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1、取芯和反射波法检测嵌岩桩质量实例分析楼国长 金亚军（浙江省工程勘察院，浙江，宁波 315012）摘 要 利用基桩低应变反射波法检测桩身结构完整性，可判定桩身缺陷类型及其在桩身中的位置。对嵌 岩桩桩端嵌岩质量情况，反射波法只做定性判定，嵌岩缺陷的性质往往较难区分，因此，对桩端嵌岩缺陷 类别进行判定，应结合地质、施工情况综合分析，或采取钻芯等其他方法。本文论述了反射波法判定嵌岩 桩桩端嵌岩缺陷类别，结合取芯法验证，应用效果明显。关键词 反射波法 嵌岩桩桩底嵌岩质量 取芯1引言目前，端承嵌岩桩多数是嵌入中风化基岩的钻孔灌注桩，也有嵌入中风化基岩的人工挖孔灌注桩。在建筑桩基技术规范（JGJ 94-20
2、08）中对端承桩孔底沉渣要求是：在灌注混凝 土之前，孔底沉渣W50mm。低应变法适用于检测混凝土桩的桩身完整性，判定桩身缺陷的程度及位置。对桩身缺陷 只做定性判定，对于桩身不同类型的缺陷，低应变测试信号中主要反映出桩身阻抗减小的信 息，缺陷的性质往往较难区分，因此，对缺陷类型进行判定，应结合地质、施工情况综合分 析，或采取钻芯、声波透射等其他方法。桩身完整性类别（I类、II类、III类、W类桩）是针对2L/C（桩底反射）时刻前桩身有无缺陷反射波和桩身缺陷重、轻程度的反射波而判定的。 2对嵌岩桩，桩底沉渣和桩端持力层是否为软弱层、溶洞、桩端嵌在基岩表面、桩端离析 等是直接关系到该桩能否安全使用的
3、关键因素。低应变法较难确定桩底情况，应采用静载试 验或钻芯法等其他检测方法核验桩端嵌岩情况，以确保基桩安全使用。 2本文论述了低应变反射波法检测嵌岩桩质量，结合地质情况、施工记录判定了嵌岩桩桩 底嵌岩缺陷类别，采用钻芯法进行了核验桩端嵌岩情况，取得了明显的检测效果，以提高反 射波法检测嵌岩桩桩端嵌岩质量情况的技术水平，确保基桩安全使用。2 反射波法和取芯的方法原理低应变反射波法检测桩身结构完整性，采用弹性波一维波动方程理论，假定桩为一维匀质连续的弹性杆件体，质点振速的入射波、反射波和透射波之间的关系为：Z - Z2ZU =12 U 和 U =1 UR Z + Z 1T Z + Z 11 2 1
4、 2式中U T、u R和u T分别为桩身内某一质点的入射波振动速度、反射波振动速度和透射I RT波振动速度（单位m/s）； Z为介质1的广义波阻抗（单位kN s/m）, Z2为介质2的广义波阻 抗。在桩身内，如Z2Z,则ui和ur21IR21IR反相，例如嵌岩桩桩底的反射。基桩钻芯法是检测钻孔、人工挖孔等现浇混凝土灌注桩的成桩质量的一种有效手段，不 受场地条件限制，特别适用于大直径混凝土灌注桩的成桩质量检测。检测的主要目的是桩身 混凝土质量情况（芯样连续性、完整性、胶结情况、气孔、空洞、蜂窝、夹泥、松散、破碎等情况）、桩长、桩底沉渣（桩端与持力层接触情况、沉渣厚度）、桩端持力层岩土性状和厚 度
5、等。钻机配备有单动双管钻具、相应的孔口管、扩孔器、卡簧、扶正稳定器、可捞取松软 渣样的钻具。3 检测嵌岩桩质量技术应用实例分析桩的承载功能是通过桩身结构承载力和桩周土阻力实现的。通过低应变反射波法检测桩 身结构完整性，当发现桩身存在明显缺陷时，一般将该桩判定为III类桩，明显缺陷对桩身结 构承载力已有影响2；其影响的程度如何？有待其他有效的方法去验证。下面列举嵌岩钻孔灌注桩的桩端嵌岩质量好、桩端嵌岩质量较好、桩端嵌岩质量差的低 应变反射波检测工程实例，并通过钻芯法取芯验证，两者检测技术互相印证，效果很好，排 除了工程质量隐患。3.1 桩端嵌岩质量好的桩台州海螺水泥厂1号 2号熟料储存库85#桩
6、，为钻孔灌注桩（嵌岩桩），设计桩端持力层为中风化凝灰岩，桩径1200m m,桩长16.4 m,设计桩身混凝土抗压强度C35，桩龄期大于 28天，通长配筋。设计单桩承载力特征值为10500kN。低应变动测波形见图3.1。波形的判别分析：反射波波形规则，有明显的相位与入射波初至相位反相的桩底反射波图3.2熟料储存库107#桩低应变动测波形174ms9.51msAl A 111I11-l丿厂一85#桩（9.51ms）；根据反射波特征，判定为桩身完整、桩端嵌岩质量好（I类桩）。 取芯验证结果：桩端已进入中风化凝灰岩。图 3.1 熟料储存库 85#桩低应变动测波形3.2 桩端嵌岩质量较好的桩台州海螺水泥
