鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力管樁承載力確定及完整性檢測

侯曉紅

（中石化江漢石油管理局江漢檢測公司，湖北 潛江433123）

1 概述

鹽化工總廠3萬噸年氯化異氰尿酸新建項目工程，采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，其建筑地基條件如下，地基分八層，擬建場地位于江漢油田鹽化工總廠場區(qū)外北側(cè)，場地地層為第四系全新統(tǒng)地層，屬沖洪積成因，主要為黏性土、砂土（見表1）。

表1 土層工程特性分析表

工程采用鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力管樁進(jìn)行地基處理?；炷翉?qiáng)度等級為C 80，預(yù)應(yīng)力管樁尺寸為Φ400＊90。設(shè)計有效樁長為20 m，采用二節(jié)接樁。樁端持力層為第6層或第7層黏土層，設(shè)計單樁豎向承載力特征值為700 k N?，F(xiàn)行的《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB50007－2002）和《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94－2008）中給出的地基承載力建議值很難反映出地基的地域性差異，為了準(zhǔn)確確定樁端持力層的地基承載力，以《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》（JGJ106－2003）為依據(jù)，采用現(xiàn)場樁基靜載試驗、高應(yīng)變試驗曲線擬合以及低應(yīng)變試驗對樁基的承載力及完整性進(jìn)行原位測試，以期為實際工程提供指導(dǎo)。

2 現(xiàn)場試驗方法及內(nèi)容

2.1 靜載試驗

1）加載方式

靜載試驗為非破壞性試驗，現(xiàn)場試驗采用慢速維持荷載法，手動油泵逐級加載，共分9級加載和5級卸載。壓重平臺反力裝置由支墩、鋼橫梁（工字鋼）、跳板、重物（砂袋）、油壓千斤頂及檢測儀器儀表等組成。壓重量不得少于預(yù)估試樁破壞荷載的1.2倍；壓重應(yīng)在試驗開始前一次加上，并均勻穩(wěn)固的放置于平臺上。荷載值通過壓力表測量，再由千斤頂?shù)臉?biāo)定曲線換算給出（見圖1）。

圖1 地基載荷試驗示意圖

2）荷載及沉降量

荷載值通過壓力表測量，試樁沉降則通過對稱正向布置于樁頭百分表測量，所有百分表均用磁性表座固定于基準(zhǔn)梁上，基準(zhǔn)梁在獨立的基準(zhǔn)樁上安裝，基準(zhǔn)樁中心與試樁中心的距離為2.4 m，基準(zhǔn)樁中心與壓重平臺支墩邊的距離為2.2 m。

2.2 高應(yīng)變Case法、Capwapc法基樁承載力測試基本原理

Case法是一種高應(yīng)變動力試樁法，其特點是用瞬時大能量沖擊來考驗樁，揭示樁－土體系在接近極限階段時的實際工作性能，從而對樁的質(zhì)量情況作出正確評價。

實測時在樁頂附近安裝測力計（應(yīng)力應(yīng)變計）和加速度計，在重錘的沖擊作用下，樁身與樁周土共同作用，測得樁身內(nèi)應(yīng)力（應(yīng)變）和運(yùn)動速度（加速度）的時程曲線，經(jīng)動測儀分析并記錄存盤。

Cap wapc法是在Case法的基礎(chǔ)上進(jìn)行模擬分析，兩種方法都是用一維波動方程對時程曲線進(jìn)行分析，推算樁周土及樁尖土的阻力分布（包括靜阻力和動阻力），以及土的其它力學(xué)參數(shù)。高應(yīng)變現(xiàn)場測試系統(tǒng)（見圖2）。

