預應力管樁成樁質量控制及樁身完整性檢測

秦 入 國

(連云港贛榆建設工程質量檢測中心,江蘇 連云港 222100)

1 預應力管樁概述

1)隨著沿海地區經濟的發展，基建工程項目建設的擴大和人們居住住房的升級和開發，預應力管樁作為一種新型基樁正快速應用于建筑工程樁基礎的設計。特別是地層分布在較厚的淤泥層和軟弱黏土層時，在設計樁型時首先考慮型式,預應力管樁現已經有成熟的生產工藝，具有節能環保、提高地基承載能力、加快施工進度、保證工期、能及時發現質量問題和預防控制施工質量，提高工程的施工經濟效益的優點。

2)預制管樁的分類根據《先張法預應力砼管樁標準圖集》(蘇G03—2002)分為多種型號，其中比較常用的是PHC預應力高強混凝土管樁、PC預應力混凝土管樁預PTC應力混凝土薄壁管樁。按外徑有多種規格，按樁身混凝土有效預壓應力值或其抗彎性能又分為多種型號。預制管樁由專業的生產廠家采用先張法預應力工藝和離心成型、蒸汽養護而成，是空心等截面預制混凝土構件，在樁基礎設計中占有重要的地位。

3)預應力管樁的接樁方法及要求：預制管樁拼接成設計需要的有效樁長時常采用端板焊接連接，且接樁原則是在樁尖穿過硬土層后進行，接樁接頭不宜超過4個。

2 接樁質量問題成因及質量控制

預應力管樁設計要求有良好的樁身完整性，接樁質量會嚴重影響預應力管樁的樁身完整性。常見的接樁質量產生原因有：

1)樁頂偏位。

形成原因主要由測量放線失誤、打樁順序不當、接樁不直、基坑土方開挖等引起。預應力管樁是擠土樁，施工順序不當造成的擠土位移不但會使樁頂偏位還會使樁尖脫離設計標高，降低其承載能力和增大沉降量。接樁不直時在打樁過程其慣性力就不會通過樁的豎向軸線，從而使樁頂偏位還會使接樁部位形成開裂或開焊。質量控制方法：應制定詳細可實施性的施工方案，提前制定預案加以防治。

2)樁身傾斜。

形成原因主要有施工場地不平、插樁不直、樁錘樁身不在一條直線上而偏心錘擊、送樁器過大或送樁太深、打樁時碰到障礙物等引起。樁身傾斜往往引起接樁部位發生開裂或開焊。質量控制方法：施工場地應平整能負荷樁機行走，根據地勘資料制定打樁方案；現場專人監督打樁時樁身垂直度；有符合送樁深度的送樁器避免送樁超限導致樁偏位。

3)樁頂破碎。

形成原因主要有樁質量不高、過度錘擊、中間停歇時間過長或穿透較厚的砂層等引起。質量控制方法：選擇質量高工程樁；在打樁時貫入度突然減小，應降低錘距慢慢施打，確有困難時應該查明原因，不可為打入標高盲目錘擊；控制貫入度，控制設計樁長。

4)樁身斷裂。

根據以往的經驗能直接影響樁身斷裂的原因主要有接樁質量差、擠土嚴重時接頭被拉脫、偏心錘擊、打樁時發生過大的拉應力、開挖基坑不當等原因。質量控制方法：加強現場施工管理和現場監督工作，隨時控制貫入度及樁的回彈情況。

5)沉樁達不到設計長度要求。

主要原因：地層下有厚薄不均的砂層、錘擊能量不夠、打樁順序不當、打樁停留時間過長等。質量控制方法：根據工程特點選用合理的施工機械、采取合理的打樁順序、控制好中間的休歇時間。如果沉樁貫入度達到規定值后還是無法達到設計要求時，不可盲目過度錘擊。達不到設計要求的數量較多時必須結合勘察和設計部門，提出合理的解決方案后再進行施工。

