第十一屆全國(guó)樁基工程學(xué)會(huì)會(huì)議資料-2山區(qū)地質(zhì)嵌巖灌注樁樁端性狀的檢測(cè)

0引言低應(yīng)變完整性普查根據(jù)樁底曲線形態(tài)分級(jí)靜載高應(yīng)變鉆芯法基樁孔內(nèi)攝像驗(yàn)證攝像法監(jiān)測(cè)進(jìn)尺、回水相位幅值1低應(yīng)變檢測(cè)樁端性狀的原理1低應(yīng)變檢測(cè)樁端性狀的原理當(dāng)Z1<Z2時(shí)，即波從軟材料進(jìn)入硬材料時(shí)，VR與VI符號(hào)相反，反射波與入射波相位相反，如基巖嵌巖起始面，擴(kuò)徑的上界面均是此相位特征。反之，當(dāng)Z1＞Z2時(shí)，反射波與入射波相位相同，對(duì)樁底則表現(xiàn)為嵌巖不良。

1低應(yīng)變檢測(cè)樁端性狀的分析

應(yīng)力波到達(dá)了樁底，并非截止了，而是一部分繼續(xù)向下傳播，一部分反射回到樁頂。對(duì)于樁端持力層較軟的樁，或沉渣較厚的樁，反射波占絕大部分，透射波僅占極小部分，樁底以下的情況無(wú)法判斷；而對(duì)于施工狀況良好的嵌巖樁，則仍然有較大比例的透射波向下傳播，對(duì)樁底以下一定范圍內(nèi)的持力層性狀判別仍然有價(jià)值，有文獻(xiàn)提到能夠?qū)崪y(cè)得樁端巖層下一定范圍內(nèi)的溶洞。1低應(yīng)變檢測(cè)樁端性狀的分析另外，一個(gè)現(xiàn)象也值得特別注意：樁身中阻抗增大（擴(kuò)徑或進(jìn)入較好土層）的反向反射的二次反射是與入射波同相位的。阻抗增大段產(chǎn)生的一次反射壓力波速度信號(hào)向上（負(fù)號(hào)）在回到樁頂時(shí)（樁頂設(shè)為自由端）變?yōu)槔Σ?；再次向下反射，到了阻抗增大位置第二次反射回到樁頂，此時(shí)速度信號(hào)方向又一次改變，變?yōu)檎?，上傳到樁頂，由傳感器接收。如果這種阻抗增大恰好發(fā)生在L1（L1＝L/2）處，則在曲線的2L/c處就會(huì)產(chǎn)生二次的同向反射波。1低應(yīng)變檢測(cè)樁端性狀的分析分兩種情況說(shuō)明：情況1，樁底無(wú)沉渣，樁身阻抗與巖層阻抗相匹配。實(shí)線為L(zhǎng)1處的反射，粗虛線為樁底L處的反射，由于樁底Z1≈Z2在樁頂產(chǎn)生的反射信號(hào)極弱，此時(shí)樁底2L/c處的反射信號(hào)為L(zhǎng)1處的阻抗增大的二次反射所導(dǎo)致。1低應(yīng)變檢測(cè)樁端性狀的分析情況2，如圖5，設(shè)樁底性狀稍差（少量沉渣或裂隙發(fā)育程度偏高，但符合設(shè)計(jì)要求時(shí)）產(chǎn)生的小幅同相位反射，此時(shí)可能因?yàn)長(zhǎng)/2處阻抗增大引起的二次反射的疊加而使得正向幅值變得很大，而事實(shí)上樁底性狀尚可。2鉆芯法判斷嵌巖性狀的經(jīng)驗(yàn)鉆芯法對(duì)嵌巖性狀的判別，除通常鉆芯法的注意點(diǎn)外，鉆至樁底附近時(shí)，應(yīng)該根據(jù)鉆機(jī)及樁的施工情況，分配回次，以便使得樁底0.5～1m左右的混凝土芯樣和0.5～1.0m左右的持力層及沉渣納入同一回次。為檢測(cè)樁底沉渣或虛土厚度，應(yīng)采用減壓、慢速鉆進(jìn)，觀測(cè)鉆機(jī)的標(biāo)尺，若遇到鉆具突降，應(yīng)該立即停鉆，測(cè)量機(jī)上余尺，然后繼續(xù)鉆進(jìn)，這個(gè)過(guò)程有一定的突發(fā)性，要求檢測(cè)人員有較豐富的經(jīng)驗(yàn)，且其余人員不易見(jiàn)證。因此，最好的方法是用攝像機(jī)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)尺進(jìn)行拍攝，以便回顧瞬間發(fā)生的情況。2鉆芯法判斷嵌巖性狀的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)入巖層時(shí)，回水的顏色會(huì)有變化，一般的巖層回水顏色較母巖的顏色偏淺，如：花崗巖層回水顏色為偏白色，一些巖層的回水顏色偏肉紅色等，若回水顏色呈黃泥色則說(shuō)明樁底有泥質(zhì)夾層或沉渣。必要時(shí)，可用基樁孔內(nèi)攝像法對(duì)取芯后的孔壁進(jìn)行拍攝，特別是對(duì)混凝土和持力層交界處進(jìn)行拍攝，以便取得原狀的嵌巖性狀。3工程實(shí)例3.1工程概況某山城擬建若干座19層框架剪力墻結(jié)構(gòu)商品房，基礎(chǔ)采用沖孔灌注樁，樁端設(shè)計(jì)持力層選擇中風(fēng)化花崗巖或中風(fēng)化輝綠巖。場(chǎng)地土層簡(jiǎn)況自上而下為：①雜填土；②粉質(zhì)黏土；③卵石；④殘積砂質(zhì)黏性土；⑤砂土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖；⑥碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖；⑦中風(fēng)化輝綠巖，呈塊狀，裂隙發(fā)育，巖體較破碎，巖石單軸飽和抗壓強(qiáng)度平均值33.7MPa。各土層的物理力學(xué)指標(biāo)和設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)見(jiàn)表1。3工程實(shí)例3.1工程概況3工程實(shí)例3.2檢測(cè)情況按設(shè)計(jì)要求，對(duì)本工程項(xiàng)目800及1000兩種樁徑各進(jìn)行了3根樁的單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)，Q–s曲線呈緩變形，承載力滿足設(shè)計(jì)要求。3工程實(shí)例3.2檢測(cè)情況但在低應(yīng)變法進(jìn)行樁身完整性檢測(cè)時(shí)，為獲取較好的樁底信號(hào)，采用7.2kg力棒（美國(guó)儀器標(biāo)配力錘僅1.5kg）發(fā)現(xiàn)10根樁樁底存在明顯的與入射波同相位的反射信號(hào)，按規(guī)范應(yīng)采取其他方法核驗(yàn)樁端嵌巖情況。取反射幅值最大的#41樁，進(jìn)行鉆芯法試驗(yàn)。3工程實(shí)例3.2檢測(cè)情況在相關(guān)幾方見(jiàn)證的同時(shí)，采用攝像機(jī)監(jiān)測(cè)鉆機(jī)進(jìn)尺和回水情況（右圖），鉆機(jī)鉆進(jìn)平穩(wěn)，在樁端并無(wú)鉆具突降情況，回水的顏色也無(wú)黃泥色，說(shuō)明樁端基本沒(méi)有沉渣。#41樁芯樣的呈長(zhǎng)柱狀，連續(xù)、完整、膠結(jié)良好，樁底無(wú)沉渣，只是樁底中風(fēng)化巖樣較破碎，但符合地質(zhì)報(bào)告的描述。3工程實(shí)例3.2檢測(cè)情況

