摘要：本文通過一些典型的工程實(shí)例, 來闡述混凝土基樁在低應(yīng)變反射波法檢測(cè)中存在的問題和在施工過程中應(yīng)特別注意的問題。
關(guān)鍵詞：反射波法 混凝土基樁 負(fù)向反射峰
由于場(chǎng)地工程地質(zhì)條件差異等方面的原因, 各類樁基礎(chǔ)在廣東地區(qū)均得到應(yīng)用。多年來的實(shí)踐證明, 反射波法在基樁完整性檢測(cè)方面有著高效便捷的特點(diǎn)。這里通過一些典型的工程實(shí)例, 來說明混凝土基樁在施工過程中應(yīng)特別注意的問題, 以及低應(yīng)變反射波法在檢測(cè)時(shí)應(yīng)注意的問題, 為樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)和施工提供參考。
1 工程實(shí)例
( 1) 夯擴(kuò)灌注樁
某工程為多棟6 層廠房和辦公樓, 框架結(jié)構(gòu), 設(shè)計(jì)采用Φ450mm 的夯擴(kuò)灌注樁, 設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)8～9m。持力層為中密、飽和礫砂。樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C25。該工程地質(zhì)條件為: 0 ～1.4m 素填土; 1.4 ～1.8m 耕土; 1.8～2.7m 粉質(zhì)粘土; 2.7～4.0m 含粘性土礫砂; 4.0～6.4m 細(xì)砂; 6.4～10.0m 中密、飽和礫砂; 10.0～12.1m 全風(fēng)化混合花崗巖。
在所檢測(cè)的316 根樁中, 有26 根有明顯缺陷,不合格比例達(dá)到8.2%。開挖后顯示的缺陷表現(xiàn)為兩類: 一類是淺部水泥混凝土呈片狀, 所采集的曲線表現(xiàn)為低頻或雜波, 從敲擊過程能判斷有夾層存在; 另一類是約在5.0m 處幾乎無水泥, 見圖1 的15 號(hào)樁和18 號(hào)樁的實(shí)測(cè)曲線( 除去約1m 的松散片狀混凝土后的實(shí)測(cè)曲線) 。
事故原因: 夯擴(kuò)灌注樁有兩種施工方法, 即振動(dòng)沉管夯擴(kuò)樁和錘擊沉管夯擴(kuò)樁。該工地采用前者, 用振動(dòng)加壓將單管打入到設(shè)計(jì)深度, 往管內(nèi)灌入一定高度的混凝土后向上提管; 提管時(shí)管尖活瓣打開, 混凝土進(jìn)入孔底, 管尖活瓣在外側(cè)阻力作用下關(guān)閉, 在振動(dòng)加壓時(shí), 混凝土向下部和四周擠壓, 形成擴(kuò)大頭和樁身。淺部水泥混凝土呈片狀是由于夯擴(kuò)灌注樁在導(dǎo)管提升到近地表時(shí), 管內(nèi)混凝土量少, 壓力不夠, 加之施工中提升過快, 導(dǎo)致淺部混凝土在導(dǎo)管擾動(dòng)作用下遭到破壞。除去淺部片狀混凝土后再檢測(cè), 距樁頭( 平地面) 4.5～5.5m 范圍內(nèi)有明顯缺陷, 從地質(zhì)資料分析,4.0～6.4m 為細(xì)砂層, 局部富含水, 導(dǎo)管拔起后, 導(dǎo)致混凝土中的水泥被水稀釋并被大量帶走。
該類樁適用于工程地質(zhì)條件較好的地區(qū), 在流塑性淤泥質(zhì)土、富含水砂層及流砂層較厚的地區(qū)使用較易出現(xiàn)質(zhì)量問題。另外, 受沉管深度的限制, 設(shè)計(jì)時(shí)要考慮持力層的埋藏深度是否適合采用沉管灌注樁。該類樁在導(dǎo)管提升至近地表時(shí), 管中必須有足夠的混凝土, 避免淺部因壓力不足出現(xiàn)質(zhì)量問題。在檢測(cè)中如發(fā)現(xiàn)采集曲線異?；蚯脫魰r(shí)有“ 噗噗”聲, 應(yīng)排除干擾, 必要時(shí)開挖, 從而確保采集到有效的信號(hào)。
( 2) 人工挖孔灌注樁
深圳某商住樓, 11 層, 框剪結(jié)構(gòu)?；A(chǔ)采用樁徑為Φ1200～Φ1400mm 的人工挖孔灌注樁, 設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20, 設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)20～30m。
根據(jù)要求檢測(cè)的27 根樁中, 有10 根為Ⅲ類樁,不合格比例達(dá)37.0%。從實(shí)測(cè)曲線上看, 缺陷位置分布于距樁頭7.2～15.2m 的廣泛區(qū)域內(nèi)( 見圖2 所示的27 號(hào)樁和24 號(hào)樁曲線) , 因此排除了地質(zhì)條件對(duì)成樁缺陷的主要影響。通過對(duì)兩根樁抽芯檢測(cè), 對(duì)應(yīng)反射波法所示缺陷位置有厚薄不等的水泥漿, 而該位置上下的混凝土均膠結(jié)良好。
事故原因: 該工程采用的是商品混凝土, 在樁的灌注過程中, 由于混凝土未能及時(shí)連續(xù)的灌注, 在樁下部灌注的混凝土表面浮了一層水泥漿, 等上段的混凝土灌注后, 這一位置就形成了一個(gè)薄弱層, 導(dǎo)致反射波法有明顯的反射。該工程其余正常灌注的樁的反射波曲線均表現(xiàn)出完整的樁身和良好的嵌巖性狀( 見圖2 的12 號(hào)樁曲線) 。