圖2 高應(yīng)變現(xiàn)場測試系統(tǒng)示意圖

2.3 低應(yīng)變反射波法

低應(yīng)變動力檢測依據(jù)是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求，檢測儀器由采用RS－1616K（Plus）型動測分析系統(tǒng)，CA－YD－186加速度傳感器，力棒組成。檢測方法是：在樁頂放置一只加速度傳感器，樁身頂部接受錘擊過程中產(chǎn)生的豎向激振加速度信號，彈性波沿著樁身向下傳播，當(dāng)波阻抗差異明顯的界面（如樁底、斷樁和嚴(yán)重離析等部位）或橫截面變化顯著（如縮徑或擴(kuò)徑）的部位，產(chǎn)生反射波。通過RS－1616K（Plus）型樁基動測系統(tǒng)放大和 A／D轉(zhuǎn)換，變成數(shù)字信號傳給微機(jī)，信號經(jīng)計算機(jī)處理后，在屏幕顯示實測波形，每根樁布采集點一個，每點采集4錘信號，將存儲在磁盤上的測試信號通過計算機(jī)在時域內(nèi)進(jìn)行處理，根據(jù)一維應(yīng)力波理論和振動理論可以獲得樁身混凝土的平均波速，將實測速度信號通過時域及頻域輔助分拆缺陷類型、缺陷位置等參數(shù)，并以此對樁身混凝土質(zhì)量進(jìn)行評定。低應(yīng)變試驗測試系統(tǒng)（見圖3）。

圖3 低應(yīng)變測試系統(tǒng)

3 試驗結(jié)果分析

現(xiàn)場試驗中，靜載荷試驗共檢測3根工程樁（非破壞性試驗），高應(yīng)變動力試樁共檢測6根工程樁，低應(yīng)變共檢測127根工程樁（全部工程樁）。靜載試驗、高應(yīng)變試驗和低應(yīng)變試驗的現(xiàn)場測試結(jié)果（見表2、表3和表4）。

表2 預(yù)應(yīng)力管樁單樁豎向承載力靜載荷試驗結(jié)果

表3 預(yù)應(yīng)力管樁單樁豎向承載力高應(yīng)變試驗結(jié)果

表4 預(yù)應(yīng)力管樁低應(yīng)變完整性檢測結(jié)果

4 結(jié)論

非破壞性靜載試驗和高應(yīng)變曲線擬合結(jié)果表明，按照規(guī)范要求試驗樁的單樁豎向極限承載力均大于1400 k N，所檢測的各單樁極限承載力均能滿足設(shè)計要求。

此外，對95根工程樁進(jìn)行的低應(yīng)變完整性檢測結(jié)果表明，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁施工質(zhì)量易于控制，Ⅰ類樁占比為100%，無Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類樁。

本工程進(jìn)行混凝土預(yù)應(yīng)力管樁質(zhì)量檢測，就是要檢驗土的承載力和樁身質(zhì)量能否滿足設(shè)計、規(guī)范的要求，通過現(xiàn)場靜載試驗和高應(yīng)變試驗得出的承載力比規(guī)范方法得出的承載力結(jié)果更能指導(dǎo)現(xiàn)場施工。綜合利用靜載試驗檢測、低應(yīng)變動力檢測和高應(yīng)變動力檢測等技術(shù)對工程基樁進(jìn)行檢測，用各種檢測手段，互相配合，發(fā)揮各自優(yōu)勢，使綜合檢測效果達(dá)到最優(yōu)，以期掌握被測樁的樁身完整性和樁身混凝土質(zhì)量，并初步判斷樁端土支承強(qiáng)弱，進(jìn)而對樁基質(zhì)量做出評價，以確保建設(shè)工程的質(zhì)量。

［1］GB50007－2002建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范［S］.2002.

［2］中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).建筑樁基技術(shù)規(guī)范（JGJ94－2008）［S］.2008.

［3］JGJ106－2003建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范［S］.2003.

［4］羅騏先.樁基工程檢測手冊［M］.北京：人民交通出版社，2003：63－75.

［5］劉金礪.樁基礎(chǔ)設(shè)計施工與檢測［M］.北京：中國建材工業(yè)出版社，2001：36－58.