鄧縣芳

(韶關(guān)衡正源工程技術(shù)服務(wù)有限公司,廣東 韶關(guān) 512000)

0 引言

小坑水庫(kù)是廣東地區(qū)的重要水利水電工程,但由于長(zhǎng)期使用和自然因素的影響,小坑水庫(kù)工農(nóng)渠K4+300處存在塌陷問(wèn)題,對(duì)水庫(kù)的安全性和穩(wěn)定性構(gòu)成了威脅。因此,進(jìn)行小坑水庫(kù)塌陷加固工程是至關(guān)重要的,旨在恢復(fù)水庫(kù)的正常功能并確保其長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

1 研究的目的和意義

沖孔灌注樁是小坑水庫(kù)塌陷加固工程中的關(guān)鍵技術(shù)之一,它能夠增加地基的承載力和穩(wěn)定性,有效防止地基沉降和變形。沖孔灌注樁基的質(zhì)量和性能直接影響整個(gè)加固工程的效果和持久性。因此,對(duì)沖孔灌注樁基進(jìn)行準(zhǔn)確的檢測(cè)和評(píng)估是確保加固工程質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)[1]。

檢測(cè)研究旨在對(duì)小坑水庫(kù)塌陷加固工程中的沖孔灌注樁基進(jìn)行全面的檢測(cè)和評(píng)估,以了解其質(zhì)量、性能和穩(wěn)定性。具體目的和意義包括:

評(píng)估沖孔灌注樁基的承載能力和變形特性,為工程設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

確定沖孔灌注樁基在工程中的實(shí)際應(yīng)變情況,評(píng)估其受力狀態(tài)和穩(wěn)定性。

利用抽芯法對(duì)沖孔灌注樁基的混凝土進(jìn)行抽檢,檢驗(yàn)其強(qiáng)度和質(zhì)量。

通過(guò)數(shù)據(jù)采集、處理和分析,掌握沖孔灌注樁基的整體質(zhì)量狀況,為后續(xù)的加固工作提供依據(jù)。結(jié)合廣東地區(qū)的技術(shù)要求和實(shí)際情況,為小坑水庫(kù)工農(nóng)渠K4+300處地面塌陷加固工程的實(shí)施提供技術(shù)支持和指導(dǎo)。以上所述的檢測(cè)研究目的和意義將為小坑水庫(kù)工農(nóng)渠K4+300處地面塌陷加固工程的順利進(jìn)行和成功實(shí)施提供重要依據(jù),確保工程的質(zhì)量和安全性,為廣東地區(qū)的水利水電工程發(fā)展做出積極貢獻(xiàn)。

2 方法介紹

2.1 高、低應(yīng)變檢測(cè)方法的原理和應(yīng)用

假設(shè)樁中某處阻抗發(fā)生變化,當(dāng)應(yīng)力波從介質(zhì)Ⅰ(阻抗為Z1)進(jìn)入介質(zhì)Ⅱ(阻抗為Z2)時(shí),將產(chǎn)生速度反射波Vr和速度透射波Vt。

缺陷的程度根據(jù)缺陷反射的幅值定性確定,缺陷位置根據(jù)反射波的時(shí)間tx由下式確定:

2.2 鉆芯法在樁基檢測(cè)中的作用和優(yōu)勢(shì)

鉆芯法適用于檢測(cè)混凝土灌注樁和地下連續(xù)墻的樁長(zhǎng)、墻深、樁身/墻身混凝土強(qiáng)度、樁身/墻身完整性、樁底/墻底沉渣厚度,并判定或鑒別樁底/墻底持力層巖土性狀。此外,鉆芯法還適用于檢測(cè)有粘結(jié)強(qiáng)度的復(fù)合地基增強(qiáng)體的樁長(zhǎng)、樁身強(qiáng)度、樁身完整性,并判定或鑒別樁底持力層巖土性狀。該方法還可用于檢測(cè)水泥土墻的墻深、墻身水泥土強(qiáng)度、墻身完整性,并判定或鑒別墻底巖土性狀,以及巖石地基的巖石強(qiáng)度,并判定或鑒別巖性及風(fēng)化程度。鉆芯法所需設(shè)備包括液壓操縱的鉆機(jī)和適宜的水泵,鉆具的選取應(yīng)根據(jù)檢測(cè)對(duì)象選擇合適的鉆具類型,并配備必要的附件,如孔口管、擴(kuò)孔器、卡簧、扶正穩(wěn)定器和可撈取松軟渣樣的鉆具。鉆頭的選取應(yīng)根據(jù)具體情況選擇金剛石鉆頭或合金鉆頭,并確保外徑符合要求。在現(xiàn)場(chǎng)操作中,鉆芯孔數(shù)、鉆孔位置和鉆探深度應(yīng)根據(jù)規(guī)定合理選擇,以滿足設(shè)計(jì)要求和檢測(cè)需要[3]。

