多種檢測技術(shù)在旋挖成孔鉆孔灌注樁基樁檢測中應(yīng)用分析研究

胡長友，王西榮，桑多林 (安徽省地質(zhì)實驗研究所，安徽 合肥 230001)

1 工程及地質(zhì)概況

合肥某責任公司廠房項目位于合肥市包河區(qū)合肥某責任公司廠區(qū)內(nèi)。擬建1綜合制劑車間，緊鄰廠區(qū)綜合服務(wù)樓，樓高2F，框架結(jié)構(gòu)。本項目的1綜合制劑車間基礎(chǔ)設(shè)計采用旋挖鉆孔混凝土灌注樁，樁端持力層為第③層：粘土，設(shè)計樁長8.10m，樁徑為1000mm，單樁豎向抗壓承載力特征值為1850kN，樁身混凝土強度為C30，施工工程樁總數(shù)82根。本工程場地經(jīng)地質(zhì)勘察后，工程地質(zhì)條件簡單，場地內(nèi)的土層地質(zhì)分布情況見表1所示。

2 試驗對象的選擇

基樁低應(yīng)變法檢測目的是檢測工程樁的樁身完整性，并判定樁身缺陷的程度和位置。本工程施工工程樁總數(shù)為82根，根據(jù)《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》（JGJ106－2014），設(shè)計要求全部進行低應(yīng)變法檢測，檢測數(shù)量82根；在工程場地內(nèi)選擇3根工程樁進行單樁豎向抗壓靜載試驗，以驗證工程樁單樁豎向抗壓承載力是否滿足設(shè)計要求；選定9根工程樁進行基樁聲波透射法驗收性檢測，檢測比例為10.98%。

3 檢測方法判定標準

3.1 基樁低應(yīng)變法檢測判定標準

根據(jù)《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》（JGJ106－2014），基樁低應(yīng)變法檢測根據(jù)檢測信號的時域特征、幅頻特征和樁身完整性的影響結(jié)果，劃分為四類（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ）。

①樁身完整的Ⅰ類樁特征：2L/C時刻前無缺陷反射波，有樁底反射波。樁底諧振峰排列基本等間距，其相鄰頻差△f≈C/2L。

②樁身輕微缺陷Ⅱ類樁特征：2L/C時刻前出現(xiàn)輕微缺陷反射波，有樁底反射波。樁底諧振峰排列基本等間距，其相鄰頻差△f≈C/2L，輕微缺陷產(chǎn)生的諧振峰與樁底諧振峰之間的頻差△f’>C/2L。

③樁身明顯缺陷Ⅲ類樁特征：有明顯缺陷反射波，其他特征介于Ⅱ類和Ⅳ類之間。

場地土層分布情況表 表1

④嚴重缺陷Ⅳ類樁特征：2L/C時刻前出現(xiàn)嚴重缺陷反射波或周期性反射波，無樁底反射，或因樁身淺部嚴重缺陷使波形呈現(xiàn)低頻大振幅衰減振動，無樁底反射波。缺陷諧振峰排列基本等間距，相鄰頻差△f’>C/2L，無樁底諧振峰，或因樁身淺部嚴重缺陷只出現(xiàn)單一諧振峰，無樁底諧振峰。

3.2 靜載試驗極限承載力判定標準

靜載試驗最終結(jié)果是確定樁的極限承載力大小，極限承載力的確定一般按照以下原則進行確定。

根據(jù)沉降隨荷載變化的特征確定：對于陡降型Q～S曲線，取其發(fā)生明顯陡降的起始點對應(yīng)的荷載值；根據(jù)沉降隨時間變化的特征確定：取S～lgt曲線尾部出現(xiàn)明顯彎曲的前一級荷載；某級荷載作用下，樁頂沉降量大于前一級荷載作用下沉降量的2倍，且經(jīng)24h尚未達到本規(guī)范第4.3.5條相對穩(wěn)定標準時，宜取前一級荷載；對于緩變型Q～S曲線，宜根據(jù)樁頂總沉降量確定，取S=40mm對應(yīng)的荷載值；對于D(D為樁端直徑）大于等于800mm的樁，可取S=0.05D對應(yīng)的荷載值；當樁長大于40m時，宜考慮樁身彈性壓縮量；按照上述四款判定樁的豎向抗壓承載力未達到極限時，樁的豎向抗壓承載力應(yīng)取最大試驗荷載值。

