混凝土灌注桩桩身完整性的精细化复测和定量化评估

黄良机

（珠海市建设工程质量监测站，广东 珠海 519015）

0 引言

在珠海地区，混凝土灌注桩桩身完整性检测首先采用全数声波透射法，当对声测结果有怀疑或需要对桩端持力层进行检测时，再同时部分采用钻芯法。当同一根桩采用了声测和钻芯两种检测方法且结果不一致时，如何进行综合判定？相关规范［1，2］未做具体的分析说明。本文通过对某桩基工程 9-A# 桩检测实践的分析，给出了这一问题的解决方法。

1 案例概况

某桥梁的冲孔灌注桩工程，桩径 2 000 mm，桩长约 50～60 m，桩身混凝土强度等级为 C 30，设计桩端持力层为强风化花岗岩，单桩承载力特征值为 13 000 kN。

根据地质勘察报告，从地面开始各土层分布情况如下：①淤泥，层厚 0～4.30 m；②粉质黏土，层厚0～4.70 m；③砾砂，可塑～硬塑，层厚 2.10～12.70 m； ④砾质黏性土，层厚 3.26～16.40 m；⑤全风化花岗岩，层厚 6.30～15.10 m；⑥强风化花岗岩，部分孔未穿透；⑦中风化花岗岩及微风化花岗岩。该工程的桩身完整性检测全数采用声波透射法。

2 9-A # 桩检测结果及遇到的问题

9-A# 桩施工桩长为 57.2 m，声波透射法 6 个检测剖面均出现声学参数严重异常的声测线，具体范围如下：AB 剖面 13.5～14.1 m，AC 剖面 13.8～14.5 m，AD 剖面 13.4～14.0 m，BC 剖面 13.5～14.2 m，BD 剖面13.7～14.3 m，CD 剖面 14.0～14.7 m。如图 1、图 2 所示。

图1 声测管及检测面示意图

图2 9-A# 桩各检测剖面的声速-深度曲线及波幅-深度曲线

依据 DBJ/T 15—60—2019《建筑地基基础检测规范》［2］，该桩存在约 0.7 m 范围的完整性类别指数为 4 的检测横截面，其桩身完整性类别判为 Ⅳ 类。

检测结果出来后，施工单位、监理单位和建设单位均有部分人员对结果表示怀疑，认为施工单位是央企，做过无数类似的工程，现场管理很严格，质量应该有保证；如果质量确有缺陷，也想知道缺陷的性质和产生缺陷的原因。为了释除这些疑惑，有关各方决定对该桩采用钻芯法进行验证检测。

考虑到本次钻芯属于验证性质，初步决定只钻 1 孔，位于桩中心附近。

钻芯结果出人意料之外，芯样完整，未发现任何缺陷，如图 3 所示（由于声波透射法结果显示其缺陷位置范围为 13.4～14.7 m，故本文只对包含缺陷范围的上部的芯样进行分析，下同）。此时部分有关人员对声测结果的质疑声音更为强烈。为了更全面地了解情况，决定再钻取 2 孔，钻芯结果如图 4、图 5 所示。

图3 9-A # 桩1# 孔钻芯芯样

图4 9-A # 桩 2# 孔钻芯芯样

图5 9-A # 桩 3 # 孔钻芯芯样

由图 3～图 5 可见，1 # 孔和 2 # 孔芯样完整，在声波透射法结果显示的缺陷位置范围内未发现芯样缺陷，3 # 孔芯样在 14.65 m 处约 100 mm 范围粗骨料缺失，但其芯样抗压强度代表值为 39.5 MPa，满足设计要求。依据规范，该桩钻芯结果可判定为 Ⅱ 类桩，与声波透射法结果 Ⅳ 类桩的结论有明显冲突。验收以哪个结果为依据，有关各方对此存在较大争议。

有的认为声波透射法是间接法，存在误判的可能性，而钻芯法是直接法，可以根据芯样情况直接判断出质量状况。而且 DBJ/T 15—60—2019《建筑地基基础检测规范》第 3.6.1 条规定：当对检测结果有异议时，应进行验证检测……声波透射法，可在原桩上采用声波透射法或钻芯法进行验证检测。条文说明中提到，宜以验证检测结论为验收依据。因此该桩应按钻芯法结果 Ⅱ 类桩进行验收。

但另外一种观点认为，钻芯法存在“ 1 孔之见”，即使已钻了 3 个孔，也只是 3 个点的情况，不能代表全断面的情况，所以为安全起见，应以两种方法中的最差的结果为依据进行验收，即该桩应按 Ⅳ 类桩验收。

3 问题的解决

在有关各方难以达成一致的情况下，应委托单位的要求，作为检测单位代表，笔者以专业的角度提供了如下技术意见：①声波透射法实测数据显示，6个检测剖面在相近的范围内均发现有严重异常，结论判断为 Ⅳ 类桩有充分的规范依据，钻芯未发现明显缺陷，说明该缺陷是局部的，3 个钻芯孔均避开了该缺陷，特别需要注意的是，3 # 孔芯样在 14.65 m 处约 100 mm 范围发现粗骨料缺失，可能已接触到了缺陷的边缘；②为了查明缺陷的性质，建议再增加 2 个孔继续钻芯。有关各方采纳了这一建议，并迅速组织实施。

增加的 2 个钻芯孔为 4 # 孔和 5 # 孔，钻芯结果如图 6 和图 7 所示，在声波透射法结果显示的缺陷位置范围内均发现芯样缺陷，缺陷主要是夹泥、胶结差或粗骨料缺失。