在檢測(cè)時(shí)將各鉆芯孔的樁底沉渣厚度從小到大依次按下式排序:

δ1≤δ2……≤……δn

按下式計(jì)算樁底沉渣厚度加權(quán)平均值:

δ=(δ1+2δ2+……nδn)/(1+2+……+n)

式中:δ為受檢樁的樁底沉渣厚度;δi為第 i鉆芯孔的樁底沉渣厚度;n為同一受檢樁的鉆芯檢測(cè)孔數(shù)。

2.3 混凝土抽檢的目的和檢測(cè)流程

混凝土抽檢的目的是評(píng)估混凝土的抗壓強(qiáng)度。采用壓力機(jī)或萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行試驗(yàn),預(yù)計(jì)破壞荷載應(yīng)在試驗(yàn)機(jī)全量程的20%～80%之間,并符合GB/T 3159和GB/T 2611的規(guī)定,級(jí)別不低于1級(jí)。

試驗(yàn)前需準(zhǔn)備鋼質(zhì)墊板和鋼質(zhì)球座。鋼質(zhì)墊板應(yīng)大于試件的承壓面積,厚度不小于25 mm,表面平整光滑,平面度偏差不超過(guò)邊長(zhǎng)的0.02%,表面粗糙度Ra不大于0.80 μm,硬度不小于55 HRC,硬化層厚度不小于5 mm。鋼質(zhì)球座的球面和球窩粗糙度Ra不大于0.32 μm,轉(zhuǎn)動(dòng)靈活。對(duì)于大壓板或無(wú)球座的壓力機(jī),應(yīng)在試件與上壓板之間加入合適尺寸的球座?？ǔ叩姆侄戎挡淮笥?.1 mm,鋼直尺的分度值不大于1 mm。輔助器具包括萬(wàn)能角度尺、刀口形直尺、塞尺等[4]。試驗(yàn)步驟如下:

制作和養(yǎng)護(hù)試件,每組3個(gè)邊長(zhǎng)為150 mm的立方體試件,成型前用濕篩法篩除粒徑大于40 mm的骨料。

達(dá)到規(guī)定的試驗(yàn)齡期后,取出試件并用濕布覆蓋,保持潮濕狀態(tài)。

試驗(yàn)前將試件擦拭干凈,檢查外觀,并在上下承壓面的中部位置測(cè)量寬度(精確到1 mm)。試件的外觀和偏差應(yīng)符合規(guī)定。

清潔試驗(yàn)機(jī)的上下壓板,將試件放在試驗(yàn)機(jī)下壓板中部,以成型時(shí)的側(cè)面為承壓面。如有必要,在試驗(yàn)機(jī)的上下壓板與試件之間加入鋼墊板,并在上壓板與試件之間夾放鋼質(zhì)球座。

設(shè)定試驗(yàn)機(jī)的加載速度為18～30 MPa/min,并啟動(dòng)試驗(yàn)機(jī)。當(dāng)上壓板與墊板接觸時(shí),調(diào)整球座使試件受壓均勻。持續(xù)而均勻地加載試件直至破壞,記錄破壞荷載(精確到0.01 kN)。如采用手動(dòng)控制加載速度,當(dāng)試件接近破壞并開(kāi)始迅速變形時(shí),應(yīng)停止調(diào)整試驗(yàn)機(jī)直至試件破壞。

試驗(yàn)完成后,取下試件并觀察破壞后的形貌。如有明顯的非均勻受壓破壞現(xiàn)象,應(yīng)做記錄。

試驗(yàn)結(jié)果處理時(shí),按照以下的公式計(jì)算混凝土立方體的抗壓強(qiáng)度。

Fcc=P/A×1 000

(1)

式中:Fcc為抗壓強(qiáng)度,MPa;P為破壞荷載,kN;A為試件承壓面積,mm2。

3 檢測(cè)方案設(shè)計(jì)

3.1 根據(jù)工程要求確定檢測(cè)參數(shù)和指標(biāo)

