低應(yīng)變法與鉆芯法聯(lián)合檢測(cè)大直徑

低應(yīng)變法與鉆芯法聯(lián)合檢測(cè)大直徑

混凝土灌注樁探討提要：本文對(duì)低應(yīng)變法與鉆芯法的適用范圍、技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行了介紹，結(jié)合幾種典型實(shí)例，說明低應(yīng)變法與鉆芯法聯(lián)合檢測(cè)在大直徑混凝土灌注樁樁身質(zhì)量檢測(cè)中的重要性和必要性。關(guān)鍵詞：低應(yīng)變法；鉆芯法；大直徑灌注樁；樁身完整性檢測(cè)1、引言對(duì)于端承型大直徑混凝土灌柱樁及所有高承載力的樁而言，往往不允許任何一根樁“帶病”工作，更不允許任何一根樁承載力失效，否則后果不堪設(shè)想。鑒于目前對(duì)樁基施工過程中的檢測(cè)重視不夠，不能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決問題，僅在施工后進(jìn)行驗(yàn)收檢測(cè)，因此要求基樁驗(yàn)收檢測(cè)的信息量更加豐富，需涵蓋到樁身質(zhì)量的主要方面，本文僅對(duì)樁身強(qiáng)度簡(jiǎn)要說明，主要是探討樁身完整性檢測(cè)。樁身強(qiáng)度檢測(cè)主要有鉆芯法檢測(cè)，目前許多工程用施工中所留置試塊的抗壓強(qiáng)度值代用，由于樁身混凝土屬隱蔽施工，其混凝土施工質(zhì)量不易保證，對(duì)于大直徑端承型灌柱樁而言，這種做法不完善。灌注樁的完整性檢測(cè)方法主要有低應(yīng)變法、高應(yīng)變法、聲波透射法、鉆芯法等四種方法。但在實(shí)際工程中，由于現(xiàn)場(chǎng)條件限制無(wú)法進(jìn)行高應(yīng)變檢測(cè)，或由于沒有預(yù)埋聲測(cè)管或聲測(cè)管堵塞無(wú)法進(jìn)行聲波透射法檢測(cè)，或由于鉆芯法設(shè)備安裝對(duì)擬建工程場(chǎng)地要求較高，工期及要求齡期均較長(zhǎng)，且費(fèi)用高等因素不進(jìn)行鉆芯法檢測(cè)，而低應(yīng)變法，具有速度快，費(fèi)用較低和抽檢數(shù)量大的特點(diǎn)，容易發(fā)現(xiàn)樁基的整體施工質(zhì)量問題，于是在許多樁基工程中僅做低應(yīng)變檢測(cè)而應(yīng)付了事，這種做法是極其危險(xiǎn)的。本文結(jié)合幾種典型實(shí)例，說明低應(yīng)變法聯(lián)合鉆芯法檢測(cè)在大直徑混凝土灌注樁樁身質(zhì)量檢測(cè)中的重要性和必要性。2、檢測(cè)方法簡(jiǎn)介1低應(yīng)變檢測(cè)簡(jiǎn)介低應(yīng)變檢測(cè)最常用的反射波法以一維應(yīng)力波理論為基礎(chǔ)，以截面波阻抗Z=pcA為參數(shù)（p為材料密度，c為波速，A為截面積）描述樁身質(zhì)量情況，當(dāng)應(yīng)力波沿樁身傳播時(shí)，遇到波阻抗變化界面將產(chǎn)生反射和透射，而反射的相位和幅值大小均由波阻抗變化決定。當(dāng)波阻抗減小即樁身出現(xiàn)離析，夾泥、縮徑等缺陷時(shí)，速度波產(chǎn)生同相反射，當(dāng)波阻抗增大，即樁身出現(xiàn)擴(kuò)徑時(shí)速度波產(chǎn)生反相反射，而波阻抗變化越大，反射波的幅值也就越大，由樁底反射波時(shí)間算出樁身混凝土平均波速，由缺陷反射波信號(hào)時(shí)間算出缺陷位置。由此可見，根據(jù)所測(cè)波型情況可判斷出樁身所存在的缺陷和擴(kuò)徑情況，并根據(jù)樁底反射波信號(hào)對(duì)樁底持力層和沉渣情況作出估計(jì)。反射波法現(xiàn)場(chǎng)操作方便快捷，檢測(cè)費(fèi)用較低可作為一種普查手段。2鉆芯法檢測(cè)簡(jiǎn)介鉆孔取芯法檢測(cè)是一簡(jiǎn)單直觀的方法。