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混凝土灌注桩桩身完整性的验证检测实例分析

2025-02-17 40 上传者：管理员

摘要：通过桩身完整性检测可发现混凝土灌注桩某些可能影响承载力或耐久性的缺陷，灌注桩的桩身可能的缺陷类别和出现形式较多，加之检测方法的特点和适用性的不同，往往会出现采用一种方法不能全面评判的情况。结合工程实例，介绍了如何综合运用多种检测方法合理判定灌注桩的桩身完整性，实践证明，工程中选用检测方法应该灵活搭配、互相验证，避免误判或漏判的发生，使灌注桩的完整性检测结果更加准确可靠。

关键词：
低应变法
声波透射法
桩身完整性
混凝土灌注桩
验证检测
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混凝土灌注桩具有入土深度大､刚度大､承载能力高､桩身受压变形小､水下施工方便等特点,从20世纪50年代至今,仍是应用最为广泛的一种深基础形式[1]｡但是,受施工工艺多样且复杂､地层适用条件受限等因素的影响,灌注桩在成桩过程中容易造成断裂､裂缝､缩颈､夹泥(杂物)､空洞､蜂窝和松散等桩身缺陷的出现[2]｡随着桩基技术和工程规模的快速发展,混凝土灌注桩已经向“超大”“超长”方向发展,这些对于桩基检测如何做到安全且适用提出了更高的要求｡基桩的质量检测分为承载力和完整性两项内容,通过承载力检测验证预期使用功能是否能实现,通过完整性检测发现某些可能影响承载力或耐久性的缺陷,最终达到减少安全隐患并对整体施工质量进行可靠的判定的目的｡

根据建筑基桩检测技术规范[3](以下简称规范)规定桩身完整性是按缺陷对桩身结构承载力的影响程度划分的,是一个综合定性指标｡进行验收检测时,宜先进行桩身完整性检测,后进行承载力检测,说明了桩身完整性检测的重要性｡桩身完整性检测方法有低应变法､钻芯法､高应变法和声波透射法等｡各检测方法的原理和适用范围不尽相同,当出现单种方法无法或难于定论的情况时,为了减少误判､漏判和错判,需要通过验证检测的方法提高完整性检测的可靠性｡目前对于常用的桩身完整性检测方法的适用性､验证检测合理性及容易忽视的一些问题,已经有了相关的分析和研究案例[4-6]｡黄良机[7]还结合工程实例提出了采用精细化复测和定量化评估的方法对混凝土灌注桩桩身完整性进行综合分析,可以进一步验证检测结果,准确判断缺陷的范围｡本文通过验证案例中多种检测方法的合理选用､互相结合,灵活搭配､互相验证,为客观､全面地判定灌注桩的桩身完整性提供工程实例参考｡

1、验证实例

1.1实例一

南平市某市政桥梁,桥墩采用双薄壁矩形墩,桥台采用重力式桥台,桩基础采用钻孔灌注桩,桩径2.0m,桩长约13.0m~20.5m,桩身混凝土强度为C35,设计要求桩端持力层为微风化花岗岩,场地土层简况自上而下为:①素填土,平均层厚约7.2m;②中砂,平均层厚约2.7m;③残积砂质黏性土,平均层厚约3.1m;④全风化花岗岩,平均层厚约2.0m;⑤散体状强风化花岗岩,平均层厚约2.2m;⑥碎裂状强风化花岗岩,平均层厚约5.0m;⑦中风化花岗岩,平均层厚约6.9m｡

对3-1号桩进行声波透射法检测,在6个检测剖面中,有5个检测剖面在6.80m~7.20m的同一深度处测点的声学参数出现明显的异常,该桩桩身完整性类别为Ⅳ类,声测法结果见图1｡

为进一步验证缺陷性质,对3-1号桩采用低应变法检测,结果显示桩顶下2.0m~3.0m位置存在阻抗增大的反射信号,但在6.80m~7.20m位置并未发现阻抗变小的反射,且无明显桩底反射信号,低应变法曲线见图2｡