3工程實(shí)例3.3情況分析

（1）錘重的影響低應(yīng)變檢測(cè)的樁底反射幅值受到錘重的影響。一般對(duì)同一根樁，同一檢測(cè)位置，同一放大倍數(shù)，錘重越大，反射信號(hào)的幅值越大。本例中，圖6和圖9均為#41樁同一位置，放大5倍的檢測(cè)信號(hào)，所不同的只是圖6采用的是7.2kg力棒，而圖9采用的是1.5kg小力錘。如果采用同一幅值評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，則可能會(huì)對(duì)同一根樁有兩種結(jié)論，可能直接判斷為輕微缺陷。因此，對(duì)不同的錘重要有各自的幅值評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)該在實(shí)際工作中對(duì)不同樁長(zhǎng)、樁徑、土層進(jìn)行對(duì)比、積累經(jīng)驗(yàn)。3工程實(shí)例3.3情況分析

（1）錘重的影響低應(yīng)變檢測(cè)的樁底反射幅值受到錘重的影響。一般對(duì)同一根樁，同一檢測(cè)位置，同一放大倍數(shù)，錘重越大，反射信號(hào)的幅值越大。如果采用同一幅值評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，則可能會(huì)對(duì)同一根樁有兩種結(jié)論，可能直接判斷為輕微缺陷。因此，對(duì)不同的錘重要有各自的幅值評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)該在實(shí)際工作中對(duì)不同樁長(zhǎng)、樁徑、土層進(jìn)行對(duì)比、積累經(jīng)驗(yàn)。3工程實(shí)例3.3情況分析

1.5kg小錘敲擊的曲線7.2kg力棒敲擊的曲線3工程實(shí)例3.3情況分析

（2）樁身砼–巖石強(qiáng)度對(duì)比影響隨著商品混凝土的質(zhì)量不斷提高，一些施工條件好、水平高的樁身混凝土強(qiáng)度往往遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)強(qiáng)度，而且致密、連續(xù)，對(duì)應(yīng)力波的傳播非常有利，綜合阻抗會(huì)有很大的提高。相反，中風(fēng)化巖層的強(qiáng)度并非很高，而且，對(duì)中風(fēng)化巖層的巖體完整程度分為完整、較完整、較破碎、破碎、極破碎五種，后三種有較多或很多發(fā)育的裂隙，對(duì)應(yīng)力波的傳播速度都有影響。3工程實(shí)例3.3情況分析

