鄧小衛(wèi)

(中鐵五局測繪試驗中心，貴陽 550008)

基樁完整性檢測作為基樁施工質(zhì)量驗收中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在各工程中均有相應(yīng)檢測規(guī)范。以《鐵路工程基樁檢測技術(shù)規(guī)程》(TB 10218—2019)為例，規(guī)范中同時提供了2種判定規(guī)則，一方面根據(jù)缺陷對基樁承載力的影響程度判定；另一方面根據(jù)具體檢測方法所獲得的波形參數(shù)判定。

樁身完整性類別如表1所示；低應(yīng)變反射波法樁身完整性判定標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。

表1 樁身完整性類別

表2 低應(yīng)變反射波法樁身完整性判定標(biāo)準(zhǔn)

在實際工作中，應(yīng)將2種規(guī)定結(jié)合后綜合判定，但大多數(shù)檢測人員并未將兩者結(jié)合，相關(guān)規(guī)范中也未進(jìn)行明確說明，實際工作中會出現(xiàn)片面根據(jù)檢測數(shù)據(jù)將樁基判定為Ⅲ類或Ⅳ類的情況，很多委托單位也簡單地將Ⅲ類和Ⅳ類樁直接進(jìn)行報廢處理。從質(zhì)量控制角度考慮應(yīng)嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，但從經(jīng)濟(jì)角度考慮該判定方式會造成較大資源浪費。結(jié)合工程案例，對如何依據(jù)規(guī)范要求準(zhǔn)確判定基樁完整性提出思路并探討，以達(dá)到既保證工程質(zhì)量又不造成資源浪費的目的。

1 規(guī)范中基樁完整性判定要求及應(yīng)用現(xiàn)狀

相關(guān)判定規(guī)范有《鐵路工程基樁檢測技術(shù)規(guī)程》(TB 10218—2019)、《公路工程基樁檢測技術(shù)規(guī)程》(JTG/T 3512—2020)和《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》(JGJ 106—2014)，這3個規(guī)范中關(guān)于基樁完整性分類的規(guī)定基本一致。以《鐵路工程基樁檢測技術(shù)規(guī)程》(TB 10218—2019)為例，其在3.2.1條中規(guī)定樁身完整性分類應(yīng)符合表1和該規(guī)程中具體章節(jié)的有關(guān)規(guī)定。不同檢測方法對完整性的判定標(biāo)準(zhǔn)不同，但都是通過對儀器設(shè)備所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后判定。

根據(jù)規(guī)范條文中對基樁完整性檢測結(jié)果的判定，原則上應(yīng)先根據(jù)所采用的具體檢測方法對應(yīng)的判定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行初步判定，再由表1的分類原則進(jìn)行最終判定[1]。但實際工作中大多數(shù)檢測人員只片面根據(jù)所采用的具體檢測方法對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行判定，并未針對檢測所發(fā)現(xiàn)的缺陷進(jìn)行樁身承載力分析。

2 對缺陷的綜合判定

樁身存在缺陷對樁身承載力有無影響、有影響時影響程度有多大，這些均須有效識別缺陷所處位置、缺陷大小以及類型，并根據(jù)基樁的用途和地質(zhì)情況等綜合評判確定，這樣才能準(zhǔn)確判定樁身完整性類別。

2.1 缺陷位置和范圍大小的確定

目前常用的基樁完整性檢測方法有低應(yīng)變反射波法、聲波透射法和鉆芯法等。低應(yīng)變反射波法和聲波透射法在檢測中各有特點，都能準(zhǔn)確識別較大缺陷。低應(yīng)變反射波法在判定時受外部地質(zhì)條件和施工工藝等影響較大，而聲波透射法對聲測管內(nèi)側(cè)的缺陷識別較為直觀，卻不易識別聲測管外側(cè)的缺陷，鉆芯法對樁長、樁底持力層性狀的識別較為直觀。

采用低應(yīng)變反射波法檢測時，根據(jù)缺陷反射波的時間及經(jīng)驗波速判定缺陷所處樁長范圍內(nèi)的位置，但不能識別相應(yīng)缺陷是在樁周還是在樁內(nèi)，還應(yīng)采用鉆芯法等其他方法進(jìn)行驗證。

