人工挖孔桩缺陷分析及加固效果探讨

0 引言

低应变反射波法和声波透射法这两种检测方法是桩基检测中常用的检测方法，从低应变法检测波形能够宏观地掌握桩基的整体情况，并且能够大致反映缺陷所在位置，但是对缺陷具体范围，缺陷程度则反映不够；而声波透射法正好弥补了这一缺点，针对不同的检测剖面，定量分析多种声波参数，并给出确切范围，为缺陷处理工作提供了一手资料。同时，不同检测手段在结果上相互应证，提高检测的准确度。本文提出将这两种方法综合运用的综合检测方法，并再辅以钻芯法进行验证，旨在提高缺陷的判别效率，增强检测结果的可信度。

本文还对桩基中部缺陷加固处理方法进行探讨。桩基中部缺陷不像桩基顶部缺陷那样比较好处理，一般情况下，桩基中部缺陷会出现断桩、离析等现象，其补救和处理要依据缺陷的程度来定，缺陷程度小的，可以采用注浆方法处理；缺陷程度大的，需要注浆两米以上的缺陷桩基，一般是废弃处理，拔去缺陷桩，在原来的位置重新冲孔，插入钢筋笼，浇筑混凝土，这叫做原位复桩，这种处理方法比较彻底，虽然难度大、周期长、费用高，但是效果很好。除此方法之外，如果中部缺陷桩还有补救的可能，还可以采用缺陷桩外侧凿井法，即在缺陷桩外侧凿一辅助孔，直径不少于80cm，深度一定要超过缺陷部位，然后再横向开挖，并采用风镐凿除桩身离析部位，最后再压入高强度水泥浆。

1 工程施工概况

某桥梁基础采用人工挖孔桩设计，桩基编号3-1#桩，施工桩长19.80m，直径2.Om，设计C30混凝土端承桩，设计持力层为中风化灰岩，灌注方法采用干灌工艺。

桩位地层岩性条件：3-1桩基地质构造①表层1m深灰黄色粉质粘土→②12.0m深灰褐色碎块状强风化变粒岩→③10.9m深青灰色中风化变粒岩。

桩位水文地质条件：桩位地表水主要是中部小溪沟水，水量自北向南横穿桥址，水流量季节性变化大；桩位地下水主要为基岩风化层裂隙水，即碎块状强风化变粒岩段和中风化变粒岩过渡段孔隙水，主要接受大气降水补给。

地方政府虽然制定了一些政策支持产业学院的发展，但在支持产教融合发展方面开放性仍然有待进一步提高。[8]

2 缺陷桩检测结果分析

由图3超声透射法检测的波列图可见，在该桩受检的6个剖面，均显示在该深度处接收波形缺失严重，多个采样点无明显波形。可推知该深度处混凝土整体质量较差，存在离析或空洞等不密实的情况。

为确定缺陷情况，对该桩结合声波透射法检测。超声透射法检测的声速平均值Vm、波幅平均值Am、声速临界值VD、波幅临界值AD详见表1。

表 1 3-1桩基声速平均值Vm、波幅平均值Am、声速临界值VD、波幅临界值AD

Vm Vm VD AD （km/s） （dB） （km/s）1-2 1-3 1-4 2-3 2-4 3-4（dB）4.066 118.05 3.852 112.05 4.052 111.89 3.897 105.89 4.036 115.48 3.851 109.48 4.056 115.55 3.869 109.55 4.004 111.82 3.923 105.82 4.067 117.05 3.924 111.05

图1 3-1桩基低应变反射波法波形图

由于此工程时间紧，任务重，经业主、设计、施工和检测四方确认，建议对该桩进行补强加固处理。

根据低应变反射法检测的波形图进行分析，图1中波速取值为4000m/s，波形整体较规整，但是激振后应力波在距桩顶13m附近位置出现上界面反射波与初始入射波相位同相，而下界面反射波与入射波反相特征，整体波速降低，推测该处可能存在离析现象。

图2 3-1桩基超声透射法声速、波幅、PSD曲线图

图3 3-1桩基超声透射法缺陷部分的波列图

为深入了解和切实掌握此部位的具体缺陷情况，参照超声波检测和低应变检测的波形图，对缺陷部位采取钻孔取芯取样，均布3个钻孔点，采用金刚石钻具进行钻进，钻孔直径=100mm，钻孔深度为桩顶以下20.56m。芯样结果显示该桩在12.4m～13.0m范围内混凝土局部严重离析，水泥浆少，芯样破碎。取芯图见图4。

