建筑工程地基基础检测的重要性和关键技术研究

2021-04-03何炜纳

建筑与装饰 2021年20期

何炜纳

广东稳固检测鉴定有限公司广东广州 511453

引言

建筑工程地基检测工作有三大特征，即复杂性、多发性和困难性。中国土地面积辽阔，不同区域的土地性质不尽相同，部分地区地形特殊、条件复杂，因而，在开展地基基础检测工作之前，必须正视该项工作的复杂程度，制定具体的施工计划。在初步施工完毕后，要做好地基施工质检工作。另外，地基基础工程检测工作要面对多种困难，如自然条件恶劣、地质结构复杂、仪器设备应用和检测人员职业技能提升等。

1 建筑工程地基基础检测的重要性

从辩证视角来看，建筑工程地基基础检测工作的重要作用主要体现在两个方面：一方面是确保整座建筑工程安全质量。在建筑工程施工中，软土地基颇为常见，软土、杂填土、冲填土和高压缩土层存在诸多差异，要做好不同地基土壤检测工作，必然要面对质量复杂的土地结构。构成软弱土壤的物质、软土地基所处的环境因素各具差异，进而导致各区域的软土地基在性质和具体特征上也不尽相同，这就给地基检测工作带来了诸多困难。从软土地基的整体结构来分析，其组合土壤种类大致分为四种：

1.1 软土

软土主要是在第四世纪末形成的一种黏性沉积土壤，集中区域在三角洲、湖湘、河相、海相等地区，沉积物所形成的土壤中也含有不少新进的淤积物。形成软土地质的原因较为复杂，不同地层的成因各具差异，软土物质也存在诸多差异，在接近地面区域，软土层组成物质以淤泥以及淤泥质的土壤为主。在软土构成的地基中，土壤内部结构的空隙比较大，有很高的含水量，地基的饱和度通常高于95%，强度与抗压能力不足，这必然导致地基易变形。软土结构虽然松软，土层却非常厚，进而导致软土渗透性很差，在施工中，土层的固结速度非常缓慢，很容易滋生沉降问题。除此之外，软土的触变性和流变性都很强。这是因为软土是絮凝结构沉积物所构成的，只要受到轻微的触动，强度就会大幅度降低，结构变形，触变性非常很强。软土组合结构也很容易受到外界因素的影响，在不加处理的状态下也会出现长期而缓慢流动，流变性非常明显。

1.2 杂填土

在各地软土地基组合成分中，杂填土颇为常见，这种土壤组成结构并不均匀性，也不规律，其成分很复杂，密度变化也比较大。在建筑地基施工中所填筑的杂填土往往密实度偏低，内含有机物较多，压缩性很高，导致地基很容易变形。此外，杂填土所填筑的地基一旦浸水，必然会呈现出湿陷性现象和潜蚀问题。

1.3 冲填土

这种土壤是软弱地基组合结构中的常见物质之一，主要是由水利充填泥沙所形成的一种软质土壤，其构成分子包括泥土和粗细大小不同的沙砾异，各种构成分子所占比例并不均匀，也有很高的含水量高。其次，因为冲填土的内部水分通常不易被排出，所以导致土层长期处于饱和状态，结构极为软弱。

1.4 各种高压缩土层

这种土层结构是由不同软弱土壤混合而成，密实度低，抗压能力不足，含水量高，透水性差。对于四种软土地基处理问题，工作人员通常在施工前对地基土壤性质、结构和水文条件进行检测，结合检测结果制定可行的施工计划方案，注重优化地基的压缩结构，根据实际需求，来增加软土地基的压缩模量，这样能够在很大程度上降低地基土的沉降指数。与此同时，施工技术人员非常重视提升软土地基的抗压能力、抗剪强度、荷载能力与安全稳定系数。这样不仅可以在后期确保道路桥梁工程的安全荷载，而且能够避免软土从侧向流走，有效改善地基的抗剪特性。另一方面，做好地基基础检测工作有助于提升建筑工程施工方案尤其是地基施工方案设计要求。施工技术人员会地基土层结构的透水性和动力特性予以全面优化。通常，是依据地下水的运动规律来改善土层的透水性能，调整地基结构的饱和性，增强地基结构抗震能力，以此优化地基的动力特性。当建筑工程施工结束后，工作人员会再次进行全面性检测，查看地基是否能承受所有建筑负荷，根据实际需求对地基结构进行加固处理，并以此为基础，设计更细致、更科学的建筑地基施工方案。

2 建筑工程地基基础检测关键技术

2.1 超声波技术

超声波技术属于建筑地基基础检测常用技术之一，该技术方法细分为两种：第一，高低应变法。该方法是通过能量瞬态激振的方式施加在桩顶处，通过实测其桩顶部的速度和力的时程曲线，进行波动理论分析，对桩身完整性和承载力进行检测。如桩身存在缺陷或桩周摩擦力发生变化，则会产生阻抗，形成阻抗比，产生一个同向反射到传感器，从而对桩身完整性进行判断。第二，声波透析法。该方法投射精度比较高，主要是运用声管存放位置实施传播原理，同时，结合波长的变化状况来分析基桩可能出现问题的具体位置。