反射波法在檢測(cè)該類樁時(shí)須注意:
?、俣帱c(diǎn)采樣。這類樁樁徑較大, 多點(diǎn)采集信號(hào)可以加大覆蓋面, 避免局部缺陷的漏測(cè)。
?、诋?dāng)反射波法測(cè)得的曲線樁底反射不明顯時(shí),要了解持力層情況; 當(dāng)持力層和樁身的阻抗值很接近時(shí)無界面反射, 但可以判定為完整樁。
?、鄯瓷洳ǚy(cè)試信號(hào)表現(xiàn)為完整樁, 但抽芯發(fā)現(xiàn)其整體呈蜂窩及均勻的松散狀態(tài), 其樁身混凝土強(qiáng)度通常達(dá)不到設(shè)計(jì)要求, 因此采集曲線的波速異常應(yīng)當(dāng)予以重視。
( 3) 預(yù)應(yīng)力管樁
工程A 位于深圳寶安區(qū)某工業(yè)園的宿舍工程,高六層, 框架結(jié)構(gòu)。該工程基樁采用樁徑為Ф500mm的預(yù)應(yīng)力混凝土管樁, 設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C80,設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)25.0m。所檢測(cè)的9 根樁中, 三根樁判為IV類樁, 詳情如表1, 實(shí)測(cè)曲線見圖3。
事故原因: 從測(cè)試曲線上看, 三根樁的缺陷位置較一致。在施工現(xiàn)場(chǎng)看到, 三根樁的露出部分均為1.3m 左右, 都有不同程度的傾斜。在樁的一側(cè)堆積了開挖的土方, 而另一側(cè)洼地里有大量積水。因此使基樁水平向承受了過大的壓力, 導(dǎo)致樁身受損。
工程B 位于寶安區(qū)龍華鎮(zhèn), 為3～4 層別墅, 框架結(jié)構(gòu), 基礎(chǔ)采用Ф300mm 和Ф400mm 的預(yù)應(yīng)力管樁,設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)30m。場(chǎng)地地質(zhì)情況見表2, 實(shí)測(cè)曲線見圖4。
在檢測(cè)的基樁中, 26 號(hào)和38 號(hào)的反射波曲線見圖4 中的26( a) 號(hào)和38( a) 號(hào), 在樁淺部均有一高的負(fù)向反射峰( 箭頭所示) 。其后應(yīng)是負(fù)向反射峰的回波, 表現(xiàn)為振蕩曲線, 無法反映該負(fù)向反射峰位置以下的樁的信息。
原因分析: 現(xiàn)場(chǎng)了解到部分場(chǎng)地基礎(chǔ)有加灰壓實(shí), 26 號(hào)和38 號(hào)樁上露樁身長(zhǎng)度分別約1.2m 和2.0m。為排除可能存在的樁側(cè)土阻力的影響, 將26號(hào)樁挖去約2.0m 的樁周土, 38 號(hào)樁沿樁周灌水后再次測(cè)得的曲線見圖中的26( b) 號(hào)和38( b) 號(hào)。因此確定高的負(fù)向反射峰為密實(shí)的樁周土的影響。
施工要點(diǎn): ①合理選錘, 重錘低擊。在承載力滿足設(shè)計(jì)要求下, 將樁順利打入到設(shè)計(jì)深度。②正確地確定收錘標(biāo)準(zhǔn)。除了純摩擦樁( 廣東極少) 外, 通常是以最后貫入度作為收錘標(biāo)準(zhǔn)。貫入度大小與打樁錘重量、落距及單樁設(shè)計(jì)承載力、工程地質(zhì)條件、樁徑和樁長(zhǎng)等因素有關(guān), 不能將貫入度作為唯一的收錘標(biāo)準(zhǔn), 經(jīng)驗(yàn)值采用20～40mm/10 擊。③樁身垂直, 切勿偏打。墊層厚度適中。④接頭焊接質(zhì)量要保證。⑤在較厚的粘土、粉質(zhì)粘土層中, 宜連續(xù)將樁打入到持力層。⑥在管樁密集的軟土地區(qū)開挖基坑, 必須使樁周受力均衡, 防止樁身傾斜。
反射波法在檢測(cè)時(shí)須注意: ① 對(duì)于樁頭破碎的管樁, 低應(yīng)變無法判斷, 須結(jié)合其它手段來加以驗(yàn)證。② 法蘭盤松動(dòng)導(dǎo)致信號(hào)畸變, 應(yīng)排除后再測(cè)。③ 對(duì)于較長(zhǎng)的管樁, 在側(cè)摩阻較大的情況下, 反射波法很難看到樁底反射。④ 夯實(shí)地表后打樁及樁淺部土側(cè)摩阻較大時(shí), 會(huì)出現(xiàn)類似缺陷的反射造成誤判( 如圖4 中的26( a) 、26( b)及38( a) 、38( b) ) 。⑤ 對(duì)樁身存在的縱向裂縫反射波法無反映。
2 結(jié)語
反射波法在檢測(cè)樁身完整性方面有其高效、準(zhǔn)確的優(yōu)勢(shì)。但大量的實(shí)踐表明, 由于各類混凝土基樁的施工和成型工藝不同, 也存在一些不足和局限性。在實(shí)踐中我們要充分了解被檢測(cè)樁的信息, 揚(yáng)長(zhǎng)避短, 確保真實(shí)、有效地反映基樁信息, 為工程施工質(zhì)量把好基礎(chǔ)關(guān)。
參考文獻(xiàn)：
[1]劉金勵(lì).樁基工程技術(shù).中國(guó)建材工業(yè)出版社