7、厂1 号2号熟料储存库107#桩，为钻孔灌注桩（嵌岩桩），设计桩端持力层 为中风化凝灰岩，桩径1200mm,桩长28.5m，设计桩身混凝土抗压强度C35，桩龄期大于 28天，通长配筋。设计单桩承载力特征值为10500kN。低应变动测波形见图3.2。波形的判别分析：反射波波形较规则。有明显与入射波初至相位相同的桩底反射波 （15.51ms），紧接的其后续波为与入射波初至相位相反的桩底部反射波（16.50ms），桩底同相 反射波能量较弱（对应桩底沉渣的反映），其后续的反向反射波能量较强（对应桩底基岩的反 映），两者的桩身波速分别为3675m/s和3455m/s。根据反射波特征，判定为桩身完整、桩端
8、嵌岩质量较差（II类桩）。 取芯验证结果：桩端已嵌入中风化凝灰岩，但沉渣稍厚。3.3 桩端嵌岩质量差的桩岱山浪琴花园二期 8#楼 139#桩，为钻孔灌注桩（嵌岩桩），设计桩端持力层为中风化凝灰岩，桩径600mm,桩长10.8m，设计桩身混凝土抗压强度C30，桩龄期大于28天，通长 配筋。低应变动测波形见图3. 3a。波形的判别分析：反射波波形规则。有明显的相位与入射波初至相位相同的桩底反射波 （5.70ms），桩底同相反射波能量较强、频率变低，桩身波速为3790m/s。根据反射波特征， 判定为桩身完整、桩端嵌岩质量差（III类桩）。取芯验证结果：桩端未嵌入中风化凝灰岩，只进在强风化凝灰岩层内，
9、离中风化凝灰岩层顶面还差0.8m。桩身剖面示意图见图3.3b。后采取高压注浆补强。桩顶图3.3b139#桩桩身剖面示意图岱山浪琴花园二期 8#楼 50#桩，为钻孔灌注桩（嵌岩桩），设计桩端持力层为中风化凝灰 岩，桩径700mm,桩长18.0m，设计桩身混凝土抗压强度C30，桩龄期大于28天，通长配 筋。设计单桩承载力特征值为1539kN。低应变动测波形见图3.4。波形的判别分析：反射波波形较规则，有明显的与入射波初至相位相同的桩底反射波 （9.45ms），紧接的其后续波为与入射波初至相位相反的桩底部反射波（10.29ms）,桩底同相 反射波能量较强（对应桩底沉渣的反映），其后续的反向反射波能量
10、较稍弱（对应桩底基岩的 反映），两者的桩身波速分别为3810m/s和3500m/s。根据反射波特征，判定为桩身完整、 桩端嵌岩质量差（III类桩）。取芯验证结果：桩端已进入中风化凝灰岩，但沉渣厚达100m m。后采取高压注浆补强。台州海螺水泥厂粉煤灰储存库 28#桩，为钻孔灌注桩（嵌岩桩），设计桩端持力层为中风 化凝灰岩，桩径800mm,桩长32.5m，设计桩身混凝土抗压强度C30，桩龄期大于28天， 通长配筋。设计单桩承载力特征值为4500kN。低应变动测波形见图3.5。波形的判别分析：反射波波形规则，有明显的与入射波初至相位相同的桩底反射波 (18. 55ms),桩底反射波能量较强、频率变
11、低。根据反射波特征，判定为桩身完整、桩端嵌 岩质量差(III类桩)。取芯验证结果：桩端未嵌入中风化凝灰岩，只嵌在强风化凝灰岩与中风化凝灰岩层交界 面上。后采取补桩处理。4 结论嵌岩灌注桩的桩端反射波信号识别，I类桩的桩端反射波初至相位与入射波初至相位相 反，且能量较强；II类桩的桩端反射波初至相位与入射波初至相位相同和相反并存，同相位 反射波在前且能量较弱，反相位的反射波紧连其后且能量较强些，但桩身波速会偏低；III类 的桩端反射波初至相位与入射波初至相位相同，且能量较强。在判别缺陷类别过程中，应结 合成桩工艺、地质条件、施工情况等辅助资料，必要时采用钻芯法核验桩端嵌岩情况，以确 保基桩安全使用。桩端部分桩周土阻抗相对上部增大的影响、桩的长径比增大等导致实测信号的桩底反射 波信号很弱，这种情况下如何能获得较清晰的桩底反射信号？有待进一步研究和探索。参考文献1 中华人民共和国行业标准建筑桩基技术规范(JGJ 94-2008)北京：中国建筑工业出版社，2008, 8.2 中华人民共和国行业标准建筑基桩检测技术规范(JGJ 1062003).北京：中国建筑工业出版社,2003， 6.3 国家建筑工程质量监督检验中心桩基动测技术(初稿)北京， 1996
取芯和反射波法检测嵌岩桩质量实例分析
