低应变法和钻孔摄像法在CFG桩检测中的应用研究

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　　摘  要：CFG桩是常用的建筑地基处理方式之一，在工程实践中经常出现桩身完整性缺陷、桩长不足、桩底存在沉渣或空隙等质量问题，如何有效检测成桩质量成为工程建设者面临的重要问题。该文通过安徽省某工程CFG桩检测实例，在难以钻芯检测的情况下，对低应变法和钻孔摄像法的应用进行研究，分析2種检测方法的技术特点，为后续CFG桩检测提供有益借鉴。
　　关键词：CFG桩;检测;低应变法;钻孔摄像法
　　中图分类号：TU473        文献标志码：A
　　0 引言
　　CFG桩（水泥粉煤灰碎石桩）是目前应用最广泛的软基处理技术之一，是我国建筑地基处理的常见方式，但其在工程实践中受限于地质条件、施工工艺等因素，时常出现桩身完整性缺陷、桩长不足、桩底存在沉渣或空隙等质量问题。该文以安徽省某建筑工程CFG桩检测为例，对低应变法、钻孔摄像法的适用范围、检测方法以及检测结果进行研究，为后续同类工程提供参考。
　　1 工程概况
　　某建筑工程项目位于安徽省北部地区，建设场地地基土构成层序自上而下为素填土、粉质黏土（黏土）、全风化角闪斜长片麻岩、强风化角闪斜长片麻岩、中风化角闪斜长片麻岩。拟建的16#楼地下1层，地上24层，框剪结构。该工程筏形基础下采用CFG桩复合地基，满堂均匀布桩，总桩数386根，桩径350 mm，设计有效桩长12.5 m，纵横向桩间距均为1 500 mm，采用长螺旋钻孔，桩体材料采用C30素混凝土。
　　CFG桩施工完成后，由于建设单位、设计单位和施工单位等各参建方对CFG桩成桩质量意见不一致，主要是对桩基完整性、桩长和桩底沉渣等指标存在分歧。常规来讲，钻芯检测法可以检测混凝土灌注桩的桩长、桩身强度、桩底沉渣厚度和桩身完整性。该工程CFG桩虽然是由素混凝土灌注而成的，但其桩径较小，仅为350 mm，桩长却达到12.5 m，经过试验，钻芯难以做到完整取样。鉴于此，经各方协商，决定采用低应变法和钻孔摄像法对桩基完整性、桩长、桩底沉渣等指标进行检测。
　　2 低应变法
　　该次采用低应变法进行桩身完整性检测，抽检40根基桩，抽检比例为10.4%。 低应变法适用于检测有黏结强度、规则截面、桩身强度大于8 MPa、桩长远大于桩径的竖向增强体（CFG桩、混凝土桩）的完整性，可以判定桩身缺陷的程度及位置。
　　2.1 检测原理
　　该次检测采用的低应变动态测试方法为应力波反射法。应力波反射法的基本原理是将桩长远大于桩径的桩体视为一个二维杆件，在桩体顶部进行垂向激振，桩的质点受迫振动，产生沿桩身线性方向向下传播的应力波，当波到达桩的末端时遇到界面变化产生向上反射的波;当桩体中存在界面突变，如桩身截面面积、混凝土密实度变化或桩身断裂等，即在这一位置存在广义波阻抗变化时，也会产生波的反射。在桩顶上安装高灵敏度传感器，采集应力波的相关特征数据，通过仪器转换为数字信号存储至计算机，检测人员通过对采集到的波形、振幅、频谱等信息进行综合分析判断，进而对桩身存在的缺陷及其位置和程度作出判断，从而得出桩身完整性的检测结论。
　　2.2 检测过程
　　该次检测采用的设备是武汉某公司研制的RS-W（P）型24位浮点桩基动测仪，传感器是RS-LC型内装压电加速度传感器。现场检测时，技术人员严格遵守相关规范的技术要求和设备操作规程，在检测前将桩顶安装传感器部位的混凝土打磨密实平整，确保传感器位置与桩顶平面垂直，使用黄油做耦合剂，用带有尼龙头的力棒激振。在每根受检桩桩顶布置2个安装传感器的检测点，激振点布置在桩顶中心，检测点布置在距桩顶中心2/3半径处。每个检测点至少记录3～5个有效信号，保证实测信号能完整有效地反映桩体状况。
