麦俊雯
广东广联检测技术股份有限公司 广东佛山 528000
摘要：桩基础属于地下隐蔽工程，为保障其质量，就必须检测桩的完整性。目前，对于灌注桩桩身完整性的检测方法有很多，本文主要阐述了三种桩身完整性检测方法的工作原理，并结合工程实例，就三种桩身不同位置的常见缺陷说明低应变法、声波透射法和钻芯法的综合应用，为同类施工检测提供借鉴。
关键词：灌注桩；桩身完整性；检测
引言
在我国建筑行业中，灌注桩因其具备施工时无振动和噪音小、承载力高等优点，在建筑施工中得到了广泛的应用。由于桩基础存在一定的决定性和隐蔽性，在实际建设过程中，又容易受到其他方面的影响，因此为了确保桩基工程的质量，有必要进行桩身完整性检测。目前，现行的桩身完整性检测方法主要有低应变法、声波透射法、钻孔取芯法和高应变法，但这几种方法各有优缺点，需要结合实际情况，综合考虑，才能选出科学的方法。基于此，本文通过三个工程实例说明完整性检测中不同方法的灵活应用。
1.检测方法
1.1低应变法
低应变检测方法有多种类型，常用低应变反射波法。该方法满足一维弹性杆平面应力波的波动理论，通过在桩顶施加激振信号产生应力波，应力波沿桩身传播过程中，遇到不连续界面（如蜂窝、夹泥、断裂、孔洞、松散等缺陷）和桩底面时将产生反射波，分析反射波的传播时间、幅值和波形特征，就能判断桩身完整性[1]。不同缺陷测试的信号特性各不相同：断裂缺陷表现为多次同向反射，难见断裂部位以下缺陷及桩底信号；缩径类缺陷的相位表现为上界面与入射波同向，下界面与入射波反向，严重缩径时可能有多次反射波，一般可见桩底；扩径类缺陷的相位表现与缩径类相反，可能存在多次反射，一般可见桩底。由于地层条件和施工因素，低应变反射波的测试信号可能出现与理论不相符的缺陷，如软土出现缩径现象、硬土出现扩径现象等。在分析判断桩身完整性时，需要综合考虑。
1.2声波透射法
声波透射法在被测桩内埋设若干根竖向平行的声测管，管内注满清水，把发射换能器和接收换能器装置放在声测管中，由超声脉冲发射源在混凝土内激发高频弹性脉冲波，并用高精度的接收系统记录该脉冲波在混凝土内传播过程中表现的波动特性。根据波的初至到达时间和波的能量衰减特性、频率变化及波形畸变程度等特征，可以获得测区范围内混凝土的密实度参数[2]。测试记录不同侧面、不同高度上的超声波动特征，经过处理分析就能判别测区内部存在缺陷的性质、大小及空间位置。用于判断桩身缺陷的声学指标有声速、波幅、主频等参数和波形特点，实际应用时要综合分析确定异常。当出现离析缺陷时，声时变长、声幅衰减、高频衰减，波形发生畸变。当出现断桩或其他严重缺陷时，声时显著变长，声幅明显衰减，频率较低，波形发生严重畸变。尽管声波透射法数据直观，但对于微小裂缝类缺陷还是难以识别。
1.3钻芯法
钻芯法采用钻芯钻探技术沿桩身方向钻取混凝土芯样，对其进行观察和测试来评价桩身的质量，这是对桩身缺陷最直观的一种检测方法[3]。桩身的完整性类别要结合钻芯孔数、现场混凝土芯样特征、芯样试件抗压强度试验结果综合判定。
2.工程实例
某工程灌注桩的桩径800mm、桩长26.0m、桩身混凝土强度C40，属于摩擦桩型。桩周自桩顶而下的地层为新进沉积的细砂，第四纪的细砂、中砂，粉质黏土、黏质粉土，桩底持力层为细砂、中砂层。下面列举三种桩身不同位置的常见缺陷说明低应变反射波法、声波透射法和钻芯法的综合应用。
2.1浅部断桩
