钻孔灌注桩质量检测方法

2014-07-07杜明贵

中小企业管理与科技·下旬刊 2014年5期

杜明贵

摘要：在建筑工程中，钻孔灌注桩得到了广泛的应用。在施工过程中，由于无法观察钻孔灌注桩的施工，并且成桩后也不能对其进行开挖验收，进而难以控制成桩的质量。施工时如果某一环节出现问题，整个工程的质量将会受到直接的影响。本文通过分析钻孔灌注桩质量检测技术，为钻孔灌注桩施工提供参考依据。

关键词：钻孔灌注桩检测技术质量管理

钻孔灌注桩作为一种基础形式以其适应性强、施工简便、成本适中等特点被广泛地应用于公路桥梁及其它工程领域。但是，灌注桩在施工过程中，主要是在地面以下或水下完成，进一步增加了质量控制的难度，如果措施不到位，容易产生断桩等缺陷。因此，在施工过程中，检测灌注桩的质量显得极为重要。

1 钻孔灌注桩的作用机理

混凝土钻孔灌注桩在桥梁工程中被广泛应用，是复合地基粘结强度的代表，通过褥垫层将混凝土钻孔灌注桩复合地基与基础进行相连，无论是在一般土层，还是在坚硬土层设置桩端，均可以确保桩间土正常地参与工作。对于桩体的实际情况，无论是强度，还是模量，与桩间土相比，都比较大。因此，在荷载的作用下，与桩间土表面应力相比，桩顶的应力相对比较大。在这种情况下，桩可以向较深的土层中转移自己承受的荷载，使得桩间土承担的荷载在一定程度上得以减少。在设计复合地基的过程中，需要将一定厚度的砂石级褥垫层设置在地基与桩、桩间土之间，这是复合地基的核心技术，是否在地基下设置褥垫层，对复合地基受力情况有很大的影响：若不设置褥垫层，复合地基的承载力特性与桩地基极为相似，这样就会制约桩间土的承载能力的发挥，进而不能成为复合地基。

2 钻孔灌注桩的质量缺陷及原因

2.1 钻孔灌注桩的质量缺陷

对于灌注桩的成孔来说，其施工位置通常情况下位于地面以下或水下，进而增加了施工的工序，使得质量控制的难度不断增加。在施工过程中，如果措施不到位，那么在一定程度上容易引发断桩等缺陷。据统计，在全球范围内，由钻孔灌注桩引发的事故率高达5%～10%。在这种情况下，为了进一步提升钻孔灌注桩的施工质量，确保施工的安全性，对灌注桩进行质量检测在施工过程中显得非常重要。在钻孔灌注桩施工过程中，其成桩质量存在的问题，通常情况下主要包括：一是桩身的完整性，其缺陷问题表现为桩身存在夹泥、断裂、缩颈、扩颈等问题。二是嵌岩桩，这方面的问题直接影响和制约着桩底支承的质量，其产生的原因是：在施工过程中，进行混凝土灌注之前，由于清孔不彻底，进而增加了孔底沉淀的厚度，同时超过相关规定的要求，进一步影响承载力。

2.2 造成缺陷的原因

①对混凝土灌注进行施工时，由于没有按照施工要求的深度埋入导管，进而造成新灌混凝土出现上翻现象，或者提升高管的过程中由于提升速度过快，引发翻水现象，形成两次灌注，进而在桩身出现水泥断裂界面。②由于混凝土供应跟不上等意外情况，造成浇筑混凝土的间断时间过长，造成混凝土凝结，在与后浇混凝土之间的接触面形成断裂界面。③孔中水位下降，使得对孔壁的静水压力进一步降低，同时降低了孔壁土层的稳定性，进而发生坍落。④混凝土搅拌不均匀，或者远距离运输，以及导管漏水，甚至混凝土被水冲泡等，在这种情况下，使得混凝土中的粗骨料过于集中，进而发生离析现象。⑤钻孔过程中，由于缺乏必要的控制，引发斜孔、拓孔等现象，并且没有及时发现这些现象，造成桩身发生缺陷。

