地下暗流成因的缺陷樁檢測技術(shù)及處理措施

黃君一 ，顧金順 ，楊遠(yuǎn)杭 ，謝雄亮

（福建省建筑科學(xué)研究院有限責(zé)任公司，福建省綠色建筑技術(shù)重點實驗室，福建 福州 350108）

1 引言

灌注樁具有承載力高、抗震性能好以及可調(diào)節(jié)不均勻沉降等優(yōu)點，因此在福州地區(qū)采用花崗巖作為設(shè)計樁端持力層應(yīng)用較為廣泛。同時福州地區(qū)有其自身獨特的地質(zhì)條件，如軟土層深厚、存在卵石層、基巖起伏較大、地下水豐富等特點，因此也不可避免地會出現(xiàn)如縮頸、離析、夾泥、斷樁和樁底沉渣過厚等缺陷[1]。在灌注樁的檢測中，也可能會對缺陷的判斷產(chǎn)生錯誤，發(fā)生漏判、錯判、重判、輕判等問題[2]。

本文結(jié)合福州地區(qū)一地下暗流成因的缺陷樁的工程實例，探討檢測該類缺陷樁時應(yīng)注意的問題以及后續(xù)處理措施。

2 工程實例

工程實例為福州南嶼地區(qū)一市政橋梁的樁基礎(chǔ)工程。該橋為一四跨預(yù)應(yīng)力梁，長80m，寬40m，橋梁規(guī)模為大橋，荷載為城市A級。

2.1 工程地質(zhì)概況

2.1.1 地層地質(zhì)條件

本工程場地土層情況自上而下為：①填土：層厚0.50～4.00m。②粘土：層厚1.50～3.50m。③淤泥：層厚2.80～17.60m。③-1（含泥）中細(xì)砂，層厚 2.40～4.50m。④粘土：層厚1.00～11.90m。⑤淤泥質(zhì)土：層厚1.70～11.50m。⑥粉質(zhì)粘土：層厚1.20～5.40m。⑦卵石：層厚2.60～19.30m。⑧殘積粘性土：層厚1.50～11.50m。⑨全風(fēng)化花崗巖：層厚3.60～10.00m。⑩-1砂土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖：揭示厚度約3.00～11.90m。⑩-2碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖：揭示厚度為0.80～16.30m。11○中風(fēng)化花崗巖：揭示厚度為4.50～8.20m。

2.1.2 地下水類型及埋藏條件

上層滯水：主要賦存于淺部地層①填土層中，為孔隙水，水量不大，補(bǔ)給主要為大氣降水、生活用水及地表徑流，以蒸發(fā)及下滲方式排泄。

潛水：賦存于③-1（含泥）中細(xì)砂中，主要受側(cè)向補(bǔ)給及地表水補(bǔ)給。

孔隙承壓水：賦存于⑦卵石層中，主要受側(cè)向補(bǔ)給且具有連通性。

巖層孔隙-裂隙承壓水：賦存于強(qiáng)、中風(fēng)化花崗巖構(gòu)造裂隙，受風(fēng)化程度影響，風(fēng)化孔隙裂隙率和連通性差異較大，其透水性不均勻，總體透水性較弱，富水性較弱。

地下水和地表水對樁基礎(chǔ)具弱腐蝕性。

2.2 檢測分析

2.2.1 受檢樁技術(shù)參數(shù)

該受檢樁的詳細(xì)技術(shù)參數(shù)參見表1。

受檢樁基本情況表 表1

2.2.2 受檢樁第一次檢測

對受檢樁首次檢測采用的是低應(yīng)變法檢測及聲波透射法檢測。

圖1為低應(yīng)變法檢測時域信號曲線，從圖1可判斷：樁頂下約18.0m樁身輕微缺陷，判為Ⅱ類樁[3]。

圖1 低應(yīng)變檢測時域信號

圖2為聲波透射法檢測所測得受檢樁的聲速、聲幅、PSD曲線，從圖2可看出：樁身混凝土三個剖面在樁頂下約16.50～19.50m的區(qū)域嚴(yán)重缺陷，判為IV類樁[1]，詳見圖2和表2。

