公路工程施工中基樁檢測常見問題分析及研究吳方曉 廣東長宏公路工程有限公司 廣東 廣州 511325摘要：地基基礎工程是公路建設工程的重要組成部分，而基樁是地基基礎中最常用的基礎形式。在基樁檢測中，基樁出現的問題比較多，其中不乏、樁，這些基樁無法直接使用。不但造成了重大的經濟損失，而且對整個工程的工期造成了嚴重的影響。本文將會針對公路施工中基樁檢測中出現的問題進行分析和研究，同時歸納一下各種檢測中數據異常的特點與缺陷的相關性，提出幾點建議供參考。關鍵詞：公路建設；基樁檢測；問題；研究引言：在現代公路橋梁建設中,樁基是作為承重部位的主要常用的基礎形式,因此在公路工程建設中的質量控制相當重要。現行規范也對基樁的檢測作了嚴格的要求，并且對基樁檢測人員作相應的培訓。然而，在現代公路施工中，基樁檢測實際操作過程中遇到的問題很多，檢測數據及信號的分析直接影響到基樁的質量判斷，出現的誤判結果不但影響了檢測單位的聲譽，造成經濟損失，更對公路橋梁以后的安全使用留下隱患。本文將針對公路施工中基樁檢測發現的問題進行分析和研究，如何在施工最大限度避免問題的出現和提高檢測水平作了一下總結。相關概念的基本定義在詳細介紹公路施工中基樁檢測常見問題分析及研究之前，先簡單介紹一下其中基本術語的簡單定義。基樁檢測一般指對基樁的樁身混凝土質量完整性，樁長，樁端持力層情況進行檢測。 樁基常規檢測方法有（超聲波、高應變、低應變動測、抽芯以及靜載荷試驗）。1、 公路橋梁施工中基樁的常見問題及其原因基樁的類別根據施工方法一般有沉管灌注樁，鉆（沖）孔灌注樁，人工挖孔灌注樁，預制鋼筋混凝土樁。公路建設工程最常用的是鉆（沖）孔灌注樁，人工挖孔灌注樁（適合特殊地質條件和大直徑樁），一般采用水下灌注，人工挖孔樁在條件適合下一般采用孔內無水灌注。基樁施工方法的不同，出現的質量問題有其共性和特點。1）沉管樁灌注樁1、當施工場地的淤泥厚度大于45米時，灌注混凝土施工過程中該部位容易出現縮徑、斷樁、混凝土膠結差等現象。2、當遇到硬夾層時，不容易穿透或偏孔。3、在拔管過程中容易出現斷樁或嚴重離析現象。2）鉆（沖）孔灌注樁1、樁徑越大（大于1.0m），樁孔越深，越容易塌孔，排渣能力越差。在灌注前不易控制樁底沉渣厚度，在地層軟層、細沙層或地下水流動層部位容易出現缺陷或斷樁。2、樁孔越深，扶壁拌漿的的性能指標和導管的密封性能要求越高。3、碰到孤石層、峭巖、溶洞處容易偏孔，容易造成質量缺陷。3）人工挖孔樁施工關鍵的問題在于孔內止水和導管下漿的連續密實性控制，水下灌注的，如果控制不好灌漿的速度，容易出現局部膠漿材料離析等問題。出現孔壁動水頭漏水的，更容易出現膠漿材料的離析，水頭壓力的大小往往決定缺陷的大小。而離析部位往往在樁身周邊附近出現，造成樁周混凝土膠結差的情況。二、不同的檢測方法在檢測中的應用及注意的事項。（一）靜載試驗法在公路建設中，當有特殊要求時，如無法判斷基樁的合格與否，或設計要求的。通過這樣的檢測試驗方法可以最直接的判斷基樁當前的承載性能和極限承載力。靜載試驗需要滿足要求的反力提供系統，反力提供系統有混凝土塊堆載、沙包法、水箱法堆載，反力抗拔錨樁法等。應根據實際現場的條件確定。現場檢測應嚴格控制反力中心線與樁中心線的吻合，盡量做到不偏心加載。加載均勻分級進行，油壓表要做到讀數與實際加載的準確性，不漏空，滿足標定曲線要求。