PHC管樁樁身完整性檢測中不同方法的綜合應用

徐海建

(上海中測行工程檢測咨詢有限公司,上海 200438)

PHC管樁樁身完整性檢測中不同方法的綜合應用

徐海建

(上海中測行工程檢測咨詢有限公司,上海 200438)

在PHC管樁樁身完整性測試中運用低應變、視頻觀察和靜載荷試驗等不同方法如何相互結合,互相補充,互相驗證,以提高測試準確性。

靜載荷測試 低應變動測 視頻觀察 波阻抗 承載力 完整性。

1 引言

目前工業與民用建筑、道路橋梁工程中PHC管樁的應用相當廣泛,對單樁完整性的檢測方法也很多,其主要的檢測方法包括有靜載荷測試、低應變測試以及視頻觀察等。在實際檢測工作中,我們應將各方法之間有針對性的結合在一起,互相補充,互相驗證,從而對PHC管樁樁身質量進行正確的判斷。

2 樁型簡介

PHC管樁采用先張法預應力和摻加磨細料、高效減水劑等先進工藝,將混凝土經離心脫水密實成型,經常壓、高壓兩次蒸汽養護而制成的一種細長空心等截面預制混凝土構件。運往施工現場后,通過錘擊或靜壓的方法沉入地下作為建(構)筑物的基礎。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管樁具有以下優點：PHC管樁均采用C80以上的混凝土,采用先張法預應力制作,因而承壓力高。具有較強的工作性能,樁身能在嚴劣的施工環境下保持完好,大大減少裂樁,斷樁事故的發生;由專業廠家大批量自動化生產,樁身質量穩定可靠;穿透力強,足夠的壓力下,可穿越較厚的砂質土層,確保樁端嵌固于較好的持力層;靜壓施工時,施工現場簡潔,無污染、無噪音,能保障文明施工;由于PHC樁的單樁承載力相對較高,其環形截面所耗混凝土量較少,因而單位承載力造價最省。

PHC管樁也存在以下缺點及局限性：PHC管樁作為抗拔樁的時,端板處焊接質量直接會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,包括簡式柴油錘、液壓錘、高頻錘等,都伴有震動劇烈或噪音大,擠土量大,會造成一定的環境污染和影響,有些工程地質條件不適合使用預應力混凝土管樁,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硬隔層的地區,石灰巖地區,硬質巖殘積土及強風化層很薄且其上為松軟土層的地區。

3 各種檢測方法簡介

3.1 靜載荷測試

靜載荷測試中較多是單樁豎向抗壓靜載荷測試。它是利用錨樁或堆載平臺作為反力裝置,采用慢速或快速加載方法逐級加載,通過測讀沉降隨逐級加載的關系來確定單樁豎向抗壓極限承載力。其優點是較直觀,比較符合基礎附加壓力的變化,但耗時耗力,不適合對樁的普查。

圖1 低應變動測曲線圖

圖2 58號樁視頻觀察截圖

表1 工程地質特性

圖3 靜載Q-S、S-lgt曲線

3.2 低應變測試

低應變彈性波反射法是以一維彈性桿平面應力波波動理論為基礎的。將樁身假定為一維彈性桿件(樁長＞＞直徑),在樁頂錘擊力作用下,產生一壓縮波,沿樁身向下傳播,當樁身存在明顯的波阻抗Z變化界面時,將產生反射和透射波,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,將接收到來自樁身各個波阻抗Z變化界面處反射上來的信息,根據這些信息,可對樁身完整性質量進行分析判斷。其優點是設備輕便,可以對樁身質量進行普查,但目前只能對樁進行定性的分析,不能作出定量的判斷。

3.3 視頻觀察

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

一般對工程樁采用低應變按規范要求進行抽檢,對低應變檢測有懷疑的樁采用視頻觀測觀察其缺陷部位,直觀了解其缺陷狀況,最終采用靜載荷試驗對其進行復核試驗。

4 測試方法的綜合應用

實例：南匯某工地公共設施用房采用PHC管樁,設計樁長26m(12m＋14m),設計樁徑Φ600mm,設計單樁豎向抗壓極限承載力為3700kN,采用靜力壓入法壓入?；娱_挖5m。其的主要工程地質條件見表1。

該工程在部分工程開挖之后,對其PHC管樁進行低應變動測檢測其樁身完整性。58號樁低應變曲線見圖1。

從該樁低應變動測實測曲線來看,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,但具體的缺陷程度和形態不清楚。

現場對該樁其管樁淺部中空部分進行掏土清空,深部掏空采用高壓水槍進行反復沖刷并利用水泵將其管樁內部的水清理出來。然后利用視頻探頭進行觀察,視頻觀察結果見圖2。

從視頻觀察結果看,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部,現場觀察過程中有明顯土體掉落水中的聲音。結合長鋼卷尺的刻度,該樁接樁部分脫開約2.5cm左右。

為了進一步確認該樁接樁部位缺陷和承載力的關系,對其進行抗壓靜載荷試驗(該樁為承臺樁(五樁承臺),周圍有4根錨樁,其余四根錨樁樁身完整性良好),采用錨樁反力法進行試驗,對其周圍四根錨樁填芯加固處理。

該樁設計單樁豎向抗壓極限承載力為3700kN,由于接樁部位缺陷,根據地質報告估算,加載分15級。靜載Q-S、S-lgt曲線見圖3。

從靜載成果看,該樁在740kN荷載下,樁頂位移出現23.77mm的陡降,接樁部位壓密實后承載力又得以恢復。靜載試驗結果與視頻觀察結果基本一致。

該工程根據檢測結果對類似缺陷樁進行了復位并填芯加固處理,處理后的基樁承載力和建筑物的沉降均能達到規范的要求。本工程結構已封頂,目前已正常使用二年。通過對建筑物沉降觀測,其沉降量和沉降差均符合要求,結構無任何異常情況。

5 結語

樁在地下的情況是復雜的,單一的測試方法都有其局限性,PHC管樁有其特性,可以結合低應變動測、視頻觀察、靜載荷試驗等多種檢測方法進行驗證,可以減低對問題樁的誤判。視頻觀察由于其快而直觀,省時省力,建議可廣泛推廣在PHC管樁樁身完整性檢測中的應用。

[1]國家建筑標準設計圖集10G409預應力混凝土管樁.

[2]建筑基樁檢測技術規范JGJ 106-2003.

[3]姚建陽.PHC樁孔內全方位攝像儀專利號：CN201298106.

徐海建 1981.12,男,上海中測行工程檢測咨詢有限公司,工程師。