淺談樁基檢測中的典型問題及處理方法

何成，焦海棠，邢立輝

（1.湖北震泰建設工程質量檢測有限責任公司，湖北武漢 430000；2.武漢地震工程研究院有限公司，湖北武漢 430000）

隨著近年來中國經濟的高速發展，基礎設施建設規模呈現指數式增長，樁基礎在很多與民生有關的行業都發揮重要作用，例如水利水電、橋梁、港口、高層建筑、鐵路等得到了較為廣泛的應有[1-3]。樁基礎作為地下隱蔽工程的一部分，工程質量受巖土工程條件、設計方案、施工工藝選型、相關從業者的技術水平以及建設各方的管理經驗等多方面的制約[1]，它深埋于地下又無法進行直接觀察，施工質量較難控制，樁基檢測是判斷樁基質量的重要手段和依據，也是工程建設過程中不可或缺的部分[3]，但是受限于中國樁基檢測發展較晚，行業門檻相對較低，樁基檢測中仍然存在很多的問題和不足[4]，因此需要加強行業引導監督、完善相關制度以及提高專業水平。

筆者在多年的實踐中，發現當某種檢測結果不合格時，往往會要求檢測單位給出不合格結果的具體原因或者具體的缺陷類型，這有助于設計單位有針對性地進行最優化處理，例如承載力不合格到底是樁身缺陷引起的還是樁周、樁端土層達到極限狀態引起的，前者屬于施工問題，而后者屬于設計、勘察問題；又如完整性檢測中缺陷樁的缺陷類型到底是夾泥、空洞、斷樁、縮徑、離析還是樁底沉渣過厚？這就對檢測人員的專業水平提出了更高的要求，既不能漏判，也不能誤判，因此需要采用多種檢測方法進行綜合判定或相互驗證[5]，這有助于檢測人員更加準確定性甚至定量判別樁身存在的問題以及具體原因。通過筆者近幾年在樁基檢測過程中所遇到的幾個典型案例，分析利用不同檢測方法得到的缺陷樁信號特征和區別，為樁基質量的總體評價提供準確依據，為類似工程提供參考。

1 儀器設備

低應變設備為武漢巖海工程技術有限公司生產的基樁動測儀，型號為RS-W（P）；靜載試驗設備為武漢中巖科技有限公司生產的靜載荷測試儀，型號為RSM-JC5（A）。

2 實例一：基于靜載試驗、鉆芯法檢測的相互驗證

2.1 工程概況

擬建場地屬于堆集平原區，場地表層分布人工填土，其下依次分布第四系全新統沖洪積層與上更新統沖洪積層，下伏基巖主要為白堊-古近系東湖群（K-Edn）紫紅色碎屑巖，局部分布二疊系下統孤峰組硅質巖與棲霞組灰巖、石炭系黃龍組灰巖及泥盆系五通組石英砂巖與細砂巖。設計樁型為Φ800 mm 鉆孔灌注樁，設計樁長為21～33 m，設計持力層為灰巖，設計單樁抗壓承載力特征值為5 000 kN。

2.2 檢測結果

施工完成后，抽取Y-82 號樁進行單樁豎向抗壓靜載試驗，其施工樁長為23.0 m（設計樁長22.7 m），根據JGJ 106—2014《建筑基樁檢測技術規范》[6]的要求進行分級加載。承載力加載到6 000 kN 時，總沉降量為11.71 mm，Q-S曲線平緩，無明顯陡降段；承載力加載到7 000 kN 時，總沉降量為41.53 mm，大于40 mm，且該級沉降量大于上級的5 倍，Q-S曲線出現明顯陡降（如圖1 所示）。根據規范，該單樁豎向抗壓極限承載力為6 000 kN，不滿足設計要求，Y-82 號樁靜載試驗結果如表1 所示。

表1 Y-82 號樁靜載試驗結果匯總表

圖1 Y-82 號樁靜載試驗Q-S 曲線圖

鑒于該樁未預埋聲測管，為查找不合格原因，對該樁進行了低應變和鉆芯檢測，對低應變結果進行分析，樁身疑似在6.7 m 存在先擴徑后縮徑情況（如圖2所示）。鉆芯結果顯示：樁身完整性為I類，檢測樁長為23.80 m；23.80—23.90 m 為褐黃色粉質黏土夾混凝土碎石；23.90—24.05 m 為中風化灰巖，不完整，局部夾泥；24.05—26.20 m 為溶洞充填物（為可塑狀粉質黏土）；26.20—26.80 m 為堅硬微風化灰巖（如圖3 所示）。

圖2 Y-82 號樁低應變檢測結果附圖

圖3 鉆芯法檢測現場照片

檢測現場的芯樣指標如表2 所示。

表2 檢測現場的芯樣指標

2.3 結果分析

靜載試驗出現承載力不滿足設計要求情況時，往往需要重點關注成樁質量，因為基樁的承載力直接決定了建筑上部結構的安全，對此的相關處理不僅僅要著眼于不合格樁本身，而且需要考慮出現這種情況是個別現象還是普遍現象，同時為了盡可能發現缺陷樁，應提高靜載試驗的抽檢比例。具體到本案例，從低應變和鉆芯的結果綜合分析，樁身完整性較好，主要存在的問題是樁底沉渣和樁底溶洞，灰巖作為持力層，具有承載力高的優點，但是灰巖常發育溶洞，所以在灰巖地區，前期勘察時已發現偶爾存在溶洞，按照相關規范要求，應進行一鉆一孔超前鉆勘察，但由于本場地地層變化較大，非灰巖和灰巖區交錯重疊加之工期緊張等其他原因，前期并沒有進行超前鉆施工，同時成樁施工過程中清孔不徹底導致了樁底沉渣過厚，最終導致質量事故發生。據此推斷其他樁也可能存在類似的問題，而后期加倍抽檢進行靜載試驗的結果顯示多達10 余根樁承載力不滿足設計要求，也從側面印證了這種推斷，通過這些樁的設計處理，降低了工程的質量風險。靜載試驗是承載力檢測中比較常用的檢測方法，也是樁身完整性分類的參考依據，樁身完整性類別可定性分為I、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ共4 個類別[6]，在Ⅱ、Ⅲ類樁中考慮了缺陷嚴重程度對樁身承載力的影響，這兩者的判別往往比較困難，因為實際工作中很難準確定性判斷缺陷嚴重程度與承載力的定量關系，因此當完整性類別結果存在疑問時，可以采用靜載試驗進行承載力檢測，以期獲得更加可靠的結果。