嚴格控制好千斤頂的預留空間，能滿足預壓的要求。基樁不同的缺陷對應的Q-s曲線特征：1）對于軟土層的摩擦樁，當加載到極限時，樁端會呈現刺入性破壞，由于樁端阻力分擔的荷載很小，一旦突破樁側土的摩擦力，樁會突然沉降。Q-s曲線呈陡降型，一般取拐點處對應的荷載為極限承載力。2）樁端持力層為砂性土或巖層，一般Q-s曲線呈緩變型。如果持力層達不到設計荷載的要求，總沉降量會超過設計或規范設定的規定值，極限荷載載下沉降速率的大小在一定程度上反映持力層巖土性狀。3）當樁端有虛土或沉渣，Q-s曲線一般會呈臺階型，沉降閉合的時間和量程可以反映缺陷的程度。4）當樁身混凝土出現破壞，Q-s曲線會出現抖動性的突然沉降，可判斷混凝土的質量問題。 （二）鉆芯法 采用鉆芯法可以直觀得到樁長、樁身混凝土強度，樁端沉渣及持力層地質情況，一般作為結果判定的鑒證手段。但由于鉆芯對樁身造成一定的損壞，檢查的有效截面積相當有限，抽芯垂直度、孔位布置、取芯率的完整性就變得十分重要。抽芯垂直度、取芯率與機械性能、機架安裝、機長操作技術水平相關。孔位布置與抽芯目的與要求有關。對應縮徑缺陷檢測的基樁，孔位盡量靠邊，且至少有一孔的方位與懷疑的部位一致；對應樁長鑒證的基樁，芯樣節段的吻合與量測尤其重要；樁端沉渣檢查的基樁，接近樁端部位需要特別認真進行進尺量測、進尺速度觀察、冒漿的顏色變化觀察，渣樣的完整撈取；持力層檢查的基樁，取巖深度與巖樣的完整性取樣顯得十分重要了。強度檢查的基樁，孔位布置不宜太靠邊和中心，孔位與樁邊和樁中心的距離一般應在1520公分，并且呈品字型均勻布置。因為水下灌注混凝土在樁邊與樁中心位置一般情況下是較差的，不能代表全樁的強度。進行強度試驗的芯樣選取應嚴格按規范進行，芯樣截取的抽樣方法應該具備科學性和代表性，最好能做到四方見證取樣，避免盲目的隨意性。針對不同的缺陷和抽芯目的，在抽芯過程中，我們需要留心觀察，認真布置，才會使抽芯檢測結果符合實際情況。（三）小應變反射波法在國內，絕大多數的公路施工中基樁檢測機構一般會先采用小應變反射波法測樁，這樣的檢測方法的優點是是其儀器輕便、現場能快捷檢測，對檢測環境條件要求簡單，能在短時間內對大數量的基樁作全面的普查。反射波法的基本原理是通過在樁頂施加激振信號產生應力波脈沖，該應力波沿樁身傳播過程中，遇到不連續界面（如蜂窩、夾泥、斷裂等缺陷）和樁底面時，將產生反射波，檢測分析反射波的傳播時間、幅值和波形特征，就能判斷樁身的完整性。利用這種質量控制的特殊優勢進行樁身完整性的檢測，能夠提供快速的基樁檢測結果。所以在目前公路施工中會經常利用這種方法對基樁進行普查檢測，及時發現前期基樁施工的一些普性問題。但由于實際邊界條件難以滿足一維彈性桿的理論推導條件。所以在實際基樁檢測中出現的時域曲線并不能對應樁身缺陷及樁端的反射，特別是一些淺部嵌巖樁、土阻抗較大的深長樁、多部位缺陷樁等，樁型振動的機理相當復雜，基本上無法用一維桿波傳動的特性來分析判斷。如果在測樁的時候，單純的盲目套用理論推導的曲線分析，那么就極容易造成誤判了。在這里，筆者根據從事樁基檢測多年的經驗，對一些復雜的波形分析，整理出一些個人的見解，在此獻拙。1）入射波的選取和分析：盡量獲取一個好的入射波，從半波起跳的緩與陡，還有從波幅、主頻寬大約能反映樁頭打磨點的膠結強度（同一材質的錘擊條件，最好用專用的尼龍錘）。