鉆孔灌注樁質(zhì)量檢測(cè)方法
2015-06-03
一、鋼筋混凝土鉆孔灌注樁常見的質(zhì)量缺陷及其原因
1.鋼筋混凝土鉆孔灌注樁常見的質(zhì)量缺陷
由于灌注樁的成孔是在樁位處的地面下或水下完成的，施工工序多，質(zhì)量控制難度大，稍有不慎易產(chǎn)生斷樁等嚴(yán)重缺陷。據(jù)統(tǒng)計(jì)國(guó)內(nèi)外鉆孔灌注樁的事故率高達(dá)5%~10%。因此，灌注樁的質(zhì)量檢測(cè)就顯得格外重要。灌注樁成樁質(zhì)量通常存在兩個(gè)方面的問題：一是屬于樁身完整性，常見的缺陷有夾泥、斷裂、縮頸、擴(kuò)頸、混凝土離析及樁頂混凝土密實(shí)度較差等。二是嵌巖樁，影響樁底支承條件的質(zhì)量問題，主要是灌注混凝土前清孔不徹底，孔底沉淀厚度超過規(guī)定極限，影響承載力。
2.鋼筋混凝土灌注樁缺陷產(chǎn)生的原因
①灌注混凝土過程中，導(dǎo)管埋入混凝土中的深度不夠，致使新灌混凝土上翻，或提升導(dǎo)管速度過快，導(dǎo)致導(dǎo)管中翻水，造成兩次灌注，使樁身形成水泥的斷裂界面。
?、谟捎谝馔馇闆r導(dǎo)致混凝土澆注過程間斷時(shí)間較長(zhǎng)(如混凝土供應(yīng)跟不上等)，發(fā)生混凝土凝結(jié)，與后澆筑的混凝土間形成斷裂界面。
?、劭字兴^下降，對(duì)孔壁的靜水壓力減小，導(dǎo)致局部孔壁土層失穩(wěn)坍落，造成混凝土樁身夾泥或縮頸?？妆谔洳糠至粝碌目吡?，成樁后形成擴(kuò)頸。
?、芑炷翑嚢璨痪鶆颍蜻\(yùn)輸路徑太長(zhǎng)、或?qū)Ч苈┧?，混凝土受水沖泡等，使粗骨料集中在一起，造成樁身混凝土離析。
?、萦捎阢@孔過程控制不嚴(yán)而出現(xiàn)斜孔、拓孔等現(xiàn)象發(fā)生，又沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)，也會(huì)導(dǎo)致樁身缺陷。
二、樁基質(zhì)量檢測(cè)方法
1.鉆芯檢測(cè)法。
由于大直徑鉆孔灌注樁的設(shè)計(jì)荷載一般較大，用靜力試樁法有許多困難，所以可用地質(zhì)鉆機(jī)在樁身上沿長(zhǎng)度萬向鉆取芯樣，通過對(duì)芯樣的觀察和測(cè)試確定樁的質(zhì)量。們這種方法只能反映鉆孔范圍內(nèi)的小部分混凝土質(zhì)量，而且設(shè)備龐大、費(fèi)工費(fèi)時(shí)、價(jià)格昂貴，不宜作為大面積檢測(cè)方法，而只能用于抽樣檢查，一般抽檢總樁量的3%～5%，或作為無損檢測(cè)結(jié)果的校核手段。
2.振動(dòng)檢測(cè)法(應(yīng)力反射波法)。
又稱動(dòng)測(cè)法。它是在樁頂用各種方法施加一個(gè)激振力，使樁體及致樁土體系產(chǎn)生振動(dòng)。或花樁內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力波，通過對(duì)波動(dòng)及波動(dòng)參數(shù)的種種分析，以推定樁體混凝土質(zhì)量及總體承載力的一種方法。這類方法主要有四種，分別為敲擊法和錘擊法、穩(wěn)態(tài)激振機(jī)械阻抗法、瞬態(tài)激振機(jī)械阻抗法、水電效應(yīng)法。由于此法不會(huì)對(duì)樁本身造成任何傷害，所以又稱其為無損檢測(cè)，本文將重點(diǎn)介紹此法的具體檢測(cè)方法及原理。
3.超聲脈沖檢驗(yàn)法。
此法是在檢測(cè)混凝土缺陷的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。其方法是在樁的混凝土灌注前沿樁的長(zhǎng)度萬向平行預(yù)埋若干根檢測(cè)用管道，作為超聲檢測(cè)和接收換能器的通道。檢測(cè)時(shí)探頭分別在兩個(gè)管子中同步移動(dòng)，沿不問深度逐點(diǎn)測(cè)出橫斷面上超聲脈沖穿過混凝土?xí)r的各項(xiàng)參數(shù)，并按超聲測(cè)缺原理分析每個(gè)斷面上混凝土質(zhì)量。施工時(shí)若沒有預(yù)先埋設(shè)管道，則無法用此法進(jìn)行檢測(cè)，這是其受限之處。