一般采用W110mm的雙管鉆具、保證較高的垂直度沿平行軸線方向鉆進(jìn)。鉆進(jìn)中為防止鉆孔偏斜，盡量減少環(huán)狀間隙，增強(qiáng)鉆具的穩(wěn)定性，確保混凝土采取率達(dá)到95%以上。它具有科學(xué)、直觀、實(shí)作等特點(diǎn)，不僅可檢測(cè)樁身完整性、混凝土質(zhì)量及強(qiáng)度，而且可檢測(cè)沉渣厚度、混凝土與持力層的接觸情況，及持力層的巖土性狀，是否存在夾層等情況，這一點(diǎn)是其它檢測(cè)方法無(wú)法比擬的。通過鉆孔抽芯可檢查整個(gè)樁長(zhǎng)范圍內(nèi)混凝土的膠結(jié)，密實(shí)度是否正常和測(cè)出樁身混凝土的實(shí)際強(qiáng)度，即可檢查出混凝土的配制技術(shù)，又可檢查出樁身混凝土的灌注質(zhì)量。鉆孔取芯法檢測(cè)操作較麻煩，設(shè)備笨重、工作周期長(zhǎng)，對(duì)長(zhǎng)樁容易偏出樁身，而且檢測(cè)費(fèi)昂貴不宜大面積檢測(cè)，只能作為樁基完整性檢測(cè)中的一種輔助手段和樁身質(zhì)量詳測(cè)手段。3其它方法概述聲波透射法檢測(cè)全面、細(xì)致，檢測(cè)范圍可覆蓋全樁長(zhǎng)的各個(gè)橫截面，信息豐富，結(jié)果可靠，且現(xiàn)場(chǎng)操作簡(jiǎn)便、迅速，不受樁長(zhǎng)、長(zhǎng)徑比的限制，一般也不受場(chǎng)地限制。聲波透射法是目前重要建筑物及重要橋梁基樁完整性檢測(cè)的重點(diǎn)手段，但前期工作多，不具有隨機(jī)性，在一般高層建筑基樁檢測(cè)中較少使用。高應(yīng)變檢測(cè)方法的主要功能是叛定單樁豎向抗壓承載力是否滿足設(shè)計(jì)要求，檢測(cè)樁身缺陷及其位置。它檢測(cè)的承載力是樁周巖土對(duì)樁的抗力，在完整性檢測(cè)方面與低應(yīng)變檢測(cè)一樣為一種間接檢測(cè)方法，由于其激勵(lì)能量和檢測(cè)有效深度大的優(yōu)點(diǎn)，在判定樁身水平整合型縫隙、預(yù)制樁接頭以及樁身深部缺陷時(shí)較低應(yīng)變效果好，在樁側(cè)和樁端阻力很強(qiáng)時(shí)，高應(yīng)變法也測(cè)不出樁底反射，影響樁身完整性的判定；在檢測(cè)樁身淺部存在缺陷易被忽略，靈敏度低。它對(duì)人員素質(zhì)及設(shè)備

能力要求高。本文中對(duì)以上兩種方法不做詳細(xì)論述。2.4低應(yīng)變檢測(cè)與鉆芯法檢測(cè)聯(lián)合分析在大直徑灌注樁檢測(cè)中，低應(yīng)變實(shí)測(cè)信號(hào)質(zhì)量不易保證。灌注樁的截面尺寸和材質(zhì)的非均勻性、施工的隱蔽性（干作業(yè)成孔樁除外）導(dǎo)致低應(yīng)變檢測(cè)采集的波形質(zhì)量低，波型分析中的不確定性和復(fù)雜性高。多數(shù)情況下，在有缺陷的灌注樁低應(yīng)變測(cè)試信號(hào)中主要反映出樁身阻抗減小的信息，缺陷性質(zhì)及嚴(yán)重程度往往難以區(qū)分。例如：混凝土灌注樁出現(xiàn)的縮頸與局部松散或低強(qiáng)度區(qū)、夾泥空洞等，只憑測(cè)試信號(hào)區(qū)分缺陷類型尚無(wú)理論依據(jù)。在叛定緩變性缺陷、同時(shí)存在不同深度兩個(gè)以上缺陷及同一深度存在兩個(gè)以上類型缺陷上，低應(yīng)變法不易分辯。在判別樁身強(qiáng)度及樁端巖土性狀上以及對(duì)基樁承載力的影響程度，低應(yīng)變法受到嚴(yán)重局限。此時(shí)需要一種或幾種準(zhǔn)確可靠程度或直觀性更高的檢測(cè)方法來(lái)彌補(bǔ)代應(yīng)變法檢測(cè)的不確定性，可采用的有靜載法、開挖法驗(yàn)證法及鉆芯法，其中最常用的為鉆芯法。