采用低應變檢測樁基完整性的局限性及處理實例

邊曉明，劉小翠

葛洲壩集團試驗檢測有限公司，湖北 宜昌 443000

1 前言

低應變檢測樁基完整性重點環節在于檢測過程中及時收集相關資料，在檢測時發現異常，需立即進行復測，并排除設備及方法等影響，切實保證數據可靠，并收集工程水文地質、巖土工程勘察資料、樁基的設計施工圖及成孔施工資料等，分析缺陷形成的原因和因素對數據的影響，避免造成誤判。確認存在缺陷，根據實際情況提出處理意見措施，查找原因，避免類似情況再次發生。

2 低應變反射波法檢測的局限性

低應變反射波法是一種快速檢測方法，其儀器設備輕便、檢測速度快、費用較低，具有靜載試驗所不具備的功能，在工程樁的普查中一直占有不可替代的地位。

同時，由于存在著復雜的樁土系統、理論假設與實際不相符等問題，低應變反射波法也有其局限性。

（1）具有合理長徑比的完整樁，100m 以內均可測到樁底的反射信號。

（2）斷樁、特別是淺部斷樁，一般均可準確判別。

（3）若樁身存在較嚴重淺部缺陷時，很難發現其下部的第二個缺陷，有經驗的測樁專家，在同一根樁上可識別兩種以上缺陷（第一缺陷為次要缺陷）。

（4）可準確判定缺陷位置（可精確到10%）。

（5）可初步判定缺陷類型（視測樁經驗定）。

（6）不能很好地區分Ⅱ類樁與Ⅲ類樁。

（7）不能準確的給缺陷程度定量。

（8）不能提供單樁承載力、對小缺陷靈敏度不高、無法檢測樁底沉渣厚度。

（9）漸變縮徑或離析且范圍較大時，波形缺陷反應不明顯；

（10）預制樁的裂隙或接頭反射判斷的尺度不好掌握；

（11）在缺乏詳實的地質資料以及施工記錄不真實的情況下，無法詳細判斷樁的缺陷性質（縮徑、夾泥、離析）等樁身缺陷類型的判斷。

（12）不能檢測平行于樁軸線的垂直裂隙。

3 實例分析

圖1 案例示意圖

圖1：設計樁長45m，樁徑0.5m，正循環轉孔灌注樁，采用C20 水下混凝土澆筑。該樁在5.3m 左右有同向反射同時伴有多次反射，從圖形分析判斷該樁基在5.3m 左右存在斷層，判為Ⅳ類。原因分析：本批樁基附近區域內有5 根樁出現該情況，并且缺陷位置均集中在5.0～6.2m 之間，實體查看現場水文地質情況，翻閱設計地勘資料并對轉孔過程中的轉渣進行對比分析，確定該批問題樁基所處位置為古河道，古河道河床底部存有1m左右的流沙層，故該批樁基均在5m 多的地方出現嚴重的夾泥，形成斷樁。處理方法：由于問題樁批次存在，且該古河道面積較大，開挖量較大成本高，綜合經濟及技術手段，建議采用機械鉆孔樁補樁，成孔時采取化學泥漿護壁，成孔后采取反射波成孔檢測儀測試孔壁及沉渣，混凝土采用C30 水下混凝土澆筑。

圖2 案例示意圖

圖2：設計樁長50m，樁徑0.6m，采用C25水下混凝土澆筑，屬于簡易鉆孔樁。該樁在距離樁頂7.5m 附近有同向反射，并存在多次反射，從圖形分析判斷該樁基屬斷樁，判為Ⅳ類。原因分析：查看樁孔記錄，該樁基在轉至6～8m 附近時發現淤泥層，并且處于液化流體狀態，但在施工過程中未做任何處理，致使在灌樁過程中在該淤泥層位置出現坍孔，形成夾泥層。處理方法：由于該樁基在6～8m附近的位置存在流動性較大淤泥層，并且該淤泥層的范圍較大，采用開挖工程量非常大，而該樁處在四樁承臺中，旁邊是三樁承臺，經設計同意，采取樁徑0.8m 的轉孔樁對問題樁基接樁處理，并把兩個承臺合并成一個大承臺，并增加配筋量，重新進行設計驗算及靜載試驗驗證基礎的承載能力。

