聲波透射法檢測基樁完整性在砂層地質(zhì)中應用與施工建議

李章秋 黃擋楓

中交第三航務工程局有限公司廈門分公司

聲波透射法檢測基樁完整性在砂層地質(zhì)中應用與施工建議

李章秋 黃擋楓

中交第三航務工程局有限公司廈門分公司

工程樁基礎質(zhì)量與工程質(zhì)量直接相關(guān)，要保證樁基礎的質(zhì)量，施工控制就尤為重要，本文通過在砂層地質(zhì)中，采用聲波透射法檢測樁基發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題，分析原因，為樁基施工質(zhì)量控制提供建議。

樁基礎；質(zhì)量檢測；重要性；檢測技術(shù)；聲波透射法

1.前言

工程的基礎主要就是樁基，一般情況下都隱藏在構(gòu)筑物的底部主要用于對構(gòu)筑物整體的支撐，所以其質(zhì)量的好壞直接影響到工程的整體質(zhì)量。

2.工程中樁基檢測的重要性

隨著高層建筑、鐵路及公路橋梁、海港建設等工程的發(fā)展，樁基礎得到了廣泛的應用。基樁可以把上部荷載傳遞到較深和較好的土層，但它是隱蔽工程，施工難度大，質(zhì)量問題較多，尤其是灌注樁，由于地質(zhì)條件、地下水、施工工藝、施工管理水平和人員素質(zhì)的差異等因素，更容易發(fā)生一些質(zhì)量問題。因此，基樁檢測工作是整個樁基工程中不可缺少的環(huán)節(jié)。

3.樁基工程質(zhì)量檢測聲波透射法檢測技術(shù)分析

聲波透射法是利用聲波的透射原理對樁身混凝土介質(zhì)狀況進行檢測。在樁身預埋一定數(shù)量的聲測管，通過水的耦合，聲波從一根聲測管中發(fā)射，在另一根聲測管中接收，可以測出被測混凝土介質(zhì)的聲學參數(shù)。當樁身混凝土質(zhì)量存在缺陷時，聲學參數(shù)聲時、波幅及主頻會發(fā)生變化。聲波透射法就是利用這些聲波特征參數(shù)來判別樁身的完整性。

4.工程樁基檢測技術(shù)應用實例

某大橋232號墩，5號樁設計樁徑1.0米，齡期32天，設計樁長48.0米；233號墩，1號樁設計樁徑1.0米，齡期33天，設計樁長49.0米，兩個墩基樁的混凝土強度等級C30，設計聲測管數(shù)量都為3根，地質(zhì)情況一樣如下：從地表向下依次為0～5.2米(粉砂125kPa)；5.2～13.3米(粉質(zhì)粘土130kPa)；13.3～25.2米(細砂160kPa)；25.2～32.6 米(細 砂250kPa)；32.6～57.6米(中 砂300kPa)；57.6～71.0米(中 砂350kPa)。通過聲波透射法檢測，所有曲線數(shù)據(jù)有附圖附表如下：

232-5樁缺陷處的代表性的異常測點實測曲線如圖1：

233-1樁缺陷處的代表性的異常測點實測曲線如圖2：

232-5樁曲線圖如圖3：

233-1樁曲線圖如圖4：

232-5樁38.25～48.0米數(shù)據(jù)如圖5：

233-1樁38.25～49.0米數(shù)據(jù)如圖6：

分析波形，其中232-5號樁1-2面和2-3面在距樁頭44.5～48.0米范圍內(nèi)存在缺陷，聲時加大、波速降低、波幅正常和波形不畸變；該缺陷段的波速在2km/s，比該樁正常波速低了約一半，通過對該樁進行2孔的鉆芯驗證，未發(fā)現(xiàn)混凝土問題，推斷該樁44.5～48.0米樁中心及附近混凝土質(zhì)量沒有問題，另外根據(jù)缺陷位置處在中砂300kPa的地層和缺陷剖面參數(shù)特征，推出產(chǎn)生缺陷的原因是2號聲測管附近(斜測發(fā)現(xiàn))出現(xiàn)砂漿包裹體，進而產(chǎn)生聲時加大、波速降低、波幅正常和波形不畸變。施工產(chǎn)生這種原因就是成孔孔徑大或垂直度不夠，某根聲測管(鋼筋籠)偏向一側(cè)，灌注混凝土后，個別聲測管不在混凝土或不完全在混凝土里，尤其在砂層地質(zhì)中，更易形成砂漿包裹體。

圖1

圖2

圖3

圖4

圖5

圖6

233-1號樁1-2面、2-3面和1-3面在距樁頭45.5～49.0米范圍內(nèi)，聲時加大、波速降低、波幅正常和波形不畸變；該缺陷段的波速在1.5km/s，比該樁正常波速低了約2.5km/s，通過對該樁進行1孔的鉆芯驗證，未發(fā)現(xiàn)混凝土問題，強度試驗也滿足要求，排除灌注低強度等級混凝土產(chǎn)生波速低的原因，經(jīng)過對45.5～49.0米的缺陷進行斜測，發(fā)現(xiàn)缺陷至少存在與3根聲測管附近，后向施工單位了解，施工單位采用回旋鉆成孔，超鉆深度沒有清渣。由于地處中砂地層，沒有清渣，灌注混凝土之前，樁底中砂渣樣過厚，灌注的混凝土的沖擊力使樁底中砂渣樣延著鋼筋籠內(nèi)外側(cè)向上翻騰，由于渣樣過多，不能達到樁頂，滯留在樁底鋼筋籠內(nèi)外側(cè)，使得整個樁的樁底混凝土成倒錐形，聲測管裸漏在砂或砂漿中，通過聲測管進行聲波透射法檢測，發(fā)現(xiàn)缺陷。

通過這兩個實例，在砂層地層中施工樁基，一定要避免孔徑過大，控制樁基成孔的垂直度，避免聲測管的裸漏，更應重視并做好清渣工作，不要認為摩擦樁不需要清渣或超鉆長度代替清渣，甚至有的人認為嵌巖樁、摩擦樁設計允許有幾公分、幾十公分的沉渣，殊不知這是灌注之前的允許厚度，灌注之后的應該是工后零沉渣?？傊匾暻逶ぷ?，尤其對于大直徑樁來說，樁底清渣更應該全面，不要偏那一側(cè)。

5.結(jié)束語

樁基工程的安全與單樁本身的質(zhì)量直接相關(guān)，而施工因素(成樁工藝、施工過程的質(zhì)量控制、施工質(zhì)量的均勻性、施工方法的可靠性等)不僅對單樁質(zhì)量而且對整個樁基的正常使用均有影響，因此更應該優(yōu)化工藝，吸取教訓，采納建議，精益求精！

[1]畢政文.樁基測量存在的問題及對策[D].吉林大學，2015.

[2]陳凡 徐天平等.基樁質(zhì)量檢測技術(shù).中國建筑工業(yè)出版社，2003.