PHC管樁樁身完整性檢測(cè)中不同方法的綜合應(yīng)用

徐海建

(上海中測(cè)行工程檢測(cè)咨詢(xún)有限公司,上海 200438)

PHC管樁樁身完整性檢測(cè)中不同方法的綜合應(yīng)用

徐海建

(上海中測(cè)行工程檢測(cè)咨詢(xún)有限公司,上海 200438)

在PHC管樁樁身完整性測(cè)試中運(yùn)用低應(yīng)變、視頻觀(guān)察和靜載荷試驗(yàn)等不同方法如何相互結(jié)合,互相補(bǔ)充,互相驗(yàn)證,以提高測(cè)試準(zhǔn)確性。

靜載荷測(cè)試 低應(yīng)變動(dòng)測(cè) 視頻觀(guān)察 波阻抗 承載力 完整性。

1 引言

目前工業(yè)與民用建筑、道路橋梁工程中PHC管樁的應(yīng)用相當(dāng)廣泛,對(duì)單樁完整性的檢測(cè)方法也很多,其主要的檢測(cè)方法包括有靜載荷測(cè)試、低應(yīng)變測(cè)試以及視頻觀(guān)察等。在實(shí)際檢測(cè)工作中,我們應(yīng)將各方法之間有針對(duì)性的結(jié)合在一起,互相補(bǔ)充,互相驗(yàn)證,從而對(duì)PHC管樁樁身質(zhì)量進(jìn)行正確的判斷。

2 樁型簡(jiǎn)介

PHC管樁采用先張法預(yù)應(yīng)力和摻加磨細(xì)料、高效減水劑等先進(jìn)工藝,將混凝土經(jīng)離心脫水密實(shí)成型,經(jīng)常壓、高壓兩次蒸汽養(yǎng)護(hù)而制成的一種細(xì)長(zhǎng)空心等截面預(yù)制混凝土構(gòu)件。運(yùn)往施工現(xiàn)場(chǎng)后,通過(guò)錘擊或靜壓的方法沉入地下作為建(構(gòu))筑物的基礎(chǔ)。由于它的卓越性能,得到了建筑界人士的青睞,使用很廣泛。

PHC管樁具有以下優(yōu)點(diǎn)：PHC管樁均采用C80以上的混凝土,采用先張法預(yù)應(yīng)力制作,因而承壓力高。具有較強(qiáng)的工作性能,樁身能在嚴(yán)劣的施工環(huán)境下保持完好,大大減少裂樁,斷樁事故的發(fā)生;由專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)家大批量自動(dòng)化生產(chǎn),樁身質(zhì)量穩(wěn)定可靠;穿透力強(qiáng),足夠的壓力下,可穿越較厚的砂質(zhì)土層,確保樁端嵌固于較好的持力層;靜壓施工時(shí),施工現(xiàn)場(chǎng)簡(jiǎn)潔,無(wú)污染、無(wú)噪音,能保障文明施工;由于PHC樁的單樁承載力相對(duì)較高,其環(huán)形截面所耗混凝土量較少,因而單位承載力造價(jià)最省。

PHC管樁也存在以下缺點(diǎn)及局限性：PHC管樁作為抗拔樁的時(shí),端板處焊接質(zhì)量直接會(huì)影響到整根工程樁的抗拔效果。管樁的抗裂彎矩較小,水平荷載性能較差;采用錘擊法施工,包括簡(jiǎn)式柴油錘、液壓錘、高頻錘等,都伴有震動(dòng)劇烈或噪音大,擠土量大,會(huì)造成一定的環(huán)境污染和影響,有些工程地質(zhì)條件不適合使用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁,如含孤石或障礙物較多且不易清除的土層,樁端以上存在難以穿透的堅(jiān)硬隔層的地區(qū),石灰?guī)r地區(qū),硬質(zhì)巖殘積土及強(qiáng)風(fēng)化層很薄且其上為松軟土層的地區(qū)。

3 各種檢測(cè)方法簡(jiǎn)介

3.1 靜載荷測(cè)試

靜載荷測(cè)試中較多是單樁豎向抗壓靜載荷測(cè)試。它是利用錨樁或堆載平臺(tái)作為反力裝置,采用慢速或快速加載方法逐級(jí)加載,通過(guò)測(cè)讀沉降隨逐級(jí)加載的關(guān)系來(lái)確定單樁豎向抗壓極限承載力。其優(yōu)點(diǎn)是較直觀(guān),比較符合基礎(chǔ)附加壓力的變化,但耗時(shí)耗力,不適合對(duì)樁的普查。

圖1 低應(yīng)變動(dòng)測(cè)曲線(xiàn)圖

圖2 58號(hào)樁視頻觀(guān)察截圖

表1 工程地質(zhì)特性

圖3 靜載Q-S、S-lgt曲線(xiàn)

3.2 低應(yīng)變測(cè)試

低應(yīng)變彈性波反射法是以一維彈性桿平面應(yīng)力波波動(dòng)理論為基礎(chǔ)的。將樁身假定為一維彈性桿件(樁長(zhǎng)＞＞直徑),在樁頂錘擊力作用下,產(chǎn)生一壓縮波,沿樁身向下傳播,當(dāng)樁身存在明顯的波阻抗Z變化界面時(shí),將產(chǎn)生反射和透射波,反射的相位和幅值大小由波阻抗Z變化決定。安裝在樁頂上的傳感器,將接收到來(lái)自樁身各個(gè)波阻抗Z變化界面處反射上來(lái)的信息,根據(jù)這些信息,可對(duì)樁身完整性質(zhì)量進(jìn)行分析判斷。其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備輕便,可以對(duì)樁身質(zhì)量進(jìn)行普查,但目前只能對(duì)樁進(jìn)行定性的分析,不能作出定量的判斷。

