淺談反射波法檢測軟土地區灌注樁的完整性研究

雷程涵，馮運奎

（中鐵二院成都工程檢測有限責任公司，四川 成都 610081）

該鐵路橋梁樁所在軟土地區距海岸線約100 km，地面標高約10.00 m，地形平坦，地層主要為粉質黏土、淤泥粉質黏土、粉土、粉砂、中砂；地表水、地下水豐富，粉質黏土為弱含水層，且地基承載力特征值分別為淤泥粉質黏土40 kPa、粉土和粉砂80 kPa。由于設計基樁頂標高位于地面下3～4 m，基坑開挖后才露出樁頂，對于粉質黏土層基坑可自穩，對于淤泥質黏土、粉土、粉砂、中砂在地下水的作用下基坑及孔下宜坍塌。

1 低應變反射波法

軟土地區橋梁灌注樁的完整性檢測時，對于樁長不大于40 m應采用反射波法，采用激振力棒激發并由接受儀器得到反射波曲線，從反射波曲線的變化形態、速度值來判斷灌注樁的完整性，其尼龍頭、鐵頭分別激發并由接受儀器得到反射波曲線為反射波低頻、反射波高頻曲線，二者互補可有效進行樁完整性分析。

該軟土地區橋梁灌注樁設計混凝土標號為C40，并做1.2 m×0.2 m×0.2 m模型樁以及現場實測樁統計，各所測反射波樁端曲線呈正向，反射波完整速度約為4 300 m/s。

2 反射波法檢測灌注樁缺陷原因分析

2.1 拔護筒力度方向偏易及力度過大

為便于安全操作，在地表置一大于樁直徑，且一定深度的鋼護筒鋼，灌注混凝土時鋼護筒下突變至設計直徑，其地表淺部為粉質黏土，置鋼護筒直徑1.8 m，鋼護筒高1.5 m，灌注混凝土時鋼護筒下0 m高度內樁徑突縮至設計樁徑1 m。

取XX特大橋88-4樁分析：該樁設計直徑1.0 m，樁長37 m，樁頂至樁頂下3.5 m施工時置有直徑1.2 m的護筒，混凝土標號為C40，樁頂標高8.821，其反射波低頻曲線、反應樁深3.5 m處正向缺陷特征呈多次反射，正向缺陷特征的下沿延伸至零線以下較長，趨于斷樁特征，且速度為3 771 m/s，開挖驗證樁深3.5 m處近呈斷樁如圖1所示，分析該樁混凝土灌注完后，拔護筒時初拔擺力過大，使此處飽和粉土涌入樁內。

圖1 88-4低頻曲線及開挖照片

2.2 淤泥層、粉土地層宜塌孔

取9-4樁分析：該樁設計直徑1.0 m，樁長37 m，樁頂下施工無護筒，混凝土標號為C40，所測9-4樁反射波低頻曲線，反射波高頻曲線如圖2所示，其反應深度5.2 m處呈正向缺陷，且速度為3 500 m/s，分析該樁灌注混凝土時，其深度處的飽和淤泥粉質黏土涌入樁內，開挖驗證樁深5.2～6.0 m處呈厚度0.8～0.3 m的樁徑1/3內夾泥，淤泥清理干凈復測合格后進行了接樁。取77-7樁分析：該樁設計直徑1.0 m，樁長36 m，樁頂至樁頂下3.5 m施工時置有直徑1.2 m的護筒，混凝土標號為C40，其反射波低頻曲線、反射波高頻曲線如圖2所示，且樁深6 m處正向缺陷特征明顯，正向缺陷特征的下沿延伸至零線以下較長，且速度為3 472 m/s，分析樁深6 m處飽和粉土涌入鋼筋籠內，沿著鋼筋籠塌入樁內。

2.3 樁底沉渣

由于地層的復雜性及地質條件較差，樁底未清理干凈，產生樁底沉渣，取332-6樁分析：該樁設計直徑1.0 m，樁長31 m，混凝土標號為C40，樁頂至樁頂下2.5 m施工時置有直徑1.2 m的護筒，其樁深8～25 m反射波曲線呈擴徑，對應地層為中砂層，反射波速度為3 697 m/s，分析施工時樁底中砂塌孔未清理干凈，導致樁端混凝土離析，布鉆孔驗證樁端25～31 m芯樣，其中樁端30～31 m芯樣破碎無法取芯，并在樁端下進行了水泥壓漿，且共壓漿水泥2 t，凝期達30 d后采用反射波法檢測，其樁壓漿后反射波低頻曲線，反射波速度為4 070 m/s，提升至完整速度4 300 m/s的95%，水泥壓漿有明顯效果。

2.4 樁擴徑宜露筋

161-1樁設計直徑1.0 m，樁長36 m，樁頂至樁頂下3.5 m施工時置有直徑1.2 m的護筒，樁頂測得樁徑1.0 m，混凝土標號為C40，反射波低頻曲線、反射波高頻曲線出現多次反射，反射波速度為3 700 m/s，開挖驗證如圖3所示，其樁深1.5～2.3 m擴徑，擴徑直徑2.4 m、樁深1.0～1.5 m鋼筋裸露（盲區內），并有飽和粉土水平涌入樁內達1/3.當擴徑直徑較大時，擴徑混凝土灌注速度加快，導致上端混凝土供運不足，形成鋼筋裸露。

圖2 9-4、77-7反射波曲線

圖3 161-1反射波低頻、高頻曲線及開挖照片

3 結論

對于軟土，地下水豐富地區，應設淺部井點降水或深部降水井，按施工設計樁的外側增加一稍大直徑的鋼筋籠，鋼筋籠的外側用土工布纏緊（常規樁直徑1 m，護筒1.2 m，雙籠直徑1.1 m），避免或減少淤泥黏土、粉土的涌入。拔護筒方向偏移或力度過大，易使樁開裂，周邊淤泥黏土、粉土涌入，應確保護筒拔護筒垂直上拔，促使護筒能順暢垂直上拔。軟土地區摩擦樁的擴徑易引起樁頭附近混凝土供運不足，使鋼筋裸露。樁底沉渣要控制終孔清孔的有效時間，并使用樁底沉渣厚度測定儀監測沉渣厚度達到規范允許范圍內。

根據軟土地區摩擦樁的特點采用反射波法檢測，發現樁身質量存在問題主要是水平涌孔以及樁底沉渣引起，在分析原因的同時反思施工過程中的具體施工細節，并指導施工，使問題消除于施工過程中。要想使每施工一根樁、每檢測一根樁均為合格樁，關鍵在于施工過程的嚴格控制。