葉時(shí)祿

（江西長(zhǎng)基工程檢測(cè)有限公司，江西 贛州 341000）

1 基樁的特點(diǎn)

1.1 承載能力強(qiáng)

根據(jù)工程地質(zhì)、水文地質(zhì)等方面的特點(diǎn)，通過(guò)樁徑、樁長(zhǎng)和配筋比例的確定，保證樁身的承載力達(dá)到設(shè)計(jì)要求。在樁基持力層為巖石的情況下，采用嵌巖樁作為樁基礎(chǔ)，從而最大限度地利用剛性巖層的承載力，減少沉陷的影響[1]。

1.2 施工工藝簡(jiǎn)便易行

由于混凝土灌注樁采用機(jī)械化施工，因此，無(wú)論樁長(zhǎng)、樁徑如何，都能按一定的程序進(jìn)行樁身成形。

1.3 抗震性能突出

采用合理的配筋方式，可以有效地改善樁身對(duì)水平荷載的抗剪承載力，使其具有良好的抗震性能。雖然灌注樁具有很多優(yōu)勢(shì)，但是其施工工藝較為復(fù)雜，工序繁雜，影響樁基礎(chǔ)質(zhì)量的因素很多。根據(jù)目前的數(shù)據(jù)，每年需要的基樁數(shù)量高達(dá)數(shù)百萬(wàn)根，其成本約為總成本的1/4[2]。而且，隨著基礎(chǔ)設(shè)施的不斷完善，這個(gè)數(shù)字還會(huì)繼續(xù)增長(zhǎng)。隨著工程建設(shè)的不斷增加，對(duì)基樁施工隊(duì)伍的需求也越來(lái)越大。但是，我國(guó)建筑行業(yè)的建設(shè)隊(duì)伍質(zhì)量還有待進(jìn)一步提升。在施工過(guò)程中，許多施工人員對(duì)基樁施工工藝和基樁施工中的突發(fā)情況缺乏應(yīng)對(duì)措施，導(dǎo)致樁基礎(chǔ)出現(xiàn)了混凝土離析、斷樁、縮頸、樁底沉淀等問(wèn)題。鑒于樁基礎(chǔ)完整性是確保其具有高承載力的前提，因此，對(duì)其進(jìn)行施工質(zhì)量檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施，確保其安全運(yùn)行[3]。

2 常用基樁檢測(cè)方法

根據(jù)《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》（JGJ 106—2003）、《鐵路工程基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》（TB 10218—2019）、《公路工程基樁動(dòng)測(cè)技術(shù)規(guī)程》（JTG/T F81-01—2004）等，按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定基樁的檢測(cè)方法。

2.1 低應(yīng)變反射波法

低應(yīng)變反射波法是目前東北地區(qū)應(yīng)用最廣泛的一種基樁檢測(cè)技術(shù)，具有較好的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。它的基本思想是一維彈性桿的應(yīng)力波運(yùn)動(dòng)理論，也就是錘擊法。振源在樁頂上施加一次沖擊載荷，沿樁身方向產(chǎn)生一維的縱向彈性波，并在樁身波阻抗改變的情況下，如擴(kuò)徑、縮頸、斷樁等，都會(huì)引起應(yīng)力波的反射和傳輸。在樁頂部設(shè)置的加速度傳感器能夠檢測(cè)到應(yīng)力波的傳播，并對(duì)其傳播速度、缺陷類型和部位進(jìn)行分析，以此判定基樁的完整性[4]。圖1是用低應(yīng)變反射波探測(cè)基樁完整性的原理圖。由于它方便、靈活，所以被廣泛地使用。但是它也有其不足之處：無(wú)法探測(cè)出樁底一段的樁身缺陷；無(wú)法量化地判斷樁的缺陷，僅能從質(zhì)上判斷；多缺陷樁易出現(xiàn)誤判、漏判；對(duì)檢測(cè)人員的工作經(jīng)驗(yàn)有一定的要求。