3.3 視頻觀(guān)察

由于PHC管樁中心中空,為視頻觀(guān)察提供了有利的條件。只需將PHC管樁中空部分內(nèi)的物質(zhì)(土和水)清理出來(lái),清理深度位置應(yīng)在缺陷位置以下1.5m左右(地下水較多的適當(dāng)增加深度),通過(guò)PHC管樁中的空間放入視頻探頭可以直觀(guān)的觀(guān)察缺陷位置的實(shí)際情況,并結(jié)合量測(cè)工具可以直觀(guān)了解缺陷程度和缺陷位置。其缺點(diǎn)只能對(duì)中空的樁進(jìn)行檢測(cè),若缺陷位置較深時(shí),樁內(nèi)孔清孔操作難度比較大。

一般對(duì)工程樁采用低應(yīng)變按規(guī)范要求進(jìn)行抽檢,對(duì)低應(yīng)變檢測(cè)有懷疑的樁采用視頻觀(guān)測(cè)觀(guān)察其缺陷部位,直觀(guān)了解其缺陷狀況,最終采用靜載荷試驗(yàn)對(duì)其進(jìn)行復(fù)核試驗(yàn)。

4 測(cè)試方法的綜合應(yīng)用

實(shí)例：南匯某工地公共設(shè)施用房采用PHC管樁,設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)26m(12m＋14m),設(shè)計(jì)樁徑Φ600mm,設(shè)計(jì)單樁豎向抗壓極限承載力為3700kN,采用靜力壓入法壓入?；娱_(kāi)挖5m。其的主要工程地質(zhì)條件見(jiàn)表1。

該工程在部分工程開(kāi)挖之后,對(duì)其PHC管樁進(jìn)行低應(yīng)變動(dòng)測(cè)檢測(cè)其樁身完整性。58號(hào)樁低應(yīng)變曲線(xiàn)見(jiàn)圖1。

從該樁低應(yīng)變動(dòng)測(cè)實(shí)測(cè)曲線(xiàn)來(lái)看,該樁在樁頂以下12m處接樁部位有明顯的同相反射,初步懷疑該樁在接樁位置有明顯的曲線(xiàn),但具體的缺陷程度和形態(tài)不清楚。

現(xiàn)場(chǎng)對(duì)該樁其管樁淺部中空部分進(jìn)行掏土清空,深部掏空采用高壓水槍進(jìn)行反復(fù)沖刷并利用水泵將其管樁內(nèi)部的水清理出來(lái)。然后利用視頻探頭進(jìn)行觀(guān)察,視頻觀(guān)察結(jié)果見(jiàn)圖2。

從視頻觀(guān)察結(jié)果看,該樁接樁部分存在明顯的裂縫,且裂縫中有泥漿和土涌入管樁內(nèi)部,現(xiàn)場(chǎng)觀(guān)察過(guò)程中有明顯土體掉落水中的聲音。結(jié)合長(zhǎng)鋼卷尺的刻度,該樁接樁部分脫開(kāi)約2.5cm左右。

為了進(jìn)一步確認(rèn)該樁接樁部位缺陷和承載力的關(guān)系,對(duì)其進(jìn)行抗壓靜載荷試驗(yàn)(該樁為承臺(tái)樁(五樁承臺(tái)),周?chē)?根錨樁,其余四根錨樁樁身完整性良好),采用錨樁反力法進(jìn)行試驗(yàn),對(duì)其周?chē)母^樁填芯加固處理。

該樁設(shè)計(jì)單樁豎向抗壓極限承載力為3700kN,由于接樁部位缺陷,根據(jù)地質(zhì)報(bào)告估算,加載分15級(jí)。靜載Q-S、S-lgt曲線(xiàn)見(jiàn)圖3。

從靜載成果看,該樁在740kN荷載下,樁頂位移出現(xiàn)23.77mm的陡降,接樁部位壓密實(shí)后承載力又得以恢復(fù)。靜載試驗(yàn)結(jié)果與視頻觀(guān)察結(jié)果基本一致。

該工程根據(jù)檢測(cè)結(jié)果對(duì)類(lèi)似缺陷樁進(jìn)行了復(fù)位并填芯加固處理,處理后的基樁承載力和建筑物的沉降均能達(dá)到規(guī)范的要求。本工程結(jié)構(gòu)已封頂,目前已正常使用二年。通過(guò)對(duì)建筑物沉降觀(guān)測(cè),其沉降量和沉降差均符合要求,結(jié)構(gòu)無(wú)任何異常情況。

5 結(jié)語(yǔ)

樁在地下的情況是復(fù)雜的,單一的測(cè)試方法都有其局限性,PHC管樁有其特性,可以結(jié)合低應(yīng)變動(dòng)測(cè)、視頻觀(guān)察、靜載荷試驗(yàn)等多種檢測(cè)方法進(jìn)行驗(yàn)證,可以減低對(duì)問(wèn)題樁的誤判。視頻觀(guān)察由于其快而直觀(guān),省時(shí)省力,建議可廣泛推廣在PHC管樁樁身完整性檢測(cè)中的應(yīng)用。

[1]國(guó)家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集10G409預(yù)應(yīng)力混凝土管樁.

[2]建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范JGJ 106-2003.

[3]姚建陽(yáng).PHC樁孔內(nèi)全方位攝像儀專(zhuān)利號(hào)：CN201298106.

徐海建 1981.12,男,上海中測(cè)行工程檢測(cè)咨詢(xún)有限公司,工程師。