摘要：本文通过一些典型的工程实例, 来阐述混凝土基桩在低应变反射波法检测中存在的问题和在施工过程中应特别注意的问题。
关键词：反射波法 混凝土基桩 负向反射峰
由于场地工程地质条件差异等方面的原因, 各类桩基础在广东地区均得到应用。多年来的实践证明, 反射波法在基桩完整性检测方面有着高效便捷的特点。这里通过一些典型的工程实例, 来说明混凝土基桩在施工过程中应特别注意的问题, 以及低应变反射波法在检测时应注意的问题, 为桩基础的设计和施工提供参考。
1 工程实例
( 1) 夯扩灌注桩
某工程为多栋6 层厂房和办公楼, 框架结构, 设计采用Φ450mm 的夯扩灌注桩, 设计桩长8～9m。持力层为中密、饱和砾砂。桩身混凝土强度等级为C25。该工程地质条件为: 0 ～1.4m 素填土; 1.4 ～1.8m 耕土; 1.8～2.7m 粉质粘土; 2.7～4.0m 含粘性土砾砂; 4.0～6.4m 细砂; 6.4～10.0m 中密、饱和砾砂; 10.0～12.1m 全风化混合花岗岩。
在所检测的316 根桩中, 有26 根有明显缺陷,不合格比例达到8.2%。开挖后显示的缺陷表现为两类: 一类是浅部水泥混凝土呈片状, 所采集的曲线表现为低频或杂波, 从敲击过程能判断有夹层存在; 另一类是约在5.0m 处几乎无水泥, 见图1 的15 号桩和18 号桩的实测曲线( 除去约1m 的松散片状混凝土后的实测曲线) 。
事故原因: 夯扩灌注桩有两种施工方法, 即振动沉管夯扩桩和锤击沉管夯扩桩。该工地采用前者, 用振动加压将单管打入到设计深度, 往管内灌入一定高度的混凝土后向上提管; 提管时管尖活瓣打开, 混凝土进入孔底, 管尖活瓣在外侧阻力作用下关闭, 在振动加压时, 混凝土向下部和四周挤压, 形成扩大头和桩身。浅部水泥混凝土呈片状是由于夯扩灌注桩在导管提升到近地表时, 管内混凝土量少, 压力不够, 加之施工中提升过快, 导致浅部混凝土在导管扰动作用下遭到破坏。除去浅部片状混凝土后再检测, 距桩头( 平地面) 4.5～5.5m 范围内有明显缺陷, 从地质资料分析,4.0～6.4m 为细砂层, 局部富含水, 导管拔起后, 导致混凝土中的水泥被水稀释并被大量带走。
该类桩适用于工程地质条件较好的地区, 在流塑性淤泥质土、富含水砂层及流砂层较厚的地区使用较易出现质量问题。另外, 受沉管深度的限制, 设计时要考虑持力层的埋藏深度是否适合采用沉管灌注桩。该类桩在导管提升至近地表时, 管中必须有足够的混凝土, 避免浅部因压力不足出现质量问题。在检测中如发现采集曲线异常或敲击时有“ 噗噗”声, 应排除干扰, 必要时开挖, 从而确保采集到有效的信号。
( 2) 人工挖孔灌注桩
深圳某商住楼, 11 层, 框剪结构。基础采用桩径为Φ1200～Φ1400mm 的人工挖孔灌注桩, 设计混凝土强度等级为C20, 设计桩长20～30m。
根据要求检测的27 根桩中, 有10 根为Ⅲ类桩,不合格比例达37.0%。从实测曲线上看, 缺陷位置分布于距桩头7.2～15.2m 的广泛区域内( 见图2 所示的27 号桩和24 号桩曲线) , 因此排除了地质条件对成桩缺陷的主要影响。通过对两根桩抽芯检测, 对应反射波法所示缺陷位置有厚薄不等的水泥浆, 而该位置上下的混凝土均胶结良好。
事故原因: 该工程采用的是商品混凝土, 在桩的灌注过程中, 由于混凝土未能及时连续的灌注, 在桩下部灌注的混凝土表面浮了一层水泥浆, 等上段的混凝土灌注后, 这一位置就形成了一个薄弱层, 导致反射波法有明显的反射。该工程其余正常灌注的桩的反射波曲线均表现出完整的桩身和良好的嵌岩性状( 见图2 的12 号桩曲线) 。
