水利工程中樁基檢測(cè)的技術(shù)分析

倪亮明

（茂名市水利水電工程質(zhì)量檢測(cè)站 廣東茂名 525000）

樁基工程是水利工程施工和運(yùn)營中的關(guān)鍵部位，也是施工要點(diǎn)之一，水利工程長時(shí)間時(shí)候用，受到各種干擾因素的影響，會(huì)形成安全隱患，需要定期維護(hù)和排查，而有效的樁基檢測(cè)技術(shù)尤為重要，在不破壞樁基使用性能的前提下，對(duì)樁基進(jìn)行無損檢測(cè)，了解和掌握樁基承載力和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，為樁基的維修和管理工作提供參考依據(jù)，保證樁基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。對(duì)此，在水利工程中，無論是建設(shè)階段還是在后期運(yùn)營階段，都要加強(qiáng)對(duì)樁基的檢測(cè)施工，優(yōu)化檢測(cè)技術(shù)，提高檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，進(jìn)而保證水利工程的綜合質(zhì)量。在這樣的環(huán)境背景下，探究水利工程中樁基檢測(cè)技術(shù)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 水利工程中常見的樁基檢測(cè)技術(shù)

1.1 高應(yīng)變法

該檢測(cè)方法是樁基檢測(cè)工作中常見的方法之一，可以測(cè)量出樁基激發(fā)的阻力數(shù)據(jù)，即為速度波或是應(yīng)力波，以精確數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，計(jì)算樁基的承載力。在實(shí)際應(yīng)用中，通過波形擬合法和CASE法實(shí)現(xiàn)樁基檢測(cè)，其中CZSE法則是通過構(gòu)建一維波動(dòng)方程，計(jì)算樁基圍巖土形成的支撐阻力，得出該支撐阻力的具體值。假設(shè)樁身截面不變，觀察應(yīng)力波傳播中的能量損耗情況和信號(hào)畸變程度，不考慮樁基周圍土體阻力，樁基底部阻土體阻力和樁端運(yùn)動(dòng)速度保持一致，呈正比例關(guān)系。基于假設(shè)條件，根據(jù)行波方程和波動(dòng)方程，推導(dǎo)出極限承載力計(jì)算公式，這種檢測(cè)方法僅限于預(yù)制樁檢測(cè)和預(yù)應(yīng)力管樁檢測(cè)。波形擬合法大多應(yīng)用在單樁承載力測(cè)試中，通過現(xiàn)場檢測(cè)出速度波和力波大小，并傳輸?shù)焦芾矶酥械?jì)算，假設(shè)各個(gè)單元基樁信息，基于力波與速度波，對(duì)實(shí)測(cè)波形和計(jì)算波形進(jìn)行擬合處理，直到二者參數(shù)吻合，進(jìn)而得到樁基的實(shí)際承載力參數(shù)。

1.2 低應(yīng)變法

在實(shí)際應(yīng)用中，通過低能量瞬態(tài)、穩(wěn)態(tài)等激振方式，基于彈性限度，迫使樁身形成低幅度振動(dòng)，通過波力原理、振動(dòng)理論進(jìn)行基樁穩(wěn)定性和承載力的判斷，檢測(cè)樁身完整性。當(dāng)前，結(jié)合我國的技術(shù)特征，主要選擇應(yīng)力波反射法進(jìn)行樁身檢測(cè)，分析應(yīng)力波反射特征，以此反映出樁身完整程度，并聯(lián)合反射波輻射、頻率、地層信息和施工記錄等信息，精準(zhǔn)明確樁身使用情況。在實(shí)際應(yīng)用中，要注意兩點(diǎn)：①波形曲線會(huì)由于樁周土地的影響而發(fā)生變化，這是因?yàn)闃吨芡恋氐牧W(xué)性能干擾，造成應(yīng)力波的過渡損耗；②無法判斷樁身淺層問題，定量分析不足。

1.3 聲波透射法

聲波透射法是由混凝土結(jié)構(gòu)聲學(xué)檢測(cè)技術(shù)優(yōu)化形成，主要檢測(cè)樁基完整性，通過撞擊的方式分析應(yīng)力波傳播路徑，若波形、波速、波峰值恒定，應(yīng)力波可以保持勻速傳播，可以表明樁基完好無損，完整性良好；若波形、波速、波峰值變動(dòng)較為明顯，則說明樁基結(jié)構(gòu)中存在缺陷，這是因?yàn)閼?yīng)力波傳播中，樁基缺陷部位的應(yīng)力波會(huì)出現(xiàn)變化幅度不等的情況，使得應(yīng)力波形成透射波，這種方式屬于無損檢測(cè)，不會(huì)對(duì)樁基性能產(chǎn)生任何影響，適應(yīng)范圍較廣。

2 水利工程中樁基檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用途徑

某水利工程用于抗洪減災(zāi)途徑，由于運(yùn)行時(shí)間過長，可能會(huì)出現(xiàn)安全隱患，需要對(duì)該水利工程進(jìn)行安全隱患的檢測(cè)，結(jié)合工程情況和檢測(cè)條件，本工程選擇低應(yīng)變反射波法進(jìn)行實(shí)際檢測(cè)。在樁基檢測(cè)中，選擇人工挖孔灌注樁，其中孔徑為120cm，樁端多以中風(fēng)化巖層為主，通過低壓變反射波法進(jìn)行樁基缺陷處的探測(cè)，為后期的修復(fù)和管理提供可靠依據(jù)。