图1为1#桩的低应变法检测时域曲线，桩身波速取值3897m/s。由图可以看出，在约3.5m处可见明显的同向反射，在7.0、10.5m等处存在多次反射，无桩底反射波。根据JGJ106－2014《建筑基桩检测技术规范》的“表8.4.3”的桩身完整性判定，将1#桩判为Ⅳ桩，缺陷位置定为桩顶以下3.5m。经现场开挖验证，在3.4m处出现断桩，可能为剔桩头时碰断。
图1 某工程1#桩低应变曲线图
这类浅部断桩缺陷低应变检测中比较容易辨认，缺陷位置较浅，直接现场开挖验证，不需要其他方法的辅助。
2.2桩底沉渣
对2#桩首先采用低应变反射波法进行完整性检测，检测结果如图2所示。
图2 某工程2#桩低应变曲线图
图2的低应变时域曲线无缺陷反射波，但桩底不明显、无反射波信号。根据低应变曲线大概判断此桩无严重缺陷，但是否Ⅰ类桩需其他方法验证。
然后采用声波透射法进行测试，其结果如图3所示。从图中可以看出，在桩身以下25.8～26.0m段出现声速、波幅和PSD曲线明显异常。从图4的波形图可以看出，该段缺陷的声时变大、波幅变低，波形曲线杂乱。对比图3和图4的25.8～26.0m范围内的异常发现，缺陷处的声速、波幅略低于临界值。由于灌注桩为摩擦桩，桩端只提供较小的支撑力。结合低应变和声波透射法的检测结果最终判断该桩为Ⅱ类桩，属于轻微缺陷。该缺陷可能是成孔时沉渣未清理干净产生的，在桩基检测中经常碰到。
2.3中部离析
图5为3#桩的低应变曲线图，从图中可以看出，桩底无反射波，在桩身以下约14m处有一较小的反射波。根据桩基检测规范，不好判定桩的缺陷及完整性。从图6的声波透射测试现场的波列中可以看出，桩顶以下14.0～17.0m范围内声时增大、波幅减小、波形杂乱无章，存在严重缺陷。检测结果如图7所示，桩身下14.0～17.0m段声速、波幅、PSD曲线指标异常，声速和波幅低于临界值，PSD曲线明显畸变、扭曲。根据声波透射法结果，可以推断缺陷段混凝土质量较差，存在松散、离析现象。
考虑到缺陷位于桩身的中部，严重影响桩的承载力，对工程存在安全隐患。经甲方同意，采用钻芯法进行钻探取芯，进一步确认低应变和声波透射法的测试结果。从图8的钻孔取芯结果可以看出，桩顶以下14.0～17.0m段芯样松散、含泥，混凝土破碎，属于严重离析缺陷，这和声波透射法的检测结果相吻合。根据三种方法的结果判定该桩为Ⅳ类桩，避免了严重工程隐患。
3.结语
综上所述，在建筑施工的过程中，桩身完整性检测的主要意义是保证桩身的完整性，找出存在的缺陷和具体的存在位置，以全面提高了工程的施工质量。在桩身完整性的检测中，检测方法都各有其存在的价值和局限性，因此选择方法时需综合考虑费用、效率、场地、精度等因素。在实际桩基检测中，单一的检测方法可能无法全面反映桩身缺陷，容易发生漏判、误判的现象，因此建议采用两种或两种以上的方法进行检测，经过综合分析后，方能给出更为可靠的结果。
参考文献：
[1] 李军, 李戟, 张许平. 钻孔灌注桩完整性检测的综合应用[J]. 山西建筑, 2014, 40(30):95-96.
[2] 沈建平. 混凝土灌注桩桩身完整性检测方法探析[J]. 世界家苑, 2013(3).
[3] 陈征. 桥梁钻孔灌注桩基础桩身完整性的检测方法探析[J]. 新商务周刊, 2017(7).
论文作者:麦俊雯
论文发表刊物:《防护工程》2018年第15期
论文发表时间:2018/10/31
标签：缺陷论文; 完整性论文; 声波论文; 反射论文; 应变论文; 波幅论文; 波形论文; 《防护工程》2018年第15期论文;