一种大直径咬合桩成桩质量无损检测方法
阅读说明：本技术 一种大直径咬合桩成桩质量无损检测方法 (Nondestructive testing method for pile forming quality of large-diameter secant pile ) 是由 黄长仁 揭允铭 康明旭 张小明 邹武标 张庆辉 吴晚霞 刘太 刘美胜 何大彬 吴 于 2021-09-22 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种大直径咬合桩成桩质量无损检测方法,包括选择施工位置、制备混凝土和钢筋笼、钻孔准备、一次钻取桩孔、素混凝土桩施工、二次钻取桩孔、钢筋混凝土桩施工和质量检测八个步骤。本发明提出的咬合桩成桩质量无损检测方法仅仅使用声波投射法对咬合桩所有的素混凝土桩和钢筋混凝土桩进行成桩质量检测,操作方法便捷,检测速度快,精度高,检测结果较低应变动测法检测更为真实可靠,且相较于取芯法对桩身造成的损害,真正做到了无损检测。(The invention discloses a nondestructive testing method for pile forming quality of a large-diameter secant pile, which comprises eight steps of selecting a construction position, preparing concrete and a reinforcement cage, preparing for drilling, drilling a pile hole at one time, constructing a plain concrete pile, drilling a pile hole at the second time, constructing a reinforced concrete pile and testing the quality. The method for nondestructive testing of pile forming quality of the secant pile only uses the sound wave projection method to carry out pile forming quality testing on all plain concrete piles and reinforced concrete piles of the secant pile, has the advantages of convenient operation method, high testing speed, high precision, lower testing result, trueness and reliability in the dynamic testing method, and truly realizes nondestructive testing compared with the damage to the pile body caused by the coring method.)
技术领域
本发明属于建筑工程技术领域，具体涉及一种大直径咬合桩成桩质量无损检测方法。
背景技术
咬合桩是相邻混凝土排桩间部分圆周相嵌，并于后序次相间施工的桩内署入钢筋笼，使之形成具有良好防渗作用的整体连续防水、挡土围护结构。为保证完工的桩基主体结构有较好的完整性从而达到良好的防水防渗漏的功能，在咬合桩施工完成后要进行成桩质量检查。对于一级建筑物桩基和地质条件复杂或成孔质量可靠性较低的桩基工程，应进行桩身完整性检测。常规检测方法可采用低应变动测法，对于大直径桩还可以采用钻孔取芯法，预埋管(超声波检测法，声波透射法)等方法进行，检测数量可根据具体情况按规范或由设计、监督、监理和业主方确定。咬合桩的施工排列方式为一条素混凝土桩(A桩)和一条钢筋混凝土桩(B桩)间隔布置，施工时，先施工A桩，后施工B桩，在A桩混凝土初凝后、终凝前完成B桩的施工，B桩施工时切割掉相邻A桩相交部分的混凝土，从而实现咬合。
