鄧縣芳

(韶關(guān)衡正源工程技術(shù)服務(wù)有限公司,廣東 韶關(guān) 512000)

0 引言

小坑水庫是廣東地區(qū)的重要水利水電工程,但由于長期使用和自然因素的影響,小坑水庫工農(nóng)渠K4+300處存在塌陷問題,對水庫的安全性和穩(wěn)定性構(gòu)成了威脅。因此,進行小坑水庫塌陷加固工程是至關(guān)重要的,旨在恢復(fù)水庫的正常功能并確保其長期穩(wěn)定運行。

1 研究的目的和意義

沖孔灌注樁是小坑水庫塌陷加固工程中的關(guān)鍵技術(shù)之一,它能夠增加地基的承載力和穩(wěn)定性,有效防止地基沉降和變形。沖孔灌注樁基的質(zhì)量和性能直接影響整個加固工程的效果和持久性。因此,對沖孔灌注樁基進行準確的檢測和評估是確保加固工程質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)[1]。

檢測研究旨在對小坑水庫塌陷加固工程中的沖孔灌注樁基進行全面的檢測和評估,以了解其質(zhì)量、性能和穩(wěn)定性。具體目的和意義包括:

評估沖孔灌注樁基的承載能力和變形特性,為工程設(shè)計提供依據(jù)。

確定沖孔灌注樁基在工程中的實際應(yīng)變情況,評估其受力狀態(tài)和穩(wěn)定性。

利用抽芯法對沖孔灌注樁基的混凝土進行抽檢,檢驗其強度和質(zhì)量。

通過數(shù)據(jù)采集、處理和分析,掌握沖孔灌注樁基的整體質(zhì)量狀況,為后續(xù)的加固工作提供依據(jù)。結(jié)合廣東地區(qū)的技術(shù)要求和實際情況,為小坑水庫工農(nóng)渠K4+300處地面塌陷加固工程的實施提供技術(shù)支持和指導(dǎo)。以上所述的檢測研究目的和意義將為小坑水庫工農(nóng)渠K4+300處地面塌陷加固工程的順利進行和成功實施提供重要依據(jù),確保工程的質(zhì)量和安全性,為廣東地區(qū)的水利水電工程發(fā)展做出積極貢獻。

2 方法介紹

2.1 高、低應(yīng)變檢測方法的原理和應(yīng)用

假設(shè)樁中某處阻抗發(fā)生變化,當(dāng)應(yīng)力波從介質(zhì)Ⅰ(阻抗為Z1)進入介質(zhì)Ⅱ(阻抗為Z2)時,將產(chǎn)生速度反射波Vr和速度透射波Vt。

缺陷的程度根據(jù)缺陷反射的幅值定性確定,缺陷位置根據(jù)反射波的時間tx由下式確定:

2.2 鉆芯法在樁基檢測中的作用和優(yōu)勢

鉆芯法適用于檢測混凝土灌注樁和地下連續(xù)墻的樁長、墻深、樁身/墻身混凝土強度、樁身/墻身完整性、樁底/墻底沉渣厚度,并判定或鑒別樁底/墻底持力層巖土性狀。此外,鉆芯法還適用于檢測有粘結(jié)強度的復(fù)合地基增強體的樁長、樁身強度、樁身完整性,并判定或鑒別樁底持力層巖土性狀。該方法還可用于檢測水泥土墻的墻深、墻身水泥土強度、墻身完整性,并判定或鑒別墻底巖土性狀,以及巖石地基的巖石強度,并判定或鑒別巖性及風(fēng)化程度。鉆芯法所需設(shè)備包括液壓操縱的鉆機和適宜的水泵,鉆具的選取應(yīng)根據(jù)檢測對象選擇合適的鉆具類型,并配備必要的附件,如孔口管、擴孔器、卡簧、扶正穩(wěn)定器和可撈取松軟渣樣的鉆具。鉆頭的選取應(yīng)根據(jù)具體情況選擇金剛石鉆頭或合金鉆頭,并確保外徑符合要求。在現(xiàn)場操作中,鉆芯孔數(shù)、鉆孔位置和鉆探深度應(yīng)根據(jù)規(guī)定合理選擇,以滿足設(shè)計要求和檢測需要[3]。