采用聲波透射法時，可以直觀獲得缺陷所處的具體位置，但如果只采用平測法進(jìn)行檢測，無法準(zhǔn)確識別缺陷大小。平測法便于操作，可減少現(xiàn)場工作量，是其他檢測形式的基礎(chǔ)，但單一采用平測法不便于識別缺陷的部位及嚴(yán)重程度，當(dāng)平測檢測發(fā)現(xiàn)存在缺陷時必須進(jìn)行斜測和扇形檢測等工作，以便綜合確定缺陷范圍。目前也有專門的樁身混凝土CT(電子計算機(jī)斷層掃描)檢測設(shè)備，該設(shè)備集成了平測和斜測功能，并采用專用數(shù)據(jù)處理軟件，可較為便捷、準(zhǔn)確地判定缺陷范圍。

(1) 當(dāng)樁身局部存在縮徑缺陷即缺陷存在于樁周時，采用低應(yīng)變反射波法檢測。某缺陷樁低應(yīng)變反射波檢測實測數(shù)據(jù)及開挖驗證實景如圖1所示。

(a) 實測數(shù)據(jù)

(b) 開挖驗證實景圖1 某缺陷樁低應(yīng)變反射波檢測實測數(shù)據(jù)及開挖驗證實景

由圖1可有效識別樁身存在的缺陷，根據(jù)樁底反射情況通常會判定為Ⅱ類或Ⅲ類樁。該樁由于缺陷位置較淺，現(xiàn)場采用開挖法進(jìn)行驗證。從開挖的實際情況來看，樁頭部分存在局部縮徑和露筋現(xiàn)象，與判定結(jié)果基本一致。但如果采用鉆芯法驗證，由于鉆芯法對鉆孔位置有具體規(guī)定，且鉆孔不能過于靠近樁邊緣，反而存在不能有效揭露缺陷的風(fēng)險。采用聲波透射法檢測時，超聲波特征值與收、發(fā)檢測管間連線兩邊窄帶區(qū)域(聲測剖面)的混凝土質(zhì)量密切相關(guān)[2]，而聲測管通常位于鋼筋籠內(nèi)部，須考慮聲測管埋設(shè)數(shù)量和間距等多種因素，確保能覆蓋樁徑范圍內(nèi)大部分混凝土。圖1中缺陷如果采用聲波透射法檢測，存在不能揭示該缺陷的風(fēng)險。

(2) 當(dāng)缺陷在樁身內(nèi)部且缺陷較小時，采用低應(yīng)變反射波法檢測，當(dāng)波阻抗的變化較大時，能夠識別缺陷反射；采用聲波透射法檢測時，如果缺陷不在聲測剖面影響范圍內(nèi)則無法識別該缺陷，容易誤判為Ⅰ類樁(對于埋設(shè)3根聲測管的樁，存在不能發(fā)現(xiàn)樁中心位置缺陷的風(fēng)險)；如果缺陷正好在某根聲測管附近，與該聲測管相關(guān)的剖面均會存在異常數(shù)據(jù)，根據(jù)聲波透射法對應(yīng)的判定標(biāo)準(zhǔn)，則會判為Ⅲ類或Ⅳ類樁。樁內(nèi)部存在較小缺陷示意如圖2所示。

(a) 缺陷大小及所處位置

(b) 缺陷不在聲測剖面影響范圍內(nèi)

(c) 缺陷正好在某根聲測管附近圖2 樁內(nèi)部存在較小缺陷示意

(3) 當(dāng)缺陷在樁身內(nèi)部且范圍較大時，采用低應(yīng)變反射波法和聲波透射法均能準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)問題。樁內(nèi)部存在較大缺陷示意如圖3所示。

(a) 缺陷大小及所處位置

(b) 缺陷在聲測剖面影響范圍內(nèi)

(c) 缺陷正好在某根聲測管附近圖3 樁內(nèi)部存在較大缺陷示意

(4) 采用鉆芯法檢測時，規(guī)范中規(guī)定的開孔位置為距樁中心0.25倍樁徑的位置，以110 mm的鉆頭為例，對于距樁中心(為0.25倍樁徑+55 mm)范圍外的缺陷不能準(zhǔn)確識別，即對于縮徑、露筋及其他樁身內(nèi)部較小缺陷，采用鉆芯法存在盲區(qū)，采用它來驗證低應(yīng)變反射波法和聲波透射法時存在一定漏判概率。

2.2 缺陷嚴(yán)重程度的判定

缺陷嚴(yán)重程度通常涉及缺陷的大小及類型。基樁完整性的缺陷通常有斷裂、裂縫、縮徑、夾泥、離析、空洞、蜂窩和松散等，各種檢測方法能夠反映的缺陷有所區(qū)別，而各種缺陷對基樁承載力的影響程度也各不相同，須對缺陷嚴(yán)重程度進(jìn)行有效識別，才能準(zhǔn)確分析其對基樁使用性能的影響。