目前常规的咬合桩成桩质量及桩身完整性检测方法为：素混凝土桩和钢筋混凝土桩均采用低应变动测法检测桩身的完整性，同时采取钻芯法检测桩长和采取磁测井法检测基桩钢筋笼长度以验证桩长。但由于咬合桩旋挖成孔过程中，钢筋混凝土桩与素混凝土桩互相咬合属于硬切割，在钻头扭矩力作用下，素混凝土桩身局部会被切割，此时，若采用低应变动测法检测素混凝土桩身完整性，检测的实体实际是切割后发生局部破坏的桩体，并不能切实反映素混凝土桩原本的成桩情况。同时，咬合桩成桩后，由于钢筋混凝土桩与素混凝土桩已形成整体，且咬合后素混凝土桩身被局部破坏，桩径大大减小，若采用低应变动测法检测素混凝土桩身完整性，素混凝土桩扩径亦是影响检测结果重要因素之一。对于采用取芯法对素混凝土桩身完整性进行检测，由于素混凝土桩取芯钻孔后可能会造成素混凝土桩身破坏，取芯位置成为渗漏隐患点，对于临海工程而言，渗水隐患极大：此外素混凝土桩身若较长，尺寸较小，取芯极易发生偏位，可能导致钻孔进入钢筋混凝土桩中，破坏钢筋笼及钢筋混凝土桩身完整性。因此，取芯法亦不适用本咬合桩中素混凝土桩身检测。由于素混凝土桩主要用于止水，并不承受主体结构荷载，其受力较小，当素混凝土桩咬合后直径大小降低，根据规范要求，当桩身直径小于70cm时，可不做检测，且素混凝土桩主要用于止水，因此，对于小直径素混凝土桩身完整性在一般情况下可以不做检测，而对于桩身直径大于70cm时要做素混凝土桩身完整性检测。
综上，由于咬合桩成桩工法特殊性影响，素混凝土桩身完整性若采用低应变动测法检测具有较大的局限性，往往会导致测量结果偏差较大，或者无法采集到有限的测量数据资料，而采用取芯法对桩身结构产生破坏，很有可能会影响咬合桩整体结构安全性。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种大直径咬合桩成桩质量无损检测方法，解决了由于咬合桩成桩工法特殊性影响，素混凝土桩身完整性若采用低应变动测法检测具有较大的局限性，往往会导致测量结果偏差较大，或者无法采集到有限的测量数据资料，而采用取芯法对桩身结构产生破坏，很有可能会影响咬合桩整体结构安全性的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种大直径咬合桩成桩质量无损检测方法，具体步骤如下：
S1：选择施工位置：根据施工图的展示，在现场选择咬合桩施工位置，并进行划线标注。
S2：制备混凝土和钢筋笼：将混凝土原料放入混凝土搅拌机内部进行搅拌制备混凝土，通过钢丝对钢筋进行绑扎制备钢筋笼。
S3：钻孔准备：根据S1步骤中所选择的咬合桩施工位置确定钢护筒位置，并进行划线，然后施工混凝土钢护筒，待混凝土钢护筒凝固后将钻机放置在钢护筒顶部，确保钻机平稳，保证对咬合桩钻孔准确定位。
S4：一次钻取桩孔：咬合桩采用钻机进行挖孔，另外为减少串孔影响，施工时采用“跳挖法”，即间隔施工，确保前后施工的桩基间距不小于安全距离，当无法满足上述要求时，需在成桩48小时后再进行邻近桩基础的施工，钻孔完成后测量孔深并清除虚土。
S5：素混凝土桩施工：在S4步骤中钻取素混凝土桩孔完成后将S2步骤中所制备的混凝土浇筑在素混凝土桩孔内部，待混凝土凝固后形成素混凝土桩Ai(i取1,2,3...)。
S6：二次钻取桩孔：咬合桩采用钻机进行挖孔，另外为减少串孔影响，施工时采用“跳挖法”，即间隔施工，确保前后施工的桩基间距不小于安全距离，当无法满足上述要求时，需在成桩48小时后再进行邻近桩基础的施工，钻孔完成后测量孔深并清除虚土。
S7：钢筋混凝土桩施工：在S4步骤中钻取钢筋混凝土桩孔完成后将S2步骤中所制备的钢筋笼吊装在钢筋混凝土桩孔内部，此时在钢筋笼内按检测要求布设声测管Ck(k取1,2,3...)，对于大直径桩(直径大于1.2m)需沿桩身截面全周等距布置4根声测管，而桩径小于1.2m时同理等距布置3根声测管即可，钢筋笼下放后浇筑混凝土，待混凝土凝固后形成钢筋混凝土桩Bj(j取1,2,3...)。
S8：质量检测：将声波投射入预埋的声测管Ck(k取1,2,3...)内部对咬合桩整体的桩身完整性以及桩长的检测，在对素混凝土桩Ai的桩身完整性以及桩长进行检测时，只需将声波投射入两两相邻的预埋声测管即可，在对钢筋混凝土桩Bj的桩身完整性以及桩长进行检测时，只需将声波投射入四角相邻的预埋声测管即可。