在檢測時將各鉆芯孔的樁底沉渣厚度從小到大依次按下式排序:

δ1≤δ2……≤……δn

按下式計算樁底沉渣厚度加權(quán)平均值:

δ=(δ1+2δ2+……nδn)/(1+2+……+n)

式中:δ為受檢樁的樁底沉渣厚度;δi為第 i鉆芯孔的樁底沉渣厚度;n為同一受檢樁的鉆芯檢測孔數(shù)。

2.3 混凝土抽檢的目的和檢測流程

混凝土抽檢的目的是評估混凝土的抗壓強度。采用壓力機或萬能試驗機進行試驗,預(yù)計破壞荷載應(yīng)在試驗機全量程的20%～80%之間,并符合GB/T 3159和GB/T 2611的規(guī)定,級別不低于1級。

試驗前需準備鋼質(zhì)墊板和鋼質(zhì)球座。鋼質(zhì)墊板應(yīng)大于試件的承壓面積,厚度不小于25 mm,表面平整光滑,平面度偏差不超過邊長的0.02%,表面粗糙度Ra不大于0.80 μm,硬度不小于55 HRC,硬化層厚度不小于5 mm。鋼質(zhì)球座的球面和球窩粗糙度Ra不大于0.32 μm,轉(zhuǎn)動靈活。對于大壓板或無球座的壓力機,應(yīng)在試件與上壓板之間加入合適尺寸的球座?？ǔ叩姆侄戎挡淮笥?.1 mm,鋼直尺的分度值不大于1 mm。輔助器具包括萬能角度尺、刀口形直尺、塞尺等[4]。試驗步驟如下:

制作和養(yǎng)護試件,每組3個邊長為150 mm的立方體試件,成型前用濕篩法篩除粒徑大于40 mm的骨料。

達到規(guī)定的試驗齡期后,取出試件并用濕布覆蓋,保持潮濕狀態(tài)。

試驗前將試件擦拭干凈,檢查外觀,并在上下承壓面的中部位置測量寬度(精確到1 mm)。試件的外觀和偏差應(yīng)符合規(guī)定。

清潔試驗機的上下壓板,將試件放在試驗機下壓板中部,以成型時的側(cè)面為承壓面。如有必要,在試驗機的上下壓板與試件之間加入鋼墊板,并在上壓板與試件之間夾放鋼質(zhì)球座。

設(shè)定試驗機的加載速度為18～30 MPa/min,并啟動試驗機。當(dāng)上壓板與墊板接觸時,調(diào)整球座使試件受壓均勻。持續(xù)而均勻地加載試件直至破壞,記錄破壞荷載(精確到0.01 kN)。如采用手動控制加載速度,當(dāng)試件接近破壞并開始迅速變形時,應(yīng)停止調(diào)整試驗機直至試件破壞。

試驗完成后,取下試件并觀察破壞后的形貌。如有明顯的非均勻受壓破壞現(xiàn)象,應(yīng)做記錄。

試驗結(jié)果處理時,按照以下的公式計算混凝土立方體的抗壓強度。

Fcc=P/A×1 000

(1)

式中:Fcc為抗壓強度,MPa;P為破壞荷載,kN;A為試件承壓面積,mm2。

3 檢測方案設(shè)計

3.1 根據(jù)工程要求確定檢測參數(shù)和指標

在小坑水庫工農(nóng)渠K4+300處地面塌陷加固工程中,根據(jù)工程要求,需要明確確定進行檢測的參數(shù)和指標。這些參數(shù)和指標的選擇應(yīng)考慮到工程的特點和目標,以確保檢測結(jié)果能夠準確反映樁基的狀態(tài)和質(zhì)量。

