影響水利工程樁基檢測質量的因素探討
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摘 要：水利工程質量的優劣及其能否發揮設計的效益、功能，在很大程度取決于該工程樁基礎施工質量，甚至直接關系到該工程的成敗。因而對水利工程樁基的檢測，各參建單位一直很重視，如何提高樁基檢測數據的準確度和效率，從而對施工質量的有效判定及是否達到設計要求，這就需要檢測人員具備較強專業檢測能力和現場檢測經驗。本文是在筆者根據多年的水利工程樁基檢測經驗，對影響水利工程樁基檢測質量的因素進行了分析，并提出了改進措施，希望對提高水利工程樁基檢測質量有所幫助。
關鍵詞：水利工程;樁基;檢測;質量
中圖分類號：TU473.16 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）08-0115-02
萬丈高樓平地起，而平地之下的樁基礎才是重中之重。樁基礎工程本身的質量就決定了工程主體結構的安全性和可靠性。樁基礎本身屬于隱蔽工程，施工質量較難控制，且存在問題后憑目檢也難于發現。往往需要專業檢測設備、采用多種檢測方式來保證樁基的檢測質量。
1 水利工程樁基礎
水利工程是用于控制和調配自然界的地表水和地下水，達到除害興利目的而修建的工程[1]。水利工程的建筑形式比較多，主要有大壩、堤防、水電站、泵站、溢洪道、水閘、渡漕等，這些建筑物一般工程量大、投資多、工期長且施工條件復雜、受自然條件影較大。萬一失事后果嚴重、對當地人民生產生活影響很大。水利工程樁基主要有灌注樁、管樁、水泥土攪拌樁。
2 樁基質量檢測的方法
為了了解水利工程中應用的灌注樁、管樁、水泥土攪拌樁施工質量，主要檢測方法有靜載法、高應變法、低應變法、超聲波透射法和鉆孔抽芯這五種方法。
靜載法是指在樁頂部逐級施加豎向壓力、豎向上拔力或水平推力，觀測樁頂部隨時間產生的沉降、上拔位移或水平位移，以確定相應的單樁豎向抗壓承載力、單樁豎向抗拔承載力或單樁水平承載力的試驗方法[2]。
高應變法用重錘沖擊樁頂，實測樁頂部的速度和力時程曲線，通過波動理論分析，對單樁豎向抗壓承載力和樁身完整性進行判定的檢測方法[2]。
低應變法低應變法是采用低能量瞬態或穩態激振方式在樁頂激振，實測樁頂部的速度時程曲線或速度導納曲線，通過波動理論分析或頻域分析，對樁身完整性進行判定的檢測方法[2]。
超聲波透射法由超聲脈沖發射源在混凝土內發高頻彈性脈沖波，用高精度接收系統記錄該脈沖波在混凝土內傳播過程中表現的波動特征。當混凝土內部存在不連續或破損界面時，缺陷面形成波阻抗界面，波達到該界面時，產生波的透射和反射，使接收到的透射能量明顯降低;當混凝土內部存在松散、蜂窩孔洞等缺陷時，將產生波的散射和繞射，根據波的初始到達時間和波的能量衰減特征、頻率變化及波形畸變程度等特征，從而獲取測得范圍內混凝土的聲學參數。
鉆孔抽芯法是利用鉆孔機械在樁體中取出芯樣，一般是通長鉆孔，通過芯樣觀測樁的完整性、樁長、樁底沉碴厚度、樁底巖土層性狀等，通過芯樣切取試件進行抗壓強度試驗來推定樁體強度是否達到設計要求。
水利工程中根據檢測目的對這五種檢測方法一般按表1進行選擇。
檢測前應掌握工程地質勘察資料、樁基礎施工平面圖、樁基設計資料和施工記錄及相關的樁基技術資料。
3 水利工程中樁基檢測方法的選擇
