陳豐菊，張克利

(1.貴州科建檢測有限公司，貴州貴陽550006;2.貴州中建建筑科研設(shè)計院有限公司，貴州貴陽550006)

隨著經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展，高速公路、房屋建設(shè)進入高峰期。樁基礎(chǔ)在橋梁建設(shè)，以及房屋建設(shè)中發(fā)揮著非常重要的作用。在高速建設(shè)發(fā)展的過程中，樁基存在的問題日益顯露，樁基檢測手段不斷發(fā)展、更新。在樁基檢測技術(shù)中，樁身完整性及承載力的檢測手段已經(jīng)比較成熟，如低應(yīng)變、高應(yīng)變、超聲波、樁基靜載荷試驗。而針對樁端與巖土層的接觸性狀的檢測技術(shù)手段尚未統(tǒng)一。

但目前用低應(yīng)變法對端承樁的檢測，還是局限于樁身完整性的檢測，對樁端持力層性質(zhì)的分析很少［1］。當(dāng)樁底沉渣過厚，即樁端接觸性狀不良，沉降控制將使端阻力難以發(fā)揮，此時根據(jù)設(shè)計方法確定的承載力是不安全的，就沉渣對嵌巖樁承載力的影響的問題，已有學(xué)者進行了相關(guān)的研究［2－5］。尤其是端承樁、嵌巖樁的樁端巖土層的接觸性狀檢測

顯得尤為重要。不同的檢測手段有著不同的優(yōu)勢、劣勢。筆者根據(jù)歷年的檢測經(jīng)驗，對現(xiàn)實檢測中應(yīng)用較多的幾種檢測技術(shù)和手段進行對比分析。

1 樁端巖土性狀主要檢測技術(shù)手段

目前主要存在的檢測手段大致分為兩類，一是無損檢測;二是破損檢測。

無損檢測主要以低應(yīng)變?yōu)橹鳌?/p>

破損檢測主要包括基樁載荷試驗、鉆芯法，另外與鉆芯法相結(jié)合使用的方法，如鉆芯－監(jiān)測法、鉆芯－孔內(nèi)成像法。

2 不同檢測技術(shù)在工程中的應(yīng)用

2.1 無損檢測技術(shù)

無損檢測技術(shù)應(yīng)用較為廣泛，操作簡便，檢測速度快，費用較低，適用于大面積普查，備受歡迎。該方法判斷樁端性狀難度較低，但存在一定的不確定性，易發(fā)生誤判。

低應(yīng)變理論是建立在一維波動理論基礎(chǔ)上，當(dāng)應(yīng)力波從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時，在兩種介質(zhì)分界面上，一部分應(yīng)力波被反射，另一部分應(yīng)力波通過界面進入另一種介質(zhì)。應(yīng)力波通過分界面的反射和入射，其強度、波形發(fā)生變化，這種變化主要取決于兩種介質(zhì)的波阻抗Z和應(yīng)力波的入射方向［6－7］。

低應(yīng)變方法用于檢測樁底接觸性狀，主要利用樁身波阻抗與樁端持力層波阻抗的變化來判斷樁端接觸性狀。樁端持力層巖土體波阻抗小于樁身波阻抗時，樁底反射波為同向反射波如圖1;樁端持力層巖土體波阻抗大于樁身波阻抗時，樁底反射波為反向反射波如圖2。

圖1 樁底同向反射波

圖2 樁底反向反射波

一般而言，軟質(zhì)巖石、破碎巖體、樁底沉渣或軟弱土體波阻抗小于樁身波阻抗;堅硬巖石波阻抗大于樁身波阻抗。所以樁底反射波為同向反射波時，存在諸多的不確定性，樁底反射波為反向反射波，樁端性狀較為單一，利于判斷。

所以低應(yīng)變方法適用于樁端持力層為堅硬巖石的情況。

2.2 破損檢測方法

2.2.1 靜載試驗法

靜載試驗主要用于檢測樁基承載力，進而反應(yīng)樁端性狀。該方法成本費用較高，耗時較多，技術(shù)難度較大，適用于對可疑樁進行檢測。

使用靜載試驗檢驗樁端性狀，需將荷載加至破壞荷載，樁側(cè)土體進入塑性狀態(tài)。根據(jù)試驗荷載和變形關(guān)系曲線判斷樁端性狀。在試驗中突然出現(xiàn)一個陡降，而后又進入相對穩(wěn)定階段如圖3(a)，表明樁側(cè)摩阻力達到極限，擠壓樁底沉渣直至擠密能夠傳遞樁身荷載至完好持力層，從而進入相對穩(wěn)定段;或者出現(xiàn)陡降且變形量較大如圖3(b)，表明樁側(cè)摩阻力達到極限，樁身沉渣過厚［8］，在試驗加載結(jié)束前未能擠密樁底沉渣，荷載遠達不到最大試驗荷載。故當(dāng)載荷試驗P－S曲線出現(xiàn)陡降時說明樁端性狀不良。

圖3 靜載試驗P－S曲線(自平衡)

在傳統(tǒng)的載荷試驗中，很難加載到樁身位移突變，而在自平衡試驗中，實現(xiàn)樁身位移突變較為常見。主要由于自平衡方法不依靠超高噸位的堆載，或大截面錨樁反力梁，只需增大荷載箱的油壓，以樁身摩阻力為反力。自平衡法其缺點是要預(yù)先埋設(shè)荷載箱，對隨機抽檢存在限制。

