PHC管桩的检测与存在接桩问题时的检测方案

PHC管桩的检测与存在接桩问题时的检测方案jointtestingofthePHCpipepile陈旻（福建省建筑科学研究院350025）[提要]本文总结了用低应变动测、高应变动测、静载荷试验及孔内摄像等方法检测PHC管桩时的优缺点，分析了管桩接桩问题产生的原因，进而提出了针对此问题的检测方案。[关键词]PHC管桩；接桩；动测；孔内摄像；静载荷试验Abstract：ThepapersummarizedthemeritsanddefectsofsometestingmethodsforPHCpipepile.Theprobleminpipepilejointwasanalyzed.Testingprojectwasputforward.Keywords：PHCpipepile,jointofpile,dynamictesting,cavityimagery,staticloadingPHC管桩由于其质量稳定、强度高、造价低、施工速度快等优点，目前被广泛应用于各类建筑物和构建物的基础工程上，如高层建筑、公共建筑、港口、码头、桥梁等领域。但是由于其易产生脆性破坏、挤土量大、接桩质量不稳定等缺点和局限性，基桩质量检测和控制就显得十分重要，特别是PHC管桩的接桩问题是检测人员在检测过程中经常碰到的问题。1PHC管桩的检测对于PHC管桩的检测一般采用低应变动测、高应变动测、静载荷试验等方法。由于管桩特有的内腔，近年来摄像技术被应用到管桩完整性检测上。1.1低应变动力检测应力波反射波法是目前国内基桩质量检测中使用最普遍和最具代表性的低应变动测方法。它的特点是：①方便快捷、检测费用低、可对工程桩随机抽检。②对桩身缺陷程度只作定性判定。③有效检测长度有限。具体工程的有效检测长度，应通过现场试验，依据能否识别桩底反射信号，确定该法是否适用。④深部小缺陷难以测到，特别是裂缝缺陷。⑤多缺陷时，一般只能识别第一个缺陷，等间距缺陷的识别难度更大。⑥应力波在管桩接头位置出现重复反射时的判别尺度很难掌握，非常容易引起误判或漏判。⑦无法检测平行于桩轴线的垂直裂隙。1.2高应变动力检测高应变动测的特点是：①高应变动测既能确定单桩竖向承载力，又能检测桩身结构完整性。②监测预制桩打入时的桩身应力和锤击能量传递比，为沉桩工艺参数及桩长选择提供依据。③和静载相比，高应变动测经济快捷，可填补许多静载试验所无法做到的空白（受条件和环境的限制无法进行静载试验、对工程桩的大面积质量普查等）。④高应变检测特别是在判定桩身水平整合型裂缝、预制桩接头问题、多道缺陷等情况时，能够在查明这些缺陷是否影响竖向抗压承载力的基础上，合理判定缺陷程度。1.3静载荷试验静载荷试验特点是：①桩基静载试验是获得承载力最为可靠的方法。②静载试验所用设备笨重，花费时间长，试验费用也大，而且常常受到场地的限制而无法进行试验，也无法对桩基进行大量检测，更无法进行普测。1.4孔内摄像法检测孔内摄像法检测的特点是：①利用管桩特有的管状内腔，对管桩整个桩身的完整性进行检测，不受地质条件、场地条件等因素的限制。②可对缺陷做出定量分析，对缺陷位置做出准确测量。③管桩有多道缺陷时，可准确测出每道缺陷。④可以直观地了解接桩部位的情况，如上下节桩有无脱开。⑤可检测管桩的竖向裂缝。⑥不受管桩长度的限制，可对深部桩身缺陷和桩端破损进行检测。