浅析预应力管桩检测技术

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　　摘要:预应力管桩因具有施工速度快、对环境影响较小、承载力高等优点，被广泛应用我国沿海地区各类工程中，本文结合工程实例，对低应变反射波法在预应力管桩完整性检测中的应用进行了分析。
　　关键词:管桩；检测技术；波形分析
　　
　　1、检测前的准备工作
　　(1)保持桩头的平整、完好,锯掉松动部分,最好在设计标高附近检测,以避免桩帽所产生的杂波对测试工作的影响。
　　(2)最好选用加速度传感器,以保证足够的频响范围(本文所列波形除158#为速度计测试外其他均为加速度计测试);传感器与桩面一定要紧密连接,以提高安装谐振频率,防止震荡信号的出现。
　　(3)传感器安装位置和激振锤敲击点的位置应符合规范的要求,即空心桩的激振点与测量传感器安装位置宜在同一水平面上,且与桩中心连线形成的夹角宜为90°;激振点和测量传感器安装位置宜为桩壁厚的1/2处。
　　(4)由于接桩处焊缝的影响,当接头较多并且焊接质量较差时一般难以见到桩底反射信号,而管桩直径远小于钻孔灌注桩和人工挖孔桩的直径,所以一般选用尼龙材质锤头的中型力棒即可,若需了解桩身的浅部情况,可更换小质量的手锤。
　　2、案例分析
　　2.1例一
　　158#桩,桩径500mm,桩长28.0m,测试时桩顶已到设计标高,实测波形见图1。出现浅部严重缺陷的波形特征,初步判定该桩浅部断裂(估计约在50cm以内),开挖证实,该桩在约30cm～40cm处出现明显裂缝,其裂缝形状见图2,基本已断掉。
　　
　　图1 158#桩实测波形
　　
　　图2 158#桩现场开挖照片
　　经了解,原安排小挖掘机开挖土方,但施工方擅自改用大挖掘机开挖而将该桩挖断。后将该处锯掉重新检测桩身下部的质量,波形显示缺陷以下桩身质量完好,按设计图纸要求接桩至设计标高。
　　2.2例二
　　177#桩,桩径500mm,桩长30.0m。该桩位于某小区地下室,由于基坑在开挖过程中出现大面积的土体移动,测试前发现该桩明显倾斜;实测波形见图3,出现同向反射信号。第一次反射明显,第二、第三次反射幅度均不大,这与桩身明显倾斜的现象不吻合,反射信号显示其脉冲宽度比首波要宽,开挖验证发现,在4.4m处该桩严重断裂(主断裂),钢筋多数被拉断,剩下2根相连,其断口形状见图4(主断裂处上方还有2条裂缝,管的内壁也可以见到这两条裂缝,说明这2条裂缝是贯穿性的但未完全断开)。继续下挖,在主断裂处的下部约30cm管的内外壁还见到一条裂缝,此裂缝也是贯穿性的。再继续下挖约30cm管桩的外壁观测到一条裂缝,但内壁未见裂缝,说明此时裂缝已是非贯穿性的,锯掉以上两条裂缝重新测试,波形正常。按设计图纸要求接桩至设计标高。从开挖情况来看,由于反射波是主断裂处之上两处裂缝和主断裂处共三处反射所形成的叠加,所以其反射峰的脉冲较首波要宽。由于在主断裂处上部存在着两条贯穿性裂缝(但未完全断开),应力波在此两处能量损耗较大,应力波到达主断裂处时能量已明显减弱,因而第一次的反射幅度较明显,而第二、第三次反射信号较微弱。所以在测试中光凭信号来判断桩身质量是不够的,还要及时查看桩身情况,看桩身是否有倾斜现象等,甚至开挖验证来综合判定。
　　
　　图3 377#桩实测波形
　　
　　图4 377#桩现场开挖照片
　　2.3例三
　　378#桩,桩径500mm,桩长30.0m。该桩与377#相邻,测试前发现桩身已明显倾斜,实测波形,在4.5m处出现多次同相等间距的反射信号,非常有规律性,没有377#桩所出现的反射信号脉冲变宽及反射幅值衰减过快的现象,该处断裂应当比较干脆。经开挖证实在约4.5m处严重断裂,多数钢筋被拉断,仅剩下两根钢筋相连,断裂口上下未见明显裂缝,与分析情况基本一致。
　　2.4例四
　　173#桩,桩径500mm,桩长30.0m。该桩与377#、378#桩都在同一个地下室,只是处在不同区域,也受到土体滑动的影响,桩身略有倾斜,实测波形见图5,在约2.5m处出现明显反射信号,开挖证实该处桩身已断裂。
　　
　　图5 173#桩实测波形
　　2.5例五
　　119#桩,桩径500mm,桩长30.0m。测试前桩身已严重倾斜,开挖证实在2.1m处严重断裂,截去主断裂后,重新进行测试。第一次测试波形见图6,首波后有一个向下的负峰出现,整个信号呈锯齿状,初步判断桩顶以下50cm以内存在裂缝,向下开挖证实,在桩顶往下约40cm处有一条小裂缝,锯掉该裂缝后继续测试,发现首波后仍有负峰出现 ,初步判断桩顶以下50cm内仍有裂缝,继续开挖,在距桩顶约30cm处有一小裂缝,锯掉该处后重新测试,波形正常。
　　
　　图6 119#桩实测波形(第一次)
　　3、结束语
　　综上所述，桩的断裂方式是复杂的,不能以为把主断裂处锯掉就没事了,可能在主断裂处以下还有小裂缝存在。当实测波形显示桩身存在缺陷时,一方面要注意实测波形中反射波的次数和幅度(此时还要注意缺陷在桩身中所处的深度部位),同时要注意将反射波的频率与首波进行比较,看是否有脉冲变宽以及反射波幅值衰减过快的现象,若有则在主断裂处之上可能存在着未完全断开的小裂缝;还要注意查看桩头,尤其注意桩身是否倾斜,管桩如出现明显倾斜的话,其断桩的可能性是很大的,必要时结合开挖情况来综合判定。
　　
　　注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。

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