对该桩超声透射法检测的波形图（声速、波幅、PSD曲线图和波列图）进行分析，采用了声速判定，波幅判定和PSD判定三种判别方法对桩存在的缺陷进行了定量分析。图2中竖实线即为波速、波幅临界值，低于声速临界值的部分且波幅值小于临界值并且波动很大，说明声能在此处衰减较快，该处混凝整体质量较差。即可判定为可疑缺陷区。再对PSD曲线图进行分析，同样在深度处，PSD参数值明显高于其他各处，即该处存在缺陷的可能性极大。从图2中发现6个剖面在12.2m～13.2m范围内声速值及波幅值均小于临界值，且该范围内的PSD参数值明显高于其他各处，因此该桩12.2m～13.2m范围内桩身混凝土存在局部严重缺陷。

3 桩基缺陷原因分析

我家的房屋格局是，南边两间卧室，中间一间客厅，北边厨房和卫生间。也就是说，大姐睡卧室起夜，影响妻子休息，也影响我休息。我跟大姐说，我睡沙发，半夜我不怕吵。我怕大姐睡沙发伸不开脚手不舒服。妻子却果断地说，大姐想睡沙发，就让她睡沙发。

图4 3-1桩基检测后验证取芯图

4 缺陷加固处理方案确定

将低应变反射波法和声波透射法综合运用的综合检测方法，并再辅以钻芯法进行验证，能准确判断出缺陷具体范围及缺陷程度，提高缺陷的判别效率，增强检测结果的可信度。

目前基于人工智能故障诊断主要有两类，一是基于知识的故障诊断，二是基于智能模型式识别的故障诊断。基于知识信息处理系统实质也称为专家系统，采用模块化结构和人类的逻辑思维，推广于不同的诊断对象。智能模糊识别故障诊断是对一系列过程参量进行监测，从测量空间映射到故障空间，实现故障诊断。

图5 3-1桩基加固处理方案设计施工图

5 缺陷桩加固效果分析

近日，一份盖有衡阳市不动产登记中心权籍调查科公章的承诺书引发热议。这份承诺书承诺的内容包括“杜绝开发商宴请与办证速度挂钩、杜绝交100元才能办证、杜绝迟到早退、杜绝外出吃饭叫美女作陪”等。这份承诺书被曝光后，瞬间引爆网络，被称为“奇葩承诺书”。衡阳市不动产登记中心负责人向记者通报称，奇葩承诺书的出现，反映了该中心作风建设和素质教育抓得不严不实。目前，涉事科室负责人已被诫勉谈话，具体处理要等待纪委的调查结果。（据人民日报客户端11月5日报道）

为查找3-1桩基缺陷原因，业主方、施工方及监理方从对桩基的缺陷位置、地质、钻孔成孔状况及当时施工原始记录加以认真分析，发现下面3个方面的原因导致了该挖孔桩的混凝土离析事故：①混凝土下料口在浇灌的时候与浇筑面之间具有太远的距离，这样就很容易导致骨料与砂浆离析，同时如果没有很好的振捣桩身混凝土，容易导致离析问题。②施工过程当时为雨季且在施工现场发现，裂隙等构造形迹暴露无遗，土体透水性不均，在浇筑距桩顶12.4m附近时因风化层裂隙水渗水较大，导致桩基12.4m～13.0m范围内桩身混凝土局部严重离析。③施工单位忽视了人工挖孔桩的施工质量，没有充分地认识到混凝土浇筑在具有较高地下水位情况下的施工技术，在施工现场没有具备丰富经验的技术人员，或者对工程进度进行片面追求等都是造成离析事故的重要原因。

对加固后低应变反射法检测的波形图图6进行分析，原缺陷波形为距桩顶13m附近桩身反射信号出现明显的同相反射波特征，加固后原缺陷部位无同相反射波出现，且加固后桩端反射信号出现明显的反相反射波特征，反射波的波形正常，则加固补强效果良好，达到了合格桩的要求。

加固后超声透射法检测的声速平均值Vm、波幅平均值Am、声速临界值VD、波幅临界值AD见表 2，对加固前后的超声透射法检测的波形图（曲线图和波列图）进行比对分析，从图7中发现加固后的超声透射法检测的6个剖面的曲线图，桩身波形完整，曲线光滑，无明显毛刺、突起等，原缺陷部分的声速值、波幅值现均大于临界值，且PSD参数值没有出现突变。图8加固后波列图中的原缺陷部分的波形现与正常波图形相符。从超声透射法检测的数据来看，加固补强效果良好，达到了合格桩的要求。

在上述加固处理工作完成14日之后，对该桩进行了复检，通过比对加固前后反射波信号的曲线，能直观地看出加固后反射波信号的变化，分析缺陷的特征是否发生了改变，并与完整桩的反射波信号的曲线进行比对，并用钻芯法对该桩的加固效果进行进一步验证，从而达到检测加固效果的目的。

