淺析PHC管樁樁身缺陷的驗證及處理

沈曉野

摘要：目前，PHC管樁在建筑工程、公路工程、鐵路工程廣泛運用，隱蔽性和復雜性較高，基樁完整性是工程基礎(chǔ)安全質(zhì)量的重要保障，因此樁身完整性檢測控制樁身質(zhì)量的重要一環(huán)。低應變檢測是PHC管樁樁身完整性中最常用的方法，但也有其局限性，實踐證明如有樁身缺陷應結(jié)合孔內(nèi)攝像法驗證，能準確確定空心樁的缺陷的位置、范圍及程度，使得檢測結(jié)果科學公正。

關(guān)鍵詞：樁身完整性；低應變檢測；孔內(nèi)攝像法

1 前言

基樁完整檢測各方法均有其局限性，在各方法運用過程中應充分發(fā)揮其優(yōu)點，當遇到完整性存在缺陷且難以判別缺陷性質(zhì)的樁應輔以其他檢測方法加以驗證，綜合分析與評判，確定缺陷原因、性質(zhì)及位置，得出科學合理的檢測結(jié)果，為后續(xù)處理提供依據(jù)并制定處理方法，通過工程處理及檢測驗證使得該類樁可以利用，使得后期的工程質(zhì)量、安全、工期、成本均得到有效控制，不留任何安全及質(zhì)量隱患。同時分析原因指導后期施工工藝的改進，類似工程情況可以借鑒。

2 某9號地塊公建配套設(shè)施PHC管樁樁身缺陷的驗證及處理

2.1 低應變檢測

2.1.1檢測原理

低應變瞬態(tài)錘擊反射波法樁身完整性檢測是用小錘錘擊樁頂，產(chǎn)生沿樁頂向下傳播的一維應力波，這種應力波在傳播過程中遇到不連續(xù)界面，將表現(xiàn)為波阻抗Z的變化。根據(jù)基樁應力波理論，阻抗Z= Aρc，其中ρ為樁身材料密度，A為樁身截面積，c為應力波，設(shè)無缺陷部位的樁身的阻抗為Z1，缺陷部位的阻抗為Z2，當A、ρ、c這3個物理量中的1個或幾個開始變小時，會導致Z2小于Z1，從而使得應力波在該部位發(fā)生反射，反射的信息傳播到樁頂便與樁頂?shù)臅r域信號疊加并通過安裝在樁頂?shù)乃俣葌鞲衅鞅粌x器接收，樁頂接收到的時域信號還包括樁側(cè)土阻力的增加（表現(xiàn)為波阻抗增大）或減?。ū憩F(xiàn)為波阻抗減?。┒鸬寞B加信息，因此可以根據(jù)時域曲線反射信號的位置來判斷樁缺陷的深度，根據(jù)反射信號的相位變化來判斷缺陷的性質(zhì)。

通過對實測時域曲線上有關(guān)樁底反射、質(zhì)點振幅、波形狀況及樁身缺陷反射等特征參量的分析，結(jié)合頻域曲線上頻率特征的分析可將樁身完整性劃分為四類

2.1.2現(xiàn)場檢測及結(jié)果

工程樁采用PHC-AB500（100）-12 12型管樁，樁端持力層為⑤2層。低應變檢測抽檢數(shù)量≥30%總樁數(shù)，隨機均勻且每個承臺至少一根。檢測儀器采用RS-1616K（S），傳感器安裝在壁厚的1/2處，擊振點的位置與傳感器安裝位置的水平夾角為90°。共對67根樁進行低應變動力測試。依據(jù)上海市工程建設(shè)規(guī)范《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)程》（DGJ08-218-2017）對被檢的67根樁進行綜合分析，樁身完整性疑似明顯缺陷的和嚴重的樁為5根。代表性時域曲線見圖1-1、圖1-2

2.2 檢測結(jié)果的驗證

根據(jù)低應變檢測結(jié)果中發(fā)現(xiàn)部分樁疑似明顯或嚴重缺陷，為查清該單體疑似缺陷樁基本數(shù)量及分布情況，其后檢測工作以普檢形式對基樁進行檢測。為明確該批疑似缺陷樁樁身缺陷程度和性質(zhì)，根據(jù)低應變曲線中缺陷反射波幅值A(chǔ)R與曲線起始波幅值A(chǔ)I比值對168根樁進行分類歸集。隨決定以基樁孔內(nèi)攝像檢測重點對疑似明顯缺陷的和嚴重的樁進行驗證和綜合評定，在該類別缺陷樁中有針對性地選取4 根樁進行孔內(nèi)攝像檢測。孔內(nèi)攝像檢測適用于建設(shè)工程基樁中的空心樁的完整性檢測及對鉆有豎向孔灌注樁的驗證檢測。基樁孔內(nèi)攝像檢測沿空心樁或灌注樁鉆成的豎向孔道采用攝像技術(shù)對孔壁進行拍攝觀察，識別樁身缺陷及其位置、形式、程度，特別是經(jīng)低應變（如：反射波法）檢測難以定性的空心樁，可以使用孔內(nèi)攝像技術(shù)對其進行復核。它在一定程度上彌補了現(xiàn)有對于樁身完整性檢測方法中的不足，使得檢測結(jié)果更為直觀、準確，并可定量分析。以確定其缺陷程度和性質(zhì)，并對該批缺陷樁的缺陷程度進行界定。