2.1 完整性檢驗(yàn)

根據(jù)《水利水電工程樁基動(dòng)測(cè)技術(shù)規(guī)程》中的要求，結(jié)合樁身完整性分為以下類型：①Ⅰ類樁，指樁身完整且正常使用；②Ⅱ類樁，指樁身基本完整，但存在輕微缺陷，可以正常使用；③Ⅲ類樁，指樁身有明顯缺陷，結(jié)構(gòu)承載力下降；④Ⅳ類樁，指樁身有重度缺陷，無法正常使用。針對(duì)高度小于2m的樁基，選擇聲波透射法，在混凝土灌注之前，檢測(cè)人員要埋設(shè)聲測(cè)管，單根樁基必須埋設(shè)四根內(nèi)徑為5.1cm的聲測(cè)管，對(duì)稱分布，保證樁基內(nèi)側(cè)布設(shè)均勻。針對(duì)檢測(cè)出Ⅲ類樁和Ⅳ類樁，采用鉆芯法進(jìn)行二次檢驗(yàn)，確定具有質(zhì)量疑問和比較關(guān)鍵的樁基，設(shè)置抽樣檢測(cè)率是5%。

針對(duì)高度大于2m的樁基，在實(shí)際檢測(cè)中，選擇低應(yīng)變法，主要檢測(cè)81根樁基，針對(duì)檢測(cè)出Ⅲ類樁和Ⅳ類樁，采用鉆芯法進(jìn)行二次檢驗(yàn)，確定具有質(zhì)量疑問和比較關(guān)鍵的樁基，設(shè)置抽樣檢測(cè)率是5%。

2.2 承載力檢測(cè)

在樁基承載力檢測(cè)中，選擇樁基自平衡法，檢測(cè)系統(tǒng)由環(huán)形荷載箱、高壓油管、百分表、位移桿以及電動(dòng)油泵等構(gòu)成，檢測(cè)人員要通過地面組合油泵和高壓油管進(jìn)行環(huán)形荷載箱加壓處理，基于壓力劇增的條件下，啟動(dòng)荷載箱，把該作用力傳輸至樁身，形成向上或是向下位移，形成樁基側(cè)面阻力與端部阻力，上下樁身就會(huì)形成摩擦力和端阻力，構(gòu)成平衡力，這就是樁基的自平衡。利用荷載箱得到荷載曲線，平衡力會(huì)轉(zhuǎn)化為荷載，通過位移桿和百分表，測(cè)得樁身承載力，并得到樁基沉降量、彈性壓縮系數(shù)，完成檢測(cè)任務(wù)。

3 Ⅲ類樁、Ⅳ類樁施工處理技術(shù)

對(duì)已經(jīng)檢測(cè)出的Ⅲ類樁和Ⅳ類樁進(jìn)行施工處理，具體為以下施工方式：

3.1 擴(kuò)大承臺(tái)法

在長時(shí)間的使用中，樁基由于各種因素已經(jīng)發(fā)生位移，原有的承臺(tái)斷面寬度無法達(dá)到實(shí)際要求，需要施工中進(jìn)行承臺(tái)擴(kuò)大。基于樁基共同作用原理，若單樁承載力下降，可以通過擴(kuò)大承臺(tái)的方式，考慮樁與天然地基共同分組上部結(jié)構(gòu)荷載的方法，在擴(kuò)大承臺(tái)斷面寬度時(shí)，大承臺(tái)配筋也要隨之增加。

3.2 原位復(fù)樁

在實(shí)際施工中，若檢測(cè)出斷樁的情況，施工人員要徹底清理樁基，在原有位置進(jìn)行樁基重新澆筑，根本上解決樁基缺陷問題，盡管處理效果最佳，但存在費(fèi)用高且難度大的問題。

3.3 接樁

通過樁基檢測(cè)，明確混凝土缺陷部位，設(shè)計(jì)接樁方案，根據(jù)設(shè)計(jì)要求標(biāo)注井點(diǎn)，通過“降水-開挖-素混凝土護(hù)壁”的施工流程，在樁基內(nèi)部用鋼筋箍圈加固，挖到合格為止，通過人工鑿毛，利用按挖孔法進(jìn)行混凝土施工，最后混凝土澆注。

3.4 鉆孔補(bǔ)強(qiáng)法

若樁身混凝土已經(jīng)蜂窩狀、松散或是離析的情況，樁身強(qiáng)度不足，樁底沉渣過厚，施工中要選擇高壓注漿法進(jìn)行樁基施工處理，若樁身混凝土存在離析、蜂窩，選擇鉆機(jī)鉆到質(zhì)量缺陷下一倍樁徑處，清洗干凈后進(jìn)行高壓注漿；若樁長不足，選擇鉆機(jī)鉆到設(shè)計(jì)持力層標(biāo)高，對(duì)樁長不足部分注漿加固。

4 結(jié)束語

綜上所述，在水利工程中，由于環(huán)境和條件等因素的影響，樁基很容易受到腐蝕而造成承載力下降的情況，需要定期進(jìn)行樁基檢測(cè)，根據(jù)工程情況選擇對(duì)應(yīng)的樁基檢測(cè)技術(shù)，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果對(duì)樁基進(jìn)行施工處理，延長樁基的使用壽命，不斷提高樁基的承載力和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，進(jìn)而保證水利工程綜合效益的最大化實(shí)現(xiàn)。