張穎博

（廣東省建筑科學(xué)研究院集團(tuán)股份有限公司）

0 引言

軟土地區(qū)地基土多含淤泥、淤泥質(zhì)土層，含水量較高，多呈軟塑、流塑狀態(tài)，強(qiáng)度低、壓縮性高，具觸變性、流變性等特征。在軟土地區(qū)垂直開挖的深基坑中，土體的側(cè)向變形較大，基坑施工時(shí)多采用內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)，以確?；A(chǔ)以及周邊鄰近構(gòu)筑物安全。

灌注樁樁身完整性檢測(cè)常用的方法有低應(yīng)變法、聲波透射法、高應(yīng)變法和鉆芯法。支撐梁下的灌注樁常因場(chǎng)地限制，在進(jìn)行樁身完整性檢測(cè)時(shí)，只能選擇低應(yīng)變法和聲波透射法。聲波透射法比低應(yīng)變法受樁長(zhǎng)、樁徑、地質(zhì)情況影響更小，更為準(zhǔn)確，因此，灌注樁多優(yōu)先要求進(jìn)行聲波透射法檢測(cè)，如聲測(cè)管堵塞等原因無法進(jìn)行聲波透射法檢測(cè)時(shí)才進(jìn)行低應(yīng)變法檢測(cè)。但軟土地基含水量大,淤泥土和砂性土在施工時(shí)受到強(qiáng)烈擾動(dòng)和擠壓，灌注樁成樁易出現(xiàn)縮頸現(xiàn)象，聲波透射法較難對(duì)此類缺陷進(jìn)行檢測(cè)。低應(yīng)變法對(duì)淺部斷樁、縮徑等樁身阻抗變化引起的缺陷比較敏感，具有測(cè)試技術(shù)優(yōu)勢(shì)?？梢?，低應(yīng)變法和聲波透射法均存在一定的技術(shù)局限性和優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于軟土地區(qū)內(nèi)支撐下的灌注樁，結(jié)構(gòu)承載力重要的樁在無法進(jìn)行樁身承載力檢測(cè)時(shí)，應(yīng)同時(shí)進(jìn)行低應(yīng)變法和聲波透射法檢測(cè)，結(jié)合兩種檢測(cè)方案的優(yōu)點(diǎn)，給出更準(zhǔn)確的綜合評(píng)判結(jié)果。

圖1 支撐梁

圖2 支撐梁下的樁

1 低應(yīng)變法與聲波透射法檢測(cè)分析

1.1 聲波透射法

聲波透射法基本原理是以預(yù)埋聲測(cè)管作為聲波發(fā)射和接收換能器的通道，通過分析聲波在樁身各橫截面?zhèn)鞑r(shí)的聲學(xué)參數(shù)，確定樁身混凝土缺陷的位置、范圍及程度，綜合評(píng)定樁身完整性類別。對(duì)比其他檢測(cè)方法，其檢測(cè)范圍可覆蓋全樁長(zhǎng)的各個(gè)橫截面，信息量豐富，靈敏性高，可判斷出缺陷的分布范圍，結(jié)果準(zhǔn)確可靠，一般不受場(chǎng)地限制，不受樁長(zhǎng)、長(zhǎng)徑比的限制。

1.2 低應(yīng)變法

低應(yīng)變法通過小錘敲擊在樁頂激發(fā)應(yīng)力波，應(yīng)力波沿樁身向下傳遞，傳遞到缺陷界面、樁底或樁身截面變化界面時(shí)，波阻抗產(chǎn)生變化，應(yīng)力波發(fā)生透射和反射，反射波經(jīng)樁身傳遞到安裝在樁頂?shù)膫鞲衅鳌Ｍㄟ^采集到的反射波形，分析樁身缺陷的程度及位置，評(píng)定樁身完整性類別。低應(yīng)變法具備設(shè)備簡(jiǎn)便、方法快速、費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。

1.3 低應(yīng)變法與聲波透射法綜合應(yīng)用理論基礎(chǔ)

聲波透射法聲測(cè)管布置在鋼筋籠內(nèi)側(cè)，實(shí)際有效檢測(cè)范圍為聲波脈沖從發(fā)射換能器傳遞到接收換能器過程中所掃過的面積，對(duì)鋼筋籠內(nèi)的樁身缺陷有較為清晰的反映，無法對(duì)鋼筋籠外側(cè)的樁身混凝土進(jìn)行檢測(cè)；且聲測(cè)剖面越少，檢測(cè)結(jié)果越片面。低應(yīng)變法對(duì)樁身淺部水平裂縫、樁身截面積變化(如縮徑或擴(kuò)徑)等缺陷較為敏感，可彌補(bǔ)聲波透射法不能對(duì)樁的全截面進(jìn)行檢測(cè)的不足。

