港口桩基检测技术研究

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摘要：随着国民经济的发展，海上运输发挥着越来越重要的作用。相应的，港口工程也获得了极大的发展。桩基是港口工程的重要组成部分，对于港口建设的安全具有非常重要的意义。但是现在的使用的桩基还是存在一些质量问题，本文就将从灌注桩和预制桩两个方面入手，详细的介绍一下桩基检测的方法。并根据工作中的经验，深入的比较钻孔取芯法、高应变应力反射波法、超声波透射法以及低应变应力反射波法，为桩基检测技术人员提供一定的参考。

关键词：港口工程；桩基检测；质量

一、前言

在最近的一段时间内，特别是近十年的时间，我国的港口工程有了很大的发展。随着海运的发展和船舶吨位的增大，也新建了很多的大型深水码头。随着配套的，为了保障港口的建设安全，桩基的截面积也在不断的增大。另外，为了保障一定的稳定性和使用强度，必须要加大桩基的承载力，桩基的深度也在不断的加深。桩基本身具有隐蔽的特点，一旦建成，必须保障足够的使用强度和寿命，而且在没有出现事故之前很难发现内部的质量问题。因此在桩基使用之前，桩基的质量检测就变得越来越重要。桩基检测是桩基工程中必须存在的环节。本文中详细的介绍一下常用的桩基检测方法。根据工作中的经验，对这些方法进行深入的分析，比较各种方法的优点和缺点，为以后的检测提供一定的参考。

二、港口桩基存在的常见问题

1．灌注桩的质量问题（1）钻孔灌注桩。钻孔灌注桩是灌注桩中的重要一种。灌注桩在施工和使用的过程中一般会发生四种质量问题。①灌注桩的承载能力会出现大幅度的下降，导致桩基的承载能力达不到使用的标准。②桩基的浇注一般是在水下完成的，这样就自然的出现了弊端，桩基的水下质量很难直接观测。桩基的水下部分主要是容易出现两种问题，分别是桩身断裂，另一个方面是混凝土不稳定，发生离析现象。③桩身出现扩径或者缩颈的现象。灌注桩的施工是在水下完成的，需要有钻孔的支持。④这个问题是其他问题导致的桩身断裂现象。桩身的骨骼是钢筋笼，当钢筋笼出现错位的时候，桩身本身的结构出现问题，应力严重的不符合设计的标准，最后一定会发生桩身断裂的问题。（2）沉管灌注桩。沉管灌注桩和钻孔灌注桩在结构上存在一定的差别，所以出现问题的原因也是有一定的不同的。①是拔管的速度带来的影响。拔管的速度过快会因为摩擦力的原因造成桩身的缩颈、夹泥以及断桩的质量问题。②是桩基间距的问题，桩基间距应该有一定的距离，当距离比较近的时候，相邻桩基施工会相互产生影响。③是承压水层的影响。沉管桩的地层有的时候有承压水的砂层，一般砂层的上部还伴随着透水性不太好的土层。（3）人工挖孔桩。人工的操作问题是影响桩的质量的重要因素。比如，施工的过程中，直接把混凝土直接倒入到孔中，混凝土的距离过大，导致桩身的质量下降，另外，孔内的水还没有排干就开始浇筑。2．预制桩的质量问题（1）钢桩。①锤击力过高时，钢桩因为承载力的限制，容易出现局部的损坏，最终桩身失去稳定性。②H型钢桩是比较特殊的一种，他的形状和手里在不同的方向上存在差异。这样的性质在入土比较深的时候会往土质比较差的方向上发生变形。③锤击的过程中次数过多和第一节桩不能和手里面垂直，这样的情况会导致断桩。（2）混凝土预制桩。混凝土预制桩的质量问题有四个方面。①锤击过程中产生的拉应力过大，桩身承受不了的时候就会出现开裂的现象。②一般焊接的部分要达到一定的使用强度的时候才可以承受足够的应力，但是当焊接结束以后冷却不足的情况下直接锤击，这时往往会出现开焊的情况。③锤击的过程，作用力应该是竖直向下的，但是桩身如果和桩帽不能在一条线上的时候直接锤击，就会出现偏离轴向方向的应力，造成桩身开裂，严重的时候会出现断桩的情况。④桩与桩之间需要有一定的间距，当距离过小的时候，临近的桩挤土，使附近的地面隆起来，影响附近的桩承载力。