4.射線法。
該法是以放射性同位素輻射線在混凝土中的衰減、吸收、散射等現(xiàn)象為基礎(chǔ)的一種方法。當(dāng)射線穿過混凝土?xí)r，因混凝土質(zhì)量不同，接收儀所記錄的射線強(qiáng)弱發(fā)生變化，據(jù)此來判斷樁的質(zhì)量。
三、樁基無破損的動(dòng)力檢測(cè)法
1.反射波法的基本原理。
目前在橋梁樁基檢測(cè)過程中最常用的方法是應(yīng)力反射波法。反射波法源于應(yīng)力波理論，基本原理是在樁頂進(jìn)行豎向激振，彈性波沿著樁身向下傳播。在樁身明顯存在波阻抗界面(如樁底、斷樁或嚴(yán)重離析等部位)或樁身截面積變化(如縮頸或擴(kuò)頸)部位，將產(chǎn)生反身波。經(jīng)接收、放大濾波和數(shù)據(jù)處理，可識(shí)別來自樁身不同部位的反射信息。據(jù)此計(jì)算樁身波速、判斷樁身完整性和混凝土強(qiáng)度等級(jí)。
2.實(shí)測(cè)曲線判讀解釋的基本方法。
由于樁身種類復(fù)雜，實(shí)測(cè)曲線判讀人員的技術(shù)水平有限，實(shí)測(cè)資料的解釋是一項(xiàng)較為困難的工作。
第一，缺陷存在可能性的判讀。判斷樁身缺陷存在與否，需分辨實(shí)測(cè)曲線中有無缺陷的反射信號(hào)，及分辨樁底反射信號(hào)，這對(duì)缺陷的定性及定量解釋是有幫助的。樁底反射明顯，一般表明樁身完整性好，或缺陷輕微、規(guī)模小。另外計(jì)算樁身平均波速，從而評(píng)價(jià)樁身是否有缺陷及其嚴(yán)重程度。此外，還應(yīng)分析地層等資料，排除由于樁周土層波阻抗變化過大等因素造成的假反射現(xiàn)象。
第二，多次反射及多層反射問題。當(dāng)實(shí)測(cè)曲線中出現(xiàn)多個(gè)反射波至?xí)r，應(yīng)判別它是同一缺陷面的多次反射，還是樁間多次缺陷的多層反射，前者，即缺陷反射波在樁頂面及缺陷面間來回反射，其主要特征:反射波至?xí)r間成倍增加，反射波能量有規(guī)律遞減。后者往往是雜亂的，不具有上述規(guī)律性。多次反射現(xiàn)象的出現(xiàn)，一般表明缺陷在淺部，或反射系數(shù)較大(如斷樁)。它是樁頂存在嚴(yán)重離析或斷樁的有力證據(jù)。多層反射不只表明缺陷可能有多處，而且由下屬缺陷反射波住能量上的相對(duì)差異，可推測(cè)上部缺陷的性質(zhì)和相對(duì)規(guī)模。
3.影響基樁質(zhì)量檢測(cè)波形的因素。
第一，露出于樁頭的鋼筋對(duì)波形的影響。由于灌注樁考慮到以后的承臺(tái)問題，樁頭均有鋼筋露出，這對(duì)實(shí)測(cè)波形有一定的影響，嚴(yán)重時(shí)可影響反射信號(hào)的識(shí)別。
第二，樁頭破損對(duì)波形的影響。灌注樁頭表面松散，將使彈性波能量很快衰減，從而削弱樁尖及樁底反射信號(hào)，影響波形的識(shí)別。有效途徑是：將松散處鏟去。
第三，樁的強(qiáng)度對(duì)波形的影響。樁的齡期短，強(qiáng)度低，將降低應(yīng)力波在混凝土中的傳播速度，影響對(duì)樁長(zhǎng)的判別。
結(jié)束語
運(yùn)用應(yīng)力波反射法檢測(cè)鉆孔灌注樁的施工質(zhì)量，具有檢測(cè)速度快、費(fèi)用低、便于全面普查樁的質(zhì)量、判別樁的完整性和質(zhì)量缺陷，是一種值得推廣的方法。但此法有時(shí)受監(jiān)測(cè)環(huán)境的干擾，可靠度下降，通常可結(jié)合超聲波法或鉆孔取芯法等方法進(jìn)行復(fù)核，以確保樁基質(zhì)量的萬無一失。