圖2 聲速、聲幅、PSD曲線圖

2-1#樁第一次檢測結(jié)果匯總表 表2

利用聲波透射法及低應(yīng)變法對受檢樁進(jìn)行的結(jié)果并不一致，雖缺陷位置接近，但判定的基樁完整性類別存在不同，往往在橋梁工程上針對Ⅱ、Ⅲ類判別的處理方式往往有極大的不同，為慎重起見，采用鉆芯法檢測驗證。鉆芯發(fā)現(xiàn)，樁身混凝土在樁頂下15.87～17.21m區(qū)域內(nèi)明顯缺陷，樁頂下15.87～17.21m區(qū)域內(nèi)嚴(yán)重缺陷，判為IV類樁[3]。因鉆至17.21m時卡鉆無法繼續(xù)鉆進(jìn)，且鉆芯結(jié)果已經(jīng)反映出該樁為斷樁的事實，故并未繼續(xù)鉆進(jìn)或開第二孔。芯樣情況詳見圖3。

與低應(yīng)變法檢測及聲波透射法檢測相比，鉆芯法檢測是一種直觀檢測方法，從鉆芯法結(jié)果可看出：結(jié)合項目的特點，在本工程的檢測中，聲波透射法檢測是較為適宜的檢測方式，聲波透射法的檢測結(jié)果能夠明確地反應(yīng)出該受檢樁的樁身完整性情況。所以綜合考慮低應(yīng)變法檢測、聲波透射法檢測和鉆芯法檢測所得到的檢測結(jié)果，判定該受檢樁的完整性類別為IV類樁。

圖3 鉆芯法檢測芯樣照片

2.2.3 受檢樁第二次檢測

結(jié)合第一次檢測的結(jié)果及相應(yīng)的施工記錄，經(jīng)與各參建單位討論分析認(rèn)為：受檢樁產(chǎn)生該質(zhì)量問題的原因可能是施工過程中的偶然因素造成，如施工工藝偏差等，所以將受檢樁認(rèn)定為廢樁，并在原位采取沖擊成孔的方法進(jìn)行重新施工并待齡期滿足檢測條件時再次進(jìn)行聲波透射法檢測。第二次的檢測結(jié)果詳見圖4和表3，判為IV類樁[3]。

圖4 聲速、聲幅、PSD曲線圖

2-1#樁第二次檢測結(jié)果匯總表 表3

3 處理措施

3.1 缺陷成因

因該受檢樁的兩次施工并進(jìn)行兩次檢測的結(jié)果較為一致，造成成樁質(zhì)量問題的因素應(yīng)不是偶然因素造成，對本工程的地質(zhì)情況進(jìn)行詳細(xì)分析發(fā)現(xiàn)：該場地⑦層卵石地下水有連通性且其深度與檢測判定的缺陷深度基本符合，同時兩次基樁施工的充盈系數(shù)均出現(xiàn)異常（第一次為2.0，第二次為1.8）。所以綜合分析認(rèn)為：⑦層卵石的地下水在此處連通性較強(qiáng)，形成地下暗流，持續(xù)沖刷樁身造成樁身缺陷，同時造成充盈系數(shù)過大。

3.2 處理措施

將受檢樁認(rèn)定為廢樁，在原樁兩側(cè)進(jìn)行補(bǔ)樁，一側(cè)各補(bǔ)充施工1根同條件灌注樁。為確保⑦層卵石的地下水對成樁質(zhì)量造成影響，在成孔時于15—20m處安放砼護(hù)筒，阻斷地下暗流對樁身的直接沖刷。

3.3 補(bǔ)樁檢測結(jié)果

2根補(bǔ)樁經(jīng)聲波透射法檢測均合格，無需進(jìn)行鉆芯法驗證。測試曲線可參見圖5。

4 結(jié)論

通過對本工程某缺陷樁的低應(yīng)變法檢測、聲波透射法檢測和鉆芯法檢測三種檢測方法對比及分析相關(guān)處理措施和過程，可得到以下結(jié)論：

①低應(yīng)變法檢測受原理限制，對于深部缺陷反應(yīng)不靈敏，比較適合淺部樁身完整性普查，當(dāng)采用低應(yīng)變法檢測時，波形復(fù)雜，檢測結(jié)果與其它檢測方式相比存在偏差，尚應(yīng)結(jié)合其它檢測方法[4]。

②當(dāng)?shù)蛻?yīng)變法檢測和聲波透射法檢測結(jié)論矛盾時，可采取鉆芯法檢測驗證，不能僅以低應(yīng)變法檢測驗證聲波透射法檢測。

③地下水流通性較大的場地施工灌注樁，特別是遇到充盈系數(shù)明顯高于正常值時應(yīng)注意地下暗流沖刷樁身形成缺陷樁，采取沉放護(hù)筒等措施可有效隔絕地下水直接沖刷。

④在施工中應(yīng)結(jié)合地勘資料及鄰近工程的施工經(jīng)驗進(jìn)行施工，確保灌注樁的施工質(zhì)量。

圖5 補(bǔ)樁聲速、聲幅、PSD曲線圖