關(guān)注樁基的完整性是至關(guān)重要的。通過檢測樁身的結(jié)構(gòu)完整性,可以判斷是否存在缺陷,如蜂窩、夾泥、斷裂、孔洞等,并對其進行分類和評估。此外,還需要考慮混凝土的強度和均勻性,以確保樁基在工程中能夠承擔(dān)預(yù)期的荷載。

確定檢測參數(shù)和指標時,需要根據(jù)工程要求制定相應(yīng)的標準和規(guī)范。這些標準和規(guī)范可以包括對樁身完整性的評估等級劃分,如Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類和Ⅳ類,以及對混凝土強度和均勻性的要求等。

此外,還需要考慮檢測精度和可接受范圍。根據(jù)工程的需求,確定合理的檢測精度,確保檢測結(jié)果的準確性和可靠性。同時,也需要確定可接受的范圍,即在何種程度下判定樁基符合工程要求。根據(jù)工程要求確定檢測參數(shù)和指標是小坑水庫塌陷加固工程中檢測研究的基礎(chǔ)。通過合理選擇參數(shù)和指標,并制定相應(yīng)的標準和規(guī)范,可以確保檢測結(jié)果的科學(xué)性和可靠性,為工程的安全和可持續(xù)發(fā)展提供重要的支持[5]。

3.2 設(shè)計合適的檢測方案和流程

根據(jù)確定的檢測參數(shù)和指標,需要設(shè)計出合適的檢測方案和流程,以保證能夠全面、準確地獲取所需的數(shù)據(jù)和信息。

3.2.1 需要確定采樣點的位置和數(shù)量

根據(jù)工程要求和檢測目標,合理選擇采樣點的位置,涵蓋樁基的不同部位和特征,以確保采樣點具有代表性和可比性。同時,也需要確定適當(dāng)?shù)牟蓸訑?shù)量,以保證數(shù)據(jù)的統(tǒng)計可靠性。

3.2.2 制定采樣方案

根據(jù)檢測參數(shù)和指標的要求,確定采樣的具體方法和步驟。這可能包括使用特定的工具和設(shè)備進行采樣,采集樣本并保證其完整性和保存,以便后續(xù)的實驗和分析。

3.2.3 安排合理的實地檢測順序和步驟

根據(jù)檢測方案,確定實地檢測的順序和流程,以確保檢測工作的高效性和連貫性。這可能包括先進行樁身完整性的檢測,再進行混凝土強度和均勻性的檢測,或根據(jù)實際情況靈活調(diào)整檢測順序。

在設(shè)計檢測方案和流程時,還需考慮安全因素和操作規(guī)范。確保檢測過程中的人員安全和設(shè)備的正確操作,遵循相關(guān)的規(guī)范和標準,以保證數(shù)據(jù)的準確性和可靠性。

3.3 確定合適的檢測設(shè)備和儀器

根據(jù)檢測方案的要求,選擇適用的檢測設(shè)備和儀器。這些設(shè)備和儀器可以包括高低應(yīng)變檢測設(shè)備、抽芯工具、混凝土強度測試儀器等。確保所選設(shè)備和儀器的準確性、可靠性和適用性,并進行必要的校準和調(diào)試,以確保檢測結(jié)果的準確性和可比性。檢測儀器為北京康科瑞公司生產(chǎn)的KON-PIT(N)樁基完整性檢測儀。該儀器經(jīng)廣州市計量檢測技術(shù)研究院檢定,檢驗合格,且在有效期內(nèi)。檢測設(shè)備及現(xiàn)場聯(lián)接見圖1。