2.2.2 鉆芯法

鉆芯法使用工程鉆機在樁頂進行鉆探，對樁身有一定的損壞。該方法根據(jù)鉆進速度、反水顏色和鉆取芯樣判斷樁端接觸性狀。

圖4 芯樣照片

鉆芯法檢測對鉆工鉆探技術(shù)及現(xiàn)場記錄人員對巖層的鑒別能力要求較高，如鉆探時的壓桿壓力、鉆進速度和鉆頭轉(zhuǎn)速的掌控、樁底時的反水情況，鉆取芯樣情況，樁端接觸巖層辨別，并及時記錄鉆探過程中的異常情況(圖4)。特別是地質(zhì)情況比較復(fù)雜時，如破碎巖層，取樣困難等。必要時應(yīng)取樣進行鑒別。

2.2.3 鉆芯－監(jiān)測法

鉆芯－監(jiān)測法，是對鉆芯法及工程機械鉆進過程進行監(jiān)測的一種方法。主要監(jiān)測鉆機鉆進的速度、鉆進壓桿壓力、鉆頭轉(zhuǎn)速、鉆頭類型。

該方法通過鉆進速度、壓桿壓力、轉(zhuǎn)速、鉆頭類型四者關(guān)系判別樁端接觸性狀。一般而言，當(dāng)壓桿壓力、轉(zhuǎn)速、鉆頭類型不變的情況下，樁端鉆進速度與持力層鉆進速度進行對比，鉆進速度明顯加快，表明樁端性狀不良，鉆進速度變化不大，表明樁端性狀較好。

雖然該方法智能化較高，但是某些情況還需要人為進行判斷。

2.2.4 鉆芯－孔內(nèi)成像法

鉆芯－孔內(nèi)成像法，是對鉆芯法成孔孔壁進行拍攝成像的技術(shù)方法。對樁端性狀進行成像，判斷樁端接觸性狀。該方法直觀、定量，利于判斷，可靠性較高，不易發(fā)生誤判［9］。輔助判斷樁身混凝土質(zhì)量，和持力層情況。對存在爭議的檢測，該方法具有很好的應(yīng)用。

但是在檢測過程中應(yīng)注意保護攝像頭，容易在檢測過程中受到損壞，尤其是在樁底容易垮孔的情況下;測試時，應(yīng)控制測試的速度，保證拍攝的清晰度(圖5)。

圖5 樁端接觸性狀

3 檢測技術(shù)手段對比

根據(jù)每一種檢測的技術(shù)特點，適用條件和利弊進行對比分析詳見表1。

表1 各檢測方法的對比

低應(yīng)變方法比較適用于樁端為堅硬持力層的大面積普查，在樁身完整性檢測方面比較成熟，但在樁端性狀檢測中，有待進一步驗證;靜載試驗主要適用于對樁基承載力存在疑問的檢測;鉆芯法－孔內(nèi)影像法適用于存在分歧和爭議的檢測。其他兩種方法適用于低應(yīng)變普查存在疑問樁的檢測，同樣也適用于另外兩種方法?，F(xiàn)實檢測中由鉆芯－監(jiān)控法需要配備相應(yīng)的元器件，且元器件維護較為繁瑣，故應(yīng)用相對較少。

4 結(jié)論

對比不同的樁端性狀檢測手段的優(yōu)劣，針對不同的檢測，采用相應(yīng)的一種檢測手段或幾種檢測手段共同進行。

(1)就檢測速度和成本而言，低應(yīng)變占有絕對的優(yōu)勢，但易發(fā)生誤判，可靠性較低。

(2)就可靠性而言，鉆芯－孔內(nèi)成像法，直觀、定量，不易誤判。在存在爭議的檢測中，說服力較強，檢測結(jié)果分歧極少。

(3)當(dāng)樁端性狀對樁基承載能力影響存在疑問時，靜載試驗不失為最好的方法，可以明確樁基極限承載能力，但成本較高。

［1］李福文，孫明波，于忠生.人工挖孔樁檢測方法及應(yīng)用實例［J］.長春工程學(xué)院學(xué)報:自然科學(xué)版，2004，5(4):5-7.

［2］陳 斌，卓家壽，吳天壽.嵌巖樁承載性狀的有限元分析［J］.巖土工程學(xué)報，2002，24(1):51-55.

［3］陳竹昌，盛 俊.施工因素對嵌巖樁承載力的影響［J］.建筑技術(shù)，2003，34(3):171-174.

［4］陳竹昌，舒 翔.嵌巖長樁突然破壞機制的探討［J］.同濟大學(xué)學(xué)報，1998，26(5):507-511.

［5］李典慶，鄢麗麗.考慮樁底沉渣的灌注樁可靠度分析方法［J］.巖土力學(xué)，2008，29(1):155-160.

［6］游霆章.低應(yīng)變法樁端持力層巖土性狀及樁底缺陷檢測分析［J］.廣東建筑與土木，2006，(1):53-55.

［7］胡新發(fā)，柳建新.山地和巖溶地區(qū)端承樁質(zhì)量檢測與加固技術(shù)研究［J］.巖土力學(xué)，2011，32(S2):686-692.

［8］王鐵行，劉 衡，楊 波.厚層沉渣嵌巖樁承載性狀研究［J］.巖土力學(xué)，2013，34(7)2072-2076.

［9］梁 棟，夏曉勇，胡先進.數(shù)字式全景鉆孔電視在基樁檢測中的應(yīng)用［J］.浙江交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2013，14(4):10-13.