3 桩基检测方法

3.1 钻芯检测法

在对桩身质量进行检测时，沿桩身长度方向，借助地质钻机进行取芯样，通过芯样进行观察和测试，对桩的质量做进一步的确定。借助该种方法对混凝土灌注桩桩身质量进行检测，通过这种方式检测的质量结果，只能反映钻孔范围内，小部分的混凝土质量，并且设备过于庞大、费工费时，进行大面积检测，这种检测方式不适合。通常情况下，这种检测方法只用于抽样检查，或者以此进行无损检测等。

3.2 振动检测法

对于该检测方法，通常情况下，在对桩身质量进行检测时，需要采取适当的措施，将一个激振力施加到桩顶，激发桩体及桩土体系产生振动，在混凝土灌注桩内产生应力波，借助相应的仪器设备，进一步研究分析波动及波动参数，对桩体混凝土的质量及总体承载力进行判断。

3.3 超声波脉冲检验法

采用超声波脉冲检验法对桩身质量进行检测，在混凝土存在缺陷的基础上，发展起超声波脉冲检验法。该检测方法的作用机理是，沿桩的长度方向，在灌注桩混凝土之前，通常情况下需要预埋若干根平行的检测管道，作为超声检测探头的通道。在检测的过程中，分别同步移动探头，进而沿不同的深度逐点检测出横断面上超声波脉冲穿过混凝土时的参数，按照超声波检测原理分析每个断面上混凝土质量。

3.4 射线法

射线法是指在混凝土中，以放射性同位素辐射线的衰减、吸收、散射等现象为基础发展起来的一种检测方法。当射线穿过混凝土时，接收仪所记录的射线强弱因混凝土质量不同或因存在缺陷而发生变化，根据这种变化对桩的质量进行判断。

3.5 动力检测法

目前，对桩身无破损的动力检测法在检测灌注桩质量的过程中应用比较广泛。对于动力检测法来说，在桩顶上根据作用的动荷载能量是否使桩土发生塑性位移或弹性位移，将其分为高、低应变。

通过对灌注桩桩顶进行锤击处理，进而在一定程度上使桩身下沉超过1.5～2.5mm，这种检测方式通常情况下被称为高应变动测法，反之被称为低应变动测法。对于高应变动测法来说能够了解桩的承载效果，低应变动测法的优势在于对桩身混凝土匀质性效果进行检验；在检测设备方面，前者比较笨重，价格高，锤与桩的重量比需要超过0.08～0.2，在这种情况下，对大直径、深长的灌注桩进行检测时，锤的质量要超过10吨，在吊张、搬运方面，显得设备比较笨重；相对来说，后者所需的设备则较为轻便，并且价格低廉。endprint

4 反射波法的基本原理及影响基桩质量检测波形的因素

4.1 反射波法的基本原理

对于反射波法来说，其理论基础是应力波理论，作用原理是：沿着桩身方向，通过对桩顶进行竖向激振，弹性波向下传播。在桩底、断桩或离析等存在明显波阻抗界面的部位或桩身，以及存在缩颈、扩颈等截面容易发生变化的部位，进一步会产生反射波。经过接收、放大滤波，同时进行数据处理，对来自桩身不同部位的反射信息进而识别。

4.2 现场检测的注意事项

①测试设备的安装，采取措施保证仪器正常工作。

②对桩身进行测试前，对仪器系统的工作参数进行选择，在对系统状态进行设定的前提下，需要测试仪器的工作状态，确保系统正常运行。

③在对桩身质量进行瞬态激振试验时，为了提高测试结果的准确性，重复测试的次数往往不低于4次。

④在测试桩身质量的过程中，随时观察设备的工作状态，确保设备处于正常工作状态，进而为测试结果的有效性奠定基础和提供保证。

4.3 实测曲线判读解释的基本方法

①判读缺陷存在可能性

桩身是否存在缺陷，需要分辨实测曲线中是否存在缺陷反射信号，同时对桩底的反射信号进行分辨，这些对于定性及定量解释缺陷有一定的帮助。

②多次反射及多层反射问题

当多个反射波出现在实测曲线中时，需要判断它是同一缺陷面的多次反射，还是桩间多次缺陷的多层反射。

出现多次反射现象，表明缺陷存在于桩体的浅部。多层反射一方面表明缺陷可能有多处，另一方面下层缺陷反射波在能量上存在差异，进而对上部缺陷的性质和规模进行推测。

5 结束语