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)
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。
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。
2.1.1 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。
2.2.1 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
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。
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。
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。
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