何成，焦海棠，邢立輝

（1.湖北震泰建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)有限責(zé)任公司，湖北武漢 430000；2.武漢地震工程研究院有限公司，湖北武漢 430000）

隨著近年來(lái)中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)模呈現(xiàn)指數(shù)式增長(zhǎng)，樁基礎(chǔ)在很多與民生有關(guān)的行業(yè)都發(fā)揮重要作用，例如水利水電、橋梁、港口、高層建筑、鐵路等得到了較為廣泛的應(yīng)有[1-3]。樁基礎(chǔ)作為地下隱蔽工程的一部分，工程質(zhì)量受巖土工程條件、設(shè)計(jì)方案、施工工藝選型、相關(guān)從業(yè)者的技術(shù)水平以及建設(shè)各方的管理經(jīng)驗(yàn)等多方面的制約[1]，它深埋于地下又無(wú)法進(jìn)行直接觀察，施工質(zhì)量較難控制，樁基檢測(cè)是判斷樁基質(zhì)量的重要手段和依據(jù)，也是工程建設(shè)過(guò)程中不可或缺的部分[3]，但是受限于中國(guó)樁基檢測(cè)發(fā)展較晚，行業(yè)門(mén)檻相對(duì)較低，樁基檢測(cè)中仍然存在很多的問(wèn)題和不足[4]，因此需要加強(qiáng)行業(yè)引導(dǎo)監(jiān)督、完善相關(guān)制度以及提高專業(yè)水平。

筆者在多年的實(shí)踐中，發(fā)現(xiàn)當(dāng)某種檢測(cè)結(jié)果不合格時(shí)，往往會(huì)要求檢測(cè)單位給出不合格結(jié)果的具體原因或者具體的缺陷類型，這有助于設(shè)計(jì)單位有針對(duì)性地進(jìn)行最優(yōu)化處理，例如承載力不合格到底是樁身缺陷引起的還是樁周、樁端土層達(dá)到極限狀態(tài)引起的，前者屬于施工問(wèn)題，而后者屬于設(shè)計(jì)、勘察問(wèn)題；又如完整性檢測(cè)中缺陷樁的缺陷類型到底是夾泥、空洞、斷樁、縮徑、離析還是樁底沉渣過(guò)厚？這就對(duì)檢測(cè)人員的專業(yè)水平提出了更高的要求，既不能漏判，也不能誤判，因此需要采用多種檢測(cè)方法進(jìn)行綜合判定或相互驗(yàn)證[5]，這有助于檢測(cè)人員更加準(zhǔn)確定性甚至定量判別樁身存在的問(wèn)題以及具體原因。通過(guò)筆者近幾年在樁基檢測(cè)過(guò)程中所遇到的幾個(gè)典型案例，分析利用不同檢測(cè)方法得到的缺陷樁信號(hào)特征和區(qū)別，為樁基質(zhì)量的總體評(píng)價(jià)提供準(zhǔn)確依據(jù)，為類似工程提供參考。

1 儀器設(shè)備

低應(yīng)變?cè)O(shè)備為武漢巖海工程技術(shù)有限公司生產(chǎn)的基樁動(dòng)測(cè)儀，型號(hào)為RS-W（P）；靜載試驗(yàn)設(shè)備為武漢中巖科技有限公司生產(chǎn)的靜載荷測(cè)試儀，型號(hào)為RSM-JC5（A）。

2 實(shí)例一：基于靜載試驗(yàn)、鉆芯法檢測(cè)的相互驗(yàn)證

2.1 工程概況

擬建場(chǎng)地屬于堆集平原區(qū)，場(chǎng)地表層分布人工填土，其下依次分布第四系全新統(tǒng)沖洪積層與上更新統(tǒng)沖洪積層，下伏基巖主要為白堊-古近系東湖群（K-Edn）紫紅色碎屑巖，局部分布二疊系下統(tǒng)孤峰組硅質(zhì)巖與棲霞組灰?guī)r、石炭系黃龍組灰?guī)r及泥盆系五通組石英砂巖與細(xì)砂巖。設(shè)計(jì)樁型為Φ800 mm 鉆孔灌注樁，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)為21～33 m，設(shè)計(jì)持力層為灰?guī)r，設(shè)計(jì)單樁抗壓承載力特征值為5 000 kN。