圖1 低應(yīng)變反射波法檢測(cè)基樁完整性示意圖

2.2 超聲波透射法

超聲波檢測(cè)基樁完整性的基本原理是：在鋼筋籠內(nèi)，焊接或捆綁一定數(shù)量的聲測(cè)管，用清水做耦合介質(zhì)，在2 根聲測(cè)管中分別安裝一個(gè)發(fā)射和接收傳感器，把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，由接收探測(cè)器將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。由于2 個(gè)傳感器的間距是固定的，且超聲波的傳輸時(shí)間是由信號(hào)檢測(cè)得出的，所以可以計(jì)算出超聲波在混凝土中的傳播速率，從而判斷混凝土的質(zhì)量?？傮w上講，混凝土強(qiáng)度愈高，波速愈高；而在較疏松的混凝土中，有離析、蜂窩、裂縫等，則波速較小[5]。總之，超聲波檢測(cè)基樁完整性的基本原則是以波速、振幅等作為識(shí)別指標(biāo)，根據(jù)混凝土質(zhì)量和超聲波波速的相互關(guān)系來(lái)判定基樁的完整性。圖2為超聲波透射法檢測(cè)基樁完整性示意圖。這是一種非破壞性的檢測(cè)方法，需要的儀器相對(duì)簡(jiǎn)單，便于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。超聲波透射法具有檢測(cè)精度高、檢測(cè)深度深、檢測(cè)速度快等優(yōu)點(diǎn)。超聲波透射法是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型的檢測(cè)方法。但是這種檢測(cè)方法需要有很好的垂直性，否則會(huì)造成檢測(cè)結(jié)果的畸變。

圖2 超聲波透射法檢測(cè)基樁完整性示意圖

2.3 高應(yīng)變動(dòng)力測(cè)樁法

高應(yīng)變動(dòng)力測(cè)樁法是利用大錘在樁頂部施加錘擊載荷，在樁頂部?jī)蓚?cè)設(shè)置速度傳感器和力傳感器，以獲取錘擊載荷下的加速度和力響應(yīng)，從而在一定程度上克服了樁周土的摩擦力和阻力，實(shí)現(xiàn)了樁側(cè)和樁端的抗力。由于樁基礎(chǔ)檢測(cè)信號(hào)中含有承載力，所以高應(yīng)變動(dòng)力測(cè)樁法既能評(píng)定基樁的完整性，同時(shí)能夠?qū)扼w的承載力進(jìn)行判斷。這種方法需要的設(shè)備比較復(fù)雜，造價(jià)也比較高，一般都是用來(lái)檢測(cè)地基的承載力，很少應(yīng)用到基樁完整性的判斷。

2.4 鉆孔取芯法

鉆孔取芯法是直接評(píng)定樁身質(zhì)量、樁長(zhǎng)、樁底沉渣厚度和樁端承載力的最直接方法，也是評(píng)定樁身混凝土強(qiáng)度的一種可靠方法。這種方法要求在樁身鉆孔，是一種局部破壞的測(cè)試方法，適合于800mm 以下的基樁。這種方法在判斷大范圍的混凝土離析、夾泥等局部缺陷時(shí)是行之有效的，但在橫向裂紋等方面，一般不能很好地用于其他非破壞性檢測(cè)中。

3 超聲波透射法基樁完整性檢測(cè)及判定

3.1 聲測(cè)管埋設(shè)的基本要求

埋設(shè)聲測(cè)管的基本要求如下：其一，在基樁直徑不超過(guò)1.5m 時(shí)，應(yīng)埋設(shè)3 個(gè)；在基樁直徑超過(guò)1.5m 的情況下，埋設(shè)4 個(gè)聲測(cè)管道。其二，選用金屬管，內(nèi)徑應(yīng)大于傳感器外直徑15mm，并以螺紋形式接頭，不得滲漏。其三，在鋼筋籠內(nèi)部焊接或捆綁，必須牢固、相互平行、定位準(zhǔn)確，并埋入樁底，聲測(cè)管管口必須高出基樁頂部30cm。聲測(cè)管底部應(yīng)該是密封的，并在上部加蓋。聲測(cè)管的起始點(diǎn)是線路正前方的一個(gè)頂點(diǎn)，然后將它按照順時(shí)針?lè)较蚺帕?，分成一組。