水利工程中樁基檢測一般同時采用2-3種檢測方式：
灌注樁：主要有靜載、低應變組合;靜載、鉆孔抽芯組合;靜載、超聲波透射法組合;高應變法、鉆孔抽芯組合;高應變法、超聲波透射法組合。
管樁：主要有靜載、低應變組合;高應變。
水泥土攪拌樁：靜載、鉆孔抽芯組合。
灌注樁由于自身結構的特點，5種方式都可以進行檢測，但每種檢測方式的側重點不同，如果現場條件許可，對于設計承載力不大于8000kN的樁采用靜載為主結合鉆孔抽芯或超聲波透射法檢測都能較全面地反應樁基的質量;如果現場條件不許可，采用以高應變為主結合抽芯或超聲波透射法及樁底的實際地質情況研判樁的質量也是可取的;如果主要是檢測承載力可以采用靜載、低應變組合，能夠判明樁的承載力是否符合設計要求及樁的缺陷情況和位置。對于設計承載力大于8000kN的樁，如做靜載檢測費用會很高，常常采用高應變法、超聲波透射法組合。
管樁由于是空心的，管壁也不是很厚，一般情況下是采用靜載為主結合低應變進行檢測。如果受現場檢測條件等限制常常也只用高應變進行檢測。
水泥土攪拌樁由于樁身較軟聲阻抗大，聲波在其內部傳播的距離十分有限，故高應變、低應變及超聲波透射法在此類樁中完全不適用，因而靜載、鉆孔抽芯組合是科學有效的檢測，能較全面地反應樁基的質量。
4 各種方法的優缺點及應對措施
靜載法在一般情況是檢測樁基承載力最直接有效的方法，優點是檢測數據直觀、可靠。缺點是水利工程往往比較偏遠，荷載等交通運輸困難，現場地質條件較差運輸車輛及吊車難以靠近樁位，有時現場位置狹窄沒有堆載的空間。因而有些項目如果要做靜載就要花費較多的時間及費用做準備條件，且靜載試驗費用也較高。檢測過程時間長且抽檢率低。水利工程一般工期都很緊，所以在時間和經濟兩方面的壓力下，委托方往往放棄此種檢測方式。對于攪拌樁等小噸位的靜載試驗，一般可以就地取材，用現場的砂土作為荷載、用挖機作為裝卸及吊裝工具來解決。對于大噸位靜載試驗如果不具備檢測條件，則只能改變檢測方法。在軟基中的管樁和水泥土攪拌樁，在打完樁后或在堆載過程中，通常發現樁體有上浮的現象，這是由于在打完樁后樁周土體回縮和樁周附近施工車輛行走或靜載配重等導至深層土體變形和位移。樁體上浮嚴重影響了靜載試驗數據的準確性，經過多年的經驗，對于這種情況的樁，在檢測前進行一定程度預壓（預壓加載量為樁頂沉降能基本穩定1小時即可，且不應超過最大加載量的三分之一），然后油表壓力卸載至0，位移傳感器全部預壓4cm。再加載開始正式試驗記錄。這樣基本消除了樁體上浮對檢測數據的影響。 高應變法是實測樁頂部的速度和力時程曲線，通過波動理論分析，來推算樁基的承載力。優點這種方法不但能檢測承載力還能反應樁內部的缺陷情況，且操作相對簡單快捷，由于能量大可以檢測出樁身較深處的缺陷，動態響應信號不僅反映樁-土特性，而且和動載作用強度、頻譜成分和持續時間密切相關，從而計算分析單樁承載力。但這種方檢測承載力是一種間接方法，在計算時，設置樁周和樁底的地質參數往往是根據設計單位地勘和施工單位提供的資料進行確定，這樣常常與實際情況差別較大導致結果誤差也大。另外樁頭的處理、錘擊設備和錘擊能量的選擇、錘墊的選用、傳感器的安裝、落距對中等這些都會對檢測結果產生較大影響。因而在高應變法檢測時除了在各個環節嚴格把控外，做少量靜載進行比對校正也是主要考慮的措施。
