1鉆孔灌注村檢測(cè)技術(shù)
鉆孔灌注樁由于其施工工藝成熟、承載力高、適用范圍廣泛應(yīng)用于公路、鐵路橋梁高等結(jié)構(gòu)工程基礎(chǔ)中。高等級(jí)公路大、中、小橋和互通式立交橋，基本采用鉆孔灌注樁。但是，由于鉆孔灌注樁是一項(xiàng)隱蔽工程，較多的建設(shè)單位關(guān)心其工程施工質(zhì)量。但實(shí)踐表明，仍有5%~20%的鉆孔灌注樁存在不同程度的質(zhì)量問題。加強(qiáng)施工階段樁基檢測(cè)，可以有效地避免質(zhì)量束故發(fā)生，并及時(shí)采取補(bǔ)求措施，減少經(jīng)濟(jì)損失。
樁基檢測(cè)技術(shù)有多種方法，如彈性波法、超聲波法、抽芯試驗(yàn)法等。彈性波法根據(jù)錘擊程度分為高應(yīng)變檢測(cè)法和低應(yīng)變檢測(cè)法，二午以樁基是否產(chǎn)生位移及位移趨勢(shì)為界限。表1給出了這些檢測(cè)方法的檢測(cè)內(nèi)容及特點(diǎn)。其中，低應(yīng)變檢測(cè)方法以其操作方便快速，準(zhǔn)備工作少，作業(yè)面小，費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)被廣大檢測(cè)部門所采用。
2低應(yīng)變檢測(cè)原理
低應(yīng)變檢測(cè)基本原理是用較小的力錘敲擊樁頂，給樁一定的能量，使樁中產(chǎn)生應(yīng)力波，檢測(cè)和分析應(yīng)力波在樁中的傳播過程中遇到彈必介質(zhì)突然發(fā)生變化的界面，將會(huì)產(chǎn)生反射和透射，根據(jù)波的反射時(shí)間和樁體中的波速就可以估算出樁長(zhǎng)或缺陷的位置。
2.1彈性桿內(nèi)的波動(dòng)方程
當(dāng)樁體的橫向尺寸與波長(zhǎng)相比很小時(shí)，可以用一維波動(dòng)現(xiàn)論描述桿的波動(dòng)問題。波在桿中傳播速度C，與桿的彈性模量E、截面積A密切相關(guān)，并存在：
Z=EA/C （1）
式中：Z為桿的波阻抗。
設(shè)應(yīng)力波為F（t），當(dāng)應(yīng)力波從波阻抗Z1界面?zhèn)鞑サ讲ㄗ杩筞2界面時(shí)，則應(yīng)力波發(fā)生反射波FR（t）和透射波FT（t）。
根據(jù)式（2）、（3）有如下推論：
（1） 均勻完整樁（樁徑一致，樁質(zhì)量均勻）：不存在反射波FR（t）和透射波FT（t），輸入應(yīng)力小波F（t）不發(fā)生變化，達(dá)到樁底（Z2=0），只有反射波FR（t），且FR（t）=F（t）。
?。?） 不均勻樁（樁徑發(fā)生變化，或樁身混凝土質(zhì)量發(fā)生變化）：①樁波阻抗Z降低，表現(xiàn)為樁徑縮小或樁身混凝土質(zhì)量降低，此時(shí)，產(chǎn)生應(yīng)力波反射（FR（t）為負(fù)，拉應(yīng)力反射）。②樁小波阻抗Z增加，表現(xiàn)為樁徑增加或樁射擊混凝土彈性模量E增加，此時(shí)，產(chǎn)生應(yīng)力波反射擊（FR（t）為正，壓力反射擊）。
2.2低應(yīng)變力反射
?。?） 低應(yīng)變檢測(cè)是建立在一維桿波動(dòng)理論基礎(chǔ)上，即桿的長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于桿的直徑。根據(jù)國內(nèi)外低應(yīng)變檢測(cè)儀器（如美國PDI公司PITCollector），大致存在相同的使用條件，即樁長(zhǎng)大于10倍樁徑。
（2） 低應(yīng)變是因錘擊能量較低，不足以引起樁體發(fā)生位移趨勢(shì)而得名，對(duì)于較長(zhǎng)的樁基，錘擊能量沿樁身傳播由于周圍土的摩阻力等外界因素影響而降低。不同的檢測(cè)儀器有不同樁長(zhǎng)條件限制，一般為樁長(zhǎng)小于30村徑。
