鉆芯壓水試驗(yàn)在基樁完整性檢測中的應(yīng)用與分析

陳清己

福建融誠檢測技術(shù)股份有限公司，福建 漳州 363000

0 引言

混凝土灌注樁作為一種重要的隱蔽工程，其完整性的準(zhǔn)確檢測對工程質(zhì)量和安全具有重要的意義。樁身橫截面尺寸沒有明顯變化、樁身材料密實(shí)、連續(xù)均勻，稱為樁身完整。在一定程度上使樁身完整性惡化，引起樁身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和耐久性降低，則認(rèn)為樁身存在缺陷。常見的樁身缺陷包括斷裂、裂縫、縮頸、夾泥（雜物）、空洞、離析等。隨著樁基檢測技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)有樁基完整性檢測方法主要有鉆芯法、低應(yīng)變法、高應(yīng)變法和聲波透射法。不同的檢測方法檢測原理不同，檢測時(shí)應(yīng)根據(jù)檢測方法的適應(yīng)性、樁基的設(shè)計(jì)條件、成樁工藝等，合理選擇，并可采用兩種或兩種以上檢測方法相互補(bǔ)充、驗(yàn)證，提高基樁檢測結(jié)果的可靠性［1］。

鉆芯法作為基樁完整性的一種檢測方法，比較直觀，不僅可以了解整樁的完整性，還可以作為其他完整性檢測方法的輔助判定。鉆芯法對查明大面積的混凝土離析、疏松、夾泥、空洞等比較有效，而對局部缺陷和水平裂縫等容易漏判。

混凝土灌注樁灌注過程中，出現(xiàn)異常情況，導(dǎo)致樁基無法灌注完成，需要進(jìn)行接樁處理，對混凝土進(jìn)行二次灌注。本文通過超聲波法、鉆芯法，結(jié)合水利工程常用的壓水試驗(yàn)方法，對混凝土灌注樁接樁質(zhì)量進(jìn)行檢測，通過綜合分析，判斷樁基的完整性。

1 壓水試驗(yàn)

1.1 壓水試驗(yàn)原理

壓水試驗(yàn)是用栓塞將鉆孔隔離出一定長度的孔段，并向該孔段壓水，根據(jù)壓力與流量的關(guān)系確定樁基混凝土滲透特性的一種試驗(yàn)方法。壓水試驗(yàn)在鉆孔取芯的基礎(chǔ)上進(jìn)行，根據(jù)芯樣狀態(tài)確定壓水試驗(yàn)的試段位置，在一定試驗(yàn)壓力下，通過平均每分鐘試段內(nèi)的吸水量（透水率），判斷試段內(nèi)斷樁、離析、疏松、夾泥、空洞及水平裂縫等缺陷的嚴(yán)重程度，判斷缺陷或孔洞是否連通，對基樁的耐久性具有一定的輔助判斷作用。

1.2 試驗(yàn)儀器設(shè)備

壓水試驗(yàn)儀器設(shè)備包括止水栓塞、供水設(shè)備和量測設(shè)備。止水栓塞應(yīng)止水可靠、操作方便，可采用水壓式或氣壓氣栓塞。供水設(shè)備可采用水泵，水泵應(yīng)工作可靠，壓力穩(wěn)定，出水均勻。供水調(diào)節(jié)閥門應(yīng)靈活可靠，不漏水，不宜與鉆進(jìn)共用。量測設(shè)備包括測量壓力的壓力表或壓力傳感器，量測流量的流量計(jì)和水位計(jì)。量測設(shè)備應(yīng)靈敏可靠，可使用能測量壓力和流量的自動(dòng)記錄儀進(jìn)行壓水試驗(yàn)。量測設(shè)備應(yīng)專門保管，并定期檢定確認(rèn)［2］。

1.3 試驗(yàn)方法與試段長度

壓水試驗(yàn)應(yīng)隨鉆孔的加深自上而下地用單栓塞分段隔離進(jìn)行，長度不宜大于5m，根據(jù)芯樣的特征進(jìn)行試段的確認(rèn)。特別芯樣出現(xiàn)氣孔、蜂窩麻面、溝槽等缺陷時(shí)，應(yīng)對該位置進(jìn)行壓水試驗(yàn)，判斷該位置處缺陷的嚴(yán)重程度。為了解樁底沉渣情況及膠結(jié)情況，也可在樁底位置設(shè)置試段。

試驗(yàn)采用一級壓力單點(diǎn)法壓水試驗(yàn)［3］，壓水試驗(yàn)的壓力，一般比混凝土的設(shè)計(jì)抗?jié)B等級提高一級，根據(jù)現(xiàn)場缺陷程度進(jìn)行壓力的調(diào)整。

1.4 現(xiàn)場試驗(yàn)

現(xiàn)場試驗(yàn)工作包括洗孔、下置栓塞隔離試段、儀表安裝、壓力和流量觀測等步驟。試驗(yàn)開始時(shí)，應(yīng)對各種設(shè)備、儀表的性能和工作狀態(tài)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)問題立即處理?，F(xiàn)場試驗(yàn)應(yīng)安以下要求進(jìn)行。