图13-1号桩深度-声速､波幅､PSD曲线

图23-1号桩低应变实测曲线

随后,采用钻芯法验证桩身完整性,结果显示3-1号桩A孔在6.40m~6.60m处芯样段夹泥,3-1号桩B孔在6.58m~6.68m处芯样段夹泥,桩身完整性为Ⅳ类,该桩在声波透射法检测后进行了砍桩50cm处理,经验证缺陷位置与声波透射法结果相符,现场芯样照片见图3｡

图33-1号桩钻芯法现场芯样照片

1.2实例二

福州市某工程,板柱抗震墙结构,桩基础形式采用冲钻孔灌注桩,设计要求桩端持力层为中风化凝灰岩,桩身混凝土强度为C40,桩长约45m~75m,采用桩端后注浆工艺,桩径为1000mm,1300mm,单桩竖向抗压承载力特征值分别为5050kN,9900kN｡场地土层简况自上而下为:①杂填土,层厚约为0.70m~5.40m;②粉质黏土,层厚约为0.40m~2.40m;③淤泥,层厚约为16.10m~41.70m;④粉质黏土,层厚约为0.80m~16.70m;⑤凝灰岩残积黏性土,层厚约为2.00m~5.70m;⑥全风化凝灰岩,层厚约为0.80m~8.90m;⑦-1砂土状强风化凝灰岩,层厚约为1.90m~24.30m;⑦-2碎块状强风化凝灰岩,层厚约为0.6m~17.50m;⑧中风化凝灰岩,最大揭露厚度为15.90m｡

对130号桩进行低应变法检测,曲线在2L/C范围内并未发现阻抗变小的反射,实测曲线无明显桩底反射信号,低应变法曲线见图4｡

图4130号桩低应变实测曲线

对130号桩进行高应变法承载力检测,曲线显示在测点下27.5m(桩顶下28.5m)附近出现同向反射强烈信号且反射峰较宽,属于严重缺陷反射信号,高应变法曲线见图5｡

图5130号桩高应变实测曲线

为进一步验证缺陷类别,对130号桩进行钻芯法验证,结果表明在28.60m~29.71m段芯样胶结质量差,严重离析,与高应变法检测的缺陷位置相吻合,现场芯样图见图6｡

对183号桩进行低应变法检测,曲线在9.50m附近出现严重的缺陷反射波且呈现多次周期性反射,低应变法判定桩身完整性为Ⅳ类,低应变曲线见图7｡

图6130号桩钻芯法现场芯样照片

图7183号桩低应变实测曲线

为进一步验证缺陷类别,对183号桩进行钻芯法验证,结果表明两孔芯样均连续､完整,断口基本吻合,通过芯样外观特征判断未发现离析､夹泥､空洞､松散等缺陷的存在,现场芯样照片见图8｡

图8183号桩钻芯法现场芯样照片

随后,对芯样孔进行孔内成像检测,结果表明在桩顶下8.9m附近存在环向裂缝,芯样的断口位置吻合,与低应变法检测的缺陷位置相符,孔内成像结果见图9｡

图9183号桩孔内成像结果图

2、验证检测分析

建筑基桩检测技术规范验证检测方法的选用原则为用准确可靠程度或直观性高的检测方法来弥补或复核准确可靠度或直观性低的检测方法结果的不确定｡

低应变法是目前国内外使用最广泛的一种基桩无损检测方法,是采用低能量瞬态或稳态方式在桩顶激振,通过波动理论的时域或频域分析,对桩身完整性进行判定的检测方法｡该方法受桩周土约束､激振能量､桩身材料阻尼和桩身截面阻抗变化等因素的影响,有效检测深度有限,缺陷性质及范围难以确定｡如本工程实例中3-1号桩因截面阻抗变化导致桩中上部缺陷很难被发现,130号桩因激振能量､长径比较大或桩周土约束的影响导致的深部缺陷很难被发现｡当采用低应变法发现浅部缺陷时,可采用开挖验证或截桩处理;当发现深部缺陷时,可采用钻芯法､高应变法进行验证,具备声波透射法条件时,也可采用声波透射法对比验证｡