2.2 檢測(cè)結(jié)果

施工完成后，抽取Y-82 號(hào)樁進(jìn)行單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)，其施工樁長(zhǎng)為23.0 m（設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)22.7 m），根據(jù)JGJ 106—2014《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》[6]的要求進(jìn)行分級(jí)加載。承載力加載到6 000 kN 時(shí)，總沉降量為11.71 mm，Q-S曲線平緩，無(wú)明顯陡降段；承載力加載到7 000 kN 時(shí)，總沉降量為41.53 mm，大于40 mm，且該級(jí)沉降量大于上級(jí)的5 倍，Q-S曲線出現(xiàn)明顯陡降（如圖1 所示）。根據(jù)規(guī)范，該單樁豎向抗壓極限承載力為6 000 kN，不滿足設(shè)計(jì)要求，Y-82 號(hào)樁靜載試驗(yàn)結(jié)果如表1 所示。

表1 Y-82 號(hào)樁靜載試驗(yàn)結(jié)果匯總表

圖1 Y-82 號(hào)樁靜載試驗(yàn)Q-S 曲線圖

鑒于該樁未預(yù)埋聲測(cè)管，為查找不合格原因，對(duì)該樁進(jìn)行了低應(yīng)變和鉆芯檢測(cè)，對(duì)低應(yīng)變結(jié)果進(jìn)行分析，樁身疑似在6.7 m 存在先擴(kuò)徑后縮徑情況（如圖2所示）。鉆芯結(jié)果顯示：樁身完整性為I類，檢測(cè)樁長(zhǎng)為23.80 m；23.80—23.90 m 為褐黃色粉質(zhì)黏土夾混凝土碎石；23.90—24.05 m 為中風(fēng)化灰?guī)r，不完整，局部夾泥；24.05—26.20 m 為溶洞充填物（為可塑狀粉質(zhì)黏土）；26.20—26.80 m 為堅(jiān)硬微風(fēng)化灰?guī)r（如圖3 所示）。

圖2 Y-82 號(hào)樁低應(yīng)變檢測(cè)結(jié)果附圖

圖3 鉆芯法檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)照片

檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的芯樣指標(biāo)如表2 所示。

表2 檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的芯樣指標(biāo)

2.3 結(jié)果分析

靜載試驗(yàn)出現(xiàn)承載力不滿足設(shè)計(jì)要求情況時(shí)，往往需要重點(diǎn)關(guān)注成樁質(zhì)量，因?yàn)榛鶚兜某休d力直接決定了建筑上部結(jié)構(gòu)的安全，對(duì)此的相關(guān)處理不僅僅要著眼于不合格樁本身，而且需要考慮出現(xiàn)這種情況是個(gè)別現(xiàn)象還是普遍現(xiàn)象，同時(shí)為了盡可能發(fā)現(xiàn)缺陷樁，應(yīng)提高靜載試驗(yàn)的抽檢比例。具體到本案例，從低應(yīng)變和鉆芯的結(jié)果綜合分析，樁身完整性較好，主要存在的問(wèn)題是樁底沉渣和樁底溶洞，灰?guī)r作為持力層，具有承載力高的優(yōu)點(diǎn)，但是灰?guī)r常發(fā)育溶洞，所以在灰?guī)r地區(qū)，前期勘察時(shí)已發(fā)現(xiàn)偶爾存在溶洞，按照相關(guān)規(guī)范要求，應(yīng)進(jìn)行一鉆一孔超前鉆勘察，但由于本場(chǎng)地地層變化較大，非灰?guī)r和灰?guī)r區(qū)交錯(cuò)重疊加之工期緊張等其他原因，前期并沒(méi)有進(jìn)行超前鉆施工，同時(shí)成樁施工過(guò)程中清孔不徹底導(dǎo)致了樁底沉渣過(guò)厚，最終導(dǎo)致質(zhì)量事故發(fā)生。據(jù)此推斷其他樁也可能存在類似的問(wèn)題，而后期加倍抽檢進(jìn)行靜載試驗(yàn)的結(jié)果顯示多達(dá)10 余根樁承載力不滿足設(shè)計(jì)要求，也從側(cè)面印證了這種推斷，通過(guò)這些樁的設(shè)計(jì)處理，降低了工程的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。靜載試驗(yàn)是承載力檢測(cè)中比較常用的檢測(cè)方法，也是樁身完整性分類的參考依據(jù)，樁身完整性類別可定性分為I、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ共4 個(gè)類別[6]，在Ⅱ、Ⅲ類樁中考慮了缺陷嚴(yán)重程度對(duì)樁身承載力的影響，這兩者的判別往往比較困難，因?yàn)閷?shí)際工作中很難準(zhǔn)確定性判斷缺陷嚴(yán)重程度與承載力的定量關(guān)系，因此當(dāng)完整性類別結(jié)果存在疑問(wèn)時(shí)，可以采用靜載試驗(yàn)進(jìn)行承載力檢測(cè)，以期獲得更加可靠的結(jié)果。

