低應變法與鉆芯法聯(lián)合檢測大直徑

低應變法與鉆芯法聯(lián)合檢測大直徑

混凝土灌注樁探討提要：本文對低應變法與鉆芯法的適用范圍、技術特點進行了介紹，結合幾種典型實例，說明低應變法與鉆芯法聯(lián)合檢測在大直徑混凝土灌注樁樁身質量檢測中的重要性和必要性。關鍵詞：低應變法；鉆芯法；大直徑灌注樁；樁身完整性檢測1、引言對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，否則后果不堪設想。鑒于目前對樁基施工過程中的檢測重視不夠，不能夠及時發(fā)現(xiàn)并解決問題，僅在施工后進行驗收檢測，因此要求基樁驗收檢測的信息量更加豐富，需涵蓋到樁身質量的主要方面，本文僅對樁身強度簡要說明，主要是探討樁身完整性檢測。樁身強度檢測主要有鉆芯法檢測，目前許多工程用施工中所留置試塊的抗壓強度值代用，由于樁身混凝土屬隱蔽施工，其混凝土施工質量不易保證，對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方法主要有低應變法、高應變法、聲波透射法、鉆芯法等四種方法。但在實際工程中，由于現(xiàn)場條件限制無法進行高應變檢測，或由于沒有預埋聲測管或聲測管堵塞無法進行聲波透射法檢測，或由于鉆芯法設備安裝對擬建工程場地要求較高，工期及要求齡期均較長，且費用高等因素不進行鉆芯法檢測，而低應變法，具有速度快，費用較低和抽檢數(shù)量大的特點，容易發(fā)現(xiàn)樁基的整體施工質量問題，于是在許多樁基工程中僅做低應變檢測而應付了事，這種做法是極其危險的。本文結合幾種典型實例，說明低應變法聯(lián)合鉆芯法檢測在大直徑混凝土灌注樁樁身質量檢測中的重要性和必要性。2、檢測方法簡介1低應變檢測簡介低應變檢測最常用的反射波法以一維應力波理論為基礎，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）描述樁身質量情況，當應力波沿樁身傳播時，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。當波阻抗減小即樁身出現(xiàn)離析，夾泥、縮徑等缺陷時，速度波產(chǎn)生同相反射，當波阻抗增大，即樁身出現(xiàn)擴徑時速度波產(chǎn)生反相反射，而波阻抗變化越大，反射波的幅值也就越大，由樁底反射波時間算出樁身混凝土平均波速，由缺陷反射波信號時間算出缺陷位置。由此可見，根據(jù)所測波型情況可判斷出樁身所存在的缺陷和擴徑情況，并根據(jù)樁底反射波信號對樁底持力層和沉渣情況作出估計。反射波法現(xiàn)場操作方便快捷，檢測費用較低可作為一種普查手段。2鉆芯法檢測簡介鉆孔取芯法檢測是一簡單直觀的方法。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。鉆進中為防止鉆孔偏斜，盡量減少環(huán)狀間隙，增強鉆具的穩(wěn)定性，確保混凝土采取率達到95%以上。它具有科學、直觀、實作等特點，不僅可檢測樁身完整性、混凝土質量及強度，而且可檢測沉渣厚度、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，這一點是其它檢測方法無法比擬的。通過鉆孔抽芯可檢查整個樁長范圍內(nèi)混凝土的膠結，密實度是否正常和測出樁身混凝土的實際強度，即可檢查出混凝土的配制技術，又可檢查出樁身混凝土的灌注質量。鉆孔取芯法檢測操作較麻煩，設備笨重、工作周期長，對長樁容易偏出樁身，而且檢測費昂貴不宜大面積檢測，只能作為樁基完整性檢測中的一種輔助手段和樁身質量詳測手段。3其它方法概述聲波透射法檢測全面、細致，檢測范圍可覆蓋全樁長的各個橫截面，信息豐富，結果可靠，且現(xiàn)場操作簡便、迅速，不受樁長、長徑比的限制，一般也不受場地限制。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的重點手段，但前期工作多，不具有隨機性，在一般高層建筑基樁檢測中較少使用。高應變檢測方法的主要功能是叛定單樁豎向抗壓承載力是否滿足設計要求，檢測樁身缺陷及其位置。它檢測的承載力是樁周巖土對樁的抗力，在完整性檢測方面與低應變檢測一樣為一種間接檢測方法，由于其激勵能量和檢測有效深度大的優(yōu)點，在判定樁身水平整合型縫隙、預制樁接頭以及樁身深部缺陷時較低應變效果好，在樁側和樁端阻力很強時，高應變法也測不出樁底反射，影響樁身完整性的判定；在檢測樁身淺部存在缺陷易被忽略，靈敏度低。它對人員素質及設備