2.2 静载法

静载法属于一种静载荷实验，该方法能够模拟建筑工程施工现场原样，通过开展地基施工动态检测来准确获取检测信息，同时，运用物理实验原理来准确检测地基的抗压能力与地基承载力。在技术具体应用中，需遵循以下步骤：①在既定位置处安装加压管、加载箱等设备，其他辅助设施的位置结合应用目的进行筛选；②启动加压泵之后，产生的压力会在荷载箱体内进行聚集，从而向着桩体内部施加加载力；③利用加载力、位移参数、应变参数相互间关系进行计算，从而获取到该桩基承载力、测阻系数、桩端承力等数据。将实测数据和预期数据进行对比，若满足要求，那么该桩基结构质量满足要求，反之，需要根据相差情况采取对应补强措施，确保桩基基础工程的作业质量。不可忽视的是，静载法耗时较长，技术应用成本较高，因而，仅适用于小面积检测[1]。

2.3 钻芯技术

钻芯技术属于一种地质钻探技术，主要通过对柱状实施钻芯，然后，将钻芯所得样品送往检测机构进行专业检测，最终客观评价地基基础质量。在技术具体应用中，需遵循以下步骤：①在既定位置处安装钻具设备，其他辅助设施（如样品保存装置、计算机设备）的位置结合区域实际情况进行筛选；②启动钻机设备后，产生的钻进力会驱使钻具向着桩体内部钻进，钻具前端为圆柱形，以便采集到完整的钻芯样品；③对于采集到的钻芯样品，需放置在保存装置内进行存放，做好编号工作后，在两小时内需要将其转移到实验室，对于样品物理性质和化学性质进行测试，采集相应的检测数据；④利用计算机软件对于检测数据进行整理，根据需求来绘制表格、曲线图等。将实测数据整理结果和预期参数进行对比，若满足要求，那么该桩基结构质量满足要求，反之，需要根据相差情况采取对应补强措施，确保桩基基础工程的作业质量。钻芯技术能通过钻芯取样，确定桩长、桩底沉渣厚度，鉴别岩石地基性状等，但是采集数据的效率相对较低，多作为辅助手段来进行质量检查[2]。

2.4 高低应变法

高低应变法是通过能量瞬态激振的方式施加在桩顶处，通过实测其桩顶部的速度和力的时程曲线，进行波动理论分析，对桩身完整性和承载力进行检测。如桩身存在缺陷或桩周摩擦力发生变化，则会产生阻抗，形成阻抗比，产生一个同向反射到传感器，从而对桩身完整性进行判断。在技术具体应用中，需遵循以下步骤：①在既定位置处安装激振设备，检查各项参数合规后启动该设备，其产生的冲击载荷会沿着桩体进行传递，采集相应的应变数据；②根据得到的数据信息绘制桩身应变应力曲线、桩身质点运动速度曲线，查看桩基结构稳定性是否满足要求。若满足要求，那么该桩基结构质量满足要求，可以进行后续施工活动，反之，需要根据曲线变化示意图，了解桩基承载力不足的原因，拟定针对性措施来补强结构，确保桩基基础工程的作业质量。该方法的适用性相对较强，在确定桩长、桩底沉渣厚度、结构承载力上有着良好应用[3]。

2.5 低应变检测方式

在桩基检测过程中，高低应变法也属于经常使用到的作业方法，该方法的作业原理在于在建筑基桩的顶部进行竖向激振，此时应力波便会顺延桩结构向各个方向传递，如果在传播过程中出现桩身离析或断桩问题，此时则会出现反射波形与幅度层面的差异，而且传递过程的时间也会出现较大差异，利用计算机软件对发射信息进行精准识别，根据此类信息来科学评估地基基础存在的问题，从而判断出该桩基基础的稳定性。从实际应用情况来看，该技术多用于复合型竖向增强体和基桩的桩身检测，而且检测过程的稳定性和便捷性较强，在很多检测领域中得到了广泛关注。但是在低应变法应用过程中，也需要对地基平均值进行客观考量，而且也需要对其他综合因素进行分析，而且不同桩型在施工期间，所使用到关注工艺存在一定差异，这也直接影响到发射波的反应情况。对此，在实际应用中，需要至少选择五根以上的桩身来进行检测，借此来确定波速值，并对平均值进行计算，以获取到更加准确的计算结果[4]。

2.6 声波透射检测法

在桩基检测过程中，也会使用到声波透射检测法，该方法的作业原理在于在建筑基桩的顶部释放声波，此时声波便会顺延桩结构向各个方向传递，如果在传播过程中出现桩身离析或断桩问题，此时则会出现声波波形与幅度层面的差异，而且传递过程声波传递时间也会出现差异，此时可以利用计算机软件对其进行整理，剔除相应的干扰因素，从而科学评估地基基础存在的问题，为后续应对措施的拟定提供参考。从实际应用情况来看，需要在检测中利用专业检测仪器辅助活动进行，并对采集数据进行采集与整理，随后利用软件来完成曲线图的制作，更加直观的呈现相应的数据信息。相比于其他的检测方法，声波透射检测方法在应用过程中的局限性相对较低，操作过程相对简单，而且能够得到的检测结果精准度较高，在建筑工程检测中有着良好应用，尤其是在建筑项目混凝土作业过程中，应用此检测方式，可以判断声测管设置是否符合施工标准，准确检测基桩各项数据，声测管设置需水平，上下部结实绑扎管，确保检测信号稳定，传输质量高，从而为基桩检测提供技术保障[5]。