声波透射法是利用在预埋声测管之间发射和接收声波,通过实测声波在混凝土介质中传播的声学参数的相对变化,获得桩身的完整性信息,利用声学参数对混凝土介质较为敏感的特性进行检测的方法｡如本工程实例中3-1号采用声波透射法可以发现低应变难以发现的桩身夹泥段,钻芯法可以作为声波透射法较好地验证手段｡当采用声波透射法发现浅部缺陷时,可采用开挖验证或截桩处理;当发现深部缺陷时,可采用钻芯法､高应变法进行验证｡

高应变法由于其激振能量大,可以检测出桩的深部缺陷,或者一定深度范围内的多个明显缺陷,如本工程实例中的130号桩采用高应变法可以发现低应变法难以发现的27.5m处的深部缺陷｡但对于传感器安装位置以下较浅部位的缺陷则难以判断,对于桩身的微小或水平整合型裂缝,在锤击的作用下桩身运动显著可能会产生“封闭”现象,导致高应变法对于此类缺陷可能不敏感｡当发现浅部缺陷时可采用开挖验证方法,当发现深部缺陷时可采用钻芯法进行验证｡

钻芯法检测较为直观,采用肉眼观察的方法,桩身内部离析､夹泥､空洞等缺陷可直观地呈现,但存在成本高､工期长､容易偏出桩身和无法以点概面反映桩身完整性全貌的缺点｡该方法属破损检测,在检测过程中存在夸大缺陷的严重程度的可能､芯样孔以外的缩径难以验证和裂缝容易被忽视等问题｡在本工程实例中183号桩的桩身中上部的环向裂缝可以被低应变法发现,但容易被单纯用肉眼观察的钻芯法忽略,此时结合孔内成像则可以有效地避免误判或漏判的发生｡结合工程实际情况,当缺陷可能为裂缝时,可采用钻芯法结合孔内成像的方法进行验证｡

3、结语

1)对混凝土灌注桩进行桩身完整性检测时,应在保证准确全面判定的原则上,优先选适用､快速､经济的检测方法,低应变法及声波透射法在成本及时效性来说大大优于高应变法及钻芯法｡

2)混凝土灌注桩的桩身完整性检测方法原理不同,方法适用的条件各不相同,当一种方法不能全面评判时,应根据工程的实际情况选择合适的验证方法进行核验,以避免误判或漏判｡桩身浅部的缺陷宜开挖验证,大尺寸基桩宜用高应变法及声波透射法补充验证低应变法结果,在声测结果异常或声测管预埋不到位时宜采用钻芯法检测并结合孔内成像的验证手段｡

3)桩身完整性检测方法在准确可靠和直观性的“高”和“低”上是相对的,各种检测方法应相结合､灵活运用,“取长补短”,才能使灌注桩的完整性检测结果更加准确可靠｡在检测过程中验证确有缺陷桩后应分析原因且扩大检测范围,并采取相关补强加固处理的措施｡处理掉缺陷桩的隐患后才能为上部结构打下坚实的基础｡

参考文献:

[1]陈凡,徐天平,陈久照,等.基桩质量检测技术[M].北京:中国建筑工业出版社,2014.

[2]卓维松.灌注桩桩基质量检测技术综述[J].西部探矿工程,2010(8):16-20.

[3]中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑基桩检测技术规范:JGJ106—2014[S].北京:中国建筑工业出版社,2014.

[4]温庆敬,袁继雄.桩基检测方法的适用性和验证检测的探讨[J].广东土木与建筑,2004(10):57-58.

[5]曾志崧.多种检测方法在大直径混凝土灌注桩桩身完整性检测中的综合应用[J].福建建筑,2023(10):71-75.

[6]张雄水.某桥梁嵌岩灌注桩多种检测方法的对比分析[J].工程勘察,2015(9):95-98.

[7]黄良机.混凝土灌注桩桩身完整性的精细化复测和定量化评估[J].工程质量,2021,39(12):60-64.

基金资助:福建省科技厅引导性项目(项目编号:2015H0004);

文章来源:连裕鑫.混凝土灌注桩桩身完整性的验证检测实例分析[J].山西建筑,2025,51(05):86-89.