淺析鉆孔灌注樁質(zhì)量檢測(cè)方法及原理

1、淺析鉆孔灌注樁質(zhì)量檢測(cè)方法及原理【摘要】本文簡(jiǎn)要介紹了一些鉆孔灌注樁檢測(cè)方法，并主要介紹了反射波法的根本原理及影響基樁質(zhì)量檢測(cè)波形的因素，運(yùn)用應(yīng)力波反射法檢測(cè)鉆孔灌注樁的施工質(zhì)量，具有檢測(cè)速度快、費(fèi)用低、便于全面普查樁的質(zhì)量、判別樁的完好性和質(zhì)量缺陷，是一種值得推廣的方法?！娟P(guān)鍵詞】鉆孔樁；反波身法；檢測(cè)BredpilequalitytestingethdsanditspriniplesHuXia-fEi,GuanXiang-dng(DandnguniipalEngineeringnstrutinrpratinSendEngineeringpanyDandngLianing118000)【Ab

2、strat】Thisartiledesribessefthebredpiletestingethds,andintrduesthebasipriniplesfrefletinaveethdandavefrqualitytestfpileeleent,theusefstressaverefletindetetinqualityfnstrutinfbredpiles,ithdetetinspeed,lst,easytpileaprehensivesurveyfquality,integrityandqualityfthepiledeterinedefets,isarthyapprah.目前在公路施

3、工中，橋梁施工占有較大的比重，一般到達(dá)工程總造價(jià)的6070%，在一些特殊路段，橋涵所占有的施工金額比例還要高。所以橋涵施工是公路建立中的重點(diǎn)。一方面決定著整個(gè)工程的質(zhì)量，另一方面也決定著施工企業(yè)的效益。目前混凝土鉆孔灌注樁是橋梁施工構(gòu)造的主要形式，這主要是由于樁能將上部構(gòu)造的荷載傳遞到深層穩(wěn)定的土層中去，從而大大減少根底沉降和建筑特的不均勻沉降，是一種極為有效，平安可靠的根底形式。1.采用樁根底的優(yōu)點(diǎn)：1.1抗地震性能好。樁的靜力特性主要研究其強(qiáng)度和沉降，樁的抗震性能主要決定于其剛度和穩(wěn)定性，根底剛度大抗震性能好。1.2沉降量小和承載力高，樁的沉降量由三局部組成，樁身彈性壓縮；樁側(cè)摩阻力向下傳

4、遞，引起樁側(cè)土的剪切變形和樁端土體壓縮變形。1.3可以解決特殊地基土的承載力。1.4施工噪音小，適用于城市改造和人口密集場(chǎng)地。但是，灌注樁的成孔是在樁位處的地面下或水下完成的，施工工序多，質(zhì)量控制難度大，稍有不慎易產(chǎn)生斷樁等嚴(yán)重缺陷。據(jù)統(tǒng)計(jì)國(guó)內(nèi)外鉆孔灌注樁的事故率高達(dá)510%。因此，灌注樁的質(zhì)量檢測(cè)就顯得格外重要。灌注樁成樁質(zhì)量通常存在兩個(gè)方面的問題，一是屬于樁身完好性，常見的缺陷有夾泥、斷裂、縮頸、護(hù)頸、混凝土離析及樁頂混凝土密實(shí)度較差等。二是嵌巖樁，影響樁底支承條件的質(zhì)量問題，主要是灌注混凝土前清孔不徹底，孔底沉淀厚度超過規(guī)定極限，影響承載力。2.灌注樁的缺點(diǎn)：2.1灌注樁施工工藝比打入樁