3.2 有關(guān)檢測(cè)規(guī)程

在檢測(cè)之前的準(zhǔn)備工作如下：其一，檢測(cè)基樁樁齡為14d 或更長(zhǎng)。其二，用清水填充聲測(cè)管，確保傳聲器通暢。其三，校準(zhǔn)超聲波檢測(cè)系統(tǒng)的延遲時(shí)間，用t0表示。其四，精確地測(cè)定聲測(cè)管的內(nèi)外徑和相鄰2 個(gè)聲測(cè)管的外壁間距，使其精度達(dá)到要求。其五，在超聲波檢測(cè)之前，取芯孔的垂直偏差不能超過(guò)0.5%。

超聲波檢測(cè)必須符合以下條件：其一，檢測(cè)點(diǎn)之間的間隔不能超過(guò)25cm。超聲波的發(fā)射和接收探針應(yīng)該保持同步上升，其相對(duì)高度差不超過(guò)20mm，并且可以在任何時(shí)候進(jìn)行修正。其二，對(duì)相同的基樁進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，必須保證超聲發(fā)射端的電壓不變。其三，對(duì)聲時(shí)和波幅出現(xiàn)異常的部位，進(jìn)行加密檢測(cè)，如等差同步、水平加密或扇形掃描等，并與波形分析相結(jié)合，以確定缺陷部位和嚴(yán)重程度。

3.3 常用檢測(cè)方法

在對(duì)測(cè)、斜測(cè)、差斜測(cè)、扇形掃描等基樁完整性的超聲波檢測(cè)中，常用的方法是平面法。對(duì)于可能存在的缺陷，可以采用斜測(cè)、交叉斜測(cè)和扇形掃描等方法進(jìn)行輔助定位。在使用平面法時(shí)，檢測(cè)步驟如下：

第一步，在2 個(gè)聲測(cè)管的檢測(cè)點(diǎn)上，分別設(shè)置發(fā)送傳感器和接收傳感器。

第二步，在同一高度上，同步提升發(fā)射傳感器和接收傳感器，檢測(cè)點(diǎn)的步長(zhǎng)通常在250mm 以下。

第三步，對(duì)超聲波接收的信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)的顯示與記錄，讀取聲時(shí)、首波、周期值，并將其主頻率及頻譜曲線顯示出來(lái)。

第四步，若在多個(gè)聲測(cè)管中設(shè)置，以2 個(gè)聲測(cè)管為一檢測(cè)剖面，對(duì)各剖面進(jìn)行聯(lián)合檢測(cè)。

第五步，對(duì)可能出現(xiàn)的樁身有缺陷的部位，應(yīng)采用相關(guān)的輔助檢查，如密測(cè)（5cm 或1cm）、斜測(cè)、掃測(cè)等，以進(jìn)一步明確缺陷的部位及嚴(yán)重性。

第六步，在檢測(cè)相同的基樁時(shí)，應(yīng)將超聲波裝置的輸出電壓及參數(shù)設(shè)定值保持一致。

4 基于不確定層次分析法的基樁完整性判定

在應(yīng)用超聲波透射法、低應(yīng)變反射波法等方法進(jìn)行樁基礎(chǔ)質(zhì)量檢測(cè)時(shí)，基樁的波速、聲時(shí)、波形曲線等參數(shù)與混凝土的灌漿質(zhì)量有著直接的關(guān)系。目前，基樁的整體剛度只能根據(jù)有關(guān)的技術(shù)指標(biāo)來(lái)確定。但是，在實(shí)踐中，許多因素影響基樁的完整性判定。所以，有必要在工程實(shí)踐中，充分考慮各種影響因素，做出最合理的判定。需要構(gòu)建一套評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，用以評(píng)價(jià)樁基礎(chǔ)施工質(zhì)量；各指標(biāo)對(duì)基樁質(zhì)量的影響程度存在差異，采用不確定層次分析方法求出了各指標(biāo)的權(quán)重；利用評(píng)價(jià)指標(biāo)體系進(jìn)行評(píng)價(jià)；最后，利用權(quán)重法對(duì)基樁的質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。