（2）樁身砼–巖石強(qiáng)度對(duì)比影響本工程中，設(shè)計(jì)樁身砼強(qiáng)度為C30，但芯樣抗壓試驗(yàn)表明，芯樣抗壓強(qiáng)度代表值為50.9MPa，其中一個(gè)試件竟達(dá)到82.2MPa，遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)強(qiáng)度。而根據(jù)地質(zhì)報(bào)告持力層的巖石單軸飽和抗壓強(qiáng)度平均值33.7MPa，同時(shí)巖體裂隙發(fā)育，巖體較破碎。雖然應(yīng)力波波速和強(qiáng)度之間沒(méi)有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，但它們的整體趨勢(shì)是正相關(guān)的。因此，對(duì)嵌巖樁，不能認(rèn)為一定會(huì)在樁底產(chǎn)生因阻抗增大的反向反射，特別是對(duì)于巖體較破碎的巖層更是如此。3工程實(shí)例3.3情況分析3工程實(shí)例3.3情況分析

（3）L/2處阻抗變化的影響本工程中，有不少樁在L/2處阻抗存在增大的現(xiàn)象，其二次的正向反射加強(qiáng)了樁底的同相位反射信號(hào)。如圖10，對(duì)這種情況的樁的樁底反射幅值，應(yīng)考慮扣除二次反射信號(hào)疊加的因素，才能較準(zhǔn)確地對(duì)樁底性狀做出判斷。在山區(qū)，往往在較淺處即進(jìn)入巖層，會(huì)引起阻抗增大的現(xiàn)象，在檢測(cè)中要注意。4結(jié)論（1）低應(yīng)變法檢測(cè)的樁底的反射波形態(tài)和幅值會(huì)受樁身–巖石強(qiáng)度比值和錘重影響。（2）在樁長(zhǎng)一半處，若存在擴(kuò)徑或嵌巖反相位信號(hào)，將會(huì)形成正相位的二次反射信號(hào)，影響樁底反射的判別，這一點(diǎn)在山區(qū)地質(zhì)條件下最容易發(fā)生，應(yīng)予以注意。（3）鉆芯法對(duì)嵌巖性狀的判別應(yīng)注意進(jìn)尺寸細(xì)節(jié)和回水的顏色變化，可攝像記錄，必要時(shí)可對(duì)鉆芯孔采用孔內(nèi)攝像法輔助分析。（4）工程經(jīng)驗(yàn)有其適用條件，嵌巖樁一般為承載力較大的樁，當(dāng)?shù)蛻?yīng)變檢測(cè)存在樁底同相位反射時(shí)，除進(jìn)行分析、參考類似工程經(jīng)驗(yàn)外，還是應(yīng)根據(jù)工程具體情況，采取其他方式進(jìn)行驗(yàn)證。5關(guān)于基樁孔內(nèi)攝像

本文中幾處提到基樁孔內(nèi)攝像，而即將實(shí)施的新版JGJ106《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》也把基樁孔內(nèi)攝像列入修訂的主要內(nèi)容之一，體現(xiàn)了檢測(cè)越來(lái)越重視“直接法”的驗(yàn)證。在國(guó)外，也很重視圖像在質(zhì)量管理中的作用，我們?cè)诳夏醽喿鲮o載試驗(yàn)，報(bào)告中就要附許多圖，包括很重要的堆載情況圖，這樣無(wú)形中檢測(cè)質(zhì)量會(huì)提高很多。5關(guān)于基樁孔內(nèi)攝像新版規(guī)范3.1.1：另外，對(duì)設(shè)計(jì)等級(jí)高、地基條件復(fù)雜、施工質(zhì)量變異性大的樁基，或低應(yīng)變完整性判定可能有技術(shù)困難時(shí)，提倡采用直接法（靜載試驗(yàn)、鉆芯和開(kāi)挖，管樁可采用孔內(nèi)攝像）進(jìn)行驗(yàn)證。多重缺陷：實(shí)測(cè)時(shí)域曲線復(fù)雜，很難判斷缺陷位置8.0m明顯缺陷8.3m嚴(yán)重缺陷8.9m細(xì)微裂縫5關(guān)于基樁孔內(nèi)攝像新版規(guī)范3.3.3(1)對(duì)多節(jié)預(yù)制樁，接頭質(zhì)量缺陷是較常見(jiàn)的問(wèn)題。在無(wú)可靠驗(yàn)證對(duì)比資料和經(jīng)驗(yàn)時(shí)，低應(yīng)變法對(duì)不同形式的接頭質(zhì)量判定尺度較難掌握，所以對(duì)接頭質(zhì)量有懷疑時(shí)，宜采用低應(yīng)變法與高應(yīng)變法或孔內(nèi)攝像相結(jié)合的方式檢測(cè)。緊靠焊接位置的缺陷5關(guān)于基樁孔內(nèi)攝像在鉆芯法的條文7.3.5：有條件時(shí)，可采用孔內(nèi)攝像輔助判斷混凝土質(zhì)量。這一條就包括嵌巖樁樁底性狀（沉渣、持力層）的輔助判別。某工