3 實(shí)例二：基于低應(yīng)變檢測(cè)與開(kāi)挖的驗(yàn)證

3.1 工程概況

擬建場(chǎng)地地貌單位屬于長(zhǎng)江Ⅲ級(jí)階地。上部為全新世沖擊黏性土，下臥基巖為志留系泥巖。擬建建筑基礎(chǔ)擬采用Φ800 mm 鉆孔灌注樁，前期破壞性試樁設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)25 m，設(shè)計(jì)持力層（5）-2 中風(fēng)化泥巖，設(shè)計(jì)單樁承載力特征值4 750 kN。

3.2 檢測(cè)結(jié)果

本工程共設(shè)計(jì)4 根破壞性試樁，在進(jìn)行靜載試驗(yàn)前先進(jìn)行了低應(yīng)變檢測(cè)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)SZ1 樁在約2.7 m處出現(xiàn)嚴(yán)重缺陷反射波信號(hào)，并伴有周期性的多次反射波，初步判斷為Ⅲ類樁（如圖4 所示）。由于缺陷的位置較淺，場(chǎng)地條件較好，采用直接開(kāi)挖方式查看缺陷位置的情況，開(kāi)挖到2.0—2.5 m 時(shí)出現(xiàn)了局部擴(kuò)徑形態(tài)，當(dāng)時(shí)懷疑缺陷信號(hào)是否與此處的擴(kuò)徑有某種聯(lián)系，在檢測(cè)人員堅(jiān)持下，再往下挖至3.0 m 處發(fā)現(xiàn)樁身存在嚴(yán)重的夾泥夾渣現(xiàn)象（如圖5 所示），與低應(yīng)變結(jié)果高度吻合。

圖4 低應(yīng)變檢測(cè)結(jié)果附圖

圖5 現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖照片

3.3 結(jié)果分析

低應(yīng)變反射波法作為一種半直接的檢測(cè)方法，現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)采集以及室內(nèi)信號(hào)解譯都直接影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。低應(yīng)變對(duì)某些深部缺陷的信號(hào)反應(yīng)較為困難，這與低應(yīng)變本身具有一定的局限性有關(guān)，同時(shí)也與低應(yīng)變檢測(cè)時(shí)的錘擊方式、敲擊錘的類型有很大的關(guān)系，這在一定程度上降低了低應(yīng)變檢測(cè)的準(zhǔn)確性，因此在前述案例中，低應(yīng)變檢測(cè)結(jié)果無(wú)法與其他檢測(cè)方法得到的結(jié)果一致。但是低應(yīng)變作為一種普查性質(zhì)的檢測(cè)方法，具有儀器設(shè)備輕便、檢測(cè)速度快、檢測(cè)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，在完整性檢測(cè)過(guò)程中仍被廣泛使用，樁身存在淺部缺陷時(shí)，低應(yīng)變檢測(cè)一般能夠給出缺陷反射波的信號(hào)。在本案例中，低應(yīng)變信號(hào)顯示了強(qiáng)烈的多次反射波，而一次反射波的位置較淺，因此選擇直接開(kāi)挖方式進(jìn)行驗(yàn)證，如果遇到缺陷位置較深或者沒(méi)有直接開(kāi)挖的條件，且沒(méi)有對(duì)聲波檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行綜合判定的情況下，一般會(huì)采用鉆芯法進(jìn)行驗(yàn)證。但鉆芯法存在以點(diǎn)代面的情況，對(duì)于輕微缺陷或者部分縮徑的情況有時(shí)無(wú)能無(wú)力，筆者在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中也遇到過(guò)低應(yīng)變型號(hào)顯示為Ⅲ類樁，但鉆芯至缺陷位置時(shí)顯示芯樣完整的情況，針對(duì)此種情況檢測(cè)人員應(yīng)增加一個(gè)鉆孔或者采用其他檢測(cè)方法（如超聲波法或現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖）進(jìn)行綜合判定。

