钻孔灌注桩质量检测方法
2015-06-03
一、钢筋混凝土钻孔灌注桩常见的质量缺陷及其原因
1.钢筋混凝土钻孔灌注桩常见的质量缺陷
由于灌注桩的成孔是在桩位处的地面下或水下完成的，施工工序多，质量控制难度大，稍有不慎易产生断桩等严重缺陷。据统计国内外钻孔灌注桩的事故率高达5%~10%。因此，灌注桩的质量检测就显得格外重要。灌注桩成桩质量通常存在两个方面的问题：一是属于桩身完整性，常见的缺陷有夹泥、断裂、缩颈、扩颈、混凝土离析及桩顶混凝土密实度较差等。二是嵌岩桩，影响桩底支承条件的质量问题，主要是灌注混凝土前清孔不彻底，孔底沉淀厚度超过规定极限，影响承载力。
2.钢筋混凝土灌注桩缺陷产生的原因
①灌注混凝土过程中，导管埋入混凝土中的深度不够，致使新灌混凝土上翻，或提升导管速度过快，导致导管中翻水，造成两次灌注，使桩身形成水泥的断裂界面。
②由于意外情况导致混凝土浇注过程间断时间较长(如混凝土供应跟不上等)，发生混凝土凝结，与后浇筑的混凝土间形成断裂界面。
③孔中水头下降，对孔壁的静水压力减小，导致局部孔壁土层失稳坍落，造成混凝土桩身夹泥或缩颈。孔壁坍落部分留下的窟窿，成桩后形成扩颈。
④混凝土搅拌不均匀，或运输路径太长、或导管漏水，混凝土受水冲泡等，使粗骨料集中在一起，造成桩身混凝土离析。
⑤由于钻孔过程控制不严而出现斜孔、拓孔等现象发生，又没有及时发现，也会导致桩身缺陷。
二、桩基质量检测方法
1.钻芯检测法。
由于大直径钻孔灌注桩的设计荷载一般较大，用静力试桩法有许多困难，所以可用地质钻机在桩身上沿长度万向钻取芯样，通过对芯样的观察和测试确定桩的质量。们这种方法只能反映钻孔范围内的小部分混凝土质量，而且设备庞大、费工费时、价格昂贵，不宜作为大面积检测方法，而只能用于抽样检查，一般抽检总桩量的3%～5%，或作为无损检测结果的校核手段。
2.振动检测法(应力反射波法)。
又称动测法。它是在桩顶用各种方法施加一个激振力，使桩体及致桩土体系产生振动。或花桩内产生应力波，通过对波动及波动参数的种种分析，以推定桩体混凝土质量及总体承载力的一种方法。这类方法主要有四种，分别为敲击法和锤击法、稳态激振机械阻抗法、瞬态激振机械阻抗法、水电效应法。由于此法不会对桩本身造成任何伤害，所以又称其为无损检测，本文将重点介绍此法的具体检测方法及原理。
3.超声脉冲检验法。
此法是在检测混凝土缺陷的基础上发展起来的。其方法是在桩的混凝土灌注前沿桩的长度万向平行预埋若干根检测用管道，作为超声检测和接收换能器的通道。检测时探头分别在两个管子中同步移动，沿不问深度逐点测出横断面上超声脉冲穿过混凝土时的各项参数，并按超声测缺原理分析每个断面上混凝土质量。施工时若没有预先埋设管道，则无法用此法进行检测，这是其受限之处。
4.射线法。
该法是以放射性同位素辐射线在混凝土中的衰减、吸收、散射等现象为基础的一种方法。当射线穿过混凝土时，因混凝土质量不同，接收仪所记录的射线强弱发生变化，据此来判断桩的质量。
三、桩基无破损的动力检测法
1.反射波法的基本原理。
目前在桥梁桩基检测过程中最常用的方法是应力反射波法。反射波法源于应力波理论，基本原理是在桩顶进行竖向激振，弹性波沿着桩身向下传播。在桩身明显存在波阻抗界面(如桩底、断桩或严重离析等部位)或桩身截面积变化(如缩颈或扩颈)部位，将产生反身波。经接收、放大滤波和数据处理，可识别来自桩身不同部位的反射信息。据此计算桩身波速、判断桩身完整性和混凝土强度等级。
2.实测曲线判读解释的基本方法。
由于桩身种类复杂，实测曲线判读人员的技术水平有限，实测资料的解释是一项较为困难的工作。
第一，缺陷存在可能性的判读。判断桩身缺陷存在与否，需分辨实测曲线中有无缺陷的反射信号，及分辨桩底反射信号，这对缺陷的定性及定量解释是有帮助的。桩底反射明显，一般表明桩身完整性好，或缺陷轻微、规模小。另外计算桩身平均波速，从而评价桩身是否有缺陷及其严重程度。此外，还应分析地层等资料，排除由于桩周土层波阻抗变化过大等因素造成的假反射现象。
第二，多次反射及多层反射问题。当实测曲线中出现多个反射波至时，应判别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，前者，即缺陷反射波在桩顶面及缺陷面间来回反射，其主要特征:反射波至时间成倍增加，反射波能量有规律递减。后者往往是杂乱的，不具有上述规律性。多次反射现象的出现，一般表明缺陷在浅部，或反射系数较大(如断桩)。它是桩顶存在严重离析或断桩的有力证据。多层反射不只表明缺陷可能有多处，而且由下属缺陷反射波住能量上的相对差异，可推测上部缺陷的性质和相对规模。
3.影响基桩质量检测波形的因素。
第一，露出于桩头的钢筋对波形的影响。由于灌注桩考虑到以后的承台问题，桩头均有钢筋露出，这对实测波形有一定的影响，严重时可影响反射信号的识别。
第二，桩头破损对波形的影响。灌注桩头表面松散，将使弹性波能量很快衰减，从而削弱桩尖及桩底反射信号，影响波形的识别。有效途径是：将松散处铲去。
第三，桩的强度对波形的影响。桩的龄期短，强度低，将降低应力波在混凝土中的传播速度，影响对桩长的判别。
结束语
运用应力波反射法检测钻孔灌注桩的施工质量，具有检测速度快、费用低、便于全面普查桩的质量、判别桩的完整性和质量缺陷，是一种值得推广的方法。但此法有时受监测环境的干扰，可靠度下降，通常可结合超声波法或钻孔取芯法等方法进行复核，以确保桩基质量的万无一失。
