錢(qián)釗海

（清遠(yuǎn)市交通運(yùn)輸工程質(zhì)量檢測(cè)站有限公司,廣東 清遠(yuǎn) 511518）

0 引言

廣東省的氣候特征導(dǎo)致其巖溶地區(qū)的巖石富水性和透水性極強(qiáng)，巖溶的發(fā)育相對(duì)來(lái)說(shuō)較為成熟。其最為顯著的特點(diǎn)是如果遇到含有二氧化硫的流水侵蝕會(huì)造成溝槽或者溶洞等形態(tài)產(chǎn)生[1]。巖溶作用下，巖體的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，使得巖溶地質(zhì)的結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出非常強(qiáng)的復(fù)雜性，給工程項(xiàng)目的建設(shè)帶來(lái)很大的難度。巖溶地區(qū)的樁身完整性檢測(cè)方法有低應(yīng)變反射波法、聲波透射法和鉆孔取芯法等，每種檢測(cè)方法在適用范圍、測(cè)試條件，測(cè)試操作、檢測(cè)成本上也各有不同。巖溶地區(qū)的樁基質(zhì)量檢測(cè)的重點(diǎn)、難點(diǎn)主要有：低應(yīng)變反射波法難以對(duì)公路工程的超長(zhǎng)樁、長(zhǎng)徑比很大的樁做出準(zhǔn)確判定；聲波透射法容易造成聲測(cè)管堵管，樁身缺陷容易漏判、誤判；鉆孔取芯法外業(yè)作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)、儀器設(shè)備笨重等。

1 樁基檢測(cè)技術(shù)在巖溶地區(qū)的應(yīng)用

1.1 樁基檢測(cè)技術(shù)

常用的鉆孔灌注樁樁基檢測(cè)方法有低應(yīng)變反射波法、聲波透射法和鉆孔取芯法。低應(yīng)變反射波法和聲波透射法均可檢測(cè)樁身完整性和缺陷位置及程度，判定樁身完整性類(lèi)別，且都屬于無(wú)損檢測(cè)方法。這兩種檢測(cè)方法具有檢測(cè)儀器相對(duì)輕便、操作簡(jiǎn)單、檢測(cè)成本低等優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)低應(yīng)變反射波法和聲波透射法兩種方法檢測(cè)后，對(duì)樁身缺陷仍存在疑問(wèn)時(shí)，可用鉆孔取芯法對(duì)上述兩種測(cè)試方法的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。鉆孔取芯法所使用的設(shè)備笨重、工序耗時(shí)且復(fù)雜、檢測(cè)成本高，可以檢測(cè)樁身長(zhǎng)度、樁身混凝土強(qiáng)度、樁底沉渣厚度，鑒別樁底巖土性狀，準(zhǔn)確地判定樁身完整性類(lèi)別，檢測(cè)成果直觀可靠[2]。

1.2 低應(yīng)變反射波法檢測(cè)技術(shù)在巖溶地區(qū)的應(yīng)用

反射波法的基本原理為：把樁視為一維彈性均質(zhì)桿件，在樁頂錘擊產(chǎn)生入射波，入射波沿樁身向下傳播，當(dāng)樁身存在明顯波阻抗差異的界面或樁身截面積發(fā)生變化時(shí)，向下傳播的入射波將產(chǎn)生反射波。經(jīng)儀器接收放大、濾波并經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理，可快速有效地判斷樁的完整性和質(zhì)量，鑒定樁的缺陷性質(zhì)，確定缺陷位置[3]。

在巖溶地區(qū)的工程項(xiàng)目中，樁基的成型不一定完全符合一維桿件的模型，樁基礎(chǔ)是一種水泥混凝土、鋼筋等混合物的復(fù)合體，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，樁身—樁側(cè)土—樁底持力層又是構(gòu)成一個(gè)極其復(fù)雜的介質(zhì)體系，反射波產(chǎn)生疊加干擾，需準(zhǔn)確判斷并排除干擾波形，才能做出科學(xué)、合理的判斷[4]。

1.3 聲波透射法檢測(cè)技術(shù)在巖溶地區(qū)的應(yīng)用

聲波透射法是公路工程項(xiàng)目中常用的樁基檢測(cè)方法，該測(cè)試方法能夠非常精確地檢測(cè)到樁身混凝土存在的缺陷及缺陷的位置、程度和范圍。聲波透射法的檢測(cè)結(jié)果是比較準(zhǔn)確和可靠的。當(dāng)前，鉆孔灌注樁方式在公路工程項(xiàng)目樁基工程中應(yīng)用較廣，聲波投射法對(duì)于鉆孔灌注樁容易出現(xiàn)的夾泥或者斷樁現(xiàn)象也能夠做出較為準(zhǔn)確的檢測(cè)，因此其在巖溶地區(qū)的樁身基礎(chǔ)完整性檢測(cè)中應(yīng)用非常廣泛。