一般來(lái)說，鉆芯法檢測(cè)不應(yīng)簡(jiǎn)單地采用隨機(jī)抽樣的方法進(jìn)行，而是應(yīng)先用反射波法普查的結(jié)果以及其它檢測(cè)方法的檢測(cè)結(jié)果，結(jié)合設(shè)計(jì)要求、施工現(xiàn)場(chǎng)施工記錄，經(jīng)過綜合分析后，有針對(duì)性的選擇對(duì)質(zhì)量確有懷疑、質(zhì)量較差或有代表性的樁進(jìn)行抽檢，以提高檢測(cè)的可靠性，確保樁基工程的質(zhì)量。積累灌注樁現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試、分析經(jīng)驗(yàn)和相近條件下的可靠對(duì)比驗(yàn)證資料對(duì)確保檢測(cè)質(zhì)量也是很重要的。3、3、檢測(cè)實(shí)例下面介紹低應(yīng)變反射波法與鉆芯法檢測(cè)結(jié)果對(duì)比的幾種典型情況：1低應(yīng)變檢測(cè)樁身完整，未發(fā)現(xiàn)明顯缺陷；鉆芯法檢測(cè)樁身完整，樁長(zhǎng)、樁身砼強(qiáng)度、孔底沉渣，樁端巖土性狀均滿足設(shè)計(jì)要求。某基樁的低應(yīng)變反射波法檢測(cè)波形（見圖1）,從波形分析此樁樁底反射信號(hào)非常清晰，樁身無(wú)缺陷反射，為典型的嵌巖樁。鉆孔抽芯表明全樁段芯樣完整均勻，強(qiáng)度、孔底沉渣、樁端巖土性狀均滿足設(shè)計(jì)要求。2低應(yīng)變檢測(cè)樁身有明顯或嚴(yán)重缺陷；鉆芯法檢測(cè)中樁身完整性、樁長(zhǎng)、樁身砼強(qiáng)度、孔底沉渣、樁端巖土性狀中有一種或幾種不能滿足設(shè)計(jì)要求。2.1某基樁動(dòng)測(cè)波形（見圖2）,從低應(yīng)變檢測(cè)波形看，表明該樁在5.8m左右存在缺陷。經(jīng)鉆孔抽芯，發(fā)現(xiàn)4.15m?8.50m樁體嚴(yán)重離析，樁頂處混凝土抗壓強(qiáng)度代表值15Mpa,樁端持力層性狀為強(qiáng)風(fēng)化。樁身完整性、樁端持力層性狀、混凝土試件抗壓強(qiáng)度代表值均不滿足設(shè)計(jì)要求。設(shè)計(jì)要求。2.2某基樁動(dòng)測(cè)波形（見圖3）,該樁在12m左右有明顯缺陷反射，樁底反射信號(hào)很強(qiáng)，說明樁底沉渣較厚。作為端承樁，我們對(duì)其持力層和承載力提出質(zhì)疑，抽芯發(fā)現(xiàn)10.2?20.6m膠結(jié)不良，存在明顯離析，而樁底以下1m的巖芯為粉碎巖屑，判定樁底存在較厚沉渣。樁身完整性、孔底沉渣均不滿足設(shè)計(jì)要求。

3.3低應(yīng)變檢測(cè)樁身完整，或未發(fā)現(xiàn)明顯缺陷；鉆芯法檢測(cè)中樁身完整性、樁長(zhǎng)、樁身砼強(qiáng)度、孔底沉渣、樁端巖土性狀中有一種或幾種不能滿足設(shè)計(jì)要求。這種情況是最危險(xiǎn)的情況之一。3.3.1某基樁動(dòng)測(cè)波形（見圖4）,從低應(yīng)變檢測(cè)波形看，樁無(wú)明顯缺陷反射，為完整樁。用鉆芯法檢測(cè)，抽芯表明全樁段芯樣完整均勻，混凝土抗壓強(qiáng)度代表值22Mpa，低于設(shè)計(jì)要求45Mpa，樁端持力層性狀為強(qiáng)風(fēng)化巖，設(shè)計(jì)要求為中風(fēng)化巖，樁端持力層性狀、混凝土試件抗壓強(qiáng)度代表值均不滿足設(shè)計(jì)要求。

