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高应变动力试桩法检测预应力管桩的工程实例与分析

来源:无损检测人才网 时间:2012-08-24 作者:桩基检测 浏览量:
文章概况:高应变检测,桩基检测

高应变动力试桩法检测预应力管桩的工程实例与分析

谭海英
(中山市建设工程质量拉测中心,广东中山528400)

【摘要】简要介绍了高应变动力试桩法的检测原理,并结合工程检测实例,总结了预应力管桩在检测过程中常遇到的桩质量问题,如桩身断裂、接桩质量差及假收锤等。根据试桩检测结果,分析和判断施工中存在的问题,提出了注意事项。

【关键词】预应力管桩 高应变检测 缺陷 实例


广东中山地区大部分是沿海冲积平原,地质复杂多变,持力层层面起伏变化大。由于预应力管桩桩身强度高,耐打性好,穿透性强,单桩承载力高,施工速度快,可以根据不同的地质条件,灵活选用配桩方案,因而在中山地区被广泛应用。高应变动力试桩法不仅能够确定桩的承载力,而且能够对桩身质量做出评价。采用CAPWAP法能够区分桩的摩阻力、端承力,以及各层土的分段摩阻力,它所获得的桩的信息量大,能够对整个桩基工程质量作出比较全面合理的评价。因此,中山地区很多工程都进行了高应变动力试桩法检测。

1 检测原理

高应变动力试桩法是在打桩动力学研究的基础上发展起来的,是以重锤锤击桩顶,产生应力波以速度c沿桩身轴向传播,引起桩身各截面运动,产生速度和位移,激发桩周的土阻力;土阻力对桩周的反作用,在桩内形成向上传播的压缩波和向下传播的拉伸波。PDA打桩分析仪通过装在离桩顶至少二倍直径的桩身上的一对力传感器和一对加速度传感器,测量桩身顶部的力和速度,用波动方程计算出与桩运动相关的土的静阻力、动阻力及桩身的缺陷程度,从而预测桩的极限承载力,并对桩身的完整性进行评价。

2 工程检测实例

1)中山市某镇工地采用预应力管桩,桩直径300mm,单桩竖向承载力设计值为900kN,总桩数96条。地质资料显示20m附近有一硬土层,上部为淤泥质土。一开始采用D50锤锤打,出现几条断桩,后改为D35锤,锤击效果良好。共进行了5条桩的高应变检测,发现一条桩有严重缺陷,缺陷位置在软硬层附近,

打桩过程中,桩锤选择不当会导致桩身的破坏,如桩细长又遇到较硬土层时,锤击将使桩产生弯曲,所以施工过程中桩锤的选择尤为重要。一般是,根据单桩竖向承载力设计值的不同选择不同的桩锤:单桩竖向承载力设计值600~1200kN,宜选用25号锤:单桩竖向承载力设计值800 1600kN,宜选用32~36号锤: 单桩竖向承载力设计值1300~2400kN,宜选用40~50号锤;单桩竖向承载力设计值1800~3300kN,宜选用60~62号锤;单桩竖向承载力设计值2200~3800kN,宜选用73号锤;单桩竖向承载力设计值2600~4500kN,宜选用80号锤。

2)中山港某工地高应变检测中发现一桩身有明显缺陷,缺陷位置在9m附近,查看打桩资料,刚好是焊接口位置(如图2所示),锤击数1000多次。

不同的地质情况和桩型要选择合适的锤击数。试验资料表明,对于PC桩,当锤击应力为混凝土强度的75%时,锤击819次产生疲劳破坏;当锤击应力为混凝土强度的45%~57% 时,锤击2400次产生疲劳破坏。实际打桩时,一般要求锤击应力控制在混凝土强度的50%以内,所以控制在2000击以内桩身不会产生疲劳破坏。对于PHC桩可适当增加,但不宜超过2500击。此外应保证桩接头焊接质量,焊缝要饱满连续,焊好的桩接头自然冷却后才可继续施打,严禁用水冷却或焊后即打。从高应变的测试结果来看,接头焊接质量,特别是较大直径桩的焊接质量还是比较好的。

3)某工程作为比对试验的桩,桩径500mm,采用自由落锤进行高应变检测,锤重5t,落距由低至高为1.2~1.8m。从检测结果可以看出(如图3、图4所示),随着锤击数的增加和落距的提高,桩身缺陷在扩大直至断桩。

高应变测桩时,锤击桩会产生一个拉应力。同理,预应力管桩施工时也会产生一个拉应力,当这个应力超过桩管本身的极限拉伸强度时,桩身就会产生破坏。因此要合理地选择落距,使不同落距产生的应力在桩的承受范围内。

4)某桩为浅部缺陷桩,由于高应变对浅部缺陷不太敏感,穿透性又比较强,浅部缺陷容易闭合。从实测波形分析,力和加速度曲线不太明显,上下行波比较明显。后经开挖证实,3m附近有明显缺陷(见图5)。

高应变动测荷载起升时间一般大于2ms,因此对桩的浅部判定存在盲区,无法根据公式判断缺陷程度,也无法给出缺陷的具体部位,只能根据力和速度曲线比例失调的程度,来估计浅部缺陷的程度。高应变检测桩身完整性时,易判别中深部的缺陷,而对浅部缺陷不敏感。因此,在检测桩的浅部缺陷时,建议配合其它方法。

5)某学校工地的锤击预应力管桩,桩径400mm,设计单桩承载力为1200kN,最后三阵贯入度每阵少于3cm,采用D50锤。打桩记录显示该桩入土深度为9.3m,高应变检测时锤重3t,落距为1.5m,单击贯入度为9mm,测试分析该桩极限承载力没有达到设计要求(如图6所示)。后对该工地预应力管桩进行全面复打,此桩入土为l1.2m,重新进行高应变检测,其极限承载力达到了设计要求(见图7)。

关于假收锤的问题,与人员素质和技术素养有关,表现为施工时不看地质资料,想当然地认为打到了持力层:或收锤时把档位降得太低而使锤击能量不够,导致假性达到贯入度要求等。收锤标准(即停止施打)的控制条件与管桩的承载力之间关系密切,尤其是最后贯入度,常常被作为收锤的重要条件。但将最后贯入度作为收锤标准的唯一指标,其观点值得商榷,因为贯入度本身就是一个变化的不确定的量,所以收锤时一般地以桩端持力层、最后贯入度或最后lm沉桩锤击数为主要控制指标。其中桩端持力层作为定性控制,最后贯入度作为定量控制。

3 结 语

以上工程实例检测中发现的预应力管桩的质量问题,多数是由于一些施工单位对管桩的特点及施工要点掌握不好,或为了片面追求施工进度和经济效益而放松了施工质量管理造成的。桩基工程是隐蔽工程,一些问题在施工过程中不易被发现,因此,应加强质量控制措施,严格管理,规范技术操作,确保工程质量。

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