爆破致斷基樁的低應(yīng)變檢測(cè)技術(shù)

王嶺

摘要：鐵路橋梁經(jīng)常穿越山區(qū)，筆者在檢測(cè)山區(qū)橋梁基樁過(guò)程中常常遇到由于采用爆破法開(kāi)挖承臺(tái)而將基樁破壞的情況，在此結(jié)合幾個(gè)工程實(shí)例探討此類基樁低應(yīng)變法波形的特點(diǎn)、檢測(cè)過(guò)程中的注意事項(xiàng)和處理方法。

關(guān)鍵詞：爆破致斷 基樁 低應(yīng)變

中圖分類號(hào)：U44 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）10（b）-0040-01

低應(yīng)變檢測(cè)方法的原理及局限。

低應(yīng)變動(dòng)力測(cè)樁基本原理，即首先將樁體簡(jiǎn)化并假設(shè)為一維彈性桿件模型，且定義波阻抗概念來(lái)描述樁身截面變化，然后根據(jù)彈性波的傳播理論，通過(guò)樁頂?shù)募?lì)作用使樁身內(nèi)部產(chǎn)生波動(dòng)，由安裝在樁頂?shù)募铀俣刃突蛩俣刃蛡鞲衅鹘邮詹煌ㄗ杩菇孛娴姆瓷洳ǎ涗浵伦詷俄斨翗渡韽椥圆▊鞑サ姆?時(shí)間曲線，最后由曲線相位和幅值變化情況即樁身波阻抗的變化情況，判斷樁身缺陷性質(zhì)，確定缺陷位置，復(fù)核樁長(zhǎng)。

目前國(guó)內(nèi)基樁完整性檢測(cè)方法中大多采用低應(yīng)變和超聲波兩種方法，低應(yīng)變法以其快捷和經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)成為檢測(cè)方法的首選。但這種方法有其明顯的局限性：由于波速無(wú)法確定所以無(wú)法確定樁長(zhǎng)及位缺陷位置、存在淺層盲區(qū)、對(duì)檢測(cè)人員經(jīng)驗(yàn)要求較高等。

鐵路橋梁經(jīng)常穿越山區(qū)或冰土區(qū)，筆者在檢測(cè)山區(qū)或冰土區(qū)橋梁基樁過(guò)程中常常遇到由于采用爆破法開(kāi)挖承臺(tái)而將基樁破壞的情況，在此結(jié)合幾個(gè)工程實(shí)例探討此類基樁低應(yīng)變法波形的特點(diǎn)、檢測(cè)過(guò)程中的注意事項(xiàng)和處理方法。

現(xiàn)將由于采用爆破法開(kāi)挖承臺(tái)而將基樁破壞典型波形的工程實(shí)例列出。

實(shí)例一：京福鐵路某大橋10號(hào)墩，設(shè)計(jì)基樁8根，直徑1.0m，C30強(qiáng)度等級(jí)，樁長(zhǎng)14m，嵌巖樁。從地表至樁底地質(zhì)依次為腐質(zhì)粘土、強(qiáng)風(fēng)化頁(yè)巖、弱風(fēng)化頁(yè)巖。波形如下。

此樁經(jīng)破鑿驗(yàn)證，從樁頂?shù)较蛳?m混凝土連續(xù)疏松，無(wú)肉眼可見(jiàn)裂紋。

實(shí)例二：青藏鐵路某特大橋37號(hào)墩，設(shè)計(jì)基樁8根，直徑1.25m，C30強(qiáng)度等級(jí)，樁長(zhǎng)18m，嵌巖樁。從地表至樁底地質(zhì)依次為粘土、多年冰土、強(qiáng)風(fēng)化頁(yè)巖、弱風(fēng)化頁(yè)巖。波形如下。

此樁經(jīng)破鑿驗(yàn)證，從樁頂?shù)较蛳?.6m混凝土連續(xù)疏松，無(wú)肉眼可見(jiàn)裂紋。

實(shí)例三：武廣鐵路某大橋7號(hào)墩，設(shè)計(jì)基樁8根，直徑1.0m，C30強(qiáng)度等級(jí)，樁長(zhǎng)16m，嵌巖樁。從地表至樁底地質(zhì)依次為碎石土、板巖，全風(fēng)化、板巖，強(qiáng)風(fēng)化、板巖，弱風(fēng)化。波形如下。

