各類型樁樁身完整性檢測分析及質量控制

鄭智芳

0 引言

各種類型樁成樁后樁身完整性的質量各有千秋，不同程度的影響工程質量，一旦嚴重就要采取補強或補樁的措施，造成經濟損失和工期延誤。由于我區地處沿海，常有的成樁類型有CFG樁、混凝土灌注樁、預應力管樁等。樁身完整性檢測是基于反射波法(即一維波動理論分析)的檢測，對其采集信號要全面、客觀的加以分析和驗證。

針對不同類型的樁，本文對樁身完整性提出檢測分析，并對其質量加以控制。

1 各種類型樁概述

1.1 CFG 樁

CFG樁又稱為水泥粉煤灰碎石樁，由水泥、粉煤灰、碎石、石屑等混合料加水拌合而成，具有沉降變形小、施工簡單、造價低、承載力提高幅度大、適用范圍較廣、社會和經濟效益明顯等特點，廣泛應用于各類工程的地基處理和加固。

成樁后必須經過一定時間的齡期后才可進行承載力的載荷試驗。

施工工藝見圖1。

圖1CFG樁施工工藝圖

1.2 混凝土灌注樁

混凝土灌注樁是在現場樁位上直接成孔，然后在孔內直接澆筑混凝土或安放鋼筋籠再澆筑混凝土而成的樁，其特點是樁長和直徑可按設計要求變化自如、樁端能可靠的進入持力層、單樁承載力大、擠土影響小，但成樁工藝復雜、成樁質量與施工有密切關系。按成孔方法可分為轉、鉆孔灌注樁、沉管灌注樁、人工挖孔灌注樁、爆擴灌注樁。施工工藝如CFG樁。

1.3 預應力管樁

隨著沿海城市經濟的發展，預應力管樁普遍應用于建筑工程樁基礎的設計。特別是地基中存在較厚的地下軟弱土層(如淤泥層)時，更是設計首選的預應力管樁樁基礎形式。預應力管樁是一種細長空心等截面預制混凝土構件，具有節能環保、提高地基承載能力、保證工期、加快工程進度、提高經濟效益，在建筑工程樁基礎設計中占有重要的地位。預應力管樁主要分為三種，預應力高強混凝土管樁(代號PHC)、預應力混凝土管樁(代號PC)、預應力混凝土薄壁管樁(代號PTC)。在本地區最常用的施工方法是錘擊法和靜壓法。

2 各種類型樁成樁后樁身完整性的檢測和分析

混凝土樁身完整性的檢測是通過實測樁頂加速度或速度響應時域曲線，即一維波動理論分析來判定基樁的樁身完整性，這種方法稱之為反射波法，由一維波動理論可知，樁阻抗是其橫截面積、材料密度和彈性模量的函數:

Z=EA/C=ρcA(確定此公式的正確性)。檢測時通過樁身頂部進行豎向激振產生彈性波，彈性波沿著樁身向下傳播。當樁身阻抗在樁身截面積變化(如縮小或擴大)部位或界面有明顯差異(如樁身混凝土嚴重不密實、樁身不連續、由混凝土到持力層等)，將出現反射波，經傳感器接收、儀器放大、濾波和數據處理就可以識別來自樁身不同的反射信息。現筆者結合這幾種樁型實際易產生的幾種缺陷作分析。

2.1 CFG 樁

CFG樁的質量問題通過樁身完整性的檢測主要有:淺部水平斷裂、樁身夾泥、樁身混凝土離析、截面縮頸、達不到設計長度等。CFG樁常見的質量缺陷就是淺部水平斷裂，比較典型的反射波見圖2。

圖2 CFG樁檢測典型反射波示意圖

2.2 混凝土灌注樁

混凝土灌注樁的質量問題通過樁身完整性的檢測主要有:水平斷裂、樁身夾泥、樁身混凝土離析、截面縮頸、達不到設計長度等。鉆孔灌注樁施工質量的因素多且復雜，施工中常遇到塌孔、灌注混凝土受阻、鋼筋籠上浮、縮頸與斷樁等問題，處治不當將造成延誤工期、經濟損失嚴重的后果。樁身完整性檢測中由于施工工藝造成的質量缺陷比較典型的反射波見圖3。

圖3 混凝土灌柱樁檢測典型反射波示意圖

2.3 預應力管樁

預應力管樁的質量問題通過樁身完整性的檢測主要有:樁法蘭片打松脫、樁頭打劈、接樁脫焊等。通過近年來對預應力管樁的樁身完整性檢測來看，焊接質量問題也時常在工程中出現，極易造成工程質量事故，樁身完整性檢測中由于接樁造成的質量缺陷比較典型的缺陷反射波見圖4。

圖4 預應力管樁檢測典型反射波示意圖

2.4 完整樁分析判定

從時域信號或頻域曲線特征表現的信息判定相對來說較簡單直觀，而分析缺陷樁信號則復雜些，有的信號的確是因施工質量缺陷產生的，但也有是因設計構造或成樁工藝本身局限導致的不連續斷面產生的，例如灌注樁的逐漸擴徑再縮回原樁徑的變截面，地層硬夾層影響等，混凝土灌注樁前端擴徑再縮回原樁徑的變截面比較典型的缺陷反射波見圖5。