优选的，所述S2步骤制备混凝土和钢筋笼中混凝土制备的各材料的配比为：水：水泥：砂：石子＝0.51:1:1.81:3.68，且制备钢筋笼所采用的钢筋型号为Q235。
优选的，所述S4步骤和S6步骤中所采取的钻机为旋挖式钻机。
优选的，所述S4步骤和S6步骤中桩基间距不小于的安全距离为四倍桩径，在钻取钢筋混凝土桩孔时需要等相邻的两个素混凝土桩孔内部的素混凝土桩Ai(i取1,2,3...)成型后进行钻孔，并且施工时需切割掉相邻素混凝土桩Ai(i取1,2,3...)相交部分的混凝土。
优选的，所述S4步骤和S6步骤中桩孔钻取的施工顺序为：A1→A3→A5→A2→B1→B2→A4→B3→B4…(其中Ai代表素混凝土桩，i取1,2,3...；Bj代表钢筋混凝土桩，j取1,2,3....)。
优选的，所述S5步骤素混凝土桩施工所制备的素混凝土桩和S7步骤钢筋混凝土桩施工所制备的钢筋混凝土桩均为圆柱形，且素混凝土桩横截面的直径与钢筋混凝土桩横截面的直径相同。
优选的，所述S5步骤素混凝土桩施工所制备的素混凝土桩和S7步骤钢筋混凝土桩施工所制备的钢筋混凝土桩中心线在同一平面上，且任意相邻的素混凝土桩与钢筋混凝土桩的中心距离均相同。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过以上方法预埋声测管，进而进行咬合桩整体的桩身完整性以及桩长的检测，通过预埋声测管C1、C2、C3、C4能够检测出钢筋混凝土桩B1的成桩质量，通过预埋声测管C2与声测管C8能检测出素混凝土桩A2的成桩质量，……，依此类推，通过使用两两相邻的预埋声测管就能检测出咬合桩中所有素混凝土桩Ai的桩身完整性以及桩长的检测，通过使用四角相邻设置的预埋声测管就能检测出咬合桩中所有的和钢筋混凝土桩Bj的桩身完整性以及桩长的检测。
2、本发明提出的咬合桩成桩质量无损检测方法仅仅使用声波投射法对咬合桩所有的素混凝土桩和钢筋混凝土桩进行成桩质量检测，只需在进行钢筋混凝土桩Bj施工时布设声测管，然后在钢筋混凝土桩Bj成型时将声波透射入预埋的声测管Ck内部，即可对咬合桩整体的桩身完整性以及桩长的检测，声波透射法检测桩身结构完整性是由声脉冲发射源在桩内激发高频弹性脉冲波，并用高精度的接收系统记录该脉冲波在桩内传播过程中表现的波动特征，当桩内存在不连续或破损界面时，缺陷面形成波阻抗界面，波到达该界面时，产生波的透射和反射，使接收到的透射能量明显降低；当桩内存在松散，蜂窝，孔洞等严重缺陷时，将产生波的散射和绕射，根据波的初始到达时间和波的能量衰减特征，频率变化及波形畸变程度等特性，可以获得测区范围内桩的密实度参数，测试记录不同测面，不同高度上的超声波动特征，经过处理分析就能判别测区内桩的参考强度和内部存在缺陷的性质，大小及空间位置，采用此种方法不仅操作方法便捷，而且检测速度快，并且精度高，检测结果较低应变动测法检测更为真实可靠，且相较于取芯法对桩身造成的损害，真正做到了无损检测。
附图说明
图1为本发明的大直径咬合桩桩身完整性检测声测管埋设示意图；
图2为本发明的流程框图示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方案中的附图，对本发明实施方案中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方案仅仅是本发明一部分实施方案，而不是全部的实施方案。基于本发明中的实施方案，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方案，都属于本发明保护的范围。
如图1-图2所示，一种大直径咬合桩成桩质量无损检测方法，具体步骤如下：
S1：选择施工位置：根据施工图的展示，在现场选择咬合桩施工位置，并进行划线标注。
S2：制备混凝土和钢筋笼：将混凝土原料放入混凝土搅拌机内部进行搅拌制备混凝土，通过钢丝对钢筋进行绑扎制备钢筋笼，其中混凝土制备的各材料的配比为：水：水泥：砂：石子＝0.51:1:1.81:3.68，且制备钢筋笼所采用的钢筋型号为Q235。
S3：钻孔准备：根据S1步骤中所选择的咬合桩施工位置确定钢护筒位置，并进行划线，然后施工混凝土钢护筒，待混凝土钢护筒凝固后将钻机放置在钢护筒顶部，确保钻机平稳，保证对咬合桩钻孔准确定位。