在小坑水庫(kù)工農(nóng)渠K4+300處地面塌陷加固工程中,根據(jù)工程要求,需要明確確定進(jìn)行檢測(cè)的參數(shù)和指標(biāo)。這些參數(shù)和指標(biāo)的選擇應(yīng)考慮到工程的特點(diǎn)和目標(biāo),以確保檢測(cè)結(jié)果能夠準(zhǔn)確反映樁基的狀態(tài)和質(zhì)量。

關(guān)注樁基的完整性是至關(guān)重要的。通過(guò)檢測(cè)樁身的結(jié)構(gòu)完整性,可以判斷是否存在缺陷,如蜂窩、夾泥、斷裂、孔洞等,并對(duì)其進(jìn)行分類和評(píng)估。此外,還需要考慮混凝土的強(qiáng)度和均勻性,以確保樁基在工程中能夠承擔(dān)預(yù)期的荷載。

確定檢測(cè)參數(shù)和指標(biāo)時(shí),需要根據(jù)工程要求制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。這些標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范可以包括對(duì)樁身完整性的評(píng)估等級(jí)劃分,如Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類和Ⅳ類,以及對(duì)混凝土強(qiáng)度和均勻性的要求等。

此外,還需要考慮檢測(cè)精度和可接受范圍。根據(jù)工程的需求,確定合理的檢測(cè)精度,確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。同時(shí),也需要確定可接受的范圍,即在何種程度下判定樁基符合工程要求。根據(jù)工程要求確定檢測(cè)參數(shù)和指標(biāo)是小坑水庫(kù)塌陷加固工程中檢測(cè)研究的基礎(chǔ)。通過(guò)合理選擇參數(shù)和指標(biāo),并制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,可以確保檢測(cè)結(jié)果的科學(xué)性和可靠性,為工程的安全和可持續(xù)發(fā)展提供重要的支持[5]。

3.2 設(shè)計(jì)合適的檢測(cè)方案和流程

根據(jù)確定的檢測(cè)參數(shù)和指標(biāo),需要設(shè)計(jì)出合適的檢測(cè)方案和流程,以保證能夠全面、準(zhǔn)確地獲取所需的數(shù)據(jù)和信息。

3.2.1 需要確定采樣點(diǎn)的位置和數(shù)量

根據(jù)工程要求和檢測(cè)目標(biāo),合理選擇采樣點(diǎn)的位置,涵蓋樁基的不同部位和特征,以確保采樣點(diǎn)具有代表性和可比性。同時(shí),也需要確定適當(dāng)?shù)牟蓸訑?shù)量,以保證數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)可靠性。

3.2.2 制定采樣方案

根據(jù)檢測(cè)參數(shù)和指標(biāo)的要求,確定采樣的具體方法和步驟。這可能包括使用特定的工具和設(shè)備進(jìn)行采樣,采集樣本并保證其完整性和保存,以便后續(xù)的實(shí)驗(yàn)和分析。

3.2.3 安排合理的實(shí)地檢測(cè)順序和步驟

根據(jù)檢測(cè)方案,確定實(shí)地檢測(cè)的順序和流程,以確保檢測(cè)工作的高效性和連貫性。這可能包括先進(jìn)行樁身完整性的檢測(cè),再進(jìn)行混凝土強(qiáng)度和均勻性的檢測(cè),或根據(jù)實(shí)際情況靈活調(diào)整檢測(cè)順序。

在設(shè)計(jì)檢測(cè)方案和流程時(shí),還需考慮安全因素和操作規(guī)范。確保檢測(cè)過(guò)程中的人員安全和設(shè)備的正確操作,遵循相關(guān)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn),以保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。

3.3 確定合適的檢測(cè)設(shè)備和儀器

根據(jù)檢測(cè)方案的要求,選擇適用的檢測(cè)設(shè)備和儀器。這些設(shè)備和儀器可以包括高低應(yīng)變檢測(cè)設(shè)備、抽芯工具、混凝土強(qiáng)度測(cè)試儀器等。確保所選設(shè)備和儀器的準(zhǔn)確性、可靠性和適用性,并進(jìn)行必要的校準(zhǔn)和調(diào)試,以確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可比性。檢測(cè)儀器為北京康科瑞公司生產(chǎn)的KON-PIT(N)樁基完整性檢測(cè)儀。該儀器經(jīng)廣州市計(jì)量檢測(cè)技術(shù)研究院檢定,檢驗(yàn)合格,且在有效期內(nèi)。檢測(cè)設(shè)備及現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)接見(jiàn)圖1。

通過(guò)合理設(shè)計(jì)的檢測(cè)方案和流程,并使用適當(dāng)?shù)臋z測(cè)設(shè)備和儀器,可以高效、準(zhǔn)確地進(jìn)行小坑水庫(kù)塌陷加固工程沖孔灌注樁基的檢測(cè)工作。這將為工程的順利進(jìn)行和后續(xù)的加固工作提供重要的技術(shù)支持和依據(jù)。

