混凝土灌注樁樁身完整性的精細化復測和定量化評估

黃良機

（珠海市建設工程質量監測站，廣東 珠海 519015）

0 引言

在珠海地區，混凝土灌注樁樁身完整性檢測首先采用全數聲波透射法，當對聲測結果有懷疑或需要對樁端持力層進行檢測時，再同時部分采用鉆芯法。當同一根樁采用了聲測和鉆芯兩種檢測方法且結果不一致時，如何進行綜合判定？相關規范［1，2］未做具體的分析說明。本文通過對某樁基工程 9-A# 樁檢測實踐的分析，給出了這一問題的解決方法。

1 案例概況

某橋梁的沖孔灌注樁工程，樁徑 2 000 mm，樁長約 50～60 m，樁身混凝土強度等級為 C 30，設計樁端持力層為強風化花崗巖，單樁承載力特征值為 13 000 kN。

根據地質勘察報告，從地面開始各土層分布情況如下：①淤泥，層厚 0～4.30 m；②粉質黏土，層厚0～4.70 m；③礫砂，可塑～硬塑，層厚 2.10～12.70 m； ④礫質黏性土，層厚 3.26～16.40 m；⑤全風化花崗巖，層厚 6.30～15.10 m；⑥強風化花崗巖，部分孔未穿透；⑦中風化花崗巖及微風化花崗巖。該工程的樁身完整性檢測全數采用聲波透射法。

2 9-A # 樁檢測結果及遇到的問題

9-A# 樁施工樁長為 57.2 m，聲波透射法 6 個檢測剖面均出現聲學參數嚴重異常的聲測線，具體范圍如下：AB 剖面 13.5～14.1 m，AC 剖面 13.8～14.5 m，AD 剖面 13.4～14.0 m，BC 剖面 13.5～14.2 m，BD 剖面13.7～14.3 m，CD 剖面 14.0～14.7 m。如圖 1、圖 2 所示。

圖1 聲測管及檢測面示意圖

圖2 9-A# 樁各檢測剖面的聲速-深度曲線及波幅-深度曲線

依據 DBJ/T 15—60—2019《建筑地基基礎檢測規范》［2］，該樁存在約 0.7 m 范圍的完整性類別指數為 4 的檢測橫截面，其樁身完整性類別判為 Ⅳ 類。

檢測結果出來后，施工單位、監理單位和建設單位均有部分人員對結果表示懷疑，認為施工單位是央企，做過無數類似的工程，現場管理很嚴格，質量應該有保證；如果質量確有缺陷，也想知道缺陷的性質和產生缺陷的原因。為了釋除這些疑惑，有關各方決定對該樁采用鉆芯法進行驗證檢測。

考慮到本次鉆芯屬于驗證性質，初步決定只鉆 1 孔，位于樁中心附近。

鉆芯結果出人意料之外，芯樣完整，未發現任何缺陷，如圖 3 所示（由于聲波透射法結果顯示其缺陷位置范圍為 13.4～14.7 m，故本文只對包含缺陷范圍的上部的芯樣進行分析，下同）。此時部分有關人員對聲測結果的質疑聲音更為強烈。為了更全面地了解情況，決定再鉆取 2 孔，鉆芯結果如圖 4、圖 5 所示。

圖3 9-A # 樁1# 孔鉆芯芯樣

圖4 9-A # 樁 2# 孔鉆芯芯樣

圖5 9-A # 樁 3 # 孔鉆芯芯樣

由圖 3～圖 5 可見，1 # 孔和 2 # 孔芯樣完整，在聲波透射法結果顯示的缺陷位置范圍內未發現芯樣缺陷，3 # 孔芯樣在 14.65 m 處約 100 mm 范圍粗骨料缺失，但其芯樣抗壓強度代表值為 39.5 MPa，滿足設計要求。依據規范，該樁鉆芯結果可判定為 Ⅱ 類樁，與聲波透射法結果 Ⅳ 類樁的結論有明顯沖突。驗收以哪個結果為依據，有關各方對此存在較大爭議。