S4：一次钻取桩孔：咬合桩采用钻机进行挖孔，其中钻机为旋挖式钻机，另外为减少串孔影响，施工时采用“跳挖法”，即间隔施工，确保前后施工的桩基间距不小于安全距离，安全距离为四倍桩径，当无法满足上述要求时，需在成桩48小时后再进行邻近桩基础的施工，钻孔完成后测量孔深并清除虚土。
S5：素混凝土桩施工：在S4步骤中钻取素混凝土桩孔完成后将S2步骤中所制备的混凝土浇筑在素混凝土桩孔内部，待混凝土凝固后形成素混凝土桩Ai(i取1,2,3...)。
S6：二次钻取桩孔：咬合桩采用钻机进行挖孔，其中钻机为旋挖式钻机，另外为减少串孔影响，施工时采用“跳挖法”，即间隔施工，确保前后施工的桩基间距不小于安全距离，安全距离为四倍桩径，当无法满足上述要求时，需在成桩48小时后再进行邻近桩基础的施工，钻孔完成后测量孔深并清除虚土，另外在钻取钢筋混凝土桩孔时需要等相邻的两个素混凝土桩孔内部的素混凝土桩Ai(i取1,2,3...)成型后进行钻孔，并且施工时需切割掉相邻素混凝土桩Ai(i取1,2,3...)相交部分的混凝土，且施工顺序为：A1→A3→A5→A2→B1→B2→A4→B3→B4…(其中Ai代表素混凝土桩，i取1,2,3...；Bj代表钢筋混凝土桩，j取1,2,3....)。
S7：钢筋混凝土桩施工：在S4步骤中钻取钢筋混凝土桩孔完成后将S2步骤中所制备的钢筋笼吊装在钢筋混凝土桩孔内部，此时在钢筋笼内按检测要求布设声测管Ck(k取1,2,3...)，对于大直径桩(直径大于1.2m)需沿桩身截面全周等距布置4根声测管，而桩径小于1.2m时同理等距布置3根声测管即可，钢筋笼下放后浇筑混凝土，待混凝土凝固后形成钢筋混凝土桩Bj(j取1,2,3...)，素混凝土桩和钢筋混凝土桩均为圆柱形，且素混凝土桩横截面的直径与钢筋混凝土桩横截面的直径相同，素混凝土桩和钢筋混凝土桩中心线在同一平面上，且任意相邻的素混凝土桩与钢筋混凝土桩的中心距离均相同。
S8：质量检测：将声波投射入预埋的声测管Ck(k取1,2,3...)内部对咬合桩整体的桩身完整性以及桩长的检测，在对素混凝土桩Ai的桩身完整性以及桩长进行检测时，只需将声波投射入两两相邻的预埋声测管即可，在对钢筋混凝土桩Bj的桩身完整性以及桩长进行检测时，只需将声波投射入四角相邻的预埋声测管即可，操作方法便捷，检测速度快，精度高，检测结果较低应变动测法检测更为真实可靠，且相较于取芯法对桩身造成的损害，真正做到了无损检测。
上述技术方案的工作原理如下：本发明通过以上方法预埋声测管，进而进行咬合桩整体的桩身完整性以及桩长的检测，通过预埋声测管C1、C2、C3、C4能够检测出钢筋混凝土桩B1的成桩质量，通过预埋声测管C2与声测管C8能检测出素混凝土桩A2的成桩质量，……，依此类推，通过使用两两相邻的预埋声测管就能检测出咬合桩中所有素混凝土桩Ai的桩身完整性以及桩长的检测，通过使用四角相邻设置的预埋声测管就能检测出咬合桩中所有的和钢筋混凝土桩Bj的桩身完整性以及桩长的检测。使用本发明提出的咬合桩成桩质量无损检测方法仅仅使用声波投射法对咬合桩所有的素混凝土桩和钢筋混凝土桩进行成桩质量检测，只需在进行钢筋混凝土桩Bj施工时布设声测管，然后在钢筋混凝土桩Bj成型时将声波透射入预埋的声测管Ck内部，即可对咬合桩整体的桩身完整性以及桩长的检测，声波透射法检测桩身结构完整性是由声脉冲发射源在桩内激发高频弹性脉冲波，并用高精度的接收系统记录该脉冲波在桩内传播过程中表现的波动特征，当桩内存在不连续或破损界面时，缺陷面形成波阻抗界面，波到达该界面时，产生波的透射和反射，使接收到的透射能量明显降低；当桩内存在松散，蜂窝，孔洞等严重缺陷时，将产生波的散射和绕射，根据波的初始到达时间和波的能量衰减特征，频率变化及波形畸变程度等特性，可以获得测区范围内桩的密实度参数，测试记录不同测面，不同高度上的超声波动特征，经过处理分析就能判别测区内桩的参考强度和内部存在缺陷的性质，大小及空间位置，采用此种方法不仅操作方法便捷，而且检测速度快，并且精度高，检测结果较低应变动测法检测更为真实可靠，且相较于取芯法对桩身造成的损害，真正做到了无损检测。
尽管已经示出和描述了本发明的实施方案，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施方案进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。