　　2.3 检测结果
　　该工程经低应变法检测的CFG桩共40根，根据单桩综合评价标准，其桩身完整性均为I类桩，具有代表性的低应变测试曲线如图1所示，该次被测基桩的平均波速为3 520 m/s。
　　3 钻孔摄像法
　　该次采用钻孔摄像法检测CFG桩有效桩长、桩底沉渣或空隙情况，抽检数量为2根。钻孔摄像法原本适用于建设工程基桩中的空心桩的完整性检测及对钻有竖向孔的灌注桩进行验证检测。但该工程CFG桩桩长较长、桩径较小、桩身强度较高，难以在桩体上准确完成通长钻孔，结合检测经验及现场试验，决定在桩体一侧的土体中紧靠桩身进行钻孔。
　　3.1 检测原理
　　钻孔摄像法的基本原理是通过钻好的竖向孔道，采用摄像技术对孔壁（桩体）进行拍摄及观察，以便测量桩体有效长度，识别桩身缺陷及其位置、形式和严重程度。
　　3.2 检测过程
　　现场钻孔机械为北探100型履带式勘探钻机，钻头外径91 mm，检测仪器采用武汉某公司的RSM-DCT（W）钻孔电视成像仪，采集模式为拼图+录像模式，360°全景镜头。首先用钻机贴着受检桩侧壁竖向钻孔，孔深约13.0 m（超出设计桩长0.5 m），成孔后换用直径稍大的麻花钻紧贴桩侧进行扫孔，并用高压清水在孔底反复冲洗，冲洗完毕后放入明矾净水，以便快速达到摄像条件。然后开启检测设备，将探头置于孔口上方，高度与桩头平齐，调整好视频采集软件，点击开始采集，沿孔壁匀速缓慢下放探头，仪器自动采集图像，直至到达孔底。
　　3.3 检测结果
　　检测完成后，整理出受检桩的孔内图像展开图和孔内图像卷芯图，如图2、图3所示。当孔深为0.00 m～12.60 m时，靠近桩体一侧的图像均呈现出较为明显的混凝土桩体特征，与其他方位呈现的土体图像有较明显的区别，综合分析可以判定检测范围图像显示的桩体深度为12.60 m，即该CFG桩有效桩长。在桩端下方呈现的图像特征与孔壁其他位置的图像具有一致性，没有发现异常或者明显区别，表明桩底没有沉渣或空隙现象。根据孔内摄像检测成果，2根受检桩的检测指标均满足设计要求。
　　4 结论
　　该工程通过低应变法和钻孔摄像法，顺利完成了CFG桩的桩身完整性、有效桩长、桩底沉渣或空隙等指标的检测，对桩基质量进行了有效验证。可以看出，在CFG桩长较长、桩径较小的情况下，钻芯法检测难以应用，将CFG桩检测常用的低应变法和不常用的钻孔摄像法结合起来，可以取得良好的检测效果。该文结合工程实例，对低应变法和钻孔摄像法的应用进行了探讨，尤其是将钻孔摄像法由常用的桩内钻孔检测拓展到了桩外钻孔检测，扩大了钻孔摄像法的适用范围，降低了细长桩体的钻孔检测难度，较好地解决了CFG桩的桩长、桩底沉渣等检测问题，为后续桩基检测工作提供了有益借鉴。
　　参考文献
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　　[2]中华人民共和国住房和城乡建设部.JGJ340—2015建筑地基检测技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2015：55-61.
　　[3]中国工程建设标准化协会.CECS253：2009基桩孔内摄像检测技术规程[S].北京：中国计划出版社，2009：1-22.
　　[4]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50202—2018建筑地基基础工程施工质量验收标准[S].北京：中国计划出版社，2018：16.
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