3.3.2某基樁動(dòng)測(cè)波形（見圖5）,從低應(yīng)變檢測(cè)波形看，樁無(wú)明顯缺陷反射，為完整樁。用鉆孔法檢測(cè)，抽芯發(fā)現(xiàn)2.40?2.75m交結(jié)不良，4.45?5.30m，存在明顯離析。3.4低應(yīng)變檢測(cè)樁身有明顯缺陷；鉆芯法檢測(cè)樁身完整，樁長(zhǎng)、樁身砼強(qiáng)度、孔底沉渣、樁端巖土性狀均滿足設(shè)計(jì)要求。某基樁的動(dòng)測(cè)波形（見圖6）,從波形分析，該樁約在2.5m左右處存在較明顯缺陷，有樁底反投射。而鉆孔取芯未發(fā)現(xiàn)離析，混凝土試件抗壓強(qiáng)度代表值均滿足設(shè)計(jì)要求。后經(jīng)開挖發(fā)現(xiàn)在2.3?3.3m處存在明顯縮徑。4、檢測(cè)結(jié)果原因分析從上述幾種典型情況可見，前兩種情況檢測(cè)結(jié)果相互驗(yàn)證，較好理解，后兩種情況檢測(cè)結(jié)果相差甚遠(yuǎn)，其中一種誤將不合格樁判為合格樁，我們分析原因有以下幾個(gè)方面：1在檢測(cè)中，有些樁的反射波測(cè)試波形看起來(lái)完整，無(wú)明顯缺陷，也有樁底反射信號(hào)，可是經(jīng)過鉆芯，這些樁的檢測(cè)結(jié)果卻截然不同，這是因?yàn)橛行稑渡淼幕炷岭x析范圍大且從完整混凝土到離析混凝土是漸變過程，沒有明顯波阻抗界面，使得樁身缺陷反向不明顯，容易被忽略，導(dǎo)致存在明顯缺陷的樁被漏判。這是低應(yīng)變檢測(cè)法的局限性造成的。2在檢測(cè)中，有些樁經(jīng)低應(yīng)變檢測(cè)后，樁身完整，有樁底嵌巖反射。而通過鉆芯檢測(cè)發(fā)現(xiàn)樁端持力層不是設(shè)計(jì)的中風(fēng)化基巖，而是強(qiáng)風(fēng)化巖層。這是因?yàn)橹酗L(fēng)化基巖與強(qiáng)風(fēng)化巖層的波阻抗差異不大，所以低應(yīng)變檢測(cè)不論是從時(shí)域分析還是從頻域分析都很難區(qū)分中風(fēng)化基巖與強(qiáng)風(fēng)化巖層的性狀。這也是低應(yīng)變檢測(cè)法的局限性造成的。2在檢測(cè)中，有些樁經(jīng)低應(yīng)變檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)明顯缺陷。而通過鉆芯檢測(cè)并未發(fā)現(xiàn)缺陷，這是因?yàn)殂@芯法對(duì)樁身擴(kuò)縮徑的情況不能反映，由于鉆孔孔徑相對(duì)于樁截面積很小，對(duì)于大樁鉆孔截面積不到樁截面積的1%，對(duì)有些局部缺陷其占整個(gè)斷面的比例小時(shí)，鉆孔恰好從正常部位穿插過時(shí)，這時(shí)就會(huì)對(duì)非全斷面較嚴(yán)重的離析或縮徑出現(xiàn)遺漏而觀察不到。這是鉆芯法檢測(cè)的局限性造成的。5、結(jié)論通過對(duì)低應(yīng)變反射波法和鉆孔取芯法兩種方法的比較及工程實(shí)例的應(yīng)用，我們認(rèn)為這兩種方法的機(jī)理和特點(diǎn)不同，具有平行性和互補(bǔ)性，聯(lián)合這兩種方法可對(duì)樁身質(zhì)量有一個(gè)較準(zhǔn)確完整的判斷，不能簡(jiǎn)單地說用其中一種方法去驗(yàn)證另一種方法。低應(yīng)變反射波法可作為一種普查手段，而鉆孔取芯法可根據(jù)動(dòng)測(cè)結(jié)果對(duì)有疑問的樁進(jìn)行抽查，作為一種詳查手段，對(duì)疑問樁進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。為盡最大可能減少檢測(cè)中的漏判，我們得出以下結(jié)論：1低應(yīng)變檢測(cè)聯(lián)合鉆芯法是一種點(diǎn)面結(jié)合，行之有效的基樁檢測(cè)手段。因?yàn)楦鶕?jù)反射波法的特點(diǎn)它雖然可以作為大面積檢測(cè)的手段，但是在某些情況下低應(yīng)變檢測(cè)的檢測(cè)結(jié)果具有不確定性，鉆芯法在一般情況下只按一定比例進(jìn)行抽檢，然而鉆芯法的檢測(cè)結(jié)果卻具有唯一性。所以兩種方法的聯(lián)合不僅能對(duì)低應(yīng)變檢測(cè)波形進(jìn)行切合實(shí)際的分析，更重要的是能提高基樁檢測(cè)