大直徑樁可考慮重錘敲擊；長徑比大于30的樁盡量選用低頻重錘；獲得了一個好的信號，對以后的波形分析相當重要（因為有時候要作非相關因素的比較和排除，用小波分解選用頻率區域）。2）充分了解地質情況和施工情況，作合理的土阻抗擬合輔助分析。3）條件請允許的情況下，對同條件下對一定批量的小應變樁檢波形作相關的比較，其中有12根抽芯，超聲波檢測或靜載的樁檢資料結合。4）用科學的分析方法：異中求同，同中求異。（四）聲波透射法這種方式是通過特定的發射器，發出連續或不連續的超聲脈沖波穿過混凝土到達相對應的接收器。這種超聲脈沖波一般是100或者50赫茲的周期脈沖。當超聲脈沖波穿過混凝土到達接收器時，往往攜帶著混凝土膠結特征、材料特性等豐富的信息。檢測人員可以通過準確測定接收聲波的各種聲學參數（聲時、聲幅、主頻、波形）的數值以及變化規律來分析得出混凝土質量的完整性。聲波透射法的優點也是直觀明了，按規范上是聲時、聲幅低于臨界值就值得懷疑，但是 聲時，聲幅的影響因素太多，如偏管，混凝土骨料，混凝土均勻性等等。所以筆者認為，實際檢測中，對缺陷的分析更應該注重的是波形。不同的缺陷形式，一般會有不同的波形特點。1）夾泥或夾沙的，波形能量衰減極快，首波聲幅緩與低，呈大“S”型，甚至呈直線型。2）混凝土離析的，波形首波異變，凌亂，象個刺雜音。3）缺陷離聲波發射徑能器的遠近不同或缺陷體積的不同，均有不同信號特征。4）聲時、聲幅對不同的缺陷敏感程度相差較大，一般來說，聲幅比聲時敏感，有缺陷時衰減較快。5）主頻對整體的混凝土性能有所反映，但規律性較差，需要作相關的比對研究。6）由于聲波的繞射，衍射，疊加等特性，我們主要對首波和第二波分析就行了。7）對檢測中出現缺陷有懷疑的樁，一定要作等距錯位檢測或扇形檢測，結合聲波傳播原理，對缺陷大小，位置作詳細的分析。然后作總的分析評判。如果一味套用規范，那誤判的可能性就大多了。（五）高應變法高應變所用理論基礎，計算方法與小應變相同，但小應變由于樁與土體系變形極小，不考慮阻尼的非線性影響。高應變錘擊能量大，樁土變形明顯出現非線性關系，還要考慮土彈簧，甚至是土阻尼的非線性，建立了各種力模型。高應變檢測承載力的準確度與合理擬合土參數直接相關，要求利用靜載試驗進行輔助擬合。在實際檢測中，錘擊方法，錘擊能量的充分擊發與否，傳感器安裝正確與否都在很大程度影響了檢測結果。這就需要檢測人員具備豐富的實踐經驗了。有條件的情況下，應多作對比試驗，檢測的分析結果與靜載試驗的數據作比較，不斷的調整和修正，總結出經驗才行。高應變一般不適合用于大直徑樁和嵌樁的混凝土灌注樁。三、基樁檢測的存在問題及影響在現代公路施工中質量控制只能在樁基礎施工完成后進行檢測。而施工中的基樁出現的問題較復雜，難以預測。本文在上述常見的基樁檢測方法中雖然有所提及，但為了更好的了解基樁檢測的局限性和檢測中較普遍存在的一些問題。筆者根據多年來的觀察和實際經驗，作了歸納和整理，希望在提出這些問題之后可以引起大家的注意和重視，同時在此探討一下未來基樁檢測的方向。（一）靜載試驗檢測的通病靜載試驗法是一個非常直觀和簡明的基樁檢測方法，但在日常的檢測工作中，往往發現很多存在的問題。1）通過檢查發現很多工地的靜載檢測沒有打入基準樁，直接把基準梁架在原地面上，或者有的時候基準樁打入深度不足。原地面由于受到重荷作用，地面變形的影響導致檢測數據嚴重失真，從而導致檢測結果完全失去意義。