混凝土灌注樁的常見缺陷及超聲檢測法分析

　　前言：由于灌注樁可做成大直徑樁，以提高單樁承載力，又可以根據(jù)樁身內(nèi)力狀態(tài)分段配筋。而且施工時對周圍建筑物影響較小，施工噪聲也較小，因而使用較廣。但灌注樁在工地條件下，現(xiàn)場灌注成樁，施工工藝較為復(fù)雜，影響灌注質(zhì)量的因素較多，極易形成各種缺陷而影響樁身的完整性。據(jù)統(tǒng)計，現(xiàn)場灌注樁施工中樁身混凝土出現(xiàn)缺陷的概率約為15%—20%。而對這些缺陷的無損檢測技術(shù)中，超聲檢測應(yīng)用較為廣泛，在此作簡要分析。

 

　　按混凝土的灌注方式而言，灌注樁可分為水下灌注和干孔灌注兩類。

　　1.1 水下灌注樁的常見缺陷

　　樁身混凝土中的缺陷與施工方法密切相關(guān)，不同施工方法出現(xiàn)缺陷的類型以及不同類型的缺陷出現(xiàn)的幾率都不一樣。水下灌注施工時，可能出現(xiàn)的缺陷有以下幾種。

　　1）斷樁(包括全斷面夾泥或夾砂)

　　這類缺陷多半因為導(dǎo)管提升時不慎冒口，新注入的混凝土壓在封口砂漿及泥漿上，以及因機械故障而停止灌注過久，提升導(dǎo)管時把已初凝的混凝土拉松，或繼續(xù)施工時對表面未加清理等原因所致。斷樁部位往往不是一個薄層，而是具有相當(dāng)厚度的一個缺陷段，檢測時不難發(fā)現(xiàn)。斷樁嚴(yán)重影響樁的承載能力，檢測時不應(yīng)漏檢或誤判。斷樁對承載力的影響程度與其出現(xiàn)的位置有關(guān)，應(yīng)按樁的受力狀態(tài)分析，但斷樁均應(yīng)采取適當(dāng)措施修理或加固。

　　 2）局部截面夾泥或頸縮

　　這類缺陷一般是由于混凝土導(dǎo)管插入深度不適當(dāng)，導(dǎo)致混凝土從導(dǎo)管流出往上頂托時，形成湍流或翻騰，使孔壁剝落或坍塌，形成局部斷面夾泥或周邊環(huán)狀夾泥。局部截面夾泥或頸縮將影響樁的承載面積，同時由于鋼筋外露而影響耐久性，對這類缺陷檢測時應(yīng)僅可能檢出其面積大小，以便核算樁的承載能力。

　　 3）分散性泥團及“蜂窩”狀缺陷

　　其成因與孔壁因混凝土騷動而剝落有關(guān)外，還與混凝土離析及導(dǎo)管中被壓人的氣體無法完全排出有關(guān)。這類缺陷將影響混凝土的強度，若分散性泥團或氣孔數(shù)量不多，影響面積不大，則對混凝土強度的影響有限，可不予處理。

　　 4）集中性氣孔

　　 當(dāng)導(dǎo)管埋人厚度較深，混凝土流動性不足時，間息倒人導(dǎo)管的混凝土?xí)�將�?dǎo)管中氣體壓人混凝土中而無法排出，有時會形成較大的集中性氣孔，將影響斷面受力面積。

　　 5）樁底沉渣

　　在灌注前應(yīng)徹底清孔，若清孔不凈，則導(dǎo)致樁底沉渣。對端承樁而言，樁底沉渣過厚會導(dǎo)致樁受力時沉降位移，因此，應(yīng)進(jìn)行樁底壓漿處理。

　　 6）樁頭混凝土低強區(qū)

　　在混凝土灌注過程中，封口混凝土或砂漿與水接觸，在頂托過程中會混入泥水，因而強度較低，灌注完成后應(yīng)將其鏟除，若未徹底鏟除，則形成樁頂?shù)蛷妳^(qū)。在橋梁樁中，樁頂?shù)蛷妳^(qū)非但影響承載力，而且當(dāng)河床變化時很容易被水流沖刷和腐蝕。由于樁頂一般均已露出地面，可用多種方法對混凝土強度進(jìn)行檢測，所以其檢測值也可作為全樁混凝土強度超聲推算值的校驗值。

　　1.2干孔灌注樁的常見缺陷

　　干孔灌注時可能出現(xiàn)的常見缺陷有以下幾種：

　　1）混凝土層狀離析或斷樁

　　在地下水位較高的地區(qū)，常因地下水涌人孔中來不及抽干，澆人的混凝土被水沖刷或浸包，形成層狀離析，嚴(yán)重時砂石成層狀堆積，水泥漿上浮，形成斷樁。

　　2）局部夾泥或“蜂窩”狀缺陷

　　干孔灌注時常因孔壁護(hù)筒滲漏，涌人泥水而形成局部夾泥，或灌注時未予搗實，形成“蜂窩”狀缺陷。

　　3）局部嚴(yán)重離析

　　由于混凝土注入高度超過施工規(guī)定，往往形成石子滾到邊緣的離析現(xiàn)象，此時，石子集中區(qū)易形成“蜂窩”，而砂漿集中區(qū)因聲速下降而被誤判。

　　4）樁底沉渣

　　操作工未清孔即澆人混凝土，形成樁底沉渣。

 