通過孔內(nèi)攝像檢測發(fā)現(xiàn)典型嚴重缺陷主要為接樁部位斷開，接樁部位有土體擠入、流掛、塌落并伴有水滲入的情況（見圖2），與低應變檢測結(jié)果一致。為了進一步明確該工程內(nèi)基樁輕度缺陷、明顯缺陷或嚴重缺陷的樣本分界點，最終基本確定各缺陷樁缺陷類別。根據(jù)普測的低應變檢測結(jié)果對疑似樁身缺陷的11 根樁進行孔內(nèi)攝像檢測驗證。根據(jù)低應變動力測試結(jié)果及孔內(nèi)攝像檢測驗證得出：無缺陷樁157根、輕度缺陷樁 4 根、明顯缺陷樁 4 根、嚴重缺陷樁 3根。

2.3 測試結(jié)果的處理

考慮本工程的實際情況以及各種檢測方法的局限性，在檢測方法選用時要力主互相印證，以實現(xiàn)局限性互補，從而確保檢測方法選用合理、檢測結(jié)論充分可靠。制定處理方案：第一步重錘動力復位、第二步復位后孔內(nèi)攝像檢測驗證復位情況、第三步清孔灌芯處理、第四步低應變復測驗證處理結(jié)果、第五步單樁豎向抗壓靜載荷試驗驗證。

2.3.1 重錘動力復位

動力復位前先在有嚴重缺陷的1根上進行試驗，檢驗該樁在重錘的錘擊下是否存在樁頂變形異常。如存在突變異常，根據(jù)不同落距的作用下，每錘觀測的樁頂變形量、沉降速率及規(guī)律、閉合后的回彈量等指標，確定后期動力復位的技術(shù)參數(shù)。現(xiàn)場對采用高應變法對每擊次進行監(jiān)測、精密水準儀對樁頂每次錘擊的變形量進行監(jiān)測。高應變法通過每次采集的曲線比對F、V曲線變化情況，因初始貫入度較大，上節(jié)樁土阻發(fā)已充分揮，隨著樁頂變形量的收斂上、下節(jié)樁的逐漸密貼，下節(jié)樁部分土阻也隨著發(fā)揮，F(xiàn)、V曲線發(fā)生明顯變化，缺陷位置不是很明顯，實現(xiàn)動力復位閉合效果。

通過對92#樁復位結(jié)果得出，錘重宜選擇2.5t，第一陣次錘擊恒落距為1.2m，第二陣次恒落距為0.8m，為后續(xù)的基樁復位提供寶貴依據(jù)。

2.3.2復位后孔內(nèi)攝像檢測驗證

92#樁復位后孔內(nèi)攝像判斷接樁部位基本貼合見圖3，復位后12.0m接樁處的土體擠入、流掛、緩慢塌落情況，通過孔內(nèi)攝像檢測發(fā)現(xiàn)動力復位已達到預期效果。

2.3.3 灌芯處理及低應變復測

動力復位后應把樁孔內(nèi)清洗干凈，安置鋼筋籠的長度應超出接樁部位3m，澆筑砼時應一次灌注成功，且要振搗密實，砼強度不得低于樁身強度。14天后對其7根樁進行低應變動力測試，樁身完整性無明顯缺陷及嚴重缺陷。部分低應變檢測曲線圖見圖4。

2.3.4單樁豎向抗壓靜載荷試驗承載力驗證

在低應變檢測的結(jié)果后，采取用單樁豎向抗壓靜載荷試驗對處理樁中的92#樁進行承載力驗證，試驗荷載為2200kN，加載極差按10級劃分，第1次加載取2倍極差。試驗結(jié)果根據(jù)《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)程》（DGJ08-218-2017）判定，該樁單樁豎向抗壓極限承載力不小于2200kN，滿足設(shè)計要求。

3 結(jié)論

通過對該工程檢測結(jié)果的綜合分析，低應變檢測技術(shù)遠未成熟，因此應充分認識到該種檢測方法的局限性，單一的檢測方法對工程質(zhì)量容易造成誤判或漏判，在檢測方法選用時要力主不同檢測方法的互相印證，以實現(xiàn)檢測方法的局限性互補，從而確保檢測方法選用合理、檢測結(jié)果準確可靠。雖然PHC管樁而言有其質(zhì)量難以保證的一面，但又有其便于樁身質(zhì)量處理缺陷的一面，通過孔內(nèi)攝像準確的確定缺陷性質(zhì)及其位置，復位后可通過樁孔內(nèi)填芯彌補結(jié)構(gòu)強度，解決樁身強度和完整性的問題，使其在驗證處理后得以利用。

參考文獻：

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（作者單位：上海同納建設(shè)工程質(zhì)量檢測有限公司）