1.4 鉆孔取芯法檢測(cè)技術(shù)在巖溶地區(qū)的應(yīng)用

在對(duì)樁基施工中的單樁承載力檢測(cè)方面，一般采用鉆芯法為主要的檢測(cè)手段。鉆芯法可以對(duì)單樁的樁身質(zhì)量進(jìn)行全面、直觀的觀察分析，通過(guò)對(duì)樁身混凝土質(zhì)量、柱底沉渣的厚度以及樁底基巖完整性的進(jìn)一步檢測(cè)，然后進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)對(duì)混凝土承載力的實(shí)際情況進(jìn)行驗(yàn)證，最后綜合數(shù)據(jù)分析的結(jié)果對(duì)樁基承載力進(jìn)行綜合測(cè)量。

鉆孔取芯法中，鉆孔數(shù)量和位置需符合有關(guān)規(guī)范和文件的要求，并根據(jù)規(guī)范截取芯樣送試驗(yàn)室進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)后確定樁身混凝土強(qiáng)度、持力層巖石強(qiáng)度和沉渣厚度等。在使用鉆機(jī)進(jìn)行鉆井作業(yè)時(shí)，要嚴(yán)格控制鉆芯孔垂直度偏差，避免鉆井時(shí)對(duì)鋼筋造成嚴(yán)重?fù)p傷和對(duì)鉆頭造成嚴(yán)重磨損。在鉆芯作業(yè)完成后，還要注意整理整個(gè)鉆芯過(guò)程中涉及的參數(shù)，對(duì)芯樣、樁號(hào)、鉆芯孔號(hào)、孔深缺陷位置等進(jìn)行拍照，并認(rèn)真保存相關(guān)的數(shù)據(jù)和資料，為后期的樁基檢測(cè)提供可靠數(shù)據(jù)支撐。

2 樁基檢測(cè)技術(shù)在巖溶地區(qū)應(yīng)用的重點(diǎn)、難點(diǎn)分析

2.1 低應(yīng)變反射波法

低應(yīng)變反射波法檢測(cè)一些超長(zhǎng)樁或長(zhǎng)徑比很大的樁，由于樁頂激振傳播和反射受樁身多種因素的影響，常測(cè)不到樁底反射信號(hào)或反射不明顯，此時(shí)反射波信號(hào)不能被準(zhǔn)確有效地識(shí)別，較難判別。當(dāng)樁身截面漸變或多變，且混凝土不均勻時(shí)，對(duì)于預(yù)制樁、嵌巖樁的反射信號(hào)多變，容易造成誤判等。在實(shí)際應(yīng)用中僅通過(guò)反射波的信號(hào)特征來(lái)判定樁身缺陷均有一定的難度，還需結(jié)合工程地質(zhì)條件和具體的施工過(guò)程資料來(lái)綜合分析評(píng)判。

2.2 聲波透射法

由于樁基礎(chǔ)為隱蔽工程，聲波透射法作為一種無(wú)損檢測(cè)方法檢測(cè)樁基混凝土澆筑質(zhì)量，不確定因素較多，容易出現(xiàn)誤判、漏判情況：

（1）樁底聲測(cè)管彎曲：在安裝鋼筋籠的搬運(yùn)和吊裝過(guò)程中，因操作難度大和工作的不嚴(yán)謹(jǐn)，鋼筋籠經(jīng)常發(fā)生碰撞或拖動(dòng)，聲測(cè)管容易發(fā)生彎曲變形。測(cè)試時(shí)聲測(cè)管彎曲區(qū)域聲速會(huì)異常偏高，波幅會(huì)降低，由于樁底是容易發(fā)生缺陷的部位，根據(jù)此類(lèi)波形圖很難準(zhǔn)確判定樁底存在何種缺陷，很可能發(fā)生漏判、誤判的情況，給工程項(xiàng)目留下質(zhì)量安全隱患[5]。

（2）在預(yù)埋聲測(cè)管的樁基水下混凝土灌注過(guò)程中，由于往往是水下作業(yè)且聲測(cè)管綁扎或焊接不牢固等，容易造成聲測(cè)管傾斜，導(dǎo)致超聲波聲速超出混凝土正常聲速范圍，出現(xiàn)“聲速可疑”。但往往這種“可疑”會(huì)隨著聲波的傳播有一定的規(guī)律變化，如在某一深度范圍內(nèi)有規(guī)律的偏高或偏低，此項(xiàng)檢測(cè)數(shù)據(jù)借助分析軟件反映在波形圖或波列圖中也可容易辨別出來(lái)（如圖1所示），在采用曲線(xiàn)擬合等方法進(jìn)行修正后，可重新計(jì)算聲速；但遇到測(cè)點(diǎn)的聲速在某一深度范圍內(nèi)“可疑”，但聲速變化無(wú)規(guī)律時(shí)，不能隨意進(jìn)行管斜修正，以免對(duì)缺陷造成誤判，要綜合考慮測(cè)試數(shù)據(jù)和施工記錄資料等方可對(duì)樁基進(jìn)行綜合評(píng)判[6]。