有的認為聲波透射法是間接法，存在誤判的可能性，而鉆芯法是直接法，可以根據芯樣情況直接判斷出質量狀況。而且 DBJ/T 15—60—2019《建筑地基基礎檢測規范》第 3.6.1 條規定：當對檢測結果有異議時，應進行驗證檢測……聲波透射法，可在原樁上采用聲波透射法或鉆芯法進行驗證檢測。條文說明中提到，宜以驗證檢測結論為驗收依據。因此該樁應按鉆芯法結果 Ⅱ 類樁進行驗收。

但另外一種觀點認為，鉆芯法存在“ 1 孔之見”，即使已鉆了 3 個孔，也只是 3 個點的情況，不能代表全斷面的情況，所以為安全起見，應以兩種方法中的最差的結果為依據進行驗收，即該樁應按 Ⅳ 類樁驗收。

3 問題的解決

在有關各方難以達成一致的情況下，應委托單位的要求，作為檢測單位代表，筆者以專業的角度提供了如下技術意見：①聲波透射法實測數據顯示，6個檢測剖面在相近的范圍內均發現有嚴重異常，結論判斷為 Ⅳ 類樁有充分的規范依據，鉆芯未發現明顯缺陷，說明該缺陷是局部的，3 個鉆芯孔均避開了該缺陷，特別需要注意的是，3 # 孔芯樣在 14.65 m 處約 100 mm 范圍發現粗骨料缺失，可能已接觸到了缺陷的邊緣；②為了查明缺陷的性質，建議再增加 2 個孔繼續鉆芯。有關各方采納了這一建議，并迅速組織實施。

增加的 2 個鉆芯孔為 4 # 孔和 5 # 孔，鉆芯結果如圖 6 和圖 7 所示，在聲波透射法結果顯示的缺陷位置范圍內均發現芯樣缺陷，缺陷主要是夾泥、膠結差或粗骨料缺失。

圖6 9-A # 樁 4# 孔鉆芯芯樣

圖7 29-A # 樁 5 # 孔鉆芯芯樣

至此，該樁 5 個鉆芯孔中，有 2 個孔未發現缺陷，3 個孔發現有缺陷（其中 3# 孔和 4# 孔的缺陷較輕微），該樁的質量狀況仍難以準確直觀描述。

為了進一步查明缺陷的分布范圍，以便對該樁的質量狀況作出準確判斷，將 5 個鉆芯孔和 4 根聲測管組成新的聲測管體系（見圖 8），重新組織聲波法檢測（第一次檢測時已做過的剖面可不再重復檢測）。

圖8 新的聲測管體系

新的聲測管體系下，在原缺陷深度范圍內，聲波檢測結果如下：A4、4D、D3、B5、5A 剖面均存在嚴重異常聲測線，34、2B 剖面存在明顯異常聲測線，其余剖面均為輕微異常或無異常，如圖 9 所示。據此可畫出缺陷分布輪廓線，如圖 10 所示。

圖9 新體系下的聲測結果

圖10 缺陷分布輪廓線

從而可畫出缺陷分布圖，如圖 11 所示。再根據現場實測各孔的間距，可估算出缺陷的占比，缺陷占 60 %，完整部分占 40 %，完整性系數為 0.4。故該樁應判為 Ⅳ 類樁。

圖11 缺陷分布圖

根據其缺陷的分布情況，分析產生缺陷的原因可能有：導管偏位、埋管深度不足、泥漿濃度過大、混凝土塌落度過小等（見圖 12）。

圖12 缺陷原因分析輔助圖

4 現行規范的不足

如上所述，聲波透射法檢測結果不合格，但其后的鉆芯結果合格，或鉆芯結果難以判斷，下一步的驗收工作如何進行的問題，本工程曾出現爭議。究其原因，主要是由于現行規范相關條文的規定存在不夠嚴謹的地方。

DBJ/T 15—60—2019《建筑地基基礎檢測規范》第 3.6.1 條規定：“當對檢測結果有異議時，應進行驗證檢測。驗證檢測應符合下列規定：……5 聲波透射法，可在原樁上采用聲波透射法或鉆芯法進行驗證檢測；”