图6 9-A # 桩 4# 孔钻芯芯样

图7 29-A # 桩 5 # 孔钻芯芯样

至此，该桩 5 个钻芯孔中，有 2 个孔未发现缺陷，3 个孔发现有缺陷（其中 3# 孔和 4# 孔的缺陷较轻微），该桩的质量状况仍难以准确直观描述。

为了进一步查明缺陷的分布范围，以便对该桩的质量状况作出准确判断，将 5 个钻芯孔和 4 根声测管组成新的声测管体系（见图 8），重新组织声波法检测（第一次检测时已做过的剖面可不再重复检测）。

图8 新的声测管体系

新的声测管体系下，在原缺陷深度范围内，声波检测结果如下：A4、4D、D3、B5、5A 剖面均存在严重异常声测线，34、2B 剖面存在明显异常声测线，其余剖面均为轻微异常或无异常，如图 9 所示。据此可画出缺陷分布轮廓线，如图 10 所示。

图9 新体系下的声测结果

图10 缺陷分布轮廓线

从而可画出缺陷分布图，如图 11 所示。再根据现场实测各孔的间距，可估算出缺陷的占比，缺陷占 60 %，完整部分占 40 %，完整性系数为 0.4。故该桩应判为 Ⅳ 类桩。

图11 缺陷分布图

根据其缺陷的分布情况，分析产生缺陷的原因可能有：导管偏位、埋管深度不足、泥浆浓度过大、混凝土塌落度过小等（见图 12）。

图12 缺陷原因分析辅助图

4 现行规范的不足

如上所述，声波透射法检测结果不合格，但其后的钻芯结果合格，或钻芯结果难以判断，下一步的验收工作如何进行的问题，本工程曾出现争议。究其原因，主要是由于现行规范相关条文的规定存在不够严谨的地方。

DBJ/T 15—60—2019《建筑地基基础检测规范》第 3.6.1 条规定：“当对检测结果有异议时，应进行验证检测。验证检测应符合下列规定：……5 声波透射法，可在原桩上采用声波透射法或钻芯法进行验证检测；”

对应的条文说明提到：验证检测的目的是确认检测结论的可靠性，并宜以验证检测结论为验收依据。

而 JGJ 106—2014《建筑基桩检测技术规范》［1］对此更没有明确规定。

实际上，声波透射法和钻芯法是两种完全不同的检测方法，其检测桩身质量的效果也各有优缺点，不宜笼统地以钻芯法取代或推翻声波透射法结果。如本文上述，若以前 3 孔的结果按 Ⅱ 类桩进行验收，则会产生漏判的情况。而应该是：根据所有有效的检测数据综合分析并提供结果，以此作为验收依据。

所以本案例该桩最终综合了声测和钻芯的结果后仍判定为 Ⅳ 类桩。

5 类似问题的处理思路

本案例在实施钻芯检测的过程中，孔数和孔位的布置均存在一定的盲目性，今后在遇到类似问题时，可按下列思路处理。

5.1 情况 1

4 根声测管，6 个检测剖面均出现严重异常声测线，如图 1 所示。此时可先在桩中心附近位置钻 1 孔，如钻芯芯样存在明显或严重缺陷，钻芯结果与声测结果吻合，则此桩质量情况已探明，结论明确，可结束检测；如钻芯芯样完整，结果与声测结果不符，此时可将 1 个钻芯孔和 4 根声测管组成新的声测管体系，重新组织声波法检测，如图 13 所示。如结果 1C 检测面无异常声测线，其余均出现严重异常声测线，说明缺陷所占的面积比较大，此时可以直接结束检测，但为了查明缺陷的性质和分布范围，也可以继续加孔钻芯，加孔的位置分别在 1A、1B、1D 的中间，如图 14 所示。钻芯后，可将 4 个钻芯孔和 4 根声测管组成新的声测管体系，重新组织声波法检测，如结果 12、13、14、1C、23、24、3C、4C 检测面均无异常声测线，其余均出现严重异常声测线，此时可描绘出缺陷的轮廓线，确定缺陷的大概范围，如图 15～图 17 所示。

图13 新体系下的声测结果

图14 加孔孔位示意图

图15 新体系下的声测结果

图16 缺陷分布轮廓线

图17 缺陷分布图

5.2 情况 2

4 根声测管，在 6 个检测面中，AD、BD、CD 共 3 个检测面均出现严重异常声测线，其余均无异常声测线，如图 18 所示。此时可在 AD、CD 的中间各钻 1 孔。如结果 2 孔芯样均完整，可将 2 个钻芯孔和 4 根声测管组成新的声测管体系，重新组织声波法检测，如结果 D1、D2 均出现严重异常声测线，其余检测面无异常声测线，此时可描绘出缺陷的轮廓线，确定缺陷的大概范围，如图 19～21 所示。

图18 声测结果示意图

图19 新体系下的声测结果

图20 缺陷分布轮廓

图21 缺陷分布图

依照上述思路，根据不同的钻芯和声测结果，可以描绘出缺陷的轮廓线，确定缺陷的大概范围，估算出缺陷的面积和桩身完整性系数，最终给出该桩的综合分析结果，为设计复核和工程验收提供参考。

6 结语

综上所述，混凝土灌注桩桩身完整性检测，当采用钻芯法验证声波透射法检测结果，如两种检测方法的结果不完全一致，或虽一致但需进一步准确判断缺陷的分布范围时，可采用本文提出的精细化复测和定量化评估的方法进行综合分析：声测结果可疑→钻芯→将钻芯孔和声测管组成新的声测管体系进行声波法精细化复测→描绘缺陷的轮廓线→确定缺陷的大概范围、估算缺陷的面积和桩身完整性系数→判定桩身完整性类别。为设计复核和工程验收提供参考。Q