低應(yīng)變法和鉆孔攝像法在CFG樁檢測(cè)中的應(yīng)用研究

蔡延喜

摘? 要：CFG樁是常用的建筑地基處理方式之一，在工程實(shí)踐中經(jīng)常出現(xiàn)樁身完整性缺陷、樁長(zhǎng)不足、樁底存在沉渣或空隙等質(zhì)量問題，如何有效檢測(cè)成樁質(zhì)量成為工程建設(shè)者面臨的重要問題。該文通過安徽省某工程CFG樁檢測(cè)實(shí)例，在難以鉆芯檢測(cè)的情況下，對(duì)低應(yīng)變法和鉆孔攝像法的應(yīng)用進(jìn)行研究，分析2種檢測(cè)方法的技術(shù)特點(diǎn)，為后續(xù)CFG樁檢測(cè)提供有益借鑒。

關(guān)鍵詞：CFG樁;檢測(cè);低應(yīng)變法;鉆孔攝像法

中圖分類號(hào)：TU473? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

CFG樁（水泥粉煤灰碎石樁）是目前應(yīng)用最廣泛的軟基處理技術(shù)之一，是我國建筑地基處理的常見方式，但其在工程實(shí)踐中受限于地質(zhì)條件、施工工藝等因素，時(shí)常出現(xiàn)樁身完整性缺陷、樁長(zhǎng)不足、樁底存在沉渣或空隙等質(zhì)量問題。該文以安徽省某建筑工程CFG樁檢測(cè)為例，對(duì)低應(yīng)變法、鉆孔攝像法的適用范圍、檢測(cè)方法以及檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行研究，為后續(xù)同類工程提供參考。

1 工程概況

某建筑工程項(xiàng)目位于安徽省北部地區(qū)，建設(shè)場(chǎng)地地基土構(gòu)成層序自上而下為素填土、粉質(zhì)黏土（黏土）、全風(fēng)化角閃斜長(zhǎng)片麻巖、強(qiáng)風(fēng)化角閃斜長(zhǎng)片麻巖、中風(fēng)化角閃斜長(zhǎng)片麻巖。擬建的16#樓地下1層，地上24層，框剪結(jié)構(gòu)。該工程筏形基礎(chǔ)下采用CFG樁復(fù)合地基，滿堂均勻布樁，總樁數(shù)386根，樁徑350 mm，設(shè)計(jì)有效樁長(zhǎng)12.5 m，縱橫向樁間距均為1 500 mm，采用長(zhǎng)螺旋鉆孔，樁體材料采用C30素混凝土。

CFG樁施工完成后，由于建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位和施工單位等各參建方對(duì)CFG樁成樁質(zhì)量意見不一致，主要是對(duì)樁基完整性、樁長(zhǎng)和樁底沉渣等指標(biāo)存在分歧。常規(guī)來講，鉆芯檢測(cè)法可以檢測(cè)混凝土灌注樁的樁長(zhǎng)、樁身強(qiáng)度、樁底沉渣厚度和樁身完整性。該工程CFG樁雖然是由素混凝土灌注而成的，但其樁徑較小，僅為350 mm，樁長(zhǎng)卻達(dá)到12.5 m，經(jīng)過試驗(yàn)，鉆芯難以做到完整取樣。鑒于此，經(jīng)各方協(xié)商，決定采用低應(yīng)變法和鉆孔攝像法對(duì)樁基完整性、樁長(zhǎng)、樁底沉渣等指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)。

2 低應(yīng)變法

該次采用低應(yīng)變法進(jìn)行樁身完整性檢測(cè)，抽檢40根基樁，抽檢比例為10.4%。 低應(yīng)變法適用于檢測(cè)有黏結(jié)強(qiáng)度、規(guī)則截面、樁身強(qiáng)度大于8 MPa、樁長(zhǎng)遠(yuǎn)大于樁徑的豎向增強(qiáng)體（CFG樁、混凝土樁）的完整性，可以判定樁身缺陷的程度及位置。

2.1 檢測(cè)原理

該次檢測(cè)采用的低應(yīng)變動(dòng)態(tài)測(cè)試方法為應(yīng)力波反射法。應(yīng)力波反射法的基本原理是將樁長(zhǎng)遠(yuǎn)大于樁徑的樁體視為一個(gè)二維桿件，在樁體頂部進(jìn)行垂向激振，樁的質(zhì)點(diǎn)受迫振動(dòng)，產(chǎn)生沿樁身線性方向向下傳播的應(yīng)力波，當(dāng)波到達(dá)樁的末端時(shí)遇到界面變化產(chǎn)生向上反射的波;當(dāng)樁體中存在界面突變，如樁身截面面積、混凝土密實(shí)度變化或樁身斷裂等，即在這一位置存在廣義波阻抗變化時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生波的反射。在樁頂上安裝高靈敏度傳感器，采集應(yīng)力波的相關(guān)特征數(shù)據(jù)，通過儀器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)存儲(chǔ)至計(jì)算機(jī)，檢測(cè)人員通過對(duì)采集到的波形、振幅、頻譜等信息進(jìn)行綜合分析判斷，進(jìn)而對(duì)樁身存在的缺陷及其位置和程度作出判斷，從而得出樁身完整性的檢測(cè)結(jié)論。