通過合理設(shè)計的檢測方案和流程,并使用適當(dāng)?shù)臋z測設(shè)備和儀器,可以高效、準確地進行小坑水庫塌陷加固工程沖孔灌注樁基的檢測工作。這將為工程的順利進行和后續(xù)的加固工作提供重要的技術(shù)支持和依據(jù)。

4 實施與數(shù)據(jù)采集

4.1 檢測前的準備工作和現(xiàn)場布置

在進行檢測之前,需要做好充分的準備工作。這包括準備檢測所需的設(shè)備和儀器,確保其正常運行和準確性。對檢測區(qū)域進行現(xiàn)場布置,包括確定采樣點的位置和布局,設(shè)置必要的測點和標志,確保后續(xù)的檢測工作能夠順利進行。

4.2 檢測過程中的數(shù)據(jù)采集和記錄

根據(jù)檢測方案和流程,按照設(shè)定的順序和步驟進行數(shù)據(jù)采集。使用相應(yīng)的檢測設(shè)備和儀器,記錄和測量所需的參數(shù)和指標。在數(shù)據(jù)采集過程中,要保證操作的準確性和一致性,遵循標準操作規(guī)程,并及時記錄所得數(shù)據(jù)和觀測結(jié)果。

圖1 檢測儀器設(shè)備現(xiàn)場連接示意圖

4.3 數(shù)據(jù)的處理和分析方法

對采集到的數(shù)據(jù)進行處理和分析,以獲得有關(guān)樁基和混凝土狀況的詳細信息。這可以包括計算高低應(yīng)變數(shù)據(jù)、評估混凝土強度和均勻性等。使用適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)處理和分析方法,如統(tǒng)計分析、圖表繪制和相關(guān)性分析等,對數(shù)據(jù)進行整理和解讀。根據(jù)數(shù)據(jù)處理和分析的結(jié)果,評估樁基的穩(wěn)定性和質(zhì)量狀況,并提出必要的建議和措施。

通過實施合理的檢測方案和流程,采集準確的數(shù)據(jù)并進行適當(dāng)?shù)奶幚砗头治?可以獲得關(guān)于小坑水庫工農(nóng)渠K4+300處地面塌陷加固工程沖孔灌注樁基的詳細信息和評估結(jié)果。這將為工程的后續(xù)設(shè)計和施工提供可靠的參考和依據(jù),確保工程的質(zhì)量和安全性。

5 結(jié)果與分析

根據(jù)所測波形特性和樁的砼設(shè)計強度等級要求,本工程對樁身結(jié)構(gòu)的完整性進行了劃分,共分為四類:

Ⅰ類:樁身完整,未發(fā)現(xiàn)明顯缺陷或損傷,具備良好的結(jié)構(gòu)完整性。

Ⅱ類:樁身存在輕微缺陷,但這些缺陷不會對樁身結(jié)構(gòu)承載力的正常發(fā)揮產(chǎn)生明顯影響。

Ⅲ類:樁身存在明顯缺陷,這些缺陷會對樁身結(jié)構(gòu)承載力產(chǎn)生一定影響。

Ⅳ類:樁身存在嚴重缺陷,這些缺陷對樁身結(jié)構(gòu)承載力造成嚴重影響。

檢測結(jié)果詳見表1,表中包含樁長、樁徑等資料。所測得的波形曲線可參考附圖。需要注意的是,本次檢測未能充分考慮地質(zhì)條件和樁土間的相互關(guān)系,因此無法測出樁的承載力。若需要獲取樁的承載力數(shù)據(jù),建議進行高應(yīng)變動力試樁或靜載試樁。

表1 樁身結(jié)構(gòu)完整性檢測結(jié)果表

本次共檢測2根工程樁,其中:

Ⅰ類樁1根,Ⅱ類樁1根。

此外,本次檢測也無法確定缺陷的具體類型,可能存在多種缺陷形式,如混凝土膠結(jié)質(zhì)量差、局部松散、夾泥、破碎、離析、氣孔、蜂窩麻面、溝槽、空洞、分層現(xiàn)象等。根據(jù)波形特性和結(jié)構(gòu)設(shè)計要求,對小坑水庫塌陷加固工程的樁身結(jié)構(gòu)完整性進行了分類劃分,提供了初步評估結(jié)果和缺陷的可能性。若需要更詳細和準確的信息,建議進行進一步的試驗和評估工作。

5.1 針對高、低應(yīng)變檢測結(jié)果的分析和評估

對于高、低應(yīng)變檢測方法所得到的數(shù)據(jù),進行系統(tǒng)的分析和評估。根據(jù)應(yīng)變數(shù)據(jù)的變化趨勢和幅值大小,評估樁身結(jié)構(gòu)的完整性和穩(wěn)定性。分析不同檢測點之間的應(yīng)變差異,并結(jié)合工程要求和設(shè)計標準,對檢測結(jié)果進行綜合評價和判斷。

5.2 抽芯法檢測結(jié)果的解讀和分析

對于抽芯法所獲得的樣本,進行詳細的觀察和分析。評估樣本的完整性、質(zhì)量和代表性,以及其中可能存在的缺陷或異常情況。分析抽芯樣本中的混凝土結(jié)構(gòu)、密實度、均勻性等關(guān)鍵特征,并與設(shè)計要求進行比對和評估。

5.3 混凝土抽檢結(jié)果的評估和比對分析

對于混凝土抽檢所得到的樣本數(shù)據(jù),進行細致的評估和分析?？疾旎炷恋膹姸?、密實度、含水量等關(guān)鍵指標,與設(shè)計要求進行比對和評價。根據(jù)混凝土抽檢結(jié)果,評估混凝土的質(zhì)量狀況和均勻性,以及可能存在的缺陷和問題。

通過對檢測結(jié)果的綜合分析和評估,可以全面了解小坑水庫工農(nóng)渠K4+300處地面塌陷加固工程沖孔灌注樁基的狀況和質(zhì)量,發(fā)現(xiàn)存在的問題和風(fēng)險,為后續(xù)的工程施工和加固措施提供科學(xué)依據(jù)。同時,可以根據(jù)分析結(jié)果提出改進建議和優(yōu)化措施,以確保工程的穩(wěn)定性、安全性和持久性。然而,本研究還存在一些局限性。由于未考慮地質(zhì)條件和樁土間相互關(guān)系的影響,無法準確測出樁的承載力。因此,在實際工程中,建議進行高應(yīng)變動力試樁或靜載試樁以獲取更準確的承載力數(shù)據(jù)。此外,本研究未能確定缺陷的具體類型,對于缺陷形式的識別和定量評估還需進一步研究。

本研究對小坑水庫工農(nóng)渠K4+300處地面塌陷加固工程沖孔灌注樁基的檢測研究提供了初步的結(jié)果和分析,為工程加固過程中的決策和措施提供了重要的技術(shù)支持。然而,仍需要進一步完善和深入研究,以提高檢測方法和技術(shù)的準確性和可靠性,為工程的安全和可持續(xù)發(fā)展提供更可靠的保障。

6 結(jié)語

本次研究對小坑水庫工農(nóng)渠K4+300處地面塌陷加固工程中沖孔灌注樁基的檢測進行了全面而深入的研究。通過采用高、低應(yīng)變檢測方法、抽芯法和混凝土抽檢技術(shù),對樁身結(jié)構(gòu)的完整性和質(zhì)量進行了評估和分析。研究結(jié)果表明,沖孔灌注樁基作為加固工程的關(guān)鍵部分,其結(jié)構(gòu)完整性對工程的穩(wěn)定性和承載能力具有重要影響。通過合理選擇檢測參數(shù)和指標、設(shè)計合適的檢測方案和流程,并配備適當(dāng)?shù)臋z測設(shè)備和儀器,可以有效地對樁基進行評估和監(jiān)測。