3.3 聲波透射法基樁判定標準

根據(jù)聲波聲像影像學特征，將基樁檢測的是否合格標準判定分為四類，其特征如下所述。

①樁身完整的Ⅰ類樁特征：所有聲測線聲學參數(shù)無異常，接收波形正常，存在聲學參數(shù)輕微異常、波形輕微畸變的異常聲測線，異常聲測線在任意檢測剖面的任一區(qū)段內(nèi)縱向不連續(xù)分布，且在任一深度橫向分布的數(shù)量小于檢測剖面數(shù)量的50%。

②樁身輕微缺陷Ⅱ類樁特征：存在聲學參數(shù)輕微異常、波形輕微畸變的異常聲測線，異常聲測線在一個或多個檢測剖面的一個或多個區(qū)段內(nèi)縱向連續(xù)分布，或在一個或多個深度橫向分布的數(shù)量大于或等于檢測剖面數(shù)量的50%，存在聲學參數(shù)明顯異常、波形明顯畸變的異常聲測線，異常聲測線任一檢測剖面的任一區(qū)段內(nèi)縱向不連續(xù)分布，且在任一深度橫向分布的數(shù)量小于檢測剖面數(shù)量的50%。

華安說，你跑后，歐陽橘紅在保衛(wèi)科反省了一個月，寫了五萬多字檢討。她怕過不了關(guān)，把思想深處點點滴滴的活思想都挖了出來。包括和雷志雄不和諧的性生活也和盤托出，把與你的關(guān)系上升到世界觀的高度加以批判。在保衛(wèi)科反省一個月后就接受群眾批斗。批斗大會上，歐陽橘紅胸前掛一串破鞋，兩小時的批斗，她的眼睛都盯在自己的腳尖上，眼神不敢朝臺下瞄。廠門前，有個大批判專欄，題目是《把歐陽橘紅的腐朽思想批深批臭》。大批判辦命令她，每天上班前二十分鐘，站在批判欄前，把每一篇批臭她的文章，讀二遍以上，不少于四十分鐘。那時正是上班高峰，又是上班的必由之路，大家看猴似的，看她讀批臭自己的文章。

③樁身明顯缺陷Ⅲ類樁特征：存在聲學參數(shù)明顯異常、波形明顯畸變的異常聲測線，異常聲測線在一個或多個檢測剖面的一個或多個區(qū)段內(nèi)縱向連續(xù)分布，但在任一深度橫向分布的數(shù)量小于檢測剖面數(shù)量的50%。存在聲學參數(shù)明顯異常、波形明顯畸變的異常聲測線，異常聲測線任一檢測剖面的任一區(qū)段內(nèi)縱向不連續(xù)分布，但在一個或多個深度橫向分布的數(shù)量大于或等于檢測剖面數(shù)量的50%。存在聲學參數(shù)嚴重異常、波形明顯畸變或聲速低于底限值的異常聲測線，異常聲測線在任一檢測剖面的任一區(qū)段內(nèi)縱向不連續(xù)分布，且在任一深度橫向分布的數(shù)量小于檢測剖面數(shù)量的50%。

④嚴重缺陷Ⅳ類樁特征：存在聲學參數(shù)明顯異常、波形明顯畸變的異常聲測線，異常聲測線在一個或多個檢測剖面的一個或多個區(qū)段內(nèi)縱向連續(xù)分布，且在一個或多個深度橫向分布的數(shù)量大于或等于檢測剖面數(shù)量的50%，存在聲學參數(shù)嚴重異常、波形明顯畸變或聲速低于底限值的異常聲測線，異常聲測線在一個或多個檢測剖面的一個或多個區(qū)段內(nèi)縱向連續(xù)分布，或在一個或多個深度橫向分布的數(shù)量大于或等于檢測剖面數(shù)量的50%。

4 檢測方法數(shù)據(jù)分析與結(jié)果評述

4.1 基樁低應(yīng)變法檢測

基樁低應(yīng)變檢測時，需先對基樁樁頭進行處理，以消除由于樁頭因不平整，樁頭破碎及鋼筋使樁錘錘擊時，產(chǎn)生的橫向和縱向沖擊波的影響。檢測時應(yīng)露出樁頭，確保被測樁不浸沒在水中，對樁頂松散和樁端不平整的工程樁利用人工應(yīng)鑿去浮漿，露出新鮮混凝土，平整樁頭，并利于檢測人員行走。