低應(yīng)變法易受樁的長(zhǎng)徑比、及樁與樁周土阻抗差異的影響，樁長(zhǎng)特別長(zhǎng)或樁與樁周土的耦合很好時(shí)難以采集到樁底反射信號(hào)。聲波透射法不受樁長(zhǎng)及長(zhǎng)徑比的限制，能夠?qū)渡砣L(zhǎng)范圍進(jìn)行檢測(cè)，可彌補(bǔ)低應(yīng)變發(fā)對(duì)深部缺陷及樁底反射不靈敏的不足。

受場(chǎng)地限制，為更準(zhǔn)確地評(píng)判軟土地區(qū)內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)下的灌注樁樁身質(zhì)量，可結(jié)合低應(yīng)變法與聲波透射法進(jìn)行檢測(cè)，兩種檢測(cè)方法優(yōu)點(diǎn)互補(bǔ)，綜合評(píng)定樁身完整性。

2 工程案例

2.1 案例1

某項(xiàng)目5層地下室，基坑深度18m，工程樁采用鉆孔灌注樁，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)40m，樁徑1200mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C40。基坑開挖至樁底設(shè)計(jì)標(biāo)高后，經(jīng)測(cè)量發(fā)現(xiàn)靠近坑中坑的G-31#樁向坑中坑方向發(fā)生了460mm位移，且均在內(nèi)撐梁底下。分別采用低應(yīng)變法和聲波透射法進(jìn)行樁身完整性檢測(cè)。

低應(yīng)變法檢測(cè)的信號(hào)曲線如圖3所示。

圖3 G-31#樁低應(yīng)變法信號(hào)曲線

根據(jù)低應(yīng)變信號(hào)，可知G-31#樁樁均在樁頂下4.7m附近出現(xiàn)明顯的同向反射波，并出現(xiàn)了二次反射波，由此可推定在4.7m附近存在明顯缺陷，初步判定為Ⅲ類。

G-31#樁聲波透射法檢測(cè)信號(hào)波列圖、聲時(shí)和聲幅參數(shù)在檢測(cè)深度范圍內(nèi)均無異常，截取上部的波列圖如圖4所示，通過聲波信號(hào)該樁判定為Ⅰ類。

圖4 G-31#樁聲波透射法檢測(cè)信號(hào)波列圖

考慮到該樁樁頂因開挖產(chǎn)生460mm位移，超過規(guī)范允許的范圍，樁身很可能已產(chǎn)生水平裂縫，因聲波透射法對(duì)地下水位以下細(xì)窄水平裂縫能量衰減很小，對(duì)缺陷不敏感，存在測(cè)試“盲區(qū)”，此類型缺陷聲波透射法并不能識(shí)別。綜合判定該樁的完整性類別為Ⅲ類。

2.2 案例2

某工程樁1#樁為嵌巖鉆孔灌注樁，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)25m，樁徑1200mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C40，混凝土齡期已滿足檢測(cè)要求。對(duì)該樁采用聲波透射法檢測(cè)，缺陷位置的波列圖如圖5所示。

圖5 1#樁低應(yīng)變法信號(hào)曲線

由圖6可見，該樁受檢的3個(gè)剖面中，2個(gè)剖面在22.3m深度處聲速存在明顯異常，波形畸變明顯?？赏浦撋疃忍幓炷琳w質(zhì)量差，存在明顯缺陷，判為Ⅲ類。

圖6 1#樁聲波透射法檢測(cè)信號(hào)波列圖

根據(jù)低應(yīng)變信號(hào)分析，可知在樁頂下22.0m處接近樁底部位出現(xiàn)清晰的同向反射波，由此可推定在22.0m附近存在明顯缺陷，判定為Ⅲ類樁。

綜合聲波透射法與低應(yīng)變法結(jié)果，此樁在22.3m處存在明顯缺陷，綜合評(píng)定為Ⅲ類。

通過兩種檢測(cè)方法，可以更準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)樁身不同位置不同程度的缺陷，有效地彌補(bǔ)了單一檢測(cè)方法的局限性，盡可能減少誤判，為后期承載力復(fù)核提供更多參考依據(jù)。

3 結(jié)論

⑴在樁身完整性檢測(cè)時(shí)，低應(yīng)變法和聲波透射法各有其技術(shù)優(yōu)勢(shì)和局限性，結(jié)合兩種檢測(cè)方法的優(yōu)點(diǎn)，有效地彌補(bǔ)了單一檢測(cè)方法的局限性，可以更準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)樁身不同位置不同程度的缺陷，盡可能減少誤判。

⑵對(duì)于軟土地區(qū)內(nèi)支撐下的灌注樁，結(jié)構(gòu)承載力重要的樁因空間限制無法進(jìn)行樁身承載力檢測(cè)且無法采用鉆芯法、高應(yīng)變法等對(duì)其進(jìn)行樁身完整性檢測(cè)時(shí)，應(yīng)同時(shí)進(jìn)行低應(yīng)變法和聲波透射法檢測(cè)，給出更準(zhǔn)確的綜合評(píng)判結(jié)果。