5、復(fù)雜，容易出現(xiàn)斷樁、縮頸、混凝土離析和孔底虛土或沉渣過厚等質(zhì)量問題。2.2由于鉆孔樁質(zhì)量不夠穩(wěn)定，要抽檢更多數(shù)量的樁進(jìn)展檢驗(yàn)，增加檢測(cè)費(fèi)用。3.缺陷產(chǎn)生的原因灌注樁的質(zhì)量問題與其成樁工藝親密相關(guān)，屬于樁身完好性的常見質(zhì)量缺陷有夾泥、斷裂、縮頸、擴(kuò)頸、空洞、混凝土離析等。分析這些缺陷產(chǎn)生的原因，大致有：3.1灌注混凝土過程中，導(dǎo)管埋入混凝土中的深度不夠，致使新灌混凝土上翻，或提升導(dǎo)管速度過快，導(dǎo)致導(dǎo)管中翻水，造成兩次灌注，使樁身形成夾泥的斷裂界面。3.2孔中水頭下降，對(duì)孔壁的靜水壓力減小，導(dǎo)致局部孔壁土層失穩(wěn)坍落，造成混凝土樁身夾泥或縮頸?？妆谔渚植苛粝碌目吡蓸逗笮纬勺o(hù)頸。3.3混凝土攪拌

6、不均勻，或運(yùn)輸途徑太長(zhǎng)、或?qū)Ч苈┧?，混凝土受水沖泡等，使粗骨料集中在一起，造成樁身混凝土離析。由于鉆孔樁在施工過程中容易產(chǎn)生一些缺陷，故在施工中加強(qiáng)管理，保證工程質(zhì)量。同時(shí)加強(qiáng)對(duì)成樁質(zhì)量進(jìn)展檢查，使工程在施工過程中不留隱患。樁的檢驗(yàn)?zāi)康?，一是理解其承載力；二是檢驗(yàn)樁本身混凝土質(zhì)量是否符合質(zhì)量要求；三是查明樁身的完好性，查清缺陷及其位置，以便對(duì)影響樁承載力和壽命的樁身缺陷進(jìn)展必要的補(bǔ)救，以保證工程質(zhì)量，不留下事故隱患。4.目前國(guó)內(nèi)外常用的樁基檢測(cè)方法：4.1鉆芯檢測(cè)法：由于大直鉆孔灌注樁的設(shè)計(jì)荷載一般較大，用靜力試樁法有許多困難，所以常用地質(zhì)鉆機(jī)在樁身上沿長(zhǎng)度方向鉆取芯樣，通過對(duì)芯樣的觀察和測(cè)試

7、確定樁的質(zhì)量。但這種方法只能反映鉆孔范圍內(nèi)的小局部混凝土質(zhì)量，而且設(shè)備龐大、費(fèi)工費(fèi)時(shí)、價(jià)格昂貴，不宜作為大面積檢測(cè)方法，而只能用于抽樣檢查，一般抽檢總樁量的35%，或作為無損檢測(cè)結(jié)果的校核手段。4.2振動(dòng)檢測(cè)法：又稱動(dòng)測(cè)法。它是在樁頂用各種方法施加一個(gè)激振力，使樁體及至樁土體系產(chǎn)生振動(dòng)?；蛟跇秲?nèi)產(chǎn)生應(yīng)力波，通過對(duì)波動(dòng)及波動(dòng)參數(shù)的種種分析，以推定樁體混凝土質(zhì)量及總體承載力的一種方法。這類方法主要有四種，分別為敲擊法和錘擊法、穩(wěn)態(tài)激振機(jī)械阻抗法、瞬態(tài)激振機(jī)械阻抗法、水電效應(yīng)法。4.3超聲脈沖檢驗(yàn)法：該法是在檢測(cè)混凝土缺陷的根底上開展起來的。其方法是在樁的混凝土灌注前沿樁的長(zhǎng)度方向平行預(yù)埋假設(shè)干根檢