2）設備的保養和檢定不符合要求，通常出現千斤頂，油壓表漏油，存空現象，與實際的標定曲線已經不符，卻依然按標定計算壓力。3）在檢測中，雖然可以用快速法進行，但通常檢測人員為了縮短檢測時間，通常提前來晉級加載或跨級加載和卸載，使檢測結果承載力偏高。4）堆載往往達不到極限承載力的1.2倍，加載到最后一級的時候，容易出現頂起現象，從而容易出現偏心破壞或加載不足的現象。6）工地檢測往往很少作檢測場地地基承載力的檢測，堆載后地基容易變形，嚴重影響檢測的結果。（二）鉆芯法檢測的通病前文中曾經提到鉆芯法是作為鑒證和最終檢測手段的一項檢測方法，其要求需要十分的嚴格。但實際操作中，也存在如下的通病。1）由于機架不穩定、輸出額定功率不足，機械陳舊等原因，鉆進過程中，抖動過大，芯樣連續性和提取率差，很容易發生芯樣碎片，給結果評定帶來很大的不確定性，同時容易出現偏孔穿出現象，破壞基樁的鋼筋，好樁變壞樁的嚴重后果。2）樁端沉渣撈取技術較差，難以給沉渣厚度作出準確的判定。3）強度試驗的芯樣截取隨意較大，不科學不嚴謹。芯樣的試件尺寸一般是按1：1的比例制作成10cm10cm的規格。而水下灌注的混凝土往往難以做到十分的均勻，但小局部的缺陷對總體的承載力影響不大。如果偏偏在此取樣作試驗，那代表性就差多了，特別是單孔取芯。4）抽芯工作通常是連續作業，建設各方責任單位人員很少到場監督，芯樣魚龍混雜的現象時有出現，基樁的質量安全自然得不到有效的保證。5）芯樣存留期及保存方法沒有相關的明確規定或執行力度差，顯然對作為鑒證的檢測手段來說不夠嚴謹的。6）作為破壞性的檢測，鉆芯后的芯孔的回灌雖然有明確的技術指標和要求，但存檔的資料上少有記錄，更缺乏試驗的數據。實際上往往是隨便弄點水泥沙漿回填就算了，能做到高一級強度和加上膨脹劑回灌的，少之又少。顯然，這樣明顯降低了樁身原有的使用功能。（三）超聲波、大小應變檢測的通病在現行的規定下，超聲波和小應變檢測是公路建設基樁檢測使用頻率最高的檢測方法。下面就對這兩種檢測方法并在一起作歸納。1）實際上，影響超聲波檢測的主要因素有聲測管平行度和順直度、保護層混凝土質量、接管處理方式等問題。聲測管作為檢測的通道，其周圍傳遞介質的性狀對聲波各聲學參數的影響是非常大的，幾乎能涵蓋整樁斷面的其它信號。舉個例子，如果聲測管套上一層2mm橡膠皮再去檢測，你會發現接收到信號幾乎為一條直線。所以，用橡膠套管接管的基樁，用5cm的檢測間距進行檢測，每到該部位的時候，信號明顯陡降，甚至成了直線。由此可知，聲測管附近的介質對檢測的影響有多大。不了解這種情況的，有時會作斷樁的誤判。所以，聲測管邊混凝土膠結的好與壞，對信號的影響是非常嚴重的。而水下灌注樁的保護層厚度一般設計為5cm，這就很難保證聲測管邊混凝土質量了，稍稍出現偏孔，測出來的信號往往是較差或很差的。然而，單純從信號分析，是不能判斷是樁身還是樁保護層的問題，只有通過斜測、扇測，或者結合小應變檢測等其它方法綜合判斷才合理。2）聲測管的安裝牢固性差，不規范。一、沒有設計圖紙；二、施工單位也沒有足夠的重視。三、施工人員安裝過程中隨意性較大，甚至定位的主環鋼筋都沒有，只用鐵線綁扎。這導致出現的后果，在灌注混凝土的時候，由于混凝土下沖力或導管抖動力的作用下，很容易造成管移位、管彎、管折、管阻等情況，對以后的聲測相當不利。四、接管安裝不規范，容易出現不密封而導致堵管的情況。