所属栏目：建筑设计论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:803
副标题#e# 摘要：目前在本地区还普遍采用低应变法检测多节PHC管桩的桩身完整性，实践表明该法检测存在一定的局限性，很发现桩身中下部的缺陷，故无法完全反映桩的质量情况，对桩基础整体质量评价存在隐患，而高应变法较能反映整桩桩身质量情况。本文针对检测对象的环境影响因素结合实例分析，探讨我市规范中提倡用高应变法检测PHC管桩桩身完整性的原因。
关键词：建筑住宅工程；PHC管桩；检测；施工质量；高应变法
0引言
本地区由于软弱地层较厚，较多工程使用PHC管桩作为桩基础，一般配桩2～3节。由于高、低应变检测法均具有检测PHC管桩桩身完整性的功能，以下就检测环境的3个要素即测试技术理论、桩身结构以及桩周地质条件，并结合实例进行分析，对比它们的检测效果，探讨我市标准DBJ60-15-2008中提倡采用高应变法检测PHC管桩桩身完整性的原因。
2PHC管桩桩身完整性检测效果的影响要素
2.1测试技术理论
高、低应变检测桩身完整性均以波动理论为基础，假设桩某位置存在一阻抗变化面（Z1变Z2、β=Z2/Z1），并在此阻抗变化面作用一土阻力Rx，低应变主要考虑速度反射波Vr=（1-β）Vi/（1+β）（Vi为界面入射波速度幅值），由于低应变测试方法的局限，无法定量考虑土阻力的影响，在信号分析时只能凭经验定性判断，而高应变试验在分析桩的完整性时，可由测试曲线（F、ZV）定量考虑土阻力的影响，凯司法桩身完整性由公式β=［Fd（t1）-Rx+Fu（tx］/［Fd（t1）-Fu（tx）］直接计算得出。同时，应力波在桩身传播中，由于桩侧土阻力、桩身材料阻尼等因素影响，能量在逐步衰减，衰减速度还与冲击脉冲的能量高低以及脉冲的频率有关，低应变由于冲击能量比高应变低得多，脉冲主频又高，信号衰减比高应变法更为明显。
2.2PHC管桩结构特点
接头质量控制是PHC管桩施工中最薄弱的环节，由于PHC管桩在端头板外侧设计焊口位置太小，实际接桩电焊时上下端头板内大部分面积无焊，在焊接正常的情况下，预制桩接口处也存在阻抗变化较大的不连续面，应力波传至该接口时，接缝对不同能量冲击脉冲的反应差别很大，低应变法应力波在接口处能量已大部分被反射，透射分量在下节桩遇阻抗变化反射回接口再透射回桩顶时的能量已很微弱。对预制桩采用低应变法检测，由于受波能量衰减、接头等的影响，信号只部分反映第一接头或以上桩身质量信息，对接头下桩身中下段缺陷不敏感。如图1a，高应变实测信号表明传感器下约20m存在明显缺陷，在桩身已被打动的状况下用低应变法检测，从测试信号上分析（如图1b），未能判断出此严重缺陷的存在。高应变法由于冲击能量大、脉冲宽，波量大部分往下传播，可反映整桩桩身质量及桩与持力层的结合情况。
2.3桩周地质条件
预制桩属挤土桩，由于沉桩过程中土体产生很高的孔隙水压力，土体发生侧向挤出，在特定地质条件下使土体产生隆起和水平挤压。土体隆起产生的负摩擦力可导致桩上浮、接口断开等现象，土体水平挤压使早期成桩侧向受弯，当侧压力超过桩抗折强度时，在桩身薄弱处将产生破坏性错位、破碎、断裂等严重缺陷。对于挤土效应形成的缺陷，低应变法在检测中发现缺陷的能力受到一定的限制。如果缺陷位置在第一接头附近或以上，低应变法较易发现，但如果缺陷位置在第一接头以下桩中下部，由于桩-土体系相互作用的影响，低应变法就难以发现缺陷，如实例1中的低应变信号，高应变法基本不受限制。
3高、低应变法检测桩身缺陷的能力比较
对PHC管桩，在沉桩时有严格的收锤或终压的监管工序，但实际检测中还时有发现如实例1，109#桩高应变检测锤击时声沉、无回弹、明显未达到收锤标准的情况。