表2 3-1桩基声速平均值Vm、波幅平均值Am、声速临界值VD、波幅临界值AD

2-4 3-4 7 3 6 2 4.073 114.92 3.940 108.92 4.038 117.67 3.887 111.67

为了进一步验证缺陷桩的加固效果，对该桩进行钻芯法辅助验证。芯样结果显示原缺陷12.4m～13.0m范围内桩身混凝土连续、完整、胶结较好、骨料分布基本均匀、呈柱状、断口基本吻合，则加固补强效果良好，达到了合格桩的要求。3-1桩基加固后验证取芯图见图9。

图6 3-1桩基加固后低应变反射法波形图

图7 3-1桩基加固后超声透射法声速、波幅、PSD曲线图

图8 3-1桩基加固后超声透射法波列图

图9 3-1桩基加固后验证取芯图

6 结语

3-1桩基缺陷加固处理方案经确认，方案设计施工图见图5，具体加固处理过程为:①在原桩位外侧1m附近人工开挖一直径1.5m的辅助孔，挖至离析部位向下40cm，再横向开挖接近处理桩后采用风镐凿除桩顶下12.4m～13.0m范围离析的混凝土 （取12.0m～13.4m范围，确保离析混凝土能全部凿除。）②混凝土杂物经辅助孔运至桩外，彻底凿除清理完残渣后项目部桥梁工程师下井验收，查看声测管是否完好、钢筋是否采用帮条焊焊牢、螺旋筋按设计加密区加密、桩头部位清理干净。③验收合格后采用经监理批复的M50水泥浆从底向上埋管压浆，压浆泵采用UB3C型灰浆泵，浆液终止高度高于离析顶面40cm，以保证离析部位的浆液持续压力在0.3～0.4MPa。先将高强度的水泥浆液灌注到桩身较大的空隙中，填充空隙，改善桩体的整体性，然后利用EEA环氧树脂浆液的高渗透性充填细小孔隙，从而使基桩的整体强度得到提高,在此加固过程中应严格控制好压浆质量及浆液配比。④压浆完14d后再进行桩基检测，桩检合格后才能主体下道工序施工。

根据以上检测方法对该缺陷桩加固效果进行验证，判定加固后的3-1桩基为Ⅱ类桩，补强效果良好，达到了合格桩的要求。按此方案处理缺陷桩的施工实践，为处理桩身存在较大范围质量缺陷提供了一些成功的经验：

该研究在单因素试验的基础上，运用Box-Benhnken响应面法对树舌灵芝多糖的提取条件进行优化，结果表明：提取温度、提取时间、液料比均对树舌灵芝多糖提取率有显著影响，影响大小为提取时间>液料比>提取温度；最终确定树舌灵芝多糖提取的最佳工艺条件为提取温度77 ℃、提取时间138 min、液料比27∶1，在该条件下多糖实际提取率为2.57%±0.05%。可见，运用响应面法优化树舌灵芝多糖提取工艺参数切实可靠，为树舌灵芝多糖的开发利用奠定了理论基础。

⑴桩基础由于设计承载力大，缺陷处理更应格外慎重，需综合考虑多方面因素，综合比选后再最终确定；

美军网络空间司令部升级并非一朝一夕之功，自2009年成立之时起，就渐有升级之意。2016年3月，美国防部长卡特高调宣称“在新的形势下，网络空间司令部的地位应当提升”，以此为标志，加快了升格步伐。2016年12月，奥巴马政府批准的2017财年“国防授权法案”，以正式法规的形式确定将网络空间司令部提升为最高级别的联合作战司令部。2017年8月，特朗普总统再次发表声明，升级网络空间司令部。2018年5月，终于尘埃落定。其中，透露出美军网络空间力量发展的重要信息。

⑵对桩身混凝土局部严重离析缺陷的桩基，采用缺陷桩外侧凿井再横向开挖接近桩缺陷部位后采用风镐凿除离析混凝土，最后再压浆的补强加固法进行加固处理，在保证工程质量的前提下，确保了工程进度。避免了经济上过多的损失，大大降低了处理成本；

⑶通过对比反射波曲线及透射波波形的大小变化，条件许可时，辅以钻芯法验证，检验缺陷桩的加固效果，较单纯的反射波法曲线比对方法有明显的优势。加固后，原缺陷在反射波曲线及透射波波形上无缺陷的波形反映，且声速值在正常范围时，可认为加固效果良好。本桥桩基的加固方案具有施工简单、效果良好、经济实用的特点，对桥梁桩基的同类病害处理具有一定的参考价值。

参考文献

[1]中华人民共和国行业标准编写组.JTG/TF81-01-2004,公路工程基桩动测技术规程.北京：人民交通出版社出版，2004.

[2]福建省地方标准.DB35/T 1446-2014,福建省公路工程基桩钻芯法检测技术规程（第一版）.2014.12.

[3]胡新发，柳建新.嵌岩桩加固补强效果检测.湖南科技大学学报（自然科学报）.

[4]郑俊杰.地基处理技术.武汉：华中科技大学出版社，2004.

[5]刘斌.桩基缺陷的成因及处理.建筑施工.