（1）洗孔可結(jié)合鉆孔取芯完成，當(dāng)孔口回水清潔，肉眼觀察無巖粉時(shí)可結(jié)束洗孔。

（2）下栓塞隔離試段前，應(yīng)對壓水試驗(yàn)工作管進(jìn)行檢查，不得有破裂、彎曲、堵塞等現(xiàn)象。接頭處應(yīng)采取嚴(yán)格的止水措施。栓塞應(yīng)安設(shè)在芯樣完整的部位，定位準(zhǔn)確。

（3）在向試段送水前，應(yīng)打開排氣閥，待排氣閥連續(xù)出水后，再將其關(guān)閉。流量觀測前應(yīng)調(diào)整調(diào)節(jié)閥，使試段壓力達(dá)到預(yù)定值并保持穩(wěn)定。壓入流量的穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)為：在穩(wěn)定的壓力下每2～5min 測讀一次壓入流量，連續(xù)四次讀數(shù)中最大值與最小值之差小于最終值的10%，或最大值與最小值之差小于1L/min時(shí)，試驗(yàn)即可結(jié)束，取最終值作為計(jì)算值。

1.5 壓水試驗(yàn)成果

壓水試驗(yàn)的成果以透水率q 表示，單位為呂榮（Lu），表示當(dāng)試段壓力為1MPa 時(shí)每m 試段的壓入水流量（L/min）。單點(diǎn)法壓水試驗(yàn)的成果可按下式計(jì)算：

式中 q—試段透水率，Lu；

Q—壓入流量，L/min；

P—作用于試段內(nèi)的全壓力，MPa；

L—試段長度，m。

試段的透水率q 與試段部分基樁完整性關(guān)系的關(guān)系可按以下方式進(jìn)行評價(jià)：q ＜0.1 時(shí)，試段完整；0.1 ≤ q ＜1 時(shí)，試段較完整；1 ≤ q ＜10 時(shí)，試段較松散；10 ≤ q ＜50 時(shí)，試段松散；q ≥50 時(shí)，試段很松散［4］。

2 工程應(yīng)用

2.1 工程概況

某工程跨渠橋是一座主線橋梁，下部結(jié)構(gòu)采取樁柱式墩臺，樁基按摩擦樁進(jìn)行設(shè)計(jì)，墩的樁徑為1.2m。2-11#基樁灌注期間，當(dāng)灌注到22.5m 樁長時(shí)，在拆除導(dǎo)管裝斗的過程中，工人未注意，料斗碰到了導(dǎo)管夾桿導(dǎo)致導(dǎo)管下沉，無法再進(jìn)行灌注。經(jīng)項(xiàng)目各方評議，同意按施工單位提出的接樁方案進(jìn)行接樁處理，對該基樁進(jìn)行二次灌注?；鶚豆嘧⑼旰笮鑼υ摶鶚哆M(jìn)行完整性評價(jià)。

2.2 基樁檢測結(jié)果

為了對該基樁進(jìn)行完整性評價(jià)，根據(jù)規(guī)范要求，先對該基樁進(jìn)行超聲波法檢測，根據(jù)聲波透射法檢測結(jié)果，以實(shí)測聲速值和首波幅值結(jié)合其臨界值以及 PSD 判據(jù)綜合判定，樁身在7.9m～8.1m 位置存在明顯缺陷，其余位置聲學(xué)參數(shù)無異常，接收波形正常。聲波透射法檢測存在缺陷的位置正好為接樁位置。為了查明該位置的接樁質(zhì)量，對該樁抽取了兩個(gè)孔進(jìn)行驗(yàn)證。

圖1 2-11#基樁B 孔接樁位置圖

兩孔混凝土芯樣均連續(xù)、完整，膠結(jié)好、骨料分布均勻、呈長柱狀、斷口吻合。但是A 孔在8.07m 位置存在斷口，B 孔在8.02m 位置存在斷口，難以判定接樁位置的膠結(jié)質(zhì)量。鉆芯B孔鉆芯圖片接樁位置見圖1。

為了更嚴(yán)謹(jǐn)判斷該接樁位置（水平裂縫）的質(zhì)量，對取芯兩孔采用壓水試驗(yàn)。壓水試驗(yàn)壓力選用0.4MPa，試段長度從鉆孔底部到止水栓塞底為4.0m，采用單點(diǎn)壓水方法，對A、B 兩孔分別進(jìn)行壓水試驗(yàn)，測試兩孔包含接樁位置試段的透水率。經(jīng)檢測，A 孔透水率為0.84Lu，B 孔透水率為0.62Lu。根據(jù)壓水試驗(yàn)結(jié)果，該基樁在接樁位置透水率在0.1～1 范圍內(nèi)，基樁較為完整。

綜合該基樁的設(shè)計(jì)施工過程資料，超聲波法，鉆芯法及壓水試驗(yàn)結(jié)果，綜合判定該基樁樁身存在輕微缺陷，不會(huì)影響樁身結(jié)構(gòu)承載力的正常發(fā)揮，判定該基樁為II 類樁。

3 結(jié)論

（1）本文結(jié)合水利工程的壓水試驗(yàn)，介紹了壓水試驗(yàn)方法及其在樁基檢測中的應(yīng)用，鉆芯法結(jié)合壓水試驗(yàn)檢測，可以在一定程度上提高鉆芯法檢測基樁完整性的準(zhǔn)確性。

（2）聲波透射法、鉆芯法及壓水試驗(yàn)綜合分析，可以取長補(bǔ)短，減少樁基檢測在的誤判、漏判，最大程度避免樁基潛在的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。