8、測(cè)用管道，作為超聲檢測(cè)和接收換能器的通道。檢測(cè)時(shí)探頭分別在兩個(gè)管子中同步挪動(dòng)，沿不同深度逐點(diǎn)測(cè)出橫斷面上超聲脈沖穿過混凝土?xí)r的各項(xiàng)參數(shù)，并按超聲測(cè)缺原理分析每個(gè)斷面上混凝土質(zhì)量。4.4射線法：該法是以放射性同位素輻射線在混凝土中的衰減、吸收、散射等現(xiàn)象為根底的一種方法。當(dāng)射線穿過混凝土?xí)r，因混凝土質(zhì)量不同或因存在缺陷，接收儀所記錄的射線強(qiáng)弱發(fā)生變化，據(jù)此來判斷樁的質(zhì)量。4.5常用的其他方法還有：(1)動(dòng)力打樁法；(2)波動(dòng)方程打樁分析法；(3)高應(yīng)變法；(4)ase法；(5)波形擬合法；(6)應(yīng)力波反射法；(7)穩(wěn)態(tài)激振法；(8)機(jī)械阻抗法；(9)樁動(dòng)測(cè)方法；(10)瞬態(tài)激振法；(11)低應(yīng)變

9、法；(12)動(dòng)參數(shù)法；(13)水電效應(yīng)法；(14)球擊法；(15)火箭激振法；(16)單孔反射法；(17)聲波透射法；(18)雙孔反射法。論文聯(lián)盟.LL.5.檢測(cè)時(shí)均應(yīng)符合以下要求：目前對(duì)鉆孔灌注樁質(zhì)量檢測(cè)一般都采用對(duì)樁身無破損的動(dòng)力檢測(cè)法。灌注樁應(yīng)以低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)法對(duì)樁的勻質(zhì)性進(jìn)展檢測(cè)，檢測(cè)時(shí)均應(yīng)符合以下要求：5.1對(duì)各墩臺(tái)有代表性的樁用低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法進(jìn)展檢測(cè)。重要工程或重要部位的樁宜逐根進(jìn)展檢測(cè)。無條件采用低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法檢測(cè)鉆孔樁的柱樁時(shí)，應(yīng)須取鉆取芯樣法，對(duì)總根數(shù)的至少35%樁進(jìn)展檢測(cè)；對(duì)于柱樁并應(yīng)鉆到樁底0.5米以下。5.2對(duì)質(zhì)量有疑心的樁及因灌注故障處理過的樁，均應(yīng)用低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法檢測(cè)樁的

10、質(zhì)量。根據(jù)作用在樁頂上動(dòng)荷載能量是否使樁土之間發(fā)生一定塑性位移或彈性位移，而把動(dòng)力測(cè)樁分為高、低應(yīng)變兩種方法。動(dòng)力檢測(cè)法又有高應(yīng)變與低應(yīng)變之分。對(duì)樁頂施加錘擊，使樁身不沉應(yīng)變到達(dá)1.52.5以上的稱為高應(yīng)變動(dòng)測(cè)法，否那么稱為低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法。前者對(duì)理解樁的承載力效果較好，后者對(duì)檢驗(yàn)樁身混凝土勻質(zhì)性效果較優(yōu)；前者檢測(cè)設(shè)備較笨重，價(jià)格貴，且因要求錘與樁的重量比須大于0.080.2，因此檢測(cè)大直徑、深長(zhǎng)的灌注樁，錘的質(zhì)量要求大于10噸以上，相應(yīng)的吊張、搬運(yùn)設(shè)備都顯得笨重；后者設(shè)備較輕便，價(jià)格低些。高應(yīng)變法，作用在樁上能量大，應(yīng)力和應(yīng)變程度接近或到達(dá)工程樁的應(yīng)力、應(yīng)變程度，動(dòng)荷載使樁抑制土阻力產(chǎn)生貫入度，

