地下暗流成因的缺陷樁檢測技術及處理措施

黃君一 ，顧金順 ，楊遠杭 ，謝雄亮

（福建省建筑科學研究院有限責任公司，福建省綠色建筑技術重點實驗室，福建 福州 350108）

1 引言

灌注樁具有承載力高、抗震性能好以及可調節不均勻沉降等優點，因此在福州地區采用花崗巖作為設計樁端持力層應用較為廣泛。同時福州地區有其自身獨特的地質條件，如軟土層深厚、存在卵石層、基巖起伏較大、地下水豐富等特點，因此也不可避免地會出現如縮頸、離析、夾泥、斷樁和樁底沉渣過厚等缺陷[1]。在灌注樁的檢測中，也可能會對缺陷的判斷產生錯誤，發生漏判、錯判、重判、輕判等問題[2]。

本文結合福州地區一地下暗流成因的缺陷樁的工程實例，探討檢測該類缺陷樁時應注意的問題以及后續處理措施。

2 工程實例

工程實例為福州南嶼地區一市政橋梁的樁基礎工程。該橋為一四跨預應力梁，長80m，寬40m，橋梁規模為大橋，荷載為城市A級。

2.1 工程地質概況

2.1.1 地層地質條件

本工程場地土層情況自上而下為：①填土：層厚0.50～4.00m。②粘土：層厚1.50～3.50m。③淤泥：層厚2.80～17.60m。③-1（含泥）中細砂，層厚 2.40～4.50m。④粘土：層厚1.00～11.90m。⑤淤泥質土：層厚1.70～11.50m。⑥粉質粘土：層厚1.20～5.40m。⑦卵石：層厚2.60～19.30m。⑧殘積粘性土：層厚1.50～11.50m。⑨全風化花崗巖：層厚3.60～10.00m。⑩-1砂土狀強風化花崗巖：揭示厚度約3.00～11.90m。⑩-2碎塊狀強風化花崗巖：揭示厚度為0.80～16.30m。11○中風化花崗巖：揭示厚度為4.50～8.20m。

2.1.2 地下水類型及埋藏條件

上層滯水：主要賦存于淺部地層①填土層中，為孔隙水，水量不大，補給主要為大氣降水、生活用水及地表徑流，以蒸發及下滲方式排泄。

潛水：賦存于③-1（含泥）中細砂中，主要受側向補給及地表水補給。

孔隙承壓水：賦存于⑦卵石層中，主要受側向補給且具有連通性。

巖層孔隙-裂隙承壓水：賦存于強、中風化花崗巖構造裂隙，受風化程度影響，風化孔隙裂隙率和連通性差異較大，其透水性不均勻，總體透水性較弱，富水性較弱。

地下水和地表水對樁基礎具弱腐蝕性。

2.2 檢測分析

2.2.1 受檢樁技術參數

該受檢樁的詳細技術參數參見表1。

受檢樁基本情況表 表1

2.2.2 受檢樁第一次檢測

對受檢樁首次檢測采用的是低應變法檢測及聲波透射法檢測。

圖1為低應變法檢測時域信號曲線，從圖1可判斷：樁頂下約18.0m樁身輕微缺陷，判為Ⅱ類樁[3]。

圖1 低應變檢測時域信號

圖2為聲波透射法檢測所測得受檢樁的聲速、聲幅、PSD曲線，從圖2可看出：樁身混凝土三個剖面在樁頂下約16.50～19.50m的區域嚴重缺陷，判為IV類樁[1]，詳見圖2和表2。

圖2 聲速、聲幅、PSD曲線圖

2-1#樁第一次檢測結果匯總表 表2

利用聲波透射法及低應變法對受檢樁進行的結果并不一致，雖缺陷位置接近，但判定的基樁完整性類別存在不同，往往在橋梁工程上針對Ⅱ、Ⅲ類判別的處理方式往往有極大的不同，為慎重起見，采用鉆芯法檢測驗證。鉆芯發現，樁身混凝土在樁頂下15.87～17.21m區域內明顯缺陷，樁頂下15.87～17.21m區域內嚴重缺陷，判為IV類樁[3]。因鉆至17.21m時卡鉆無法繼續鉆進，且鉆芯結果已經反映出該樁為斷樁的事實，故并未繼續鉆進或開第二孔。芯樣情況詳見圖3。

與低應變法檢測及聲波透射法檢測相比，鉆芯法檢測是一種直觀檢測方法，從鉆芯法結果可看出：結合項目的特點，在本工程的檢測中，聲波透射法檢測是較為適宜的檢測方式，聲波透射法的檢測結果能夠明確地反應出該受檢樁的樁身完整性情況。所以綜合考慮低應變法檢測、聲波透射法檢測和鉆芯法檢測所得到的檢測結果，判定該受檢樁的完整性類別為IV類樁。

圖3 鉆芯法檢測芯樣照片

2.2.3 受檢樁第二次檢測

結合第一次檢測的結果及相應的施工記錄，經與各參建單位討論分析認為：受檢樁產生該質量問題的原因可能是施工過程中的偶然因素造成，如施工工藝偏差等，所以將受檢樁認定為廢樁，并在原位采取沖擊成孔的方法進行重新施工并待齡期滿足檢測條件時再次進行聲波透射法檢測。第二次的檢測結果詳見圖4和表3，判為IV類樁[3]。

圖4 聲速、聲幅、PSD曲線圖

2-1#樁第二次檢測結果匯總表 表3

3 處理措施

3.1 缺陷成因

因該受檢樁的兩次施工并進行兩次檢測的結果較為一致，造成成樁質量問題的因素應不是偶然因素造成，對本工程的地質情況進行詳細分析發現：該場地⑦層卵石地下水有連通性且其深度與檢測判定的缺陷深度基本符合，同時兩次基樁施工的充盈系數均出現異常（第一次為2.0，第二次為1.8）。所以綜合分析認為：⑦層卵石的地下水在此處連通性較強，形成地下暗流，持續沖刷樁身造成樁身缺陷，同時造成充盈系數過大。

3.2 處理措施

將受檢樁認定為廢樁，在原樁兩側進行補樁，一側各補充施工1根同條件灌注樁。為確保⑦層卵石的地下水對成樁質量造成影響，在成孔時于15—20m處安放砼護筒，阻斷地下暗流對樁身的直接沖刷。

3.3 補樁檢測結果

2根補樁經聲波透射法檢測均合格，無需進行鉆芯法驗證。測試曲線可參見圖5。

4 結論

通過對本工程某缺陷樁的低應變法檢測、聲波透射法檢測和鉆芯法檢測三種檢測方法對比及分析相關處理措施和過程，可得到以下結論：

①低應變法檢測受原理限制，對于深部缺陷反應不靈敏，比較適合淺部樁身完整性普查，當采用低應變法檢測時，波形復雜，檢測結果與其它檢測方式相比存在偏差，尚應結合其它檢測方法[4]。

②當低應變法檢測和聲波透射法檢測結論矛盾時，可采取鉆芯法檢測驗證，不能僅以低應變法檢測驗證聲波透射法檢測。

③地下水流通性較大的場地施工灌注樁，特別是遇到充盈系數明顯高于正常值時應注意地下暗流沖刷樁身形成缺陷樁，采取沉放護筒等措施可有效隔絕地下水直接沖刷。

④在施工中應結合地勘資料及鄰近工程的施工經驗進行施工，確保灌注樁的施工質量。

圖5 補樁聲速、聲幅、PSD曲線圖