圖1 “可疑聲速”的有規(guī)律變化

（3）鉆孔取芯法中，樁身完整性評(píng)判依據(jù)有各孔芯樣的松散、破碎、夾泥等情況分析。鉆芯過(guò)程中應(yīng)對(duì)鉆孔、高程、芯樣、沉渣厚度、持力層等做詳細(xì)記錄。芯樣試件的取樣位置和加工也是直接影響樁基質(zhì)量評(píng)判的關(guān)鍵因素。垂直度偏差超過(guò)±2.0°時(shí)或平整度偏差超過(guò)±0.1 mm時(shí)，試件的實(shí)測(cè)強(qiáng)度可能比真實(shí)強(qiáng)度偏低，這也是鉆孔取芯法中的工作難點(diǎn)。

在樁基檢測(cè)工作中，當(dāng)采用單一檢測(cè)方法出現(xiàn)上述問(wèn)題時(shí)，為更好地對(duì)樁質(zhì)量作出判定，應(yīng)首先采用低應(yīng)變反射波法—聲波透射法互為驗(yàn)證的方法對(duì)樁身和樁底是否存在缺陷進(jìn)行校核。仍有懷疑時(shí)，采用鉆孔取芯法進(jìn)一步驗(yàn)證，綜合評(píng)判。

以我市連山縣小三江鎮(zhèn)加田至立星大風(fēng)坑旅游景區(qū)段公路改建工程AK0+133大橋0-2樁樁基檢測(cè)為例：

該樁基經(jīng)聲波透射法檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)樁身存在嚴(yán)重缺陷，經(jīng)判定為Ⅳ類(lèi)樁，后經(jīng)建設(shè)單位要求，采用鉆孔取芯法對(duì)該樁進(jìn)行驗(yàn)證性檢測(cè)（鉆取芯樣見(jiàn)圖2）。鉆孔取芯并芯樣試件檢測(cè)后的基本情況如下：

圖2 0-2樁鉆芯全貌

0.00～28.33 m為樁身，混凝土芯呈長(zhǎng)柱狀，節(jié)長(zhǎng)一般0.02～1.58 m，最長(zhǎng)1.58 m，芯樣表面較光滑，粗細(xì)骨料分布較均勻，混凝土膠結(jié)較好、密實(shí)，該段樁身連續(xù)性一般，斷口拼接基本吻合，其中0.00～2.0 m為樁頭鑿除部分、17.06～18.36 m處見(jiàn)破碎狀混凝土、18.36～18.61處見(jiàn)溝槽。采取率為95%。

在2.78～3.32 m、13.61～13.96 m、27.52～27.86 m取混凝土芯樣3組，其抗壓強(qiáng)度代表值分別為：33.1 MPa、46.3 MPa、47.1 MPa。

28.33～30.71 m為持力層，未能見(jiàn)持力層芯樣樣品，但抽取時(shí)見(jiàn)黃色泥水。

該樁經(jīng)鉆孔取芯法檢測(cè)結(jié)論如下（檢測(cè)結(jié)果及結(jié)論匯總見(jiàn)表1）：

表1 0-2鉆孔取芯法檢測(cè)結(jié)果及結(jié)論

（1）樁身完整性判定：該次檢測(cè)1#孔混凝土芯基本連續(xù)完整，斷口拼接基本吻合，粗細(xì)骨料分布較均勻，混凝土膠結(jié)較好、密實(shí)、其中0.00～2.0 m為樁頭鑿除部分、17.06～18.36 m處見(jiàn)破碎狀混凝土、18.36～18.61處見(jiàn)溝槽。綜合判定，樁身完整性類(lèi)別為Ⅳ類(lèi)。

（2）混凝土芯樣試件抗壓強(qiáng)度評(píng)定：在樁身有代表性部位抽檢混凝土抗壓強(qiáng)度，樁身混凝土抗壓強(qiáng)度代表值為33.1 MPa，滿(mǎn)足強(qiáng)度C30的設(shè)計(jì)要求。

（3）樁底沉渣評(píng)定；未能見(jiàn)持力層芯樣樣品，對(duì)沉渣情況不做評(píng)定。

（4）樁長(zhǎng)情況：該樁鉆孔檢測(cè)有效混凝土樁長(zhǎng)實(shí)測(cè)為28.33 m（未鑿樁頭），與施工記錄有效樁長(zhǎng)28.6 m基本相符。

（5）樁端持力層評(píng)定：無(wú)法抽取持力層芯樣上來(lái)。

3 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)程的不斷加快對(duì)工程建設(shè)的質(zhì)量安全提出了更高的要求。樁基檢測(cè)技術(shù)是樁基質(zhì)量控制的重要環(huán)節(jié)，在對(duì)樁基進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，要根據(jù)實(shí)際情況，選擇低應(yīng)變反射波法—聲波透射法—鉆孔取芯法中的兩種或三種方法互為驗(yàn)證的檢測(cè)方法對(duì)樁基質(zhì)量進(jìn)行評(píng)判，加以驗(yàn)證。將上述三種方法有機(jī)結(jié)合，并考慮工程地質(zhì)條件、樁的設(shè)計(jì)資料、施工方法和記錄等因素進(jìn)行綜合分析，對(duì)樁基質(zhì)量作出評(píng)估，進(jìn)而為整個(gè)公路橋梁工程項(xiàng)目的質(zhì)量安全提供可靠的保障。