　　灌注樁的綜合質(zhì)量體現(xiàn)在以下三方面，即承載力、樁的完整性、樁的耐久性，其中承載力因樁體較大用無損方法難以準(zhǔn)確測量，而當(dāng)?shù)叵聼o明顯腐蝕性介質(zhì)而且樁身完整時也未見有因耐久性破壞的報導(dǎo)。所以，完整性是混凝土灌注樁質(zhì)量的主要指標(biāo)�？萍颊撐摹Ｋ�謂灌注樁的完整性是指樁身混凝土質(zhì)量均勻，無全斷面斷裂及影響斷面承載面積或?qū)е落摻钔饴兜拿黠@缺陷。

　　 混凝土灌注樁的完整性的無損檢測方法，目前主要是超聲檢測法。超聲檢測法是在樁內(nèi)預(yù)埋若干根平行于樁的縱軸的聲測管道，將超聲探頭通過聲測管直接伸人樁身混凝土內(nèi)部進(jìn)行逐點、逐段探測，即逐點發(fā)射和接收超聲脈沖，通過接收信號的聲時、波幅、波形等參數(shù)，逐點判斷混凝土的質(zhì)量，并分析缺陷向位置、性質(zhì)和大小。其基本原理是根據(jù)超聲脈沖穿越被測混凝土?xí)r傳播時間、傳播速度及能量的變化反映缺陷的存在，并估算混凝土的抗壓強度和質(zhì)量均勻性。但由于樁的混凝土灌注條件與上部結(jié)構(gòu)的成型條件完全不同，尤其是水下灌注時差異更大，混凝土的配合比、灌注后的離析程度、聲測管的平行度等許多因素，都會嚴(yán)重影響對缺陷的判斷和對強度及均勻性的推算，因此，灌注樁的超聲檢測必須有一套適合其特點的方法和判據(jù)，而不能完全延用上部結(jié)構(gòu)檢測的現(xiàn)有方法。其基本技術(shù)依據(jù)是《基樁低應(yīng)變動力檢測規(guī)程》(JGJ/T93—95)、《超聲法檢測混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程》(CECS 21:2000)以及大量研究資料。超聲檢測法因必須在設(shè)計或施工前即列入計劃，增加了工程量，但由于它比較直觀，可靠，在一些重大工程及大直徑灌注樁中得到廣泛應(yīng)用。

 

　　進(jìn)行灌注樁完整性超聲檢測前，除需認(rèn)真檢查檢測單位和檢測人員的資質(zhì)、儀器設(shè)備的技術(shù)狀態(tài)和預(yù)埋聲測管外，還應(yīng)做好下列各項準(zhǔn)備：

　　(一)了解工程概況，認(rèn)真閱讀和分析下列資料：巖土工程勘察資料、基樁設(shè)計計算資料及圖紙、基樁位置平面圖及編號、基樁施工原始記錄、混凝土灌注齡期。

　　(二)確定被檢樁的基本原則

　　當(dāng)某工程樁量較多，無法逐一檢測時，可按一定原則和比例進(jìn)行抽測，抽測應(yīng)有代表性，以便確切反映成批樁的質(zhì)量，受檢樁的確定應(yīng)考慮下列因素：

　　1）．選擇設(shè)計方認(rèn)為重要的樁；

　　2）．選擇施工質(zhì)量有懷疑的樁；

　　3）．選擇巖土特性復(fù)雜，施工難度較大的樁；

　　4）．選擇代表不同施工工藝條件和不同施工單位或班組的樁；

　　5）．在同類樁隨機選取的基礎(chǔ)上，宜使被檢樁位置均勻分布。

　　(三)被檢樁的抽樣數(shù)量的基本規(guī)定

　　1）．對于一柱一樁的建筑物或構(gòu)筑物，全部樁均應(yīng)進(jìn)行檢測；

　　2）．非一柱一樁的建筑物或構(gòu)筑物，應(yīng)根據(jù)上述原則進(jìn)行抽測，抽取的數(shù)量不得少于樁的總數(shù)的20％，且不得少于10根。

　　3）．當(dāng)抽測不合格的樁數(shù)超過抽測數(shù)的30%時，應(yīng)加倍重新抽測。

　　4）．若加倍抽樣復(fù)測后仍有抽測數(shù)的30%不合格，則該批樁應(yīng)全數(shù)檢測。

　　由于超聲檢測法需預(yù)埋聲測管，因此，檢測單位應(yīng)盡早介入，事先提出檢測要求，并與設(shè)計和施工單位協(xié)商確定受檢樁數(shù)量和樁號。有預(yù)埋管的樁數(shù)應(yīng)超過抽樣數(shù)，以備復(fù)檢之需，一般有預(yù)埋管的樁數(shù)可達(dá)樁總數(shù)的40%左右，某些重要工程則應(yīng)100％埋管。當(dāng)需要加倍復(fù)測，而又沒有足夠的埋管樁時，則可用其他檢測樁的完整性的方法補足應(yīng)檢樁數(shù)量。

　　保證混凝土灌注樁的綜合質(zhì)量，有助于提高整個建筑工程的質(zhì)量，但由于灌注樁內(nèi)部缺陷復(fù)雜，有時候用一種方法難以準(zhǔn)確檢測并給予判定，因此需要相關(guān)工程檢測技術(shù)人員在實際工程中不斷摸索總結(jié)，同時聯(lián)合使用多種檢測方法，慎重判斷。

 

[1]盧杉.無損檢測技術(shù)及其進(jìn)展[J].焦作大學(xué)學(xué)報，2004，1，73～74

[2]焦登文.混凝土無損檢測技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展趨勢[J].商品混凝土，2009，2，58～60

[3]王云平.超聲無損檢測與評價的關(guān)鍵技術(shù)問題及其解決方案[J].煤礦機械，2009，9，194～196