本次對場地內(nèi)的工程樁82根全部進行低應(yīng)變法檢測，所測樁的波形均較完整，且波形沒有毛刺，波形光滑，無需進行濾波處理，能得到很好的效果，樁頂和樁底反射波的波峰均較明顯清晰易辨，現(xiàn)取其中的2、53樁的所測波形進行分析研判。

從2樁的波形看，樁長8.10m，波速為3689m/s，波形完整，沒有毛刺，波形光滑，基本無震蕩，2L/C（8.10×2/3689=0.0044s）時刻前無缺陷反射波。樁錘錘擊產(chǎn)生的縱波在樁頂處產(chǎn)生明顯的沖擊波峰，顯示樁頂明顯可辨，縱波在混凝土樁中進行傳播過程中，沒有產(chǎn)生畸形波，以正常平穩(wěn)的波速向樁底傳送，在遇到樁底時，由于在進入土層中，混凝土與土層二者之間存在明顯的密度、硬度、物質(zhì)顆粒排列上的差異，具有明顯的分界界面，波速發(fā)生明顯改變，形成一個樁底反射波峰后進行土層中，以穩(wěn)定波速繼續(xù)向下傳播，直至消失歸零；從53樁的波形看，樁長8.10m，波速為3743m/s，波形完整，沒有毛刺，波形光滑，基本無震蕩，2L/C（8.10×2/3743=0.0043s）時刻前無缺陷反射波。波的基本形態(tài)與反射情況與2樁基本類似。

圖1 2、53#樁低應(yīng)變實測反射波分析圖

2、53#樁實測結(jié)果統(tǒng)計表 表2

合肥某責任公司廠房項目1#綜合制劑車間共施工工程樁82根，全部進行低應(yīng)變法檢測，低應(yīng)變法檢測的82根工程樁均為Ⅰ類樁，Ⅰ類樁樁身混凝土波速在3200m/s～3880m/s之間，平均波速為3543m/s。

4.2 基樁靜載試驗法檢測

根據(jù)《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》（JGJ106－2014）第4.1.3條，加載量不應(yīng)小于設(shè)計要求的單樁承載力特征值的2.0倍。本工程單樁豎向抗壓承載力特征值設(shè)計要求為1850kN，最大試驗荷載應(yīng)不小于1850 kN×2=3700 kN，試驗時分別取3700kN，根據(jù)《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》（JGJ106－2014）第4.3.3條，分級荷載宜為最大加載量或預(yù)估極限承載力的1/10，第一級可取分級荷載的2倍加載。本次試驗首級加載分別為740kN，以后各級各加載370kN。

從抽選的3根（31、53、64）樁的靜載數(shù)據(jù)可以分析出（圖2）：31樁的單樁豎向抗壓靜載試驗Q～S曲線上可以看出，當荷載最大加至3700kN后，樁頂總沉降量為26.52mm，Q～S曲線未出現(xiàn)陡降，末級荷載作用下的樁頂沉降量為4.95mm；從S～lgt曲線看，各級荷載所對應(yīng)的時程曲線均較平坦，未見明顯下彎；從卸載回彈情況看，該樁完全卸載后樁頂殘余沉降量為10.29mm，最大回彈量為16.23mm，回彈率為61.20%。53樁的單樁豎向抗壓靜載試驗Q～S曲線上可以看出，當荷載最大加至3700kN后，樁頂總沉降量為21.12mm，Q～S曲線未出現(xiàn)陡降，末級荷載作用下的樁頂沉降量為5.05mm；從S～lgt曲線看，各級荷載所對應(yīng)的時程曲線均較平坦，未見明顯下彎；從卸載回彈情況看，該樁完全卸載后樁頂殘余沉降量為9.07mm，最大回彈量為12.05mm，回彈率為57.05%。；64樁的單樁豎向抗壓靜載試驗Q～S曲線上可以看出，當荷載最大加至3700kN后，樁頂總沉降量為24.78mm，Q～S曲線未出現(xiàn)陡降，末級荷載作用下的樁頂沉降量為6.60mm；從S～lgt曲線看，各級荷載所對應(yīng)的時程曲線均較平坦，未見明顯下彎；從卸載回彈情況看，該樁完全卸載后樁頂殘余沉降量為10.84mm，最大回彈量為13.94mm，回彈率為56.26%。根據(jù)《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》(JGJ106－2014)規(guī)范第4.4.2條，3根（31、53、64）樁的單樁豎向抗壓極限承載力不小于最大試驗荷載值（3700kN）。

