基樁常見問題及低應變在其檢測中的應用

張 超

1 基樁常見問題

1.1 鉆(沖)孔灌注樁

1)對于有泥漿護壁的鉆(沖)孔灌注樁，樁底沉渣及孔壁泥皮過厚是導致承載力大幅降低的主要原因。

2)水下澆筑混凝土時，施工不當如導管下口離開混凝土面、混凝土澆筑不連續(xù)時，樁身會出現(xiàn)斷樁的現(xiàn)象，而混凝土攪拌不均、水灰比過大或?qū)Ч苈┧鶗a(chǎn)生混凝土離析。

3)當泥漿比重配置不當，地層松散或呈流塑狀，導致孔壁不能直立而出現(xiàn)塌孔時，或承壓水層對樁周混凝土有侵蝕時，樁身就會不同程度的出現(xiàn)擴徑、縮頸或斷樁現(xiàn)象。

4)鋼筋籠的錯位(如鋼筋籠上浮或偏靠孔壁)也是這類樁經(jīng)常出現(xiàn)的質(zhì)量問題。

5)對于干作業(yè)鉆孔灌注樁，樁底虛土過多是導致承載力下降的主要原因，而當?shù)貙臃€(wěn)定性差出現(xiàn)塌孔時，樁身也會出現(xiàn)夾泥或斷樁現(xiàn)象。

1.2 沉管灌注樁

1)拔管速度快是導致沉管樁出現(xiàn)縮頸、夾泥或斷樁等質(zhì)量問題的主要原因，特別是在飽和淤泥或流塑狀淤泥質(zhì)軟土層中成樁時，控制好拔管速度尤為重要。

2)當樁間距過小時，鄰樁施工易引起地表隆起和土體擠壓，產(chǎn)生的振動力、上拔力和水平力會使初凝的樁被振斷或拉斷，或因擠壓而縮頸。

3)在地層存在有承壓水的砂層，砂層上又覆蓋有透水性差的粘土層，孔中澆灌混凝土后，由于動水壓力作用，沿樁身至樁頂出現(xiàn)冒水現(xiàn)象，凡冒水樁一般都形成斷樁。

4)當預制樁尖強度不足，沉管過程中被擊碎后塞入管內(nèi)，當拔管至一定高度后下落，又被硬土層卡住未落到孔底，形成樁身下段無混凝土的吊腳樁。對采用活瓣樁尖的振動沉管樁，當活瓣張開不靈活，混凝土下落不暢時，也會產(chǎn)生這種現(xiàn)象。

1.3 人工挖孔樁

1)混凝土澆筑時，施工方法不當將造成混凝土離析，如將混凝土從孔口直接倒入孔內(nèi)或串筒口到混凝土面的距離過大(大于2.0 m)等等。

2)當樁孔內(nèi)有水，未完全抽干就灌注混凝土，會造成樁底混凝土嚴重離析，進而影響樁的端阻力。

3)干澆法施工時，如果護壁漏水，將造成混凝土面積水過多，使混凝土膠結(jié)不良，強度降低。

4)地下水滲流嚴重的土層，易使護壁坍塌，土體失穩(wěn)塌落。

基于以上原因，基樁在施工過程中會出現(xiàn)許許多多的問題。所以對基樁進行工后質(zhì)量檢測實屬必要，而低應變法儀器自身的優(yōu)點近年來被廣泛應用。

2 低應變檢測在基樁檢測中的應用

2.1 低應變檢測的基本原理

低應變檢測法是建立在一維波動理論基礎(chǔ)之上，在數(shù)學上模擬樁的一維應力波傳播，計算反射、投射和博得疊加，根據(jù)波形的異常推斷樁的完整性。在樁質(zhì)量檢測過程中，把樁做如下鑒定:

1)視樁為一維彈性直桿;

2)假定樁為均勻材質(zhì)構(gòu)成，且截面積在受力時保持平面;