圖3 案例示意圖

圖3：設計樁長56m，樁徑0.6m，采取C30水下混凝土澆筑，正循環鉆孔灌注樁。該樁基在距離樁頂14m左右存在明顯的同向反射，樁底反射信號弱，該樁基在距離樁頂14m 左右存在嚴重離析或夾泥，根據圖形初步判定為Ⅲ類樁。原因分析：查閱設計圖紙及樁基施工過程記錄，該灌注樁基靠近河床，地下水豐富，在成樁和混凝土澆注過程中沒出現異常，在澆注完成后可能受地下水的影響在14m 左右造成嚴重離析。處理方法：該樁孔灌注樁在低應變檢測前被確定為靜載試驗用樁基，低應變檢測后已經發現14m 存在嚴重質量缺陷，故我公司建議對該樁基進行問題樁基處理，并另選一根樁做靜載荷試驗。項目樁基施工方對此結論有異議，堅持用問題樁做靜載荷試驗，意圖在問題樁基滿足靜載試驗的基礎上做設計工作，故堅持做靜載試驗。問題樁基做靜載試驗其安全風險極高，我公司在同施工方及建設方溝通后，加強了靜載試驗的安全措施，第一采取自動化加裝及采集設備進行，第二對每級加載后承載梁進行預墊，避免出現安全事故。結果在加載到第4 級時樁身突然沉陷，試驗被迫終止，該樁基14m 位置已經完全斷裂，14m 以上部位出現側向滑移。鑒于本次事件的問題較為嚴重，項目建設方業主介入，指令施工方直接在將原樁基沖掉，并在原樁位上重新澆筑樁長56m，樁徑0.8m 的樁基。

圖4 案例示意圖

圖4：設計樁長16.3m，樁徑0.7m，沖擊轉成孔，端承樁，采用C30 水下混凝土澆筑。該樁在7.8m 左右有明顯的同向反射，樁底存在同向反射信號。該樁基在7.8m 左右出現斷層，樁底有二次反射信號即為斷樁的明顯標志，按規范判定為Ⅳ類。原因分析：查閱地質資料無異常，詢問現場工人澆筑過程情況，澆筑過程中施工員及監理人員在驗完樁基底部沉渣后離開現場，實際澆筑過程中僅有三名施工工人，在澆筑至斷樁位置時由于混凝土狀態不良，下料困難，工人在抖管過程中將導管拔脫出混凝土面，而后又將導管插入混凝土繼續澆筑，致使該處出現浮漿斷層。處理方法：該樁基所處地質條件良好，樁頂至距樁頂斷樁位置均為粘土層，經項目建設單位及設計同意，采用直徑0.8m 的人工挖孔，開挖至斷樁位置出現浮漿斷面，繼續下挖出現新鮮混凝土后半米為止，處理該處樁基平面，重新進行低應變檢測，確定下部樁身完整性良好。清理好樁頭，采用C35 水下混凝土進行接樁處理，待齡期達到檢測天數復測，接樁效果良好。

圖5 案例示意圖

圖5：設計樁長29.5m，設計樁徑0.8m，沖擊轉成孔，端承樁，設計采用C25 水下混凝土澆筑。從實測圖形來看該樁在距離樁頂7m 左右存在明顯的同向反射，并伴有多次同向反射，樁底無反射信號。該樁基在距離樁基頂部7m 左右存在嚴重離析或斷層，初步判定為Ⅳ類。原因分析：該樁在混凝土澆筑至距地面7m 的位置時出現堵管，導管拔出進行通管處理，后又將導管重下插入混凝土中再次澆筑。故在7m 左右存在夾層，類似斷樁。處理方法：該樁地質條件較好，距離邊坡及其他結構均較遠，適合采取人工挖孔方式處理上部混凝土。通過設計驗算并經建設方同意采用直徑0.9m 的人工挖孔樁接續該樁基。當開挖至距樁頂7m 左右時，樁身出現砂漿層，繼續下挖至新鮮混凝土面后磨平樁面，重新檢測，下部樁身完整。清理好樁頭接續鋼筋籠后采用C30 水下混凝土進行澆筑，達到齡期后復測接樁效果良好。

