一定比例选取有代表性的基桩进行高应变法试验，结合同条件下静动对比验证资料，分析判定各类型桩的桩侧阻力及桩端阻力值，并加以统计分析，从而可以对整个单位工程的全部基桩承载力进行检查评估，以便有的放矢地进行桩基补强和修改设计。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (5)

1.一种嵌岩桩的承载力检查评估方法，用于对于前期工程检测发现的疑问基桩进行检查评估，其特征在于：所述方法包括：

步骤10、首先采用低应变法进行普查，检测混凝土桩的桩身完整性，判定桩身缺陷的程度和位置，并得到每根基桩的低应变法曲线；

步骤20、然后采用钻芯法钻取各基桩的芯样，评价其桩长、桩身混凝土强度、密实性、连续性、桩底沉渣厚度和桩身完整性；

步骤30、依据低应变法和钻芯法的检查结果，对经低应变法和钻芯法检测过的基桩进行分类；将基桩划分为A、B、C、X类，其中：

A类：2L/c时刻前无缺陷反射波，桩端位置附近为反向反射波信号，表明桩端持力层及嵌岩情况良好且沉渣厚度满足要求；

B类：桩端附近有轻微同向反射波信号，表明桩端附近轻微缺陷，桩端阻力部分发挥；

C类：桩端附近有明显同向反射波信号，表明桩端附近严重缺陷，桩端阻力严重受损；

X类：桩端位置附近无反射波信号或极其微弱，桩端性状通过低应变方法难以判定；

步骤40、对每个基桩类别进行抽检和/或按一定比例选取有代表性的基桩进行检测，检测方法为高应变法和单桩竖向抗压承载力检测法；其中，高应变法和单桩竖向抗压承载力检测法不限先后顺序；

步骤50、依据所述低应变法、钻芯法、单桩竖向抗压承载力检测法以及高应变法的检测结果综合判定各基桩类别是否合格，同时基于高应变承载力检测结果，综合工程地质资料和统计理论对其进行分析和计算，分别得到基桩类别的承载力，其中，基于高应变法的检测结果，综合工程地质资料和统计理论对其进行分析和计算的步骤如下：

①、计算n根试桩实测参数平均值

${\mathrm{\φ}}_m=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\φ}}_i;$

②、计算标准差σ_f：

${\mathrm{\σ}}_f=\sqrt{(\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\φ}}_i-{{\mathrm{n\φ}}_m}^2)/(n-1)};$

③、计算变异系数δ：

δ＝σ_f/φ_m；

④、计算统计修正系数γ_s：

${\mathrm{\γ}}_s=1\±(1.704/\sqrt{n}+4.678/n^2)\mathrm{\δ};$

⑤、计算标准值该标准值即为该类桩型的承载力：

φ_k＝γ_s·φ_m。

2.根据权利要求1所述的嵌岩桩的承载力检查评估方法，其特征在于：所述低应变法是：采用低能量瞬态或稳态激振方式在基桩的桩顶激振，得到该基桩的桩顶速度时程曲线，通过波动理论分析对桩身完整性进行判定。

3.根据权利要求1所述的嵌岩桩的承载力检查评估方法，其特征在于：所述钻芯法是作为其他试验方法的比对验证资料。

4.根据权利要求1所述的嵌岩桩的承载力检查评估方法，其特征在于：所述单桩竖向抗压承载力检测法是：对抽检桩或部分指定基桩进行抗压静载试验，通过在基桩的顶部施加竖向压力或竖向上拔力，以确定相应的单桩竖向抗压承载力，并与所述高应变法检测的结果进行动静对比。

5.根据权利要求1所述的嵌岩桩的承载力检查评估方法，其特征在于：所述高应变法是：用重锤冲击桩顶，实测桩顶部的速度和力时程曲线，通过波动理论分析，对低应变法检测后部分有疑惑的基桩的竖向抗压承载力和桩身完整性进行判定。