本案例為破壞性試樁檢測(cè)，其目的是驗(yàn)證設(shè)計(jì)參數(shù)的合理性與適宜性，以便于合理控制建設(shè)成本與安全儲(chǔ)備，因此需要驗(yàn)證極限狀態(tài)下的基樁承載力，準(zhǔn)確說(shuō)是驗(yàn)證樁周土層與樁端持力層的受力極限狀態(tài)。此時(shí)要求樁身是完整的，因此靜載試驗(yàn)前的樁身完整性檢測(cè)是必要的，以排除樁身完整性問(wèn)題導(dǎo)致的樁基承載力不足，從而達(dá)到試驗(yàn)效果。目前對(duì)于樁身完整性的檢測(cè)方法主要為低應(yīng)變反射波法、聲波透射法和鉆芯法，低應(yīng)變對(duì)于深部缺陷不敏感、信號(hào)解譯具有多解性，但具有檢測(cè)速度快、檢測(cè)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)[1-2]，一般用于大面積普查性質(zhì)的檢測(cè)；鉆芯法作為一種微破檢測(cè)手段，取樣部位有限，所反映的混凝土質(zhì)量局限于鉆芯的芯樣，存在一定的盲區(qū)，也存在漏判和誤判的情況，同時(shí)鉆芯法設(shè)備尺寸相對(duì)較大，成本較高，對(duì)樁身存在一定的損傷，不宜進(jìn)行大規(guī)模的檢測(cè)，一般進(jìn)行抽檢；而聲波透射法在檢測(cè)成本和時(shí)間方面介于低應(yīng)變法和鉆芯法，在準(zhǔn)確性方面與鉆芯法基本相當(dāng)，同時(shí)也是一種無(wú)損的檢測(cè)方法，因此，在破壞性試樁上預(yù)埋聲測(cè)管以便進(jìn)行后期完整性檢測(cè)是比較經(jīng)濟(jì)、可靠的檢測(cè)手段。

4 結(jié)束語(yǔ)

目前各種樁基檢測(cè)技術(shù)均存在一定的優(yōu)缺點(diǎn)，不同檢測(cè)技術(shù)針對(duì)同一對(duì)象，得到的結(jié)果可能偏差很大，有時(shí)甚至相反，不能完全反映出樁基的全部特性。因此，檢測(cè)人員應(yīng)當(dāng)綜合考量施工工藝、地質(zhì)、設(shè)計(jì)要求和現(xiàn)場(chǎng)操作等多種因素開(kāi)展檢測(cè)工作，不宜單從檢測(cè)數(shù)據(jù)、信號(hào)得出結(jié)論，以免造成漏判和誤判，當(dāng)某種檢測(cè)方法顯示樁身質(zhì)量有問(wèn)題時(shí)，應(yīng)結(jié)合其他檢測(cè)方法進(jìn)行綜合評(píng)判。靜載試驗(yàn)是目前承載力檢測(cè)最直觀有效的方法，也是其他檢測(cè)方法的評(píng)定準(zhǔn)繩，工程樁的預(yù)期使用功能通過(guò)樁的承載力實(shí)現(xiàn)，因此，當(dāng)發(fā)現(xiàn)樁身承載力不滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，應(yīng)采取其他方法（如低應(yīng)變、聲波透射法和鉆芯法）找出具體原因，以期達(dá)到最優(yōu)的處理效果。