摘要：在鉆孔灌注樁完整性檢測中，如果對樁基完整性做出錯(cuò)判、漏判，將會(huì)留下嚴(yán)重的安全隱患甚至?xí)斐蓢?yán)重的工程質(zhì)量事故。為了提高灌注樁完整性檢測數(shù)據(jù)判讀的準(zhǔn)確性，本文結(jié)合工程實(shí)例，應(yīng)用對鉆孔灌注樁完整性進(jìn)行判斷，最后給出科學(xué)、合理的判斷結(jié)果，對類似工程有借鑒意義。

關(guān)鍵詞：低應(yīng)變反射波法；鉆孔灌注樁；樁基完整性

鉆孔灌注樁作為一種基礎(chǔ)形式以其適應(yīng)性強(qiáng)、成本適中、施工簡便等特點(diǎn)仍將被廣泛地應(yīng)用于工程領(lǐng)域。灌注樁樁身混凝土的質(zhì)量不夠穩(wěn)定，常出現(xiàn)各種缺陷，基樁的樁身如果存在缺陷，就會(huì)對建筑物產(chǎn)生不良的影響，所以必須進(jìn)行樁基質(zhì)量檢測，以確保樁基質(zhì)量。樁基礎(chǔ)施工質(zhì)量的檢驗(yàn)，隨著長、大樁徑及高承載力樁基礎(chǔ)迅速增加，傳統(tǒng)的靜載荷試驗(yàn)已很難實(shí)施，而樁基低應(yīng)變動(dòng)測能無破損檢驗(yàn)樁身的質(zhì)量，并能有效彌補(bǔ)靜載荷試驗(yàn)的不足，日益受到人們的重視，在樁基質(zhì)量檢測中的應(yīng)用越來越廣泛。

一、低應(yīng)變反射波法原理

低應(yīng)變反射波法是一種使用比較廣泛的基樁完整性檢測方法，與其它的基樁檢測方法相比，它具有操作簡便、快速高效的優(yōu)點(diǎn)。它以應(yīng)力在彈性固體內(nèi)按一維傳播作為理論基礎(chǔ)，即樁長遠(yuǎn)大干樁徑時(shí)，可將樁作為一維彈性桿件，工程中的鉆孔灌注樁就是這種一維彈性桿件。在樁身頂部利用特制的手錘進(jìn)行豎向激振，產(chǎn)生一個(gè)特定頻率和能量的彈性波，波沿混凝土樁身向下傳播，遇到波阻抗明顯變化的界面（如斷樁、樁底、嚴(yán)重離析、擴(kuò)徑、縮頸等），彈性波將產(chǎn)生上行反射。在樁頂某個(gè)位置設(shè)置傳感器（多為加速度傳感器）接 收初始信號和樁身的反射信號組合而成的時(shí)程曲線，經(jīng)放大、 濾波和數(shù)據(jù)處理，利用事前獲得的波速，并結(jié)合地質(zhì)條件及成樁記錄對基樁的缺陷位置、程度做出定性判斷，還可以校核樁長。

一維應(yīng)力波理論的數(shù)學(xué)公式如下：

（1）應(yīng)力波在混凝土中的傳播速度為：

C=（E/P）l/2

（2）定義樁阻抗為：

Z=EA/C=A×（EP）1/2=ACP

C—縱波在樁身混凝土中的傳播速度，m/s；

E—混凝土的彈性模量，N/m2；

P—混凝土的密度，kg/m3；

Z—廣義波阻抗，Ns/m；

A—樁身的截面積，m2。

從上式可知，波阻抗與樁截面積及樁身強(qiáng)度有關(guān)，即與樁身混凝土疏密程度截面積變化有關(guān)。

（3）當(dāng)應(yīng)力波V從阻抗Z1介質(zhì)進(jìn)入阻抗Z2介質(zhì)，會(huì)產(chǎn)生反射波Vf和透射波Vt；

Vf=V×（Z1一Z2）/（Z1+Z2）

基樁小應(yīng)變檢測時(shí)域波形還與樁側(cè)土摩阻力（樁周土質(zhì)條件）有關(guān)，通常認(rèn)為突變較大的反射信號以樁身阻抗變化為主，而漸變范圍較大的反射信號受土阻力影響大。完整樁的時(shí)域波形呈規(guī)律遞減，波形曲線形態(tài)平滑，波速較高，有1次或幾次明顯的樁底反射信號，樁底反射波信號與入射波同相。對于離析樁，一般反射波形不規(guī)則，反射不明顯，且波幅會(huì)出現(xiàn)陡降；對于縮頸樁，時(shí)域波形中常見到縮頸處反射與樁底反射信號，縮頸處會(huì)出現(xiàn)幾次反射信號，擴(kuò)頸樁處反射波相位與入射波相位相反，波頻不變；斷樁及嚴(yán)重缺陷樁，缺陷的上界面處可能產(chǎn)生強(qiáng)烈的正向波，下界面不產(chǎn)生負(fù)向波；夾泥樁通常反射波相位與入射波相位相同，但一般反射波波幅會(huì)發(fā)生畸變。