此樁經(jīng)破鑿驗(yàn)證，從樁頂?shù)较蛳?.5m混凝土連續(xù)裂紋，肉眼可見(jiàn)多條裂紋，最寬處約2mm。

上述波形具有此類基樁的代表性，從時(shí)域圖可以看出，多數(shù)被炸斷的樁反射波形呈現(xiàn)低頻震蕩或大波浪形，從頻譜圖上來(lái)看，主頻較低，但有時(shí)也呈現(xiàn)類似實(shí)例三的波形。根據(jù)理念知識(shí)可以推斷為淺層缺陷，但位置和缺陷種類無(wú)法得知。上述三個(gè)墩共24根樁，每個(gè)基坑中樁的波形均類似。后來(lái)筆者定性為爆破造成的淺部斷裂，均為四類樁。經(jīng)詢問(wèn)及樁身下鑿后發(fā)現(xiàn)實(shí)例一樁頭至4m處混凝土疏松，鑿除容易，實(shí)例二樁頭至3.6m處混凝土疏松，鑿除容易，后證實(shí)為爆破開(kāi)挖承臺(tái)所致。

上述由于爆破所致樁身?yè)p壞的情況多處在山區(qū)或多年冰土區(qū)。從開(kāi)挖過(guò)的基坑壁可看出，一般為堅(jiān)硬的巖石或多年冰土層。由于一些施工單位經(jīng)驗(yàn)不足，先進(jìn)行基樁施工再進(jìn)行開(kāi)挖。導(dǎo)致開(kāi)挖困難，于是利用爆破開(kāi)挖造成基樁斷裂。

在檢測(cè)此類基樁時(shí)過(guò)程中除了從波形上分析以外還要注意以下情況，以便更準(zhǔn)確判斷。

（1）若在山區(qū)要觀察基坑壁是否為堅(jiān)硬的巖石，若在多年冰土區(qū)則注意承臺(tái)底面是否在地表以下。如遇上述兩種情況時(shí)則要仔細(xì)詢問(wèn)開(kāi)挖承臺(tái)的方法。

（2）注意聞氣味。若基坑開(kāi)挖采用爆破方法時(shí)會(huì)留下乳化炸藥特有的氣味，當(dāng)聞到此氣味時(shí)就要注意樁身淺部缺陷。

（3）注意聽(tīng)聲音。當(dāng)檢測(cè)到被炸斷的基樁時(shí)，通常會(huì)聽(tīng)到特有“空空”的回音。

若上述幾種情形皆具備加上波形低頻震蕩則基本可以斷定為爆破引起的樁身斷裂，此種斷裂是連續(xù)的大面積的裂紋（有時(shí)肉眼可見(jiàn)），造成混凝土疏松，應(yīng)判為四類樁。

分析形成上述低頻震蕩原因，筆者認(rèn)為是由于樁頂受激振后沒(méi)有形成質(zhì)點(diǎn)壓縮后產(chǎn)生的波的傳輸，而只是淺部缺陷部份的振動(dòng)，實(shí)測(cè)曲線為傳感器和缺陷部份的共振曲線。

筆者對(duì)41根被炸斷炸損的基樁破壞深度進(jìn)行分析，8根需鑿除到2m，12根需鑿除到3m，20根需鑿除到4m，只有1根需鑿除到7m，由此可見(jiàn)78%的被炸斷基樁損壞深度在4m以內(nèi)。

此類由爆破致斷或致?lián)p的樁必須處理，最有效的處理方法就是人工風(fēng)鎬鑿除。由于實(shí)測(cè)曲線多為共振曲線而非反射波信號(hào)，所以無(wú)法確定缺陷位置。鑿除過(guò)程技術(shù)人員應(yīng)一直旁站，缺陷部分鑿除容易，一直鑿到硬的混凝土?xí)r再采用低應(yīng)變法檢測(cè)，一直到波形為正常的反射信號(hào)為止，再進(jìn)行接樁。根據(jù)上述統(tǒng)計(jì)78%的基樁損壞深度在4m以內(nèi)，這一深度適合人工鑿除后接樁處理的。

檢測(cè)人員在山區(qū)或多年冰土地區(qū)檢測(cè)橋梁基樁時(shí)應(yīng)對(duì)施工單位進(jìn)行提醒，避免開(kāi)挖基坑采用爆破方法。應(yīng)該先將承臺(tái)底標(biāo)高處清理平整好，再進(jìn)行基樁施工。