客運(yùn)專線CFG樁無(wú)損檢測(cè)及常見(jiàn)質(zhì)量問(wèn)題

趙明龍 （鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 天津300251）

唐娜 （天津五市政公路工程有限公司 天津300171）

客運(yùn)專線CFG樁無(wú)損檢測(cè)及常見(jiàn)質(zhì)量問(wèn)題

趙明龍 （鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 天津300251）

唐娜 （天津五市政公路工程有限公司 天津300171）

CFG樁在客運(yùn)專線地基處理中得到廣泛應(yīng)用，其質(zhì)量?jī)?yōu)劣直接關(guān)系到客運(yùn)專線的工后沉降及安全性。介紹了樁身質(zhì)量控制的無(wú)損檢測(cè)方法，并對(duì)常見(jiàn)質(zhì)量問(wèn)題的產(chǎn)生原因進(jìn)行探討，以加強(qiáng)施工過(guò)程控制，減少不合格樁的出現(xiàn)。

客運(yùn)專線 CFG樁 無(wú)損檢測(cè) 質(zhì)量

0 引言

作為地基處理的一種方式，CFG樁在某鐵路客運(yùn)專線中被大量采用。由于CFG樁在灌注及樁頭截取過(guò)程中較容易出現(xiàn)各種質(zhì)量問(wèn)題，因此加強(qiáng)樁身質(zhì)量的檢測(cè)工作就顯得十分重要。

低應(yīng)變反射波法是一種無(wú)損檢測(cè)方法，適用于檢測(cè)混凝土樁的樁身完整性，判定樁身缺陷的程度及位置，它具有設(shè)備輕巧、操作方便、費(fèi)用低廉、檢測(cè)覆蓋面廣等突出優(yōu)點(diǎn)。本工程中采用低應(yīng)變反射波法作為CFG樁樁身質(zhì)量的檢測(cè)手段之一。

1 低應(yīng)變反射波法基本原理

反射波法的基本理論為一維波動(dòng)方程，假設(shè)樁為一等截面、勻質(zhì)、各向同性的彈性桿件，并且服從虎克定律。桿在縱向振動(dòng)時(shí)，桿的橫截面保持為平面，而且每個(gè)截面上橫向位移對(duì)縱向運(yùn)動(dòng)的效應(yīng)可以略去不計(jì)，應(yīng)力是均勻分布的。假定樁長(zhǎng)為L(zhǎng)，截面積為A，彈性模量為E，質(zhì)量密度為ρ。取桿軸為x軸，受軸向力F作用時(shí)，將沿桿軸向產(chǎn)生位移u，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度v=?u/?t和應(yīng)變 ε=?u/?x，這些動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)量只是 x 和時(shí)間 t的函數(shù)。在距桿端x處有一個(gè)長(zhǎng)度為dx的單元，如果u（x,t）為t時(shí)刻x處橫截面的縱向位移，則在x+dx處的位移為，顯然單元在新位置上的長(zhǎng)度變化量為即為該單元的應(yīng)變。由平衡關(guān)系及虎克定律可得樁的縱向運(yùn)動(dòng)方程：

在樁基檢測(cè)過(guò)程中，通過(guò)在樁頂施加豎向激振信號(hào)產(chǎn)生應(yīng)力波脈沖，該應(yīng)力波沿樁身向下傳播過(guò)程中，當(dāng)樁身存在明顯波阻抗差異界面（如樁底、斷樁和嚴(yán)重離析等）或樁身截面積發(fā)生變化（如縮徑或擴(kuò)徑）時(shí)，將產(chǎn)生反射波，經(jīng)接收、放大、濾波和數(shù)據(jù)處理，可識(shí)別來(lái)自樁身不同部位的反射信息。通過(guò)對(duì)反射信息進(jìn)行分析計(jì)算，判斷樁身混凝土的完整性，判定樁身缺陷的程度和位置。

樁身完整性分析以時(shí)域曲線為主，輔以頻域分析，并結(jié)合地質(zhì)資料、施工資料和波形特征等進(jìn)行綜合分析判定。

2 常見(jiàn)樁身的質(zhì)量問(wèn)題及原因分析

圖1為典型的完整樁測(cè)試曲線，時(shí)刻前無(wú)缺陷反射波，有明顯樁底反射波，波速正常。

圖1 完整樁測(cè)試曲線

圖2為典型樁頭淺部斷裂測(cè)試曲線，波形呈現(xiàn)低頻大振幅衰減振動(dòng)，無(wú)樁底反射波，此時(shí)已不能用應(yīng)力波理論解釋曲線。圖3為開(kāi)挖驗(yàn)證圖片。分析產(chǎn)生此類缺陷的原因，主要是在截取樁頭過(guò)程中未按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工，而是采用大錘敲擊樁頭的方式截?cái)鄻额^，造成樁頭淺部斷裂；另外在開(kāi)挖過(guò)程中采用大型機(jī)械清理樁間土，造成CFG樁受側(cè)向擠壓而產(chǎn)生樁頭斷裂現(xiàn)象。

圖2 樁頭淺部斷裂樁測(cè)試曲線

圖3 淺部斷裂樁開(kāi)挖驗(yàn)證

圖4、圖5為波速異常曲線，與平均波速相比較，個(gè)別樁波速偏高或偏低。產(chǎn)生這一類問(wèn)題的原因主要有樁長(zhǎng)錯(cuò)誤、樁身混凝土離析和樁身深部缺陷等。

圖4 樁身波速偏高測(cè)試曲線

圖5 樁身波速偏低測(cè)試曲線

圖6為典型縮頸樁測(cè)試曲線。根據(jù)實(shí)測(cè)曲線分析，距樁頂1.8 m左右存在縮徑缺陷。產(chǎn)生此類問(wèn)題的原因主要是灌注過(guò)程中提管速度過(guò)快、混合料配合比不合理和供料不及時(shí)等。

圖6 縮頸樁測(cè)試曲線

在發(fā)現(xiàn)樁身存在各種缺陷問(wèn)題后，施工單位加強(qiáng)了施工過(guò)程控制，有效地保障了CFG樁的質(zhì)量，為客運(yùn)專線的安全運(yùn)營(yíng)奠定了基礎(chǔ)。

3 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試與分析可知，低應(yīng)變反射波法能夠檢測(cè)出CFG樁的絕大部分樁身缺陷，對(duì)控制CFG樁的施工質(zhì)量起到關(guān)鍵作用。但是低應(yīng)變反射波法本身還存在著局限性，比如淺部缺陷、樁身漸變及深部多處缺陷等問(wèn)題不易判斷，在實(shí)際的測(cè)試工作中，應(yīng)綜合設(shè)計(jì)資料、地質(zhì)條件、監(jiān)理及施工資料，對(duì)所檢樁進(jìn)行認(rèn)真仔細(xì)的分析，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷并進(jìn)行有針對(duì)性的處理，確保工程質(zhì)量?！?/p>

[1]陳凡.基樁質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2004.

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2011-11-08