实例1:某工程109#桩（锤击桩）中下部存在严重缺陷，高、低应变测试信号对比#p#副标题#e#。该工程设计楼高25层，109#桩附近地质钻孔（ZK82）揭露地层由上至下分别为素填土（2.5m）、淤泥质土夹粉砂（13.4m）、可塑状粉质粘土（6.7m）、硬塑状粉质粘土（2.0m）、全风化泥质砂岩（2.0m）、强风化泥质砂岩（6.5m）等。先进行低应变试验，其信号如图1a，反映只在约10m接缝处有轻微缺陷，后随机被选做静载试验，加载至约1200kN时下沉严重（设计特征值2200kN），为查明原因，在甲方要求下做高应变试验，其信号如图1b，反映约20m处有严重缺陷，在桩身已被高应变锤打动的状况下用低应变法检测（力棒），其信号如图1c，未能反映此严重缺陷的存在。
(c)被高应变锤打动后的低应变测试信号
图1：109#桩高、低应变法检测信号
该例说明在低应变法检测中很难发现桩身中下部的缺陷情况，若单用低应变法评价桩身质量情况，则后果较为严重，高应变法检测技术对预制桩的桩身完整性的判定则能满足工程要求。
图2a为某工程84#桩（液压桩）高应变测试信号，该桩由下至上为11m+9m+10m接桩，信号反映在2个接头附近均存在明显缺陷，桩底反射也明显。高应变试验6d后对该桩做低应变试验，其信号如图2b，只表明在桩顶下约10m处有轻微缺陷。该例也说明了高应变检测发现PHC管桩桩身缺陷的能力比低应变明显更强，可真实反映PHC管桩桩身完整性。
图2：84#桩高、低应变法检测信号
以上实例说明，由于低应变测试方法其本身的局限，在检测多节PHC管桩桩身完整性时，受土阻力、接头等影响较大，故无法测得桩身中下部缺陷，单凭测试信号反映的有限信息量进行完整性判定，存在较大的盲区，风险很高。高应变法检测技术则由于冲击能量大、脉冲宽、波透射能力强，对预制桩的桩身完整性的判定能满足工程要求。
4不同应力水平下β值的差异
规范规定高应变试验以桩身完整性系数β值划分桩身完整性类别，但对PHC管桩来说，β值是应力水平的函数，在不同应力水平下差别很大，并随着锤击能量的提高而降低，如实例1中109#桩的高应变测试，第1锤的锤高比第3锤低约15cm，测试信号如图3，β值（β=35％）比第3锤高13％（图1b，β=22％）。
图3：109#桩高应变测试信号（第1锤）
实践表明，在更接近于桩的承载能力极限状态的应力水平下，评价桩的完整性更合理。在实际高应变检测时，由于受锤击力、桩长、土阻力以及嵌岩程度等因素的影响，未必每根桩都能取得极限承能力。在工程桩验收检测阶段，只有当检测值达到设计要求时的β值才代表桩在安全受力工作范围内桩身完整性系数的计算值，亦即高应变检测PHC管桩桩身完整性与承载力检测的试验条件要求是一样的。
5市标DBJ60-15-2008《建筑地基基础检测规范》有关PHC管桩桩身完整性的要求
鉴于低应变法检测多节预制桩桩身完整性的效果不理想，高应变法检测技术对预制桩的桩身完整性和单桩竖向抗压承载力的判定能满足工程要求的事实，市标DBJ60-15-2008《建筑地基基础检测规范》提出了应提倡采用高应变法检测技术对预制桩的桩身完整性和单桩竖向抗压承载力进行验收检测的建议。与行业标准JGJ106-2003《建筑基桩检测技术规范》相比，高应变法在使用条件、抽检数量上作了较大调整，既先进又符合当前的实际检测水平。
6结论
(1)在检测PHC管桩桩身完整性时，低应变法测试方法不能完全反映整个桩身完整性情况，存在较大隐患，高应变法检测技术对预制桩的桩身完整性的判定能满足工程要求。
⑵与行业标准JGJ106-2003《建筑基桩检测技术规范》相比，市标DBJ60-15-2008《建筑地基基础检测规范》有关PHC管桩桩身完整性方面的规定更符合本地区的实际情况，应推广执行。
参考文献
［1］JGJ106-2003《建筑基桩检测技术规范》［S］
［2#p#副标题#e#］DBJ15-60-2008《建筑地基基础检测规范》［S］
［3］陈爱元，《PHC管桩低应变法检测异常波形探讨》，福建建筑，2008-06