三、港口工程常用的桩基质量检测方法

1．钻孔取芯法钻孔取芯法是比较常用的一种方法，进行钻孔取芯法的目的就是为了了解灌注桩内部的结构是否能够达到使用的强度好要求。通过钻孔取芯法，可以检查沉底的厚度以及桩的持层力的情况。从目前来看，钻孔取芯法是检测混凝土强度最可靠的方法。2．超声波透射法超声波透射法也是非常常用的一种方法。它是根据声学原理来判断的。根据声学的原理，声音在不同的介质中传递的时候速度是不同的，在经过桩身的时候，如果存在砂眼或者密度不均的情况就会发生不同的结果。根据这个结果的不同就可以判断桩身的内部是否存在缺陷。3．高应变应力发射波法所谓的高应变应力指的是用能量很高的重锤锤击桩顶。这个能量一般最少需要几十牛顿，高的能量可以达到几百牛顿。同时，需要在桩身的两侧距离桩顶一段距离的地方放置力和速度检测装置，测定锤击作用并转化为电信号传递给计算机部分。当有能量作用在桩顶部的时候，桩身的应力和应变水平应该达到使用的标准，动载荷的存在会让桩克服泥土的阻力，产生一定的贯入度。4．低应变应力反射波法低应变反射波法是桩头瞬态激振、桩头信号接收，通过实测桩顶加速度或速度响应时域曲线借助一维波动理论来判定基桩的完整性。或水中放电等方法，给桩作用较小能量。作用在桩顶上的动荷载远小于桩的使用荷载，不足以使桩产生贯入度，也就是说桩土之间不产生相对位移，只产生弹性变形。低应变反射波法是通过应力波沿桩身传播和反射原理进行桩的检验。图1为检测示意图。

四、工程应用实例

1．工程名称及概述工程名称为万基•滨江国际工程桩基检测。万基•滨江国际工程位于青田县。为检测基桩桩身完整性是否满足设计要求，拟对本工程基桩进行低应变试验。试验内容为检测基桩桩身缺陷及其位置，判定桩身完整性类别，本次检测低应变1,090根。2．检测的目的和准备工作检测桩身结构完整性，评估桩身质量等级（含桩端）；在桩底信号清晰的前提下，根据基桩平均波速推断有效桩长。测试前将桩顶不合要求的桩顶砼凿去，保持桩头平整、干燥；管桩若桩头未被击碎，无须处理桩头；若桩顶被击碎，须等截桩（割除破损段）后，再检测；以便测试时传感器与桩顶面能更好地耦合，确保测试数据的准确性。施工单位应提供试验桩的施工记录、桩位平面图、地质报告，并填写现场测试员提供的基桩测试基本情况登记表。3．检测执行的标准《建筑基桩检测技术规程》（JGJ106-2003）《基桩低应变动力检测技术规程》（DBJ10-4-98）设计单位及建设单位要求遵循的项目文件（招标文件等）4．检测仪器及设备检测所用仪器为武汉岩海工程技术开发有限公司生产的RS-1616K（S）型基桩动测仪，配LC型加速度传感器（幅频线性宽度为2~10,000Hz）；2010年6月4日由浙江省计量科学研究院检定，有效期至2011年6月7日。5．执行的质量评定等级和标准根据中华人民共和国行业标准《建筑基桩检测技术规范》JGJ106-2003，评定桩身质量等级分为四类，如表1。6．检测的具体流程（1）资料分析：工程资料（包括工程地质概况）、土层参数及综合柱状图、施工过程及记录资料、桩形尺寸及分布图。（2）检测系统联结调试与传感器安装。（3）动测参数选取：桩长、桩径、桩身砼强度等级、采样间隔。（4）用激振材料冲击桩顶进行触发采集，数据一致性较差时，应进行重复采集，若随机噪声过大或桩尖反射信号太弱，则可采用时域平均法进行完整性诊断。（5）低应变完整性分析和缺陷定位，若无缺陷则可到此为止，有缺陷则进入下一流程进行定量分析。（6）低应变反射波法定量分析，包括桩的缺陷（等效截面比或阻抗比）与土层阻抗参数的定量分析。7．正式报告包含的内容检测结束后三天内告知测试的初步结果，七天内提交正式报告；报告一式五份，由单位总工批准。正式报告包含以下内容：（1）委托方名称、工程名称、地点、建设、勘察、设计、监理和施工单位，基础、结构型式，层数，设计要求，检测目的，检测依据，检测数量，检测日期；（2）地质条件描述；（3）受检桩的桩号、桩位和相关的施工记录；（4）检测方法、检测仪器设备，检测过程叙述；（5）桩身完整性描述，包括缺陷位置、性质及类别；动测实测曲线图；（6）结论及建议。

五、总结

以上就是港口桩基检测的全部内容。桩基对于港口码头的建设具有非常重要的意义。对于桩基检测，设计的方面广，难度大，面对的挑战在不断的发展，技术也在不断的发展。必须要切实的保障港口桩基的质量。

参考文献

[1]刘金励，李大展，黄强.桩基工程检测技术[M].北京：中国建筑工业出版社，2013.

[2]陈凡，徐天平，陈久照等.基桩质量检测技术[M].北京：中国建筑工业出版社，2014.

[3]韩亮.基桩声波透射法检测新技术及其应用[J].工程力学，2015，24（增刊I）：141-145.

作者：廖中伟 单位：天津市勘察院