圖2 53#樁靜載試驗結(jié)果分析圖

本次檢測的3根工程樁，靜載試驗法結(jié)果顯示，基樁極限承載力均為最大試驗荷載值，即3700kN，單樁豎向抗壓承載力特征值均可取1850kN，均對應(yīng)滿足設(shè)計要求。

4.3 基樁聲波透射法檢測

聲波透射法檢測樁身完整性的基本原理是：事先在樁內(nèi)預(yù)埋若干條聲測管，作為聲波接收和發(fā)射換能器的通道，通過聲波儀發(fā)射換能器向樁身混凝土發(fā)射聲波信號，聲波信號在混凝土的傳播過程中，將樁身存在的缺陷范圍、程度、位置等信息由接收換能器接收并轉(zhuǎn)化為電信號，經(jīng)過聲波儀處理后顯示在屏幕上，聲波儀根據(jù)聲學特征，如聲波到達時間、幅度大小、頻率變化和波形畸變程度，經(jīng)過分析處理，從而判定出樁身混凝土缺陷范圍、程度和位置，并根據(jù)規(guī)范判定樁身完整性的類別。

圖3 6#樁聲波透射法影像圖

6樁的波形看，樁長8.10m，所有聲測線聲學參數(shù)無異常，均在臨界值以上，接收波形正常，波形沒有輕微畸變，異常聲測線未見。6-1-2剖面中，聲速平均值為5006m/s，臨界值為4889m/s，聲幅平均值 129.885dB，臨界值為123.885dB，二者均在允許的標準差范圍內(nèi)，聲速的標準差為0.058，聲幅為2.496；6-1-3剖面中，聲速平均值為5220m/s，臨界值為4889m/s，聲幅平均值131.870dB，臨界值為125.870dB，二者均在允許的標準差范圍內(nèi)，聲速的標準差為0.056，聲幅為1.076；6-2-3剖面中，聲速平均值為4947m/s，臨界值為4889m/s，聲幅平均值131.059dB，臨界值為125.059dB，二者均在允許的標準差范圍內(nèi)，聲速的標準差為0.041，聲幅為1.007。

從樁的波列影像學上看，自樁底向樁頂，聲波影像均較平整，連續(xù)。因此從聲測線判斷，該樁聲學參數(shù)沒有異常存在、在任意檢測剖面的任一區(qū)段內(nèi)，異常聲測線在縱向均呈連續(xù)分布，且在任一深度內(nèi)，三個剖面橫向上的聲測線與波列影像在數(shù)量基本無分布，占所有檢測剖面比例為0。

從聲波的波列影像上，還可以直觀判斷出，樁長8.10m，樁的施工樁長和設(shè)計樁長均為8.10m；檢測的樁身長度符合設(shè)計要求；該受檢樁的樁身完整性好，樁身內(nèi)部無斷裂、內(nèi)部灌注的砂石顆粒與混凝土分布較為均勻，無較大的碎石塊存在，在樁身內(nèi)部也無泥土等軟弱物存在；樁身垂直度較好，無偏離和彎曲現(xiàn)象存在；樁身無膨大，縮頸現(xiàn)象。施工的這根樁完整性好，判定為Ⅰ類樁是客觀的、無疑的。

本次聲波透射法檢測工程樁9根，平均聲速4.342 km/s～5.770 km/s，均為Ⅰ類樁。

5 結(jié)論

本次的檢測工作采用多種檢測方法，對場地內(nèi)的基樁進行施工質(zhì)量進行驗收性檢測，從檢測結(jié)果分析判定，本場地內(nèi)的基樁采用低應(yīng)變法和聲波透射法檢測樁身完整性均為Ⅰ類樁。

①合肥某責任公司廠房項目1#綜合制劑車間共施工工程樁82根，全部進行低應(yīng)變法檢測，低應(yīng)變法檢測的82根工程樁均為Ⅰ類樁，Ⅰ類樁樁身混凝土波速在3200m/s～3880m/s之間，平均波速為3543m/s。

②本次聲波透射法檢測工程樁9根，平均聲速4.342km/s～5.770 km/s，均為Ⅰ類樁。

③單樁靜載試驗結(jié)果表明，基樁的極限承載力為3700kN，符合設(shè)計要求。