4.1 不確定層次分析法基本原理

使用AHP 進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)時(shí)，其核心步驟是建立一個(gè)合理的判斷矩陣，并運(yùn)用適當(dāng)?shù)挠?jì)算方法確定各指標(biāo)的權(quán)重。在普通 AHP 中，指標(biāo)間的重要性通常用1～9 來(lái)表示，不能用來(lái)描述不明確的東西。在工程實(shí)踐中，由于環(huán)境的復(fù)雜性和人的主觀能動(dòng)性，很難做出準(zhǔn)確的評(píng)判。當(dāng)用區(qū)間數(shù)來(lái)判定兩個(gè)因子的重要程度時(shí)，這個(gè)判斷矩陣就是不確定的判斷矩陣。

4.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系建立

根據(jù)基樁承載力的主要影響因素，依據(jù)整體性和相對(duì)獨(dú)立性的基本原理，提出了一套完整的基樁工程質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)。這套體系主要從樁身實(shí)際施工長(zhǎng)度、樁身施工直徑、樁身缺陷分布、樁身的地質(zhì)情況、樁身的沉降厚度等五個(gè)方面進(jìn)行分析。根據(jù)這五項(xiàng)得分，對(duì)基樁質(zhì)量進(jìn)行了全面的評(píng)價(jià)。

根據(jù)國(guó)內(nèi)外有關(guān)文獻(xiàn)、現(xiàn)行技術(shù)規(guī)程和相關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)樁身實(shí)際施工長(zhǎng)度、樁身施工直徑、樁身缺陷分布狀況、樁身地質(zhì)狀況、樁底沉渣厚度等五項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

5 工程實(shí)例分析

在某高速公路K132+083 中橋，樁長(zhǎng)27m、直徑1.5m。在距樁身7m 處有一個(gè)同相位的反射，根據(jù)應(yīng)力波反射原理，判斷這是一個(gè)縮頸樁，該縮頸樁實(shí)測(cè)波形如圖3所示。

圖3 某縮頸樁實(shí)測(cè)波形

由于許多因素會(huì)影響到基樁的完整性判定。因此，依據(jù)單參數(shù)判定基樁的完整性是不全面的。為此，以某縮頸樁為例，構(gòu)建了一套評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，用以評(píng)價(jià)基樁的施工質(zhì)量。在不確定 AHP 方法的基礎(chǔ)上，求出各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重；利用評(píng)價(jià)指標(biāo)體系進(jìn)行評(píng)價(jià)；最后，利用權(quán)重法對(duì)基樁的質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。通過(guò)實(shí)例計(jì)算，證明了所提出的評(píng)價(jià)方法是有效的。

6 結(jié)語(yǔ)

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和城市化進(jìn)程加快，社會(huì)對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施的需求也在不斷增加。成本高和安全運(yùn)行沒(méi)有因果關(guān)系。樁基礎(chǔ)是橋梁下部結(jié)構(gòu)中的一種主要構(gòu)件，可以為上部結(jié)構(gòu)提供足夠的承載力。但是，這種地基的施工過(guò)程比較復(fù)雜，工序比較多。目前我國(guó)施工隊(duì)伍的質(zhì)量還有待提升，對(duì)于基樁施工工藝和基樁施工中的突發(fā)情況，施工人員仍缺乏相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。這導(dǎo)致了樁基礎(chǔ)出現(xiàn)了混凝土離析、斷樁、縮頸、樁底沉淀等問(wèn)題。鑒于基樁完整性是確保其高承載力的充分條件，對(duì)其進(jìn)行有效的施工質(zhì)量檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施，對(duì)于確保其安全運(yùn)行具有重要的意義。