低應變法主要是通過記錄應變波在樁內的傳播及反射情況來判斷樁的完整性及缺陷情況和位置。該方法操作方便快捷、檢測費用低廉。但這種方法由于激振的能量低只能檢測出樁頂部分的缺陷且無法得出樁的承載力情況。對于中間有接頭的樁聲波往往傳播不到樁低，對于長徑比較大的樁，樁底反射波難以傳到樁頂被傳感器接收，正因如此，對于管樁（特別是中間有接樁的）及小斷面方樁經常檢測不到底波。且對縱向裂縫和水平裂縫的檢出率低，實際長度及缺陷深度位置計算存在誤差，同樣樁頭的處理、錘擊，設備和錘擊能量的選擇、錘墊的選用、傳感器的安裝、落距位置等這些也會對檢測結果產生較大影響。由于該檢測方式只能反映樁頂部分的缺陷情況，檢測范圍及指標有限，建議該檢測僅作為靜載或高應變的輔助檢測。
超聲波透射法常用于混凝土灌注樁，通過預埋測聲管利用超聲波進行檢測，具有檢測儀器輕便、抗干擾能力強、觀測準確度高、結果直觀可靠，在樁身中上下移動測試，可詳細查明樁身混凝土內部的缺陷性質、缺陷位置、缺陷范圍及缺陷的嚴重程度等優點。對缺陷的性質及位置判別明顯優于高、低應變檢測方式。但此種方式最大的缺點無法獲得樁的承載力數據;另外在實際操作中測聲管很難保持絕對垂直、平行，如測聲管固定、連接不好，可能會造成成嚴重傾斜、彎折、翹曲，使同一剖面內各測點的測距發生很大的差異[3]，導致推算的聲速與所測剖面的實際聲速差別很大，從而引起誤判;還有一點是，經常發現測聲管上部或中間被水泥塊或其它異物封堵，檢測無法進行。采取的措施，重視測聲管的安裝質量、做好測聲管的保護措施，對聲測管出現的傾斜情況進行管距修正。如果要獲得明確的承載力，可以做少量靜載或高應變。
鉆孔抽芯法是通過取出的芯樣進行觀測，來了解樁的完整性和樁底沉碴厚度以及樁端持力層的情況，是評價樁身強度比較直觀可靠的方法。缺點是：（1）此種方法由于取出的芯樣有限，對樁的局部缺陷和水平裂縫等判斷就不一定準確;（2）抽芯有一定破壞性對樁的承載力有一定影響;（3）對長徑比較大的樁容易鉆到樁體外，難以抽到樁底芯樣;（4）偶爾碰到豎向鋼筋，再向下鉆進困難;（5）對于水泥土攪拌樁，由于本身強度較低，在鉆取過程中往往對芯樣會造成較大的擾動和破壞，不能反映樁的真實質量。鑒于以上情況，采取的措施：（1）在檢測前對樁的情況進行細致了解;（2）選取適宜的取樣機械;（3）在取樣過程中保證鉆桿的垂直度;（4）采用具有豐富取芯經驗的操作人員;（5）根據樁的性質類型采用靜載或高應變等方法結合進行。
5 結語
總而言之，在當前的水利工程中，樁基檢測的方法主要有這5種，但是其優缺點也非常的明顯，有些方法采取一定的應對措施后能明顯提高檢測質量和效率。在具體的工程檢測實踐中，需要考慮到現場的實際條件，分析各方面的具體因素，選擇2～3種檢測方法來綜合分析評定樁基的施工質量和承載力，水利工程基礎的安全性和可靠性就能得到有效保證。
參考文獻
[1] 葉鋒華.基樁鉆芯法檢測質量控制措施分析[J].廣東建材，2019（02）：41-42.
[2] JGJ 106-2014.建筑基樁檢測技術規范[S].中國建筑工業出版社，2014.
[3] 趙劍.基樁超聲波透射法檢測過程中易遇到的問題及處理方法[J].甘肅科技，2012，28（22）：135-137.
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