低應(yīng)變反射波法檢測時，主要通過缺陷反射波的幅值及后續(xù)多次反射波出現(xiàn)的情況進(jìn)行缺陷嚴(yán)重程度的判定，是定性而非定量識別缺陷。某缺陷樁低應(yīng)變反射波檢測波形圖及開挖驗證實景如圖4所示，該波形在樁頂附近出現(xiàn)強(qiáng)反射，且后續(xù)出現(xiàn)多次同向反射波。從波形上看，在樁頂存在缺陷，但具體缺陷范圍并不明確，經(jīng)開挖驗證，樁頂4 m范圍內(nèi)均存在露筋和夾泥現(xiàn)象，施工單位鑿除該缺陷段后對剩余部分進(jìn)行復(fù)測，未發(fā)現(xiàn)缺陷，接樁后可按合格樁驗收。如果缺陷反射波出現(xiàn)在樁身下部，不具備開挖驗證條件，采取鉆芯法驗證時很難揭示該類缺陷。

(a) 波形圖

(b) 開挖驗證實景圖4 某缺陷樁低應(yīng)變反射波檢測波形圖及開挖驗證實景

聲波透射法檢測時，主要根據(jù)波形畸變的程度判定缺陷嚴(yán)重程度，嚴(yán)重畸變波形如圖5所示，相關(guān)情況對應(yīng)的混凝土缺陷通常比較嚴(yán)重，大部分為夾泥、離析和混凝土松散等。待復(fù)測的畸變波形如圖6所示，相關(guān)情況可能是聲測管缺水、樁頂靠近聲測管位置混凝土不密實、樁頂混凝土離析、聲測設(shè)備提升速度過快、探頭與聲測管發(fā)生碰撞等多種原因造成，在判定缺陷時須慎重考慮，盡量采取其他手段進(jìn)行復(fù)測確認(rèn)[3]。同時對于平測發(fā)現(xiàn)的缺陷，還應(yīng)采用斜測和扇形掃測等方式進(jìn)一步確認(rèn)缺陷大小和范圍[4]。比如圖2(c)和圖3(c)的平測檢測結(jié)果可能一致，但如果采用斜測等其他方法進(jìn)行綜合檢測，會發(fā)現(xiàn)圖2中的缺陷可判為Ⅱ類樁，而圖3中缺陷應(yīng)該判為Ⅲ類或Ⅳ類樁。

(a) 無法接收首波

(b) 首波不明顯，且嚴(yán)重畸變

(c) 波形跳動且嚴(yán)重畸變

(d) 波形嚴(yán)重畸變圖5 嚴(yán)重畸變波形

(a) 有首波，但波形畸變

(b) 首波畸變，后續(xù)波形有一定周期性

(c) 首波畸變，后續(xù)波形無周期性圖6 待復(fù)測的畸變波形

3 評估缺陷對承載力的影響

在明確缺陷范圍及嚴(yán)重程度后，要評估缺陷對基樁承載力的影響，就必須了解基樁設(shè)計目的，清楚其受力形式是豎向受壓、水平受力還是豎向抗拔，只有明白其設(shè)計目的才能準(zhǔn)確評估缺陷對基樁的影響程度。

