1鉆孔灌注村檢測技術(shù)
鉆孔灌注樁由于其施工工藝成熟、承載力高、適用范圍廣泛應用于公路、鐵路橋梁高等結(jié)構(gòu)工程基礎(chǔ)中。高等級公路大、中、小橋和互通式立交橋，基本采用鉆孔灌注樁。但是，由于鉆孔灌注樁是一項隱蔽工程，較多的建設(shè)單位關(guān)心其工程施工質(zhì)量。但實踐表明，仍有5%~20%的鉆孔灌注樁存在不同程度的質(zhì)量問題。加強施工階段樁基檢測，可以有效地避免質(zhì)量束故發(fā)生，并及時采取補求措施，減少經(jīng)濟損失。
樁基檢測技術(shù)有多種方法，如彈性波法、超聲波法、抽芯試驗法等。彈性波法根據(jù)錘擊程度分為高應變檢測法和低應變檢測法，二午以樁基是否產(chǎn)生位移及位移趨勢為界限。表1給出了這些檢測方法的檢測內(nèi)容及特點。其中，低應變檢測方法以其操作方便快速，準備工作少，作業(yè)面小，費用低等優(yōu)點被廣大檢測部門所采用。
2低應變檢測原理
低應變檢測基本原理是用較小的力錘敲擊樁頂，給樁一定的能量，使樁中產(chǎn)生應力波，檢測和分析應力波在樁中的傳播過程中遇到彈必介質(zhì)突然發(fā)生變化的界面，將會產(chǎn)生反射和透射，根據(jù)波的反射時間和樁體中的波速就可以估算出樁長或缺陷的位置。
2.1彈性桿內(nèi)的波動方程
當樁體的橫向尺寸與波長相比很小時，可以用一維波動現(xiàn)論描述桿的波動問題。波在桿中傳播速度C，與桿的彈性模量E、截面積A密切相關(guān)，并存在：
Z=EA/C （1）
式中：Z為桿的波阻抗。
設(shè)應力波為F（t），當應力波從波阻抗Z1界面?zhèn)鞑サ讲ㄗ杩筞2界面時，則應力波發(fā)生反射波FR（t）和透射波FT（t）。
根據(jù)式（2）、（3）有如下推論：
?。?） 均勻完整樁（樁徑一致，樁質(zhì)量均勻）：不存在反射波FR（t）和透射波FT（t），輸入應力小波F（t）不發(fā)生變化，達到樁底（Z2=0），只有反射波FR（t），且FR（t）=F（t）。
?。?） 不均勻樁（樁徑發(fā)生變化，或樁身混凝土質(zhì)量發(fā)生變化）：①樁波阻抗Z降低，表現(xiàn)為樁徑縮小或樁身混凝土質(zhì)量降低，此時，產(chǎn)生應力波反射（FR（t）為負，拉應力反射）。②樁小波阻抗Z增加，表現(xiàn)為樁徑增加或樁射擊混凝土彈性模量E增加，此時，產(chǎn)生應力波反射擊（FR（t）為正，壓力反射擊）。
2.2低應變力反射
?。?） 低應變檢測是建立在一維桿波動理論基礎(chǔ)上，即桿的長度遠大于桿的直徑。根據(jù)國內(nèi)外低應變檢測儀器（如美國PDI公司PITCollector），大致存在相同的使用條件，即樁長大于10倍樁徑。
?。?） 低應變是因錘擊能量較低，不足以引起樁體發(fā)生位移趨勢而得名，對于較長的樁基，錘擊能量沿樁身傳播由于周圍土的摩阻力等外界因素影響而降低。不同的檢測儀器有不同樁長條件限制，一般為樁長小于30村徑。
對于較大直徑的短粗樁或較長的樁，宜采用超聲波法、高應變法或抽芯試驗方法進行檢測，建議不采用低應變檢測，以免作出錯誤的結(jié)論。
3低應變檢測注意事項
低應變檢測除了清理較好的樁頭、正確安置傳感器、恰當?shù)腻N擊、明顯的樁尖反射等條件外，筆者在樁基檢測中，針對橋梁工程樁基檢測，還應考慮以下幾點：
?。?） 橋梁鉆孔灌注樁樁徑較大，一般在0.8~1.2m之間，有的樁徑達1.5m以上。針對較大直徑樁基，應沿2/3樁基不同測點采集信號是否相同；同一工地不同樁基采集信號是否相同。
?。?） 對于采用護筒或圍堰施工的樁基，應考慮外部護筒及圍堰直徑比設(shè)計樁徑偏大，引起樁頭擴徑的虛假信號。
?。?） 清除樁頭時，有單位采用擊鉆設(shè)備或重夯方法，容易引起樁頭部分發(fā)生損壞，存在“暗傷”，應力波傳播至此會引起波的反射，導致錯誤結(jié)論。因此，清除樁頭時，最好采用沖擊振動較小的設(shè)備，或手工錘鑿樁頭。
?。?） 縮徑（截面積A減?。┖突炷临|(zhì)量降低（彈性模量E降低）表現(xiàn)的信號較相似。應結(jié)合工程地質(zhì)鉆探資料，考慮地層中理否存在軟塑土體。并根據(jù)灌注混凝土原始記錄，計算混凝土的灌入量V以及混凝土灌入時上升的高度H二者之比，得出實際灌注混凝土樁徑D，現(xiàn)設(shè)計樁徑進行比較，經(jīng)區(qū)別信號反映是縮徑還是混凝土質(zhì)量降代，不能一概而論為某一種原因所致。
圖1信號還表明，樁身4~5m處存在缺陷，可能是縮徑，也可能為混凝土質(zhì)量降低。結(jié)合地質(zhì)勘探資料，樁址土層塑性指數(shù)不高，強度較高，不存在軟塑土。分析施工灌樁現(xiàn)場記錄（見表2），從首批灌注混凝土后單位長度混凝土數(shù)量差別不大。鑒于以上分析，此處為混凝土質(zhì)量降低缺陷。
4實例公析
圖1所示為一樁基現(xiàn)場檢測信號，樁基設(shè)計長度為24m，樁徑為1.2m。信號表明樁頂以下1m內(nèi)擴徑?？紤]到施工工藝為磚砌護筒，設(shè)計樁徑為1.2m，而磚砌護筒直徑達1.5m，檢測時沒有拆除磚護筒，因此出現(xiàn)樁頂擴徑信號。
5結(jié)語
?。?） 低應變檢測以其快速、高效、方便在橋梁鉆孔灌注樁的檢測中發(fā)揮較大作用，但應結(jié)合具體情況和該法的使用條件，決定是否選用。
?。?） 由于低應變樁基檢測原理及公式推導是建立在一維無約束桿波傳播理論基礎(chǔ)上，而實際鉆孔灌注樁由于地質(zhì)條件復雜、施工工藝差別等客觀因素，與上述理想狀態(tài)有較大的差別，如低應變檢測發(fā)現(xiàn)樁基存在嚴重質(zhì)量問題，應再配合抽芯試驗，進行抽樣驗證。