3 實例二：基于低應變檢測與開挖的驗證

3.1 工程概況

擬建場地地貌單位屬于長江Ⅲ級階地。上部為全新世沖擊黏性土，下臥基巖為志留系泥巖。擬建建筑基礎擬采用Φ800 mm 鉆孔灌注樁，前期破壞性試樁設計樁長25 m，設計持力層（5）-2 中風化泥巖，設計單樁承載力特征值4 750 kN。

3.2 檢測結果

本工程共設計4 根破壞性試樁，在進行靜載試驗前先進行了低應變檢測，結果發現SZ1 樁在約2.7 m處出現嚴重缺陷反射波信號，并伴有周期性的多次反射波，初步判斷為Ⅲ類樁（如圖4 所示）。由于缺陷的位置較淺，場地條件較好，采用直接開挖方式查看缺陷位置的情況，開挖到2.0—2.5 m 時出現了局部擴徑形態，當時懷疑缺陷信號是否與此處的擴徑有某種聯系，在檢測人員堅持下，再往下挖至3.0 m 處發現樁身存在嚴重的夾泥夾渣現象（如圖5 所示），與低應變結果高度吻合。

圖4 低應變檢測結果附圖

圖5 現場開挖照片

3.3 結果分析

低應變反射波法作為一種半直接的檢測方法，現場信號采集以及室內信號解譯都直接影響結果的準確性。低應變對某些深部缺陷的信號反應較為困難，這與低應變本身具有一定的局限性有關，同時也與低應變檢測時的錘擊方式、敲擊錘的類型有很大的關系，這在一定程度上降低了低應變檢測的準確性，因此在前述案例中，低應變檢測結果無法與其他檢測方法得到的結果一致。但是低應變作為一種普查性質的檢測方法，具有儀器設備輕便、檢測速度快、檢測費用低等優點，在完整性檢測過程中仍被廣泛使用，樁身存在淺部缺陷時，低應變檢測一般能夠給出缺陷反射波的信號。在本案例中，低應變信號顯示了強烈的多次反射波，而一次反射波的位置較淺，因此選擇直接開挖方式進行驗證，如果遇到缺陷位置較深或者沒有直接開挖的條件，且沒有對聲波檢測結果進行綜合判定的情況下，一般會采用鉆芯法進行驗證。但鉆芯法存在以點代面的情況，對于輕微缺陷或者部分縮徑的情況有時無能無力，筆者在實際檢測過程中也遇到過低應變型號顯示為Ⅲ類樁，但鉆芯至缺陷位置時顯示芯樣完整的情況，針對此種情況檢測人員應增加一個鉆孔或者采用其他檢測方法（如超聲波法或現場開挖）進行綜合判定。

本案例為破壞性試樁檢測，其目的是驗證設計參數的合理性與適宜性，以便于合理控制建設成本與安全儲備，因此需要驗證極限狀態下的基樁承載力，準確說是驗證樁周土層與樁端持力層的受力極限狀態。此時要求樁身是完整的，因此靜載試驗前的樁身完整性檢測是必要的，以排除樁身完整性問題導致的樁基承載力不足，從而達到試驗效果。目前對于樁身完整性的檢測方法主要為低應變反射波法、聲波透射法和鉆芯法，低應變對于深部缺陷不敏感、信號解譯具有多解性，但具有檢測速度快、檢測費用低等優點[1-2]，一般用于大面積普查性質的檢測；鉆芯法作為一種微破檢測手段，取樣部位有限，所反映的混凝土質量局限于鉆芯的芯樣，存在一定的盲區，也存在漏判和誤判的情況，同時鉆芯法設備尺寸相對較大，成本較高，對樁身存在一定的損傷，不宜進行大規模的檢測，一般進行抽檢；而聲波透射法在檢測成本和時間方面介于低應變法和鉆芯法，在準確性方面與鉆芯法基本相當，同時也是一種無損的檢測方法，因此，在破壞性試樁上預埋聲測管以便進行后期完整性檢測是比較經濟、可靠的檢測手段。

4 結束語

目前各種樁基檢測技術均存在一定的優缺點，不同檢測技術針對同一對象，得到的結果可能偏差很大，有時甚至相反，不能完全反映出樁基的全部特性。因此，檢測人員應當綜合考量施工工藝、地質、設計要求和現場操作等多種因素開展檢測工作，不宜單從檢測數據、信號得出結論，以免造成漏判和誤判，當某種檢測方法顯示樁身質量有問題時，應結合其他檢測方法進行綜合評判。靜載試驗是目前承載力檢測最直觀有效的方法，也是其他檢測方法的評定準繩，工程樁的預期使用功能通過樁的承載力實現，因此，當發現樁身承載力不滿足設計要求時，應采取其他方法（如低應變、聲波透射法和鉆芯法）找出具體原因，以期達到最優的處理效果。