反射波法在检测该类桩时须注意:
①多点采样。这类桩桩径较大, 多点采集信号可以加大覆盖面, 避免局部缺陷的漏测。
②当反射波法测得的曲线桩底反射不明显时,要了解持力层情况; 当持力层和桩身的阻抗值很接近时无界面反射, 但可以判定为完整桩。
③反射波法测试信号表现为完整桩, 但抽芯发现其整体呈蜂窝及均匀的松散状态, 其桩身混凝土强度通常达不到设计要求, 因此采集曲线的波速异常应当予以重视。
( 3) 预应力管桩
工程A 位于深圳宝安区某工业园的宿舍工程,高六层, 框架结构。该工程基桩采用桩径为Ф500mm的预应力混凝土管桩, 设计混凝土强度等级为C80,设计桩长25.0m。所检测的9 根桩中, 三根桩判为IV类桩, 详情如表1, 实测曲线见图3。
事故原因: 从测试曲线上看, 三根桩的缺陷位置较一致。在施工现场看到, 三根桩的露出部分均为1.3m 左右, 都有不同程度的倾斜。在桩的一侧堆积了开挖的土方, 而另一侧洼地里有大量积水。因此使基桩水平向承受了过大的压力, 导致桩身受损。
工程B 位于宝安区龙华镇, 为3～4 层别墅, 框架结构, 基础采用Ф300mm 和Ф400mm 的预应力管桩,设计桩长30m。场地地质情况见表2, 实测曲线见图4。
在检测的基桩中, 26 号和38 号的反射波曲线见图4 中的26( a) 号和38( a) 号, 在桩浅部均有一高的负向反射峰( 箭头所示) 。其后应是负向反射峰的回波, 表现为振荡曲线, 无法反映该负向反射峰位置以下的桩的信息。
原因分析: 现场了解到部分场地基础有加灰压实, 26 号和38 号桩上露桩身长度分别约1.2m 和2.0m。为排除可能存在的桩侧土阻力的影响, 将26号桩挖去约2.0m 的桩周土, 38 号桩沿桩周灌水后再次测得的曲线见图中的26( b) 号和38( b) 号。因此确定高的负向反射峰为密实的桩周土的影响。
施工要点: ①合理选锤, 重锤低击。在承载力满足设计要求下, 将桩顺利打入到设计深度。②正确地确定收锤标准。除了纯摩擦桩( 广东极少) 外, 通常是以最后贯入度作为收锤标准。贯入度大小与打桩锤重量、落距及单桩设计承载力、工程地质条件、桩径和桩长等因素有关, 不能将贯入度作为唯一的收锤标准, 经验值采用20～40mm/10 击。③桩身垂直, 切勿偏打。垫层厚度适中。④接头焊接质量要保证。⑤在较厚的粘土、粉质粘土层中, 宜连续将桩打入到持力层。⑥在管桩密集的软土地区开挖基坑, 必须使桩周受力均衡, 防止桩身倾斜。
反射波法在检测时须注意: ① 对于桩头破碎的管桩, 低应变无法判断, 须结合其它手段来加以验证。② 法兰盘松动导致信号畸变, 应排除后再测。③ 对于较长的管桩, 在侧摩阻较大的情况下, 反射波法很难看到桩底反射。④ 夯实地表后打桩及桩浅部土侧摩阻较大时, 会出现类似缺陷的反射造成误判( 如图4 中的26( a) 、26( b)及38( a) 、38( b) ) 。⑤ 对桩身存在的纵向裂缝反射波法无反映。
2 结语
反射波法在检测桩身完整性方面有其高效、准确的优势。但大量的实践表明, 由于各类混凝土基桩的施工和成型工艺不同, 也存在一些不足和局限性。在实践中我们要充分了解被检测桩的信息, 扬长避短, 确保真实、有效地反映基桩信息, 为工程施工质量把好基础关。
参考文献：
[1]刘金励.桩基工程技术.中国建材工业出版社