圖6 案例示意圖

圖6：設計樁長29.85m，樁徑0.6m，沖擊轉成孔，采用C25 水下混凝土灌注，端承樁。該樁在1.5m 左右出現明顯的同向反射，并伴有多次反射，樁底反射信號不明顯。根據實測圖形判斷該樁基在1.5m 左右存在嚴重離析或斷裂層，樁基完整性類別判定為Ⅲ類。原因分析：該樁基在澆筑過程中無任何異常，調取地質資料及轉孔記錄未發現明顯異常，無法確定造成原因。處理方法：由于該缺陷或者斷裂層距樁頂較淺，僅為1.5m 左右，商議后決定直接開挖缺陷位置，開挖至1.6m 時發現斷裂層，該斷裂層結構面較為整齊，又詢問現場施工人員后初步判斷是該樁基澆筑完成后第二天，施工方開挖臨近樁基基礎時對該樁基上部造成擾動，致使該樁基上部1.5m 出現斷層，破除有缺陷的樁身混凝土清理干凈樁面，重新進行低應變檢測，下部樁身完整，樁底有明顯反射信號。后按0.8m 樁徑對該樁基進行接樁，采用C30 水下混凝土澆筑，按設計要求28d 齡期后復測低應變檢測及靜載試驗，結果均滿足設計要求。

圖7 案例示意圖

圖7：設計樁長24.7m，樁徑0.6m，沖擊鉆成孔，采取C30水下混凝土澆筑，端承樁。該樁基在距離樁頂9.3m 左右出現明顯的同向反射并且波幅較寬，樁底反射信號無。根據實測數據進行分析，該樁基在9.3m 左右存在嚴重離析或斷層，據此判為Ⅳ類。原因分析：經現場實地踏看及查看地質資料沒有發現異常，詢問澆筑過程有無異常，施工員報送無異常，但通過和澆筑工人交流，獲悉該樁在澆筑混凝土過程中導管脫落，在澆筑結束后才發現少了一節導管，施工單位刻意隱瞞該情況，想蒙混過關，在檢測結果出來后感覺無法在隱瞞才說實情。處理方法：該樁基基礎上部是個單柱的承臺，只能采取補樁或者人工開挖的方式來處理。該樁基的土層條件好，經建設方及設計單位同意，采用樁徑0.8m 的人工挖孔進行接樁。開挖至距樁頂8.5m左右時導管出現，挖到9.3m 左右時出現松散層（砂漿夾泥），繼續下挖10.4m 左右才出現密實的混凝土，處理新鮮混凝土面，進行低應變檢測，確定下部樁身完整。祛除缺陷位置接續鋼筋籠，并采用C35 水下混凝土進行澆筑。

4 結語

（1）低應變反射波法檢測快速、費用低，但其局限性也非常突出，在現場檢測時一定要排除各種外界干擾因素，注意收集施工過程中的記錄、地勘資料及樁孔信息、強度資料等幫助室內資料分析整理。

（2）樁基質量控制重在施工過程控制，注重工藝工法的落實，三檢制的落實，低應變反射波法檢測發現有缺陷，根據檢測結果可以具體判定缺陷部位及成因，可以給施工單位提供處理意見。

（3）低應變反射波法檢測結果判定不能僅依賴檢測波形，要綜合現場檢測時收集的資料信息，有必要時再次對現場進行實地勘察。分析出現問題的原因，為工程施工的質量提升提供意見，避免類似質量事故或事件再次發生。

（4）根據低應變反射波法的局限性，為更好的確定樁基質量，避免出現誤判或者錯判，給工程或者個人帶來經濟或名譽損失，可結合聲波透射法，鉆芯法輔助分析，必要時直接進行開挖至缺陷部位進行查看。