3)忽略了樁的內(nèi)外阻力表面摩擦力的影響，樁周土對樁的約束和支承作用，集中由樁底的一個彈簧替代。

當樁頂受到一定的沖擊力作用，會產(chǎn)生一彈性脈沖波，經(jīng)樁身向下傳播，根據(jù)力的平衡條件和牛頓第二定律，得到一維波動方程。

2.2 低應變檢測過程中需注意的事項

1)現(xiàn)場測試準備。

準備工作的好壞直接影響測試結(jié)果的準確性、可靠性。在檢測前務(wù)必注意以下幾點:

a.樁頭處理嚴格符合鐵路基樁檢測技術(shù)規(guī)程;

b.搜集必要的地質(zhì)資料;

c.傳感器安裝點需充分打磨平整。

2)傳感器的選用安裝。

在對基樁進行低應變反射波法測試時選用高靈敏度加速度傳感器檢測。檢測時，在將浮點工程動測儀、計算機、傳感器和電源按要求連接好后，把傳感器用粘貼劑粘在檢測樁樁頂軸心平面處，傳感器應盡可能平行于樁身軸線，位置一般在鋼筋籠之內(nèi)遠離力棒的敲擊點，傳感器與樁頭一定要粘貼牢固，因為不同的粘結(jié)方式對實測波形影響很大，安裝不牢會使波形失真，給波形分析帶來困難甚至造成誤判，所以傳感器與樁頭應絕緣、密貼，不得有氣泡。根據(jù)實測經(jīng)驗認為，在樁頭平整的條件下，采用橡皮泥安裝傳感器可獲得理想的樁身完整性實測曲線。

3)激振方式的選擇。

在實際檢測中，要根據(jù)不同條件，采用不同的激振方式，合理調(diào)整激振，能量要適中，以取得滿意的測試效果，敲擊時要垂直于樁頂，避免連擊。

2.3 檢測結(jié)果及分析

檢測結(jié)果的分析也是檢測過程中至關(guān)重要的一個環(huán)節(jié)，它對檢測人員要求很高。需要有扎實的理論知識和豐富的現(xiàn)場經(jīng)驗。分析時一些方面需特別注意:

1)當基樁在施工過程中淺部有特別明顯的“大頭”現(xiàn)象時，其波的傳播即不滿足該行波理論，或波在界面處能量反射太過強烈，致使透射能量衰弱，或該處形成了“面波”反射，即曲線不能真實的反映基樁的下部情況，需要對大頭進行鑿挖后重新檢測;

2)要特別留意擴徑的奇數(shù)次反射與入射波反相位，偶數(shù)次反射與入射波同相位的特征，以免造成誤判——將擴徑的偶數(shù)次反射當作缺陷判定;

3)要注意低應變檢測結(jié)果的多解性，注意與施工情況、地層情況等結(jié)合進行判定。其深層機理就在于:實際檢測過程中，樁身是存在阻尼的，所以我們要考慮的是一個“樁土體系”對激振的響應情況，地層阻抗的變化也會在曲線中反映出來，尤其當?shù)貙幽ψ栎^強時即其阻抗與混凝土較匹配的情況下反映尤為突出，嵌巖良好的端承樁的入巖反射信號就是明顯的見證;

4)要注意區(qū)分因護筒影響所造成的縮頸與真實縮頸的情況;清晰認識擴徑后回歸正常樁徑時的縮頸情況;

5)要特別注意嵌巖樁在入巖處的普遍塌孔現(xiàn)象，切不要誤認為是反相樁底，致使樁長造成極大的偏差;

6)充分認識在同一條件下應力波速度與混凝土強度的正相關(guān)性，但并不存在函數(shù)關(guān)系，其復雜程度不言而喻:如混凝土的配合比、骨料種類、骨料粒徑、含砂率、外加劑、含水率、施工工藝、養(yǎng)護條件、齡期、鋼筋含量等等都起到明顯的影響作用。

3 現(xiàn)場實測典型曲線

1)實例 1。

樁長15 m，柱樁，無缺陷，曲線見圖1。

2)實例 2。

樁長15 m，實測樁長短于設(shè)計樁長，曲線見圖2。

圖1 實例1基樁檢測曲線

圖2 實例2基樁檢測曲線

3)實例3。

樁長14 m，樁身在約7.54 m處輕微缺陷，曲線見圖3。

圖3 實例3基樁檢測曲線

4)實例4。

樁長26.5 m，柱樁，約3.44 m處嚴重缺陷，曲線見圖4。

圖4 實例4基樁檢測曲線

4 結(jié)語

樁基是深基礎(chǔ)的一種，具有抗震性能好、沉降量小、可以解決特殊地基土的承載力等諸多優(yōu)點。近年來得到廣泛的應用，然而在施工過程中也同樣暴露出諸多的問題。通過對基樁一些常見問題的總結(jié)和分析以及在用低應變法對基樁進行檢測時所注意的問題的探討，從施工過程到工后質(zhì)量檢測系統(tǒng)進行了分析總結(jié)，對確保整個樁基工程的質(zhì)量和安全具有重要的意義。

［1］ 葛建偉.淺談超聲波透射法在樁基檢測中的應用效果［J］.山西建筑，2011，37(3):71-72.