鐵路工程中橋梁基樁根據(jù)承載力的來源，大致分為摩擦樁和柱樁2類。以某摩擦樁為例，采用聲波透射法檢測，設(shè)計埋設(shè)3根聲測管，當(dāng)樁底連續(xù)2個測點和3個剖面均存在波形嚴(yán)重畸變時，根據(jù)《鐵路工程基樁檢測技術(shù)規(guī)程》(TB 10218—2019)中表5.4.5相關(guān)內(nèi)容，該樁50%及以上檢測剖面在同一深度測點的聲學(xué)參數(shù)出現(xiàn)明顯異常，接收信號嚴(yán)重畸變，該樁完整性類別應(yīng)判定為Ⅳ類。假定檢測時測點間距為0.2 m，該數(shù)據(jù)也只表明該樁在距樁底0.2～0.4 m范圍內(nèi)存在缺陷，如果按Ⅳ類樁判定，該樁為不合格樁，一般不得繼續(xù)使用。但對于摩擦樁來說，該缺陷是否會影響樁的承載力值得進(jìn)一步研究。曾被檢測過的某鐵路橋梁鉆孔灌注樁，設(shè)計樁長為18 m、樁徑為1.5 m、容許承載力為8 671 kN，采用自平衡法進(jìn)行承載力試驗，荷載箱布置在樁底以上2 m位置。從試驗結(jié)果來看，荷載箱上部樁長范圍提供的承載力為8 700 kN，根據(jù)自平衡法試驗原理，荷載箱上部樁長范圍提供的承載力其實就是樁側(cè)摩阻力[5]。從該試驗結(jié)果可知，樁底一定范圍內(nèi)存在缺陷時，對于摩擦樁來說進(jìn)一步采取其他方法驗證其承載力比簡單地按廢樁處理更為合適。而根據(jù)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》(JTG/T 3650—2020),對摩擦樁采用鉆孔灌注樁時，樁底沉渣厚度根據(jù)樁徑和樁長要求控制在200 mm或300 mm 以內(nèi)，根據(jù)《高速鐵路橋涵工程施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)》(TB 10752—2018)，摩擦樁孔底沉渣厚度不大于200 mm，這也間接說明樁底局部范圍的缺陷，對摩擦樁的樁身承載力影響并不大。但如果該樁為柱樁，根據(jù)《高速鐵路橋涵工程施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)》(TB 10752—2018)的規(guī)定，柱樁樁底沉渣厚度不得大于50 mm，該樁就應(yīng)判為Ⅳ類樁。

同樣對于抗滑樁，可能更關(guān)注在巖(土)層滑動面附近的缺陷情況，而對于樁頂和樁底的缺陷關(guān)注度相對較低。采用聲波透射法檢測過的某公路項目抗滑樁，共計6個檢測剖面，在距設(shè)計樁底0.6 m范圍內(nèi)存在3個剖面無波形的情況，單純從《公路工程基樁檢測技術(shù)規(guī)程》(JTG/T 3512—2020)中相應(yīng)檢測方法對應(yīng)的判定標(biāo)準(zhǔn)來看，該樁應(yīng)判為Ⅳ類樁，但根據(jù)相關(guān)設(shè)計資料，距設(shè)計樁底0.5 m范圍內(nèi)樁身承受的彎矩和剪力很小，該缺陷是否會對樁的抗滑穩(wěn)定性造成影響并不明確[6]，如果簡單判定為Ⅳ類樁，對工期及工程造價都會產(chǎn)生影響。

另外，低應(yīng)變反射波法和聲波透射法的波速所反映的樁身混凝土強(qiáng)度是一個相對概念，低應(yīng)變反射波法檢測得到的波速主要取決于樁底反射位置的選取，當(dāng)樁底反射明顯且能準(zhǔn)確選取時，波速的變化能反映樁長的變化，同時也能反映混凝土強(qiáng)度的變化，但波速也受混凝土所使用原材料的影響。基樁設(shè)計過程中，在選取樁身混凝土設(shè)計強(qiáng)度時，除了考慮承載力影響因素外，更多考慮的是對結(jié)構(gòu)耐久性的影響。尤其是豎向受壓的樁，樁身混凝土強(qiáng)度并不是承載力的決定因素。

最后還應(yīng)考慮樁身缺陷對樁身所配鋼筋的影響，如果是豎向受壓的樁，鋼筋布置主要為構(gòu)造配置，可能不用考慮在樁身一定范圍內(nèi)的缺陷對鋼筋造成的影響；如果是豎向抗拔和承受水平力作用的樁，鋼筋完全參與結(jié)構(gòu)受力，則應(yīng)考慮缺陷對鋼筋耐久性和樁身承載力的影響。

4 結(jié)語

低應(yīng)變反射波法及聲波透射法等無損檢測方法在基樁完整性檢測時操作比較快捷、簡單，但僅依據(jù)相應(yīng)檢測方法對應(yīng)的判定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行基樁完整性分類，可能存在判定過嚴(yán)的情況，造成工程資源浪費?；鶚锻暾缘姆诸悾瑧?yīng)結(jié)合基樁設(shè)計目的，根據(jù)檢測發(fā)現(xiàn)的缺陷對其使用性能的影響程度進(jìn)行合理劃分。這要求檢測人員具備相應(yīng)的理論和實踐經(jīng)驗，能夠?qū)⒕唧w的檢測方法和判定標(biāo)準(zhǔn)與相關(guān)規(guī)定有機(jī)結(jié)合，而相應(yīng)檢測方法中的分類標(biāo)準(zhǔn)也須進(jìn)一步細(xì)化完善。