有效應用無損檢測技術在挖孔樁施工中的必要性

　　馬雪元 李井波

　　摘要：由于挖孔樁的特點，其檢測同時具有很多不確定性，本文將從挖孔樁的護壁、擴底、大直徑、灌注方式對無損檢測的影響進行分析，對挖孔樁無損檢測中的幾個問題進行總結并提出幾點建議。

　　關鍵詞：無損檢測技術 挖孔樁 施工

　　一、樁的施工方法

　　樁的作用是將上部結構荷載傳遞到土的深部較堅硬、壓縮性小的土層或巖層，挖孔灌注樁除了具有成本低、施工條件適應性強的優點外，可以同時開挖。互相不受影響，可以清晰的看到土層內部的結構層次，由于可以制作成擴底、方形等各種形狀具很強有很高的承載力和側向抗滑性。

　　挖孔樁的檢測一般使用低應變法和聲波透射法，低應變一般是指瞬態激發方式的反射波法，它以檢測方便快捷、成本低的特點使其在樁身完整性檢測中占重要的地位。其假設前提為一維應力波理論，研究對象為一維桿件中傳播的壓縮波，比較適合圓形截面并且樁徑不大的基樁。

　　二　低應變檢測的幾個問題

　　1樁的尺寸效應問題

　　低應變反射波法的理論基礎是一維彈性桿縱波理論，其基本假設前提是激勵脈沖頻譜中的有效高頻諧波分量波長與基樁的半徑之比應足夠大。挖孔樁樁徑過大時該前提難以滿足，此時應力波在樁內的傳播變成了沿樁身各向的三維傳播，由此帶來的問題是波動傳播速度變大、能量主要集中在樁的頂面并且隨深度的增加衰減極快;低應變檢測波形表現為首峰后的負向明顯，波形中剪切波、面波等干撓導致的無規則波動明顯，樁底信號很難檢測，一根2.5×3.0m樁長33.3m的低應變檢測波，為小錘敲擊、加速度計檢測的波形，可以見到負向波幅度比入射的正向波幅大，隨后迅速衰減，不規則干擾明顯。特別是樁身出現局部缺陷情況時，應力波在缺陷處的反射及衍射已經變得相當復雜，波動的一維特點很少，目前低應變軟件的分析已顯得相當困難。

　　另一方面，如果一味地采用增大波長的激發方式以滿足波長與基樁的半徑之比應足夠大的前提，激勵脈沖的波長與樁長或缺陷位置長度之比將變小，樁體的運動接近剛體，震動的波動性狀不明顯，難以準確地檢測到缺陷特別是淺部缺陷。

　　樁徑的大小、樁長及激勵脈沖波長三者的關系矛盾在挖孔樁中表現得尤為突出。檢測實踐表明，當樁徑大于2.0米時，低應變的各種大直徑樁測試效應表現明顯，常規的低應變已經難以準確地檢測基樁缺陷。

　　2樁的護壁擴底的影響

　　挖孔樁護壁由于強度和樁身相當，表現效果上形成了樁徑的變化，一般情況下樁基的施工資料很難對各部分的細節作詳細的記錄，應該通過對各種情況的綜合分析對樁徑的可能變化進行分析。

　　通過分析樁周地層的性狀對各種可能進行分析。如：粘土層由于穩性能良好，其孔壁容易穩定開挖，護壁一般厚度比較均勻;粉土層容易坍塌、地下水位以下的地層由于涌水的影響需要對孔壁進行修補，經常出現護壁較厚、不均的現象;較堅硬的土層由于自穩狀況特別好，局部甚至沒有用磚頭護壁。正確對各種可能情況的分析，可以在低應變信號出現相對擴徑、縮徑的時候客觀地加以排除，最終對反映樁身的缺陷信號進行分析。