圖5 完整樁檢測典型反射波示意圖

因此，在分析測試信號時，應仔細分清哪些是缺陷波或缺陷諧振峰，哪些是因樁身構造、成樁工藝、土層影響造成的類似缺陷信號特征。另外，根據測試信號幅值大小判定缺陷程度，除受缺陷程度影響外，還受樁周土阻尼大小及缺陷所處的深度位置影響。如何正確判定缺陷程度，特別是缺陷十分明顯時，應仔細對照樁型、地質條件、施工情況結合當地經驗綜合分析判斷;不僅如此，還應結合基礎和上部結構形式對樁的承載安全性要求，考慮樁身承載力不足引發樁身結構破壞的可能性，進行缺陷類別劃分，不宜單憑測試信號定論。

3 質量控制

1)CFG樁根據檢測質量缺陷主要控制以下幾個方面:

a.CFG樁基礎開挖:樁體經一定齡期達到規定強度，才可進行基槽開挖;如樁頂離地面在1.5 m以內，宜用人工開挖;如大于1.5 m，當采用機械開挖時保留下部0.7 m宜用人工開挖，以避免機械碰斷淺部基樁。

b.混合料坍落度過大，會形成樁頂浮漿過多，樁體強度也會降低。坍落度控制在3 cm～5 cm，和易性好，當拔管速率為1.2 m/min～1.5 m/min時，一般樁頂浮漿可控制在10 cm 左右，易控制成樁質量。

c.泵送混凝土過程中如發生意外必須停機，待排除故障后，鉆機向下鉆1 m后再重新施工，確保不發生斷樁。

d.在施工過程中，應加強成孔深度的控制，以確保有效樁長符合設計要求。同時加強施工場地標高和已打樁樁頂標高觀測，發現問題時以便針對性地采取有效措施，控制成樁質量。

2)混凝土鉆孔灌注樁施工質量的因素多且復雜，主要控制以下幾個方面:

a.防止灌注樁成樁截面上縮頸，成孔時，應加大泵量，加快成孔速度，快速通過，在成孔一段時間，孔壁形成泥皮，孔壁不會滲水，亦不會引起膨脹，如出現縮頸，采用上下反復掃孔的辦法，以擴大孔徑。

b.防止灌注樁樁底沉渣量過大，應進行二次清孔。二次清孔可利用導管進行，準備一個清孔接頭，一頭可接導管，一頭接膠管，在導管下完后，提離孔底0.4 m，在膠管上接上泥漿泵直接進行泥漿循環。二次清孔優點:及時有效保證樁底干凈。

c.防止鋼筋籠上浮，當發現鋼筋籠開始上浮時，應立即停止澆筑，并準確計算導管埋深和已澆混凝土標高，提升導管后再進行澆筑，上浮現象即可消除。

d.防止斷樁與夾泥層，認真做好清孔，防止孔壁坍塌;盡可能提高混凝土澆筑速度，開始澆混凝土時盡量積累大量混凝土，產生極大的沖擊力可以克服泥漿阻力，接著快速連續澆筑，使混凝土和泥漿一直保持流動狀態，可防導管堵塞;提升導管要準確可靠，灌注混凝土過程中隨時測量導管埋深，并嚴格遵守操作規程;灌注水下混凝土前檢查導管是否漏水、彎曲等缺陷，發現問題要及時更換。

3)預應力管樁存在的質量缺陷主要控制以下幾個方面:

a.測量放線、打樁施工順序、基坑土方開挖可以制定詳細可實施性的施工方案，提前制定預案加以防治。

b.采用符合施工要求的機械設備;打樁前做好場地平整和對地層的了解;加強監督確保樁錘樁帽樁身同軸;送樁深度要合理或者制定有效的控制措施，避免因送樁太深而導致樁傾斜。

c.選擇質量較好的工程樁;在打樁過程中如有施打困難，查明原因后再進行打樁，且不可盲目過度錘擊;加強現場施工管理和現場監督工作，隨時控制貫入度及樁的回彈情況。

d.必須嚴格按要求進行焊接。具體做法是焊接前應把兩節樁的端頭鋼板除銹，并在保證兩樁對接垂直后方能施焊。焊接時由兩個焊工相對進行焊接，先對稱點焊以固定上下樁接口。接口施焊應分多層焊接，焊接一層后清理凈焊渣再沿著相反方向進行施焊且不少于兩層，同時保證焊縫連續飽滿。焊接完畢后根據地層情況應自然冷卻后再進行打樁，注意嚴禁用水冷卻，防止焊縫出現冷淬現象。對重要工程的電焊接樁還應做10%的焊縫探傷檢查。

4 結語

人員水平低、測試過程和測量系統各環節出現異常、人為信號再處理影響信號真實性等，均直接影響結論判斷的正確性，只有根據原始信號曲線才能鑒別。同時作為現場工程檢測的技術人員，要不斷地豐富理論知識和實踐經驗，全面、客觀的分析和驗證每一個檢測結果，為工程提供詳實、準確、全面、客觀的檢測數據。

[1]JGJ 106-2003，建筑基樁檢測技術規范[S］.

[2]JGJ 94-2008，建筑樁基技術規范[S］.