客運專線CFG樁無損檢測及常見質量問題

趙明龍 （鐵道第三勘察設計院集團有限公司 天津300251）

唐娜 （天津五市政公路工程有限公司 天津300171）

客運專線CFG樁無損檢測及常見質量問題

趙明龍 （鐵道第三勘察設計院集團有限公司 天津300251）

唐娜 （天津五市政公路工程有限公司 天津300171）

CFG樁在客運專線地基處理中得到廣泛應用，其質量優劣直接關系到客運專線的工后沉降及安全性。介紹了樁身質量控制的無損檢測方法，并對常見質量問題的產生原因進行探討，以加強施工過程控制，減少不合格樁的出現。

客運專線 CFG樁 無損檢測 質量

0 引言

作為地基處理的一種方式，CFG樁在某鐵路客運專線中被大量采用。由于CFG樁在灌注及樁頭截取過程中較容易出現各種質量問題，因此加強樁身質量的檢測工作就顯得十分重要。

低應變反射波法是一種無損檢測方法，適用于檢測混凝土樁的樁身完整性，判定樁身缺陷的程度及位置，它具有設備輕巧、操作方便、費用低廉、檢測覆蓋面廣等突出優點。本工程中采用低應變反射波法作為CFG樁樁身質量的檢測手段之一。

1 低應變反射波法基本原理

反射波法的基本理論為一維波動方程，假設樁為一等截面、勻質、各向同性的彈性桿件，并且服從虎克定律。桿在縱向振動時，桿的橫截面保持為平面，而且每個截面上橫向位移對縱向運動的效應可以略去不計，應力是均勻分布的。假定樁長為L，截面積為A，彈性模量為E，質量密度為ρ。取桿軸為x軸，受軸向力F作用時，將沿桿軸向產生位移u，質點運動速度v=?u/?t和應變 ε=?u/?x，這些動力學和運動學量只是 x 和時間 t的函數。在距桿端x處有一個長度為dx的單元，如果u（x,t）為t時刻x處橫截面的縱向位移，則在x+dx處的位移為，顯然單元在新位置上的長度變化量為即為該單元的應變。由平衡關系及虎克定律可得樁的縱向運動方程：

在樁基檢測過程中，通過在樁頂施加豎向激振信號產生應力波脈沖，該應力波沿樁身向下傳播過程中，當樁身存在明顯波阻抗差異界面（如樁底、斷樁和嚴重離析等）或樁身截面積發生變化（如縮徑或擴徑）時，將產生反射波，經接收、放大、濾波和數據處理，可識別來自樁身不同部位的反射信息。通過對反射信息進行分析計算，判斷樁身混凝土的完整性，判定樁身缺陷的程度和位置。

樁身完整性分析以時域曲線為主，輔以頻域分析，并結合地質資料、施工資料和波形特征等進行綜合分析判定。

2 常見樁身的質量問題及原因分析

圖1為典型的完整樁測試曲線，時刻前無缺陷反射波，有明顯樁底反射波，波速正常。

圖1 完整樁測試曲線

圖2為典型樁頭淺部斷裂測試曲線，波形呈現低頻大振幅衰減振動，無樁底反射波，此時已不能用應力波理論解釋曲線。圖3為開挖驗證圖片。分析產生此類缺陷的原因，主要是在截取樁頭過程中未按照設計要求進行施工，而是采用大錘敲擊樁頭的方式截斷樁頭，造成樁頭淺部斷裂；另外在開挖過程中采用大型機械清理樁間土，造成CFG樁受側向擠壓而產生樁頭斷裂現象。

圖2 樁頭淺部斷裂樁測試曲線

圖3 淺部斷裂樁開挖驗證

圖4、圖5為波速異常曲線，與平均波速相比較，個別樁波速偏高或偏低。產生這一類問題的原因主要有樁長錯誤、樁身混凝土離析和樁身深部缺陷等。

圖4 樁身波速偏高測試曲線

圖5 樁身波速偏低測試曲線

圖6為典型縮頸樁測試曲線。根據實測曲線分析，距樁頂1.8 m左右存在縮徑缺陷。產生此類問題的原因主要是灌注過程中提管速度過快、混合料配合比不合理和供料不及時等。

圖6 縮頸樁測試曲線

在發現樁身存在各種缺陷問題后，施工單位加強了施工過程控制，有效地保障了CFG樁的質量，為客運專線的安全運營奠定了基礎。

3 結語

現場測試與分析可知，低應變反射波法能夠檢測出CFG樁的絕大部分樁身缺陷，對控制CFG樁的施工質量起到關鍵作用。但是低應變反射波法本身還存在著局限性，比如淺部缺陷、樁身漸變及深部多處缺陷等問題不易判斷，在實際的測試工作中，應綜合設計資料、地質條件、監理及施工資料，對所檢樁進行認真仔細的分析，以及時發現缺陷并進行有針對性的處理，確保工程質量。■

[1]陳凡.基樁質量檢測技術[M].北京：中國建筑工業出版社，2004.

[2]蘇吉平.低應變反射波法在客運專線CFG樁檢測中的應用[J].安徽建筑，2008，15（6）:186-188.

[3]閆明禮，張東剛.CFG樁復合地基技術及工程實踐[M].北京：中國水利水電出版社，2006.

[4]TB10218-2008.鐵路工程基樁檢測技術規程[S].

2011-11-08