二、現(xiàn)行規(guī)范的規(guī)定

按公路工程基樁動(dòng)測技術(shù)規(guī)程 （JTG/T F81-01.2004）的規(guī)定，將基樁完整性分為四類，其定性描述如下：（1）I類樁：樁端反射較明顯，無缺陷反射波，振幅譜線分布正常，混凝土波速處于正常范圍；（2）Ⅱ類樁：樁端反射較明顯，但有局部缺陷所產(chǎn)生的反射信號，混凝土波速處于正常范圍；（3）Ⅲ類樁：樁端反射不明顯，可見缺陷二次反射波信號，或有樁端反射但波速明顯偏低；（4）IV類樁：無樁端反射信號，可見因缺陷引起的多次強(qiáng)反射信號，或按平均波速計(jì)算的樁長明顯短于設(shè)計(jì)樁長?！陡劭诠こ虡痘鶆?dòng)力檢測規(guī)程》（JTJ 249—2001）中規(guī)定Ⅲ類樁和Ⅳ類樁為不合格樁； 建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范 （JGJ106—2003）中規(guī)定Ⅳ類樁應(yīng)進(jìn)行工程處理。

三、工程實(shí)例

某工程中使用孔灌注樁，采用泥漿護(hù)壁。地層條件從上到下依次為雜填土、粉質(zhì)粘土、細(xì)砂、中砂及卵石，樁端持力層為卵石，樁長7.5m，混凝土強(qiáng)度等級為C25，樁徑400mm，挖除地表土層2.0m后進(jìn)行檢測，實(shí)際樁長5.5m， 檢測時(shí)混凝土齡期23d。下面進(jìn)行對幾個(gè)典型基樁曲線進(jìn)行分析：

C21樁測試波形如圖1所示，曲線平順，樁底明顯反射，波速為3，460m/s，屬正常范圍，完整樁，判定為I類樁；

B8樁測試波形如圖2所示。此樁所檢測波形基本平順，樁長范圍內(nèi)出現(xiàn)與入射波同相位反射波，但反射不強(qiáng)，樁底反射明顯，波速為3，260m/s，屬正常范圍，有局部輕微缺陷，判定為Ⅱ類樁；

E11樁測試波形如圖3所示。樁長范圍內(nèi)有與入射波同相位反射信號，且反射較強(qiáng)，該處截面波阻杭降低，說明此處可能存在縮徑、夾泥、混凝土離析等現(xiàn)象，樁底反射信號較弱，該樁在測點(diǎn)下3.0m左右應(yīng)該存有嚴(yán)重缺陷，又施工記錄證實(shí)，由于地下水及沙層原因，此樁施工時(shí)泥漿護(hù)壁效果較差，有縮頸或夾泥的嫌疑，判定為Ⅲ類樁。經(jīng)開挖驗(yàn)證，在測點(diǎn)下3.0m處存在嚴(yán)重縮徑，與小應(yīng)變判讀結(jié)果吻合。

C12樁測試波形如圖4所示。曲線平直，樁底反射特別明顯，能看到3次樁底反射，計(jì)算波速明顯偏高，初步判斷為斷樁或樁長明顯偏短，查施工記錄得知，該樁在成孔后停滯時(shí)間過長，造成孔底沉渣過厚造成樁長明顯偏短，與小應(yīng)變結(jié)果吻合。

四、優(yōu)缺點(diǎn)探討

（1）低應(yīng)變反射波檢測基樁完整性具有快速便捷的優(yōu)勢，能夠定性判斷基樁完整性類別，定量確定缺陷存在的位置。低應(yīng)變法檢測儀器體積小、攜帶方便、檢測時(shí)間短，檢測成本低，受環(huán)境影響較小，在一定條件下，檢測結(jié)果準(zhǔn)確度相對較高，適用于樁基工程的大面積普查。

（2）低應(yīng)變法測得曲線與力錘重量、墊材特性、打擊方法、樁土應(yīng)力比等都有非常顯著的關(guān)系，對檢測人員的時(shí)間經(jīng)驗(yàn)要求很高；另外在數(shù)據(jù)判讀方面，較大程度上依賴于檢測人員的理論知識和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，因此該方法對檢測人員素質(zhì)要求比較高。為提高基樁檢測水平，首先要提升檢測人員的理論素養(yǎng)，重視時(shí)間經(jīng)驗(yàn)的積累和交流，并且要加強(qiáng)對施工記錄及勘察設(shè)計(jì)資料的收集，并進(jìn)行綜合分析，才能最大限度的提高檢測結(jié)果判讀的準(zhǔn)確性。