能力要求高。本文中對以上兩種方法不做詳細論述。2.4低應變檢測與鉆芯法檢測聯(lián)合分析在大直徑灌注樁檢測中，低應變實測信號質量不易保證。灌注樁的截面尺寸和材質的非均勻性、施工的隱蔽性（干作業(yè)成孔樁除外）導致低應變檢測采集的波形質量低，波型分析中的不確定性和復雜性高。多數(shù)情況下，在有缺陷的灌注樁低應變測試信號中主要反映出樁身阻抗減小的信息，缺陷性質及嚴重程度往往難以區(qū)分。例如：混凝土灌注樁出現(xiàn)的縮頸與局部松散或低強度區(qū)、夾泥空洞等，只憑測試信號區(qū)分缺陷類型尚無理論依據(jù)。在叛定緩變性缺陷、同時存在不同深度兩個以上缺陷及同一深度存在兩個以上類型缺陷上，低應變法不易分辯。在判別樁身強度及樁端巖土性狀上以及對基樁承載力的影響程度，低應變法受到嚴重局限。此時需要一種或幾種準確可靠程度或直觀性更高的檢測方法來彌補代應變法檢測的不確定性，可采用的有靜載法、開挖法驗證法及鉆芯法，其中最常用的為鉆芯法。一般來說，鉆芯法檢測不應簡單地采用隨機抽樣的方法進行，而是應先用反射波法普查的結果以及其它檢測方法的檢測結果，結合設計要求、施工現(xiàn)場施工記錄，經(jīng)過綜合分析后，有針對性的選擇對質量確有懷疑、質量較差或有代表性的樁進行抽檢，以提高檢測的可靠性，確保樁基工程的質量。積累灌注樁現(xiàn)場測試、分析經(jīng)驗和相近條件下的可靠對比驗證資料對確保檢測質量也是很重要的。3、3、檢測實例下面介紹低應變反射波法與鉆芯法檢測結果對比的幾種典型情況：1低應變檢測樁身完整，未發(fā)現(xiàn)明顯缺陷；鉆芯法檢測樁身完整，樁長、樁身砼強度、孔底沉渣，樁端巖土性狀均滿足設計要求。某基樁的低應變反射波法檢測波形（見圖1）,從波形分析此樁樁底反射信號非常清晰，樁身無缺陷反射，為典型的嵌巖樁。鉆孔抽芯表明全樁段芯樣完整均勻，強度、孔底沉渣、樁端巖土性狀均滿足設計要求。2低應變檢測樁身有明顯或嚴重缺陷；鉆芯法檢測中樁身完整性、樁長、樁身砼強度、孔底沉渣、樁端巖土性狀中有一種或幾種不能滿足設計要求。2.1某基樁動測波形（見圖2）,從低應變檢測波形看，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樁體嚴重離析，樁頂處混凝土抗壓強度代表值15Mpa,樁端持力層性狀為強風化。樁身完整性、樁端持力層性狀、混凝土試件抗壓強度代表值均不滿足設計要求。設計要求。2.2某基樁動測波形（見圖3）,該樁在12m左右有明顯缺陷反射，樁底反射信號很強，說明樁底沉渣較厚。作為端承樁，我們對其持力層和承載力提出質疑，抽芯發(fā)現(xiàn)10.2?20.6m膠結不良，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計要求。

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

3.3.2某基樁動測波形（見圖5）,從低應變檢測波形看，樁無明顯缺陷反射，為完整樁。用鉆孔法檢測，抽芯發(fā)現(xiàn)2.40?2.75m交結不良，4.45?5.30m，存在明顯離析。3.4低應變檢測樁身有明顯缺陷；鉆芯法檢測樁身完整，樁長、樁身砼強度、孔底沉渣、樁端巖土性狀均滿足設計要求。某基樁的動測波形（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，混凝土試件抗壓強度代表值均滿足設計要求。后經(jīng)開挖發(fā)現(xiàn)在2.3?3.3m處存在明顯縮徑。4、檢測結果原因分析從上述幾種典型情況可見，前兩種情況檢測結果相互驗證，較好理解，后兩種情況檢測結果相差甚遠，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方面：1在檢測中，有些樁的反射波測試波形看起來完整，無明顯缺陷，也有樁底反射信號，可是經(jīng)過鉆芯，這些樁的檢測結果卻截然不同，這是因為有些樁樁身的混凝土離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，導致存在明顯缺陷的樁被漏判。這是低應變檢測法的局限性造成的。2在檢測中，有些樁經(jīng)低應變檢測后，樁身完整，有樁底嵌巖反射。而通過鉆芯檢測發(fā)現(xiàn)樁端持力層不是設計的中風化基巖，而是強風化巖層。這是因為中風化基巖與強風化巖層的波阻抗差異不大，所以低應變檢測不論是從時域分析還是從頻域分析都很難區(qū)分中風化基巖與強風化巖層的性狀。這也是低應變檢測法的局限性造成的。2在檢測中，有些樁經(jīng)低應變檢測后發(fā)現(xiàn)明顯缺陷。而通過鉆芯檢測并未發(fā)現(xiàn)缺陷，這是因為鉆芯法對樁身擴縮徑的情況不能反映，由于鉆孔孔徑相對于樁截面積很小，對于大樁鉆孔截面積不到樁截面積的1%，對有些局部缺陷其占整個斷面的比例小時，鉆孔恰好從正常部位穿插過時，這時就會對非全斷面較嚴重的離析或縮徑出現(xiàn)遺漏而觀察不到。這是鉆芯法檢測的局限性造成的。5、結論通過對低應變反射波法和鉆孔取芯法兩種方法的比較及工程實例的應用，我們認為這兩種方法的機理和特點不同，具有平行性和互補性，聯(lián)合這兩種方法可對樁身質量有一個較準確完整的判斷，不能簡單地說用其中一種方法去驗證另一種方法。低應變反射波法可作為一種普查手段，而鉆孔取芯法可根據(jù)動測結果對有疑問的樁進行抽查，作為一種詳查手段，對疑問樁進行準確判斷。為盡最大可能減少檢測中的漏判，我們得出以下結論：1低應變檢測聯(lián)合鉆芯法是一種點面結合，行之有效的基樁檢測手段。因為根據(jù)反射波法的特點它雖然可以作為大面積檢測的手段，但是在某些情況下低應變檢測的檢測結果具有不確定性，鉆芯法在一般情況下只按一定比例進行抽檢，然而鉆芯法的檢測結果卻具有唯一性。所以兩種方法的聯(lián)合不僅能對低應變檢測波形進行切合實際的分析，更重要的是能提高基樁檢測