2.2 檢測(cè)過程

該次檢測(cè)采用的設(shè)備是武漢某公司研制的RS-W（P）型24位浮點(diǎn)樁基動(dòng)測(cè)儀，傳感器是RS-LC型內(nèi)裝壓電加速度傳感器?，F(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)，技術(shù)人員嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)范的技術(shù)要求和設(shè)備操作規(guī)程，在檢測(cè)前將樁頂安裝傳感器部位的混凝土打磨密實(shí)平整，確保傳感器位置與樁頂平面垂直，使用黃油做耦合劑，用帶有尼龍頭的力棒激振。在每根受檢樁樁頂布置2個(gè)安裝傳感器的檢測(cè)點(diǎn)，激振點(diǎn)布置在樁頂中心，檢測(cè)點(diǎn)布置在距樁頂中心2/3半徑處。每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)至少記錄3～5個(gè)有效信號(hào)，保證實(shí)測(cè)信號(hào)能完整有效地反映樁體狀況。

2.3 檢測(cè)結(jié)果

該工程經(jīng)低應(yīng)變法檢測(cè)的CFG樁共40根，根據(jù)單樁綜合評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，其樁身完整性均為I類樁，具有代表性的低應(yīng)變測(cè)試曲線如圖1所示，該次被測(cè)基樁的平均波速為3 520 m/s。

3 鉆孔攝像法

該次采用鉆孔攝像法檢測(cè)CFG樁有效樁長(zhǎng)、樁底沉渣或空隙情況，抽檢數(shù)量為2根。鉆孔攝像法原本適用于建設(shè)工程基樁中的空心樁的完整性檢測(cè)及對(duì)鉆有豎向孔的灌注樁進(jìn)行驗(yàn)證檢測(cè)。但該工程CFG樁樁長(zhǎng)較長(zhǎng)、樁徑較小、樁身強(qiáng)度較高，難以在樁體上準(zhǔn)確完成通長(zhǎng)鉆孔，結(jié)合檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，決定在樁體一側(cè)的土體中緊靠樁身進(jìn)行鉆孔。

3.1 檢測(cè)原理

鉆孔攝像法的基本原理是通過鉆好的豎向孔道，采用攝像技術(shù)對(duì)孔壁（樁體）進(jìn)行拍攝及觀察，以便測(cè)量樁體有效長(zhǎng)度，識(shí)別樁身缺陷及其位置、形式和嚴(yán)重程度。

3.2 檢測(cè)過程

現(xiàn)場(chǎng)鉆孔機(jī)械為北探100型履帶式勘探鉆機(jī)，鉆頭外徑91 mm，檢測(cè)儀器采用武漢某公司的RSM-DCT（W）鉆孔電視成像儀，采集模式為拼圖+錄像模式，360°全景鏡頭。首先用鉆機(jī)貼著受檢樁側(cè)壁豎向鉆孔，孔深約13.0 m（超出設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)0.5 m），成孔后換用直徑稍大的麻花鉆緊貼樁側(cè)進(jìn)行掃孔，并用高壓清水在孔底反復(fù)沖洗，沖洗完畢后放入明礬凈水，以便快速達(dá)到攝像條件。然后開啟檢測(cè)設(shè)備，將探頭置于孔口上方，高度與樁頭平齊，調(diào)整好視頻采集軟件，點(diǎn)擊開始采集，沿孔壁勻速緩慢下放探頭，儀器自動(dòng)采集圖像，直至到達(dá)孔底。

3.3 檢測(cè)結(jié)果

檢測(cè)完成后，整理出受檢樁的孔內(nèi)圖像展開圖和孔內(nèi)圖像卷芯圖，如圖2、圖3所示。當(dāng)孔深為0.00 m～12.60 m時(shí)，靠近樁體一側(cè)的圖像均呈現(xiàn)出較為明顯的混凝土樁體特征，與其他方位呈現(xiàn)的土體圖像有較明顯的區(qū)別，綜合分析可以判定檢測(cè)范圍圖像顯示的樁體深度為12.60 m，即該CFG樁有效樁長(zhǎng)。在樁端下方呈現(xiàn)的圖像特征與孔壁其他位置的圖像具有一致性，沒有發(fā)現(xiàn)異?；蛘呙黠@區(qū)別，表明樁底沒有沉渣或空隙現(xiàn)象。根據(jù)孔內(nèi)攝像檢測(cè)成果，2根受檢樁的檢測(cè)指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)論

該工程通過低應(yīng)變法和鉆孔攝像法，順利完成了CFG樁的樁身完整性、有效樁長(zhǎng)、樁底沉渣或空隙等指標(biāo)的檢測(cè)，對(duì)樁基質(zhì)量進(jìn)行了有效驗(yàn)證?？梢钥闯?，在CFG樁長(zhǎng)較長(zhǎng)、樁徑較小的情況下，鉆芯法檢測(cè)難以應(yīng)用，將CFG樁檢測(cè)常用的低應(yīng)變法和不常用的鉆孔攝像法結(jié)合起來，可以取得良好的檢測(cè)效果。該文結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)低應(yīng)變法和鉆孔攝像法的應(yīng)用進(jìn)行了探討，尤其是將鉆孔攝像法由常用的樁內(nèi)鉆孔檢測(cè)拓展到了樁外鉆孔檢測(cè)，擴(kuò)大了鉆孔攝像法的適用范圍，降低了細(xì)長(zhǎng)樁體的鉆孔檢測(cè)難度，較好地解決了CFG樁的樁長(zhǎng)、樁底沉渣等檢測(cè)問題，為后續(xù)樁基檢測(cè)工作提供了有益借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.JGJ106—2014建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2014：28-39.

[2]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.JGJ340—2015建筑地基檢測(cè)技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2015：55-61.

[3]中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì).CECS253：2009基樁孔內(nèi)攝像檢測(cè)技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國計(jì)劃出版社，2009：1-22.

[4]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB50202—2018建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國計(jì)劃出版社，2018：16.