4 實(shí)施與數(shù)據(jù)采集

4.1 檢測(cè)前的準(zhǔn)備工作和現(xiàn)場(chǎng)布置

在進(jìn)行檢測(cè)之前,需要做好充分的準(zhǔn)備工作。這包括準(zhǔn)備檢測(cè)所需的設(shè)備和儀器,確保其正常運(yùn)行和準(zhǔn)確性。對(duì)檢測(cè)區(qū)域進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)布置,包括確定采樣點(diǎn)的位置和布局,設(shè)置必要的測(cè)點(diǎn)和標(biāo)志,確保后續(xù)的檢測(cè)工作能夠順利進(jìn)行。

4.2 檢測(cè)過(guò)程中的數(shù)據(jù)采集和記錄

根據(jù)檢測(cè)方案和流程,按照設(shè)定的順序和步驟進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。使用相應(yīng)的檢測(cè)設(shè)備和儀器,記錄和測(cè)量所需的參數(shù)和指標(biāo)。在數(shù)據(jù)采集過(guò)程中,要保證操作的準(zhǔn)確性和一致性,遵循標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程,并及時(shí)記錄所得數(shù)據(jù)和觀測(cè)結(jié)果。

圖1 檢測(cè)儀器設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)連接示意圖

4.3 數(shù)據(jù)的處理和分析方法

對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析,以獲得有關(guān)樁基和混凝土狀況的詳細(xì)信息。這可以包括計(jì)算高低應(yīng)變數(shù)據(jù)、評(píng)估混凝土強(qiáng)度和均勻性等。使用適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)處理和分析方法,如統(tǒng)計(jì)分析、圖表繪制和相關(guān)性分析等,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和解讀。根據(jù)數(shù)據(jù)處理和分析的結(jié)果,評(píng)估樁基的穩(wěn)定性和質(zhì)量狀況,并提出必要的建議和措施。

通過(guò)實(shí)施合理的檢測(cè)方案和流程,采集準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)并進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚砗头治?可以獲得關(guān)于小坑水庫(kù)工農(nóng)渠K4+300處地面塌陷加固工程沖孔灌注樁基的詳細(xì)信息和評(píng)估結(jié)果。這將為工程的后續(xù)設(shè)計(jì)和施工提供可靠的參考和依據(jù),確保工程的質(zhì)量和安全性。

5 結(jié)果與分析

根據(jù)所測(cè)波形特性和樁的砼設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)要求,本工程對(duì)樁身結(jié)構(gòu)的完整性進(jìn)行了劃分,共分為四類:

Ⅰ類:樁身完整,未發(fā)現(xiàn)明顯缺陷或損傷,具備良好的結(jié)構(gòu)完整性。

Ⅱ類:樁身存在輕微缺陷,但這些缺陷不會(huì)對(duì)樁身結(jié)構(gòu)承載力的正常發(fā)揮產(chǎn)生明顯影響。

Ⅲ類:樁身存在明顯缺陷,這些缺陷會(huì)對(duì)樁身結(jié)構(gòu)承載力產(chǎn)生一定影響。

Ⅳ類:樁身存在嚴(yán)重缺陷,這些缺陷對(duì)樁身結(jié)構(gòu)承載力造成嚴(yán)重影響。

檢測(cè)結(jié)果詳見(jiàn)表1,表中包含樁長(zhǎng)、樁徑等資料。所測(cè)得的波形曲線可參考附圖。需要注意的是,本次檢測(cè)未能充分考慮地質(zhì)條件和樁土間的相互關(guān)系,因此無(wú)法測(cè)出樁的承載力。若需要獲取樁的承載力數(shù)據(jù),建議進(jìn)行高應(yīng)變動(dòng)力試樁或靜載試樁。

表1 樁身結(jié)構(gòu)完整性檢測(cè)結(jié)果表

本次共檢測(cè)2根工程樁,其中:

Ⅰ類樁1根,Ⅱ類樁1根。

此外,本次檢測(cè)也無(wú)法確定缺陷的具體類型,可能存在多種缺陷形式,如混凝土膠結(jié)質(zhì)量差、局部松散、夾泥、破碎、離析、氣孔、蜂窩麻面、溝槽、空洞、分層現(xiàn)象等。根據(jù)波形特性和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求,對(duì)小坑水庫(kù)塌陷加固工程的樁身結(jié)構(gòu)完整性進(jìn)行了分類劃分,提供了初步評(píng)估結(jié)果和缺陷的可能性。若需要更詳細(xì)和準(zhǔn)確的信息,建議進(jìn)行進(jìn)一步的試驗(yàn)和評(píng)估工作。