對(duì)于較大直徑的短粗樁或較長(zhǎng)的樁，宜采用超聲波法、高應(yīng)變法或抽芯試驗(yàn)方法進(jìn)行檢測(cè)，建議不采用低應(yīng)變檢測(cè)，以免作出錯(cuò)誤的結(jié)論。
3低應(yīng)變檢測(cè)注意事項(xiàng)
低應(yīng)變檢測(cè)除了清理較好的樁頭、正確安置傳感器、恰當(dāng)?shù)腻N擊、明顯的樁尖反射等條件外，筆者在樁基檢測(cè)中，針對(duì)橋梁工程樁基檢測(cè)，還應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：
?。?） 橋梁鉆孔灌注樁樁徑較大，一般在0.8~1.2m之間，有的樁徑達(dá)1.5m以上。針對(duì)較大直徑樁基，應(yīng)沿2/3樁基不同測(cè)點(diǎn)采集信號(hào)是否相同；同一工地不同樁基采集信號(hào)是否相同。
?。?） 對(duì)于采用護(hù)筒或圍堰施工的樁基，應(yīng)考慮外部護(hù)筒及圍堰直徑比設(shè)計(jì)樁徑偏大，引起樁頭擴(kuò)徑的虛假信號(hào)。
?。?） 清除樁頭時(shí)，有單位采用擊鉆設(shè)備或重夯方法，容易引起樁頭部分發(fā)生損壞，存在“暗傷”，應(yīng)力波傳播至此會(huì)引起波的反射，導(dǎo)致錯(cuò)誤結(jié)論。因此，清除樁頭時(shí)，最好采用沖擊振動(dòng)較小的設(shè)備，或手工錘鑿樁頭。
（4） 縮徑（截面積A減?。┖突炷临|(zhì)量降低（彈性模量E降低）表現(xiàn)的信號(hào)較相似。應(yīng)結(jié)合工程地質(zhì)鉆探資料，考慮地層中理否存在軟塑土體。并根據(jù)灌注混凝土原始記錄，計(jì)算混凝土的灌入量V以及混凝土灌入時(shí)上升的高度H二者之比，得出實(shí)際灌注混凝土樁徑D，現(xiàn)設(shè)計(jì)樁徑進(jìn)行比較，經(jīng)區(qū)別信號(hào)反映是縮徑還是混凝土質(zhì)量降代，不能一概而論為某一種原因所致。
圖1信號(hào)還表明，樁身4~5m處存在缺陷，可能是縮徑，也可能為混凝土質(zhì)量降低。結(jié)合地質(zhì)勘探資料，樁址土層塑性指數(shù)不高，強(qiáng)度較高，不存在軟塑土。分析施工灌樁現(xiàn)場(chǎng)記錄（見表2），從首批灌注混凝土后單位長(zhǎng)度混凝土數(shù)量差別不大。鑒于以上分析，此處為混凝土質(zhì)量降低缺陷。
4實(shí)例公析
圖1所示為一樁基現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)信號(hào)，樁基設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為24m，樁徑為1.2m。信號(hào)表明樁頂以下1m內(nèi)擴(kuò)徑?？紤]到施工工藝為磚砌護(hù)筒，設(shè)計(jì)樁徑為1.2m，而磚砌護(hù)筒直徑達(dá)1.5m，檢測(cè)時(shí)沒有拆除磚護(hù)筒，因此出現(xiàn)樁頂擴(kuò)徑信號(hào)。
5結(jié)語
?。?） 低應(yīng)變檢測(cè)以其快速、高效、方便在橋梁鉆孔灌注樁的檢測(cè)中發(fā)揮較大作用，但應(yīng)結(jié)合具體情況和該法的使用條件，決定是否選用。
（2） 由于低應(yīng)變樁基檢測(cè)原理及公式推導(dǎo)是建立在一維無約束桿波傳播理論基礎(chǔ)上，而實(shí)際鉆孔灌注樁由于地質(zhì)條件復(fù)雜、施工工藝差別等客觀因素，與上述理想狀態(tài)有較大的差別，如低應(yīng)變檢測(cè)發(fā)現(xiàn)樁基存在嚴(yán)重質(zhì)量問題，應(yīng)再配合抽芯試驗(yàn)，進(jìn)行抽樣驗(yàn)證。