對應的條文說明提到：驗證檢測的目的是確認檢測結論的可靠性，并宜以驗證檢測結論為驗收依據。

而 JGJ 106—2014《建筑基樁檢測技術規范》［1］對此更沒有明確規定。

實際上，聲波透射法和鉆芯法是兩種完全不同的檢測方法，其檢測樁身質量的效果也各有優缺點，不宜籠統地以鉆芯法取代或推翻聲波透射法結果。如本文上述，若以前 3 孔的結果按 Ⅱ 類樁進行驗收，則會產生漏判的情況。而應該是：根據所有有效的檢測數據綜合分析并提供結果，以此作為驗收依據。

所以本案例該樁最終綜合了聲測和鉆芯的結果后仍判定為 Ⅳ 類樁。

5 類似問題的處理思路

本案例在實施鉆芯檢測的過程中，孔數和孔位的布置均存在一定的盲目性，今后在遇到類似問題時，可按下列思路處理。

5.1 情況 1

4 根聲測管，6 個檢測剖面均出現嚴重異常聲測線，如圖 1 所示。此時可先在樁中心附近位置鉆 1 孔，如鉆芯芯樣存在明顯或嚴重缺陷，鉆芯結果與聲測結果吻合，則此樁質量情況已探明，結論明確，可結束檢測；如鉆芯芯樣完整，結果與聲測結果不符，此時可將 1 個鉆芯孔和 4 根聲測管組成新的聲測管體系，重新組織聲波法檢測，如圖 13 所示。如結果 1C 檢測面無異常聲測線，其余均出現嚴重異常聲測線，說明缺陷所占的面積比較大，此時可以直接結束檢測，但為了查明缺陷的性質和分布范圍，也可以繼續加孔鉆芯，加孔的位置分別在 1A、1B、1D 的中間，如圖 14 所示。鉆芯后，可將 4 個鉆芯孔和 4 根聲測管組成新的聲測管體系，重新組織聲波法檢測，如結果 12、13、14、1C、23、24、3C、4C 檢測面均無異常聲測線，其余均出現嚴重異常聲測線，此時可描繪出缺陷的輪廓線，確定缺陷的大概范圍，如圖 15～圖 17 所示。

圖13 新體系下的聲測結果

圖14 加孔孔位示意圖

圖15 新體系下的聲測結果

圖16 缺陷分布輪廓線

圖17 缺陷分布圖

5.2 情況 2

4 根聲測管，在 6 個檢測面中，AD、BD、CD 共 3 個檢測面均出現嚴重異常聲測線，其余均無異常聲測線，如圖 18 所示。此時可在 AD、CD 的中間各鉆 1 孔。如結果 2 孔芯樣均完整，可將 2 個鉆芯孔和 4 根聲測管組成新的聲測管體系，重新組織聲波法檢測，如結果 D1、D2 均出現嚴重異常聲測線，其余檢測面無異常聲測線，此時可描繪出缺陷的輪廓線，確定缺陷的大概范圍，如圖 19～21 所示。

圖18 聲測結果示意圖

圖19 新體系下的聲測結果

圖20 缺陷分布輪廓

圖21 缺陷分布圖

依照上述思路，根據不同的鉆芯和聲測結果，可以描繪出缺陷的輪廓線，確定缺陷的大概范圍，估算出缺陷的面積和樁身完整性系數，最終給出該樁的綜合分析結果，為設計復核和工程驗收提供參考。

6 結語

綜上所述，混凝土灌注樁樁身完整性檢測，當采用鉆芯法驗證聲波透射法檢測結果，如兩種檢測方法的結果不完全一致，或雖一致但需進一步準確判斷缺陷的分布范圍時，可采用本文提出的精細化復測和定量化評估的方法進行綜合分析：聲測結果可疑→鉆芯→將鉆芯孔和聲測管組成新的聲測管體系進行聲波法精細化復測→描繪缺陷的輪廓線→確定缺陷的大概范圍、估算缺陷的面積和樁身完整性系數→判定樁身完整性類別。為設計復核和工程驗收提供參考。Q