2接桩问题的产生原因、检测及处理方法对于多节桩，桩在打入或压入时需要接桩，接桩时目前大多采用电焊连接，接桩处出现开裂现象原因分析：采用焊接连接时，连接处表面未清理干净，桩端不平整；焊接质量不好，焊缝不连续、不饱满、焊肉中夹有焊渣等杂物；焊接好停顿时间较短，焊缝遇地下水出现脆裂；两节桩不在同一条直线上，接桩处产生曲折，压桩过程中接桩处局部产生集中应力而破坏连接。对于锤击桩，当桩尖土土质较差时，在中部0.3~0.7L处产生较大的拉应力；当桩距过密或打桩未按规范要求顺序施工时，因孔隙水压力的突然增大，会引起土的隆起，使桩受到向上的拉力的作用，使得接桩质量差的接桩处拉裂，甚至完全断裂；还有侧向挤土作用使桩产生偏位。在低应变动测中发现接桩位置有异常的桩，可进一步采用高应变或孔内摄像法检测。采用高应变动测，既可检测承载力，也可检测桩身完整性。采用孔内摄像法检测，可以清楚辨别出是接桩问题还是接头附近的桩身缺陷、上下节桩是否脱开、接桩处下部分桩身的完整性情况。为进一步处理提供依据。3工程实例(1)实例一某办公楼，基础采用PHC管桩，锤击打入，总桩数84根，桩长18~25m，桩径500mm，管桩壁厚100mm，桩端持力层为强风化花岗岩，单桩竖向承载力特征值为1200kN，大部分为四桩承台。地质情况：①杂填土；②粉质粘土；③淤泥；④中砂；⑤强风化花岗岩。低应变动测发现有32根桩在接桩处附近应力波出现多次反射，问题桩典型动测曲线如图1。后来我们建议甲方采用孔内摄像进一步检测，查清了接桩部位情况。30根为接桩问题，其中9根上下节桩完全脱开，另有2根桩不是接桩问题，而是在接桩处附近桩身断裂，为水平裂缝，照片如图2。这为设计单位处理这批桩提供了很好的依据。若是只采用低应变检测，就无法知道接桩部位的情况，直接推断为焊接问题是不妥当的。图1问题桩典型动测曲线图2管桩紧靠接头桩身水平裂缝照片(2)实例二某厂房，基础采用PHC管桩，锤击打入，总桩数57根，桩长45~55m，桩径500mm，管桩壁厚125mm，桩端持力层为残积砾质粘性土，单桩竖向承载力特征值为2200kN，单桩单柱。地质情况：①填中砂；②粘土；③淤泥；④粘土；⑤淤泥质土；⑥粘土；⑦残积砾质粘性土；⑧强风化花岗岩。本工程采用低应变动测检测桩身完整性，采用高应变动测检测承载力。在进行低应变动测时，发现10#桩在接桩处约13m附近应力波出现多次反射，10#桩桩长52m，配桩情况为10+14+14+14m，低应变动测曲线如图3；后对10#桩做高应变动测，发现14m、28m接桩处反射，桩顶下39m附近严重缺陷或断桩（β0.6,桩身完整性类别为Ⅳ类），单桩承载力经分析计算为2820kN，高应变动测曲线如图4。这个实例可见，低应变检测碰到接桩问题时，若没有采取其他方法检测接桩处下部分管桩的桩身完整性情况，就容易留下工程隐患。图310#桩低应变动测曲线图410#桩高应变动测曲线4总结（1）各种检测方法都有其优缺点，对于PHC管桩桩身完整性的检测不宜仅采用低应变反射波法。对于桩长大于低应变反射波法有效检测长度的桩，即无法测到桩底反射信号的桩，应抽取一定比例做高应变或孔内摄像法检测。（2）对于低应变反射波法中发现接桩位置有异常的桩，应进一步采用高应变或孔内摄像法检测。采用高应变动测，既可检测承载力，也可检测桩身完整性。采用孔内摄像法检测，可以清楚辨别出是接桩问题还是接头附近的桩身缺陷、上下节桩是否脱开、接桩处下部分桩身的完整性情况。（3）要重视管桩电焊接桩质量，重要工程应对电焊接头作10%的焊缝探伤试验[1]，对抗拔桩、超长桩可采用质量稳定可靠的机械接头。参考文献[1]建筑地基基础工程施工质量验收规范，GB50202-2002[2]建筑基桩检测技术规范，JGJ106-2003