5.1 針對(duì)高、低應(yīng)變檢測(cè)結(jié)果的分析和評(píng)估

對(duì)于高、低應(yīng)變檢測(cè)方法所得到的數(shù)據(jù),進(jìn)行系統(tǒng)的分析和評(píng)估。根據(jù)應(yīng)變數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)和幅值大小,評(píng)估樁身結(jié)構(gòu)的完整性和穩(wěn)定性。分析不同檢測(cè)點(diǎn)之間的應(yīng)變差異,并結(jié)合工程要求和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)和判斷。

5.2 抽芯法檢測(cè)結(jié)果的解讀和分析

對(duì)于抽芯法所獲得的樣本,進(jìn)行詳細(xì)的觀察和分析。評(píng)估樣本的完整性、質(zhì)量和代表性,以及其中可能存在的缺陷或異常情況。分析抽芯樣本中的混凝土結(jié)構(gòu)、密實(shí)度、均勻性等關(guān)鍵特征,并與設(shè)計(jì)要求進(jìn)行比對(duì)和評(píng)估。

5.3 混凝土抽檢結(jié)果的評(píng)估和比對(duì)分析

對(duì)于混凝土抽檢所得到的樣本數(shù)據(jù),進(jìn)行細(xì)致的評(píng)估和分析?？疾旎炷恋膹?qiáng)度、密實(shí)度、含水量等關(guān)鍵指標(biāo),與設(shè)計(jì)要求進(jìn)行比對(duì)和評(píng)價(jià)。根據(jù)混凝土抽檢結(jié)果,評(píng)估混凝土的質(zhì)量狀況和均勻性,以及可能存在的缺陷和問(wèn)題。

通過(guò)對(duì)檢測(cè)結(jié)果的綜合分析和評(píng)估,可以全面了解小坑水庫(kù)工農(nóng)渠K4+300處地面塌陷加固工程沖孔灌注樁基的狀況和質(zhì)量,發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題和風(fēng)險(xiǎn),為后續(xù)的工程施工和加固措施提供科學(xué)依據(jù)。同時(shí),可以根據(jù)分析結(jié)果提出改進(jìn)建議和優(yōu)化措施,以確保工程的穩(wěn)定性、安全性和持久性。然而,本研究還存在一些局限性。由于未考慮地質(zhì)條件和樁土間相互關(guān)系的影響,無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)出樁的承載力。因此,在實(shí)際工程中,建議進(jìn)行高應(yīng)變動(dòng)力試樁或靜載試樁以獲取更準(zhǔn)確的承載力數(shù)據(jù)。此外,本研究未能確定缺陷的具體類型,對(duì)于缺陷形式的識(shí)別和定量評(píng)估還需進(jìn)一步研究。

本研究對(duì)小坑水庫(kù)工農(nóng)渠K4+300處地面塌陷加固工程沖孔灌注樁基的檢測(cè)研究提供了初步的結(jié)果和分析,為工程加固過(guò)程中的決策和措施提供了重要的技術(shù)支持。然而,仍需要進(jìn)一步完善和深入研究,以提高檢測(cè)方法和技術(shù)的準(zhǔn)確性和可靠性,為工程的安全和可持續(xù)發(fā)展提供更可靠的保障。

6 結(jié)語(yǔ)

本次研究對(duì)小坑水庫(kù)工農(nóng)渠K4+300處地面塌陷加固工程中沖孔灌注樁基的檢測(cè)進(jìn)行了全面而深入的研究。通過(guò)采用高、低應(yīng)變檢測(cè)方法、抽芯法和混凝土抽檢技術(shù),對(duì)樁身結(jié)構(gòu)的完整性和質(zhì)量進(jìn)行了評(píng)估和分析。研究結(jié)果表明,沖孔灌注樁基作為加固工程的關(guān)鍵部分,其結(jié)構(gòu)完整性對(duì)工程的穩(wěn)定性和承載能力具有重要影響。通過(guò)合理選擇檢測(cè)參數(shù)和指標(biāo)、設(shè)計(jì)合適的檢測(cè)方案和流程,并配備適當(dāng)?shù)臋z測(cè)設(shè)備和儀器,可以有效地對(duì)樁基進(jìn)行評(píng)估和監(jiān)測(cè)。