爆破致斷基樁的低應變檢測技術

王嶺

摘要：鐵路橋梁經常穿越山區，筆者在檢測山區橋梁基樁過程中常常遇到由于采用爆破法開挖承臺而將基樁破壞的情況，在此結合幾個工程實例探討此類基樁低應變法波形的特點、檢測過程中的注意事項和處理方法。

關鍵詞：爆破致斷 基樁 低應變

中圖分類號：U44 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）10（b）-0040-01

低應變檢測方法的原理及局限。

低應變動力測樁基本原理，即首先將樁體簡化并假設為一維彈性桿件模型，且定義波阻抗概念來描述樁身截面變化，然后根據彈性波的傳播理論，通過樁頂的激勵作用使樁身內部產生波動，由安裝在樁頂的加速度型或速度型傳感器接收不同波阻抗截面的反射波，記錄下自樁頂至樁身彈性波傳播的幅值-時間曲線，最后由曲線相位和幅值變化情況即樁身波阻抗的變化情況，判斷樁身缺陷性質，確定缺陷位置，復核樁長。

目前國內基樁完整性檢測方法中大多采用低應變和超聲波兩種方法，低應變法以其快捷和經濟的特點成為檢測方法的首選。但這種方法有其明顯的局限性：由于波速無法確定所以無法確定樁長及位缺陷位置、存在淺層盲區、對檢測人員經驗要求較高等。

鐵路橋梁經常穿越山區或冰土區，筆者在檢測山區或冰土區橋梁基樁過程中常常遇到由于采用爆破法開挖承臺而將基樁破壞的情況，在此結合幾個工程實例探討此類基樁低應變法波形的特點、檢測過程中的注意事項和處理方法。

現將由于采用爆破法開挖承臺而將基樁破壞典型波形的工程實例列出。

實例一：京福鐵路某大橋10號墩，設計基樁8根，直徑1.0m，C30強度等級，樁長14m，嵌巖樁。從地表至樁底地質依次為腐質粘土、強風化頁巖、弱風化頁巖。波形如下。

此樁經破鑿驗證，從樁頂到向下4m混凝土連續疏松，無肉眼可見裂紋。

實例二：青藏鐵路某特大橋37號墩，設計基樁8根，直徑1.25m，C30強度等級，樁長18m，嵌巖樁。從地表至樁底地質依次為粘土、多年冰土、強風化頁巖、弱風化頁巖。波形如下。

此樁經破鑿驗證，從樁頂到向下3.6m混凝土連續疏松，無肉眼可見裂紋。

實例三：武廣鐵路某大橋7號墩，設計基樁8根，直徑1.0m，C30強度等級，樁長16m，嵌巖樁。從地表至樁底地質依次為碎石土、板巖，全風化、板巖，強風化、板巖，弱風化。波形如下。

此樁經破鑿驗證，從樁頂到向下2.5m混凝土連續裂紋，肉眼可見多條裂紋，最寬處約2mm。

上述波形具有此類基樁的代表性，從時域圖可以看出，多數被炸斷的樁反射波形呈現低頻震蕩或大波浪形，從頻譜圖上來看，主頻較低，但有時也呈現類似實例三的波形。根據理念知識可以推斷為淺層缺陷，但位置和缺陷種類無法得知。上述三個墩共24根樁，每個基坑中樁的波形均類似。后來筆者定性為爆破造成的淺部斷裂，均為四類樁。經詢問及樁身下鑿后發現實例一樁頭至4m處混凝土疏松，鑿除容易，實例二樁頭至3.6m處混凝土疏松，鑿除容易，后證實為爆破開挖承臺所致。

上述由于爆破所致樁身損壞的情況多處在山區或多年冰土區。從開挖過的基坑壁可看出，一般為堅硬的巖石或多年冰土層。由于一些施工單位經驗不足，先進行基樁施工再進行開挖。導致開挖困難，于是利用爆破開挖造成基樁斷裂。

在檢測此類基樁時過程中除了從波形上分析以外還要注意以下情況，以便更準確判斷。

（1）若在山區要觀察基坑壁是否為堅硬的巖石，若在多年冰土區則注意承臺底面是否在地表以下。如遇上述兩種情況時則要仔細詢問開挖承臺的方法。

（2）注意聞氣味。若基坑開挖采用爆破方法時會留下乳化炸藥特有的氣味，當聞到此氣味時就要注意樁身淺部缺陷。

（3）注意聽聲音。當檢測到被炸斷的基樁時，通常會聽到特有“空空”的回音。

若上述幾種情形皆具備加上波形低頻震蕩則基本可以斷定為爆破引起的樁身斷裂，此種斷裂是連續的大面積的裂紋（有時肉眼可見），造成混凝土疏松，應判為四類樁。

分析形成上述低頻震蕩原因，筆者認為是由于樁頂受激振后沒有形成質點壓縮后產生的波的傳輸，而只是淺部缺陷部份的振動，實測曲線為傳感器和缺陷部份的共振曲線。

筆者對41根被炸斷炸損的基樁破壞深度進行分析，8根需鑿除到2m，12根需鑿除到3m，20根需鑿除到4m，只有1根需鑿除到7m，由此可見78%的被炸斷基樁損壞深度在4m以內。

此類由爆破致斷或致損的樁必須處理，最有效的處理方法就是人工風鎬鑿除。由于實測曲線多為共振曲線而非反射波信號，所以無法確定缺陷位置。鑿除過程技術人員應一直旁站，缺陷部分鑿除容易，一直鑿到硬的混凝土時再采用低應變法檢測，一直到波形為正常的反射信號為止，再進行接樁。根據上述統計78%的基樁損壞深度在4m以內，這一深度適合人工鑿除后接樁處理的。

檢測人員在山區或多年冰土地區檢測橋梁基樁時應對施工單位進行提醒，避免開挖基坑采用爆破方法。應該先將承臺底標高處清理平整好，再進行基樁施工。