11、從而使樁、土之間產(chǎn)生塑性位移。樁對(duì)外的抗力主要通過位移產(chǎn)生，有了位移，樁側(cè)和樁尖土阻力得到一定程度的產(chǎn)揮。在樁頂量測(cè)到的樁，土響應(yīng)信號(hào)包括承載力因素，所以高應(yīng)變?cè)嚇犊梢詫?duì)單樁承載力進(jìn)展斷定，也可以評(píng)價(jià)樁身構(gòu)造完好性。低應(yīng)變法，作用在樁頂上的動(dòng)荷載小于使用荷載，其能量小，只能使樁產(chǎn)生彈性變形，一般情況下只產(chǎn)生105動(dòng)應(yīng)變。它是通過應(yīng)力波在樁身中傳播和反射原理，對(duì)樁身構(gòu)造完好性進(jìn)展評(píng)價(jià)；根據(jù)振動(dòng)理論對(duì)承載力進(jìn)展推算。低應(yīng)變法從原理上不能直接得到承載力的推斷，而是由實(shí)測(cè)動(dòng)剛度和靜動(dòng)比照的修正進(jìn)展推算，因此帶有很大的地區(qū)經(jīng)歷和人為因素。6.樁動(dòng)測(cè)法的優(yōu)點(diǎn)：6.1儀器設(shè)備輕便，檢測(cè)速度快和費(fèi)用較低。6.

12、2具有靜荷載試樁不具備的功能。動(dòng)力試樁除了和靜力試樁一樣，可檢測(cè)單樁承載力外，還有樁身構(gòu)造完好性檢測(cè)、沉樁才能分析、樁工機(jī)械監(jiān)控和樁動(dòng)態(tài)特性測(cè)定等功能。6.3可區(qū)分破壞形式是土的破壞還是樁身構(gòu)造破壞。6.4可對(duì)工程樁進(jìn)展普查。低應(yīng)變法檢測(cè)速度快，費(fèi)用低，可對(duì)工程樁進(jìn)展普遍檢查，然后有針對(duì)性對(duì)質(zhì)量稍差的樁進(jìn)展承載力檢測(cè)，更好地保證工程質(zhì)量。6.5波形擬合法不僅可得到單樁總承載力，還可進(jìn)展側(cè)阻力分布和端阻力值的估計(jì)。7.目前在橋梁樁基檢測(cè)過程中最常用的方法是應(yīng)力反射波法。下面簡(jiǎn)要介紹一下應(yīng)力反射波法的原理及其應(yīng)用.7.1反射波法的根本原理：反射波法源于應(yīng)力波理論，根本原理是在樁頂進(jìn)展豎向激振，彈性

13、波沿著樁身向下傳播。在樁身明顯存在波阻抗界面如樁底、斷樁或嚴(yán)重離析等部位或樁身截面積變化如縮頸或擴(kuò)頸部位，將產(chǎn)生反身波。經(jīng)接收、放大濾波和數(shù)據(jù)處理，可識(shí)別來自樁身不同部位的反射信息。據(jù)此計(jì)算樁身波速、判斷樁身完好性和混凝土強(qiáng)度等級(jí)。當(dāng)樁嵌于土體中，將受到樁周土的阻尼作用，樁的動(dòng)力特性滿足一維波動(dòng)方程。即：V質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)位移X振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)到振源的間隔 t質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的時(shí)間n阻尼系數(shù)A樁的截面積樁的質(zhì)量密度當(dāng)在樁頂施加瞬時(shí)外力Ft時(shí)，樁內(nèi)只存在下行波，波在不同的波阻抗面上發(fā)生反射。從上式中，可推導(dǎo)出應(yīng)力波在樁體中旅行的時(shí)間及其對(duì)不同構(gòu)造介質(zhì)樁的縱波速度：Vp=2L/tbL樁長(zhǎng)tb樁底反射波到達(dá)時(shí)間當(dāng)樁身存在缺