5）施工單位為了節約成本，使用薄壁管，薄壁管由于不耐碰壓而容易出現扁彎管。以上這五種情形在工地檢測中是常常遇見的，導致的后果是無法進行正常的檢測。通常采用鉆芯法取孔當作聲測孔。或者由于聲測數據變異無法判斷或誤判而采用抽芯鑒證。這樣就無形中增加了破壞性的檢測頻率，從而帶來了后期不必要的麻煩。6）對大應變和小應變檢測，前面已經略有講述。在這里，主要強調是：檢測人員對大小應變檢測準確性的把握，關鍵問題在于檢測人員的檢測經驗。如同開汽車，操作規則人人會。但遇到特殊情況的時候，就需要經驗作出判斷了。現在有的檢測單位做法是：有了上崗證會操作能出報告就行了，別的不管。試問一下，你會不會坐一個有駕照但只會開動車的人的車嗎？這是明顯對工程不負責任的行為。根據筆者的多年從事行業經驗，大小應變必須對基樁的施工資料和地質資料有了詳細的了解后才進行檢測，建立合理的模擬分析，才會有較合理的判斷。而且，還有一個共性：小應變檢測多偏向于漏判縮徑等小缺陷，夸大或誤判缺陷的嚴重性，導致淺部露筋的發現不了，抽芯又沒問題的現象時有發生。大應變檢測的錘擊能量不足，分析承載力大部分偏高，檢測的一致性較差，參數的選取人為主觀因素占多等通病。四、基樁檢測的幾點建議在本文中已經整理出了不少目前常用的公路施工基樁檢測的手段和方法以及存在的問題，這些方法都具有一定的局限性。通常會有這種情況：小應變檢測是、類樁，超聲波檢測是、類樁，而抽芯檢測則又是完整樁。反過來，超聲波檢測是、類樁， 而小應變檢測則是、類樁，抽芯檢測是、類樁的。甚至前二者都是合格樁，但抽芯檢測卻是不合格樁。這就說明了單一檢測判定的不確定性是比較大的。目前，基樁作為公路橋梁建設中的地下基礎主要型式，主要承擔豎向抗壓承載力和樁上部抗剪的作用，其破壞的形式是緩慢而隱性的，顯現出來的病害主要是基礎下沉。一旦發生，幾乎難以補救。即使補救，所需要的工程費用相當大，幾乎等同于重建。因此，如何加強基樁的檢測管理，提高基樁檢測技術的效能，是十分值得研究和探討的課題。筆者認為，建立一個良好的機制十分必要。雖然現在運作的基樁檢測管理體制充分體現了其重要性，但個人竊以為還需要進一步提高基樁檢測的效能，下面有幾點建議供探討。 （一）建立相互制約的監督管理機制目前，檢測單位一般是通過招投標進入檢測市場。一旦確定，所有的基樁檢測項目實行承包制。還有一種就是長期習慣性的地區性的隱性壟斷檢測。這樣導致的“一言堂”必然不利于基樁檢測的發展，也不利于基樁質量的控制。1、是否可以考慮每一工程項目的基樁檢測必須有兩家有資質的檢測單位介入？通過控制比對檢測的百分比或最低值實行雙控，通過隨機抽檢的比對檢查結果發現存在問題。2、制定一個不同檢測方法的雙控無損檢測頻率。這樣雖然在表面上提高了建設成本，并且實施起來增多了檢測環節。但從長遠來看利遠大于弊。其一、最大限度預防檢測人員的個人因素影響。其二、可以通過技術互補提高檢測技術的水平，逐漸提高基樁檢測的準確性，最大限度避免錯判、漏判、亂判等問題，通過比對的檢測，可以評價檢測單位的技術水平問題。其三、雙控無損檢測可以最大限度避免破損檢測（抽芯、開鑿、開挖等檢查手段）的資源浪廢和經濟損失。（二）加強基樁檢測技術的政府網絡交流平臺 不可否認，檢測技術人員的技術水平是參差不齊的，僅僅通過一年或幾年一次的全省比對試驗是不能滿足要求的。據了解，在一些檢測Q群中，不少基樁檢測人員有此迫切的要求。其中不乏