　　在接近樁底的擴徑位置由于土層較好，一般沒有護壁，隨后到孔底進行擴孔，表現在低應變檢測時樁身上樁底附近有一明顯的縮頸現象，值得特別注意。

　　例如：某小區工程的一棟樓，建筑面積7525平方米，共6層。設計為人工挖自孔擴底灌注樁基礎樁，共105根樁，其中直徑為：800mm、900mm、1200mm、1300mm四種，設計樁長10—15m，實際樁長根據現場標定以樁端進入持力層≥1.0d(d為樁徑尺寸)為滿足設計要求。勘察報告，其層序自上而下為：(1)素填土：褐色、紫灰色，稍濕，松散狀態，局部頂面為耕土，結構松散，為新近填土，含粘性土、碎石、巖石碎塊等。該層厚1.3—4.2m，分布于整個場地。(2)粉質粘土：黃褐、褐灰，硬塑，該層厚2.2—4.5m。(3)含碎石粉質粘土：黃褐，濕—稍濕，硬塑—堅硬，為持力層。

　　該工地的低應變檢測結果中，有20%的樁身在2.5—.5m出現明顯的同向反射，初步分析該對應部位離析，施工單位對該結果提出異議，最后通過其他調查證實，3.5米以上由于土層較松散，又靠近地表，為了安全起見，施工人員對部分樁的護壁多砌了一層護壁磚，結果形成2.5—3.5米以上護壁較厚，樁身2.5—3.5米以下形成了相對的縮頸。

　　以上經驗表明：通過對同一工地的多樁測試信號進行綜合分析，對同一部位經常出現的異常應認真分析，先試圖在護壁的影響上多找原因，避免誤判。

　　3樁的灌注方式的影響

　　挖孔樁樁身混凝土用溜槽加串筒向樁孔內澆筑混凝土，人工澆筑插搗密實。樁、護壁、土層形成了兩個自然的環形空間，同時由于樁的地下水位的變化，形成了比較大的地下水頭，兩個環形空間的水流，很容易形成水泥和骨料的分離。這種缺陷情況在低應變的檢測中反映很弱，因為這種缺陷沒有形成明顯的物質差異，機械波傳播的過程中沒有明顯的反射、透射的畸變。

　　樁身部份沒有明顯的異常表現，樁底信號明顯，分析為完整樁、1類。在隨后常規的鉆芯抽樣檢測中發現，4.3—4.7米處混凝土全大部份都是礫石骨料，很少有砂子和水泥膠結物，為嚴重離析，重新對原始測試的所有信號進行了分析，為該樁第3道的波形，發現4.36米處有微弱的缺陷表現，由于對挖孔樁信號缺陷反映不明顯的特點缺乏充分理解，引起了本次的誤判。三針對挖孔樁檢測的幾點技術要領

　　由于樁截面較大，波動信號在樁內衰減較快，其中有用的信息很弱，微小的濾波、平滑將會使信號面目全非，所以，抗滑樁低應變檢測應力求通過現場的技術手段使原始信號能直接反映樁身信息，信號不應出現振蕩，無高頻雜波成份，儀器接地端應根據說明書要求接地，杜絕外界交流干擾。

　　由于抗滑樁截面積較大，截面各部位的運動不均勻性也會增加，樁淺部的阻抗變化出現明顯的方向性，在樁頭對稱樁心位置，根據樁徑大小布置多個檢測點，使檢測結果能全面反映樁身完整性的情況也成為其一大特點。隨著工程進展，多點布置檢測點的方法逐漸成為抗滑樁低應變檢測的基本要求，但在應用過程中也仍然存在著一些值得思考的問題。

　　四　結論及建議

　　由于樁截面較大、護壁的隨機復雜性等原因導致低應變檢測效果不太明顯，現場檢測應認真細致，采用多種激發、多點檢測等方式，檢測分析應充分考慮以上特點，分析波形中的所有信息可能產生的原因，才能得到準確的判定，防止漏判。

　　應該對低應變的適用條件和局限性進行分析。建議對重點工程、大直徑樁、復雜地層、地下水豐富地區的挖孔樁增加鉆芯檢測，在充分分析低應變檢測結果及代表性的樁進行抽樣檢測。