14、陷或斷樁時(shí)，各界面反射波使曲線變得復(fù)雜，認(rèn)真分析波形并選出可靠的缺陷反射時(shí)間t，從而得到缺陷部位距樁頂?shù)拈g隔 ：t缺陷部位距樁頂?shù)拈g隔 。7.2現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)及本卷須知：7.2.1安裝全部測(cè)試設(shè)備，并應(yīng)確認(rèn)各項(xiàng)儀器裝置處于正常工作狀態(tài)。7.2.2在測(cè)試前應(yīng)正確選定儀器系統(tǒng)的各項(xiàng)工作參數(shù)，使儀器在設(shè)定的狀態(tài)下進(jìn)展試驗(yàn)。7.2.3在瞬態(tài)激振試驗(yàn)中，重復(fù)測(cè)試的次數(shù)應(yīng)大于4次。7.2.4在測(cè)試過程中應(yīng)觀察各設(shè)備的工作狀態(tài)，當(dāng)設(shè)備均處于正常狀態(tài)，那么該次測(cè)試有效。7.3實(shí)測(cè)曲線判讀解釋的根本方法：由于樁身種類復(fù)雜，實(shí)測(cè)曲線判讀人員的技術(shù)程度有限，實(shí)測(cè)資料的解釋是一項(xiàng)較為困難的工作。7.3.1缺陷存在可能性的判

15、讀。判斷樁身缺陷存在與否，需分辨實(shí)測(cè)曲線中有無缺陷的反射信號(hào)，及分辨樁底反射信號(hào)，這對(duì)缺陷的定性及定量解釋是有幫助的。樁底反射明顯，一般說明樁身完好性好，或缺陷細(xì)微、規(guī)模校另外計(jì)算樁身平均波速，從而評(píng)價(jià)樁身是否有缺陷及其嚴(yán)重程度。此外，還應(yīng)分析地層等資料，排除由于樁周土層波阻抗變化過大等因素造成的假反射現(xiàn)象。7.3.2屢次反射及多層反射問題。當(dāng)實(shí)測(cè)曲線中出現(xiàn)多個(gè)反射波至?xí)r，應(yīng)判別它是同一缺陷面的屢次反射，還是樁間屢次缺陷的多層反射，前者，即缺陷反射波在樁頂面及缺陷面間來回反射，其主要特征：反射波至?xí)r間成倍增加，反射波能量有規(guī)律遞減。后者往往是雜亂的，不具有上述規(guī)律性。屢次反射現(xiàn)象的出現(xiàn)，一般說

16、明缺陷在淺部，或反射系數(shù)較大如斷樁。它是樁頂存在嚴(yán)重離析或斷樁的有力證據(jù)。多層反射不只說明缺陷可能有多處，而且由下層缺陷反射波在能量上的相對(duì)差異，可推測(cè)上部缺陷的性質(zhì)和相對(duì)規(guī)模。一般情況下，應(yīng)力波反射法所采集的較好波形應(yīng)具有以下幾個(gè)特征：(1)屢次錘擊的波形重復(fù)性好。(2)波形真實(shí)反映樁的實(shí)際情況，完好樁樁底反射明顯。(3)波形光滑，不應(yīng)含毛刺或振蕩波形。(4)波形最終回歸基線。7.4影響基樁質(zhì)量檢測(cè)波形的因素：7.4.1露出于樁頭的鋼筋對(duì)波形的影響。由于灌注樁考慮到以后的承臺(tái)問題，樁頭均有鋼筋露出，這對(duì)實(shí)測(cè)波形有一定的影響，嚴(yán)重時(shí)可影響反射信號(hào)的識(shí)別。7.4.2樁頭破損對(duì)波形的影響。灌注樁頭外表松散，將使彈性波能量很快衰減，從而削弱樁尖及樁底反射信號(hào)，影響波形的識(shí)別。有效途徑是：將松散處鏟去。7.4.3樁的強(qiáng)度對(duì)波形的影響。樁的齡期短，強(qiáng)度低，將降低應(yīng)力波在混凝土中的傳播速度，影響對(duì)樁長(zhǎng)的判別?？傊?，運(yùn)用應(yīng)力波反射法檢測(cè)鉆孔灌注樁的施工質(zhì)量，具有檢測(cè)速度快、費(fèi)用低、便于全面普查樁的質(zhì)量、判別樁的完好性和質(zhì)量缺陷，是一種值