6)接樁焊接質量。

焊接前先檢查端頭板的銹蝕情況，做好必要的除銹措施，上下樁對接好并檢查其垂直度后由兩名焊工相向就位開始焊接，焊接前檢查一遍上下板面的平整度，確保對接平整密實，然后沿同一個方向開始焊接，焊接完第1層檢查焊縫飽滿度并清理焊縫表面進行第2層的焊接，此時應沿著第1層焊縫的相反方向進行，接樁焊接要分多層焊接且不得少于2層，自然冷卻后開始施打。

3 預應力管樁的樁身完整性檢測要求及工程實例

預應力管樁的完整性檢測只能用反射波法來檢測，反射波法能應用于所有樁型的檢測，是一種瞬態時域分析法，通過一維波動理論分析來判定基樁的樁身完整性。管樁檢測的最佳時間就是在成樁后就進行檢測。預應力管樁適用于擠土樁，成樁后樁周土就開始產生固結，使樁周土阻尼變大檢測時的應力波衰減快，使反射波信號中樁底反射不明顯甚至沒有樁底反射的現象，此時應查驗施工時的紀錄。沒有樁底反射也是一種正常現象。

下面就工程實例來說明管樁的樁身完整性檢測如何全面、客觀的加以分析和驗證：

1)某工程看臺。

設計為預應力管樁，總樁數是60根樁;施工采用的是錘擊沉樁。檢測時間是在距沉樁完成時間25 d左右，也就是基樁已經完成了規定的休止時間，并做完豎向承載力后進行的檢測，那么樁周土已經有了固結時間。檢測環境是基槽開挖深度為50 cm，樁頭標高均達到設計標高。檢測點的布置如圖1所示，這樣布置可以有4個檢測點，每個檢測點記錄的有效信號都不少于3個。通過對本工程的檢測有明顯缺陷反射波信號的樁達到40%。如圖2所示，然而通過對每根樁的全面檢測及采集多個檢測點的信號分析，有明顯缺陷反射波信號的樁確定為25%。另外的15%是傳感器安裝位置和激振點位置的變換采集的信號，如圖2，圖3所示。而圖2，圖3為同一根樁所采集的信號曲線，那么圖3所反映的缺陷反射波要比圖2的表現輕微，在2L/c時刻前的缺陷通過分析正是樁身的接樁焊接部位，那么可以判定是局部產生開焊。通過分析客觀的評價在2L/c時刻前出現輕微缺陷反射波。

2)某高層住宅。

此工程設計為預應力管樁，總樁數98根樁，采用錘擊沉樁。檢測時間也是在基樁完成了規定的休止時間，并做完豎向承載力后進行檢測。經過對每根樁的全面檢測及采集多個檢測點的信號分析，2L/c時刻前有明顯缺陷反射波信號的樁確定為17%，2L/c時刻前出現嚴重缺陷反射波信號的樁確定為10%(如圖4所示)。2L/c時刻前出現的明顯或嚴重缺陷反射波也正是樁身的接樁焊接部位。由圖4可以看出此樁不但出現嚴重缺陷反射波信號，而且還出現呈現周期性，完全掩飾缺陷以下的樁身完整性情況，那么在6 m缺陷部位以下13 m的樁長中就沒有在信號中反映樁的特征。根據工程所處的地質及區域情況還須對其缺陷下部進行驗證，綜合地質資料、施工條件和施工工藝客觀的分析和驗證，不宜單憑檢測信號定論。

4 結語

預應力管樁接樁質量由于普遍使用，成為較為突出并呈上升趨勢的質量問題。有效的控制接樁質量對其他的質量也就相應的得到預防和控制。從以上的工程實例中也看出所產生的質量缺陷的位置就是預應力管樁接樁處，接樁質量是整個打樁施工過程中的關鍵環節，也是一個薄弱環節、致命環節。作為預應力管樁給我們帶來的工效、時效和經濟效益的同時，就應該更好的了解和應用它，提高施工管理水平和現場監督力度。為了給工程提供客觀、真實、準確的檢測數據，在工程檢測過程中，要不斷積累實踐經驗結合理論知識來分析和驗證每一個檢測結果。

參考文獻:

[1] 蘇G03—2002,先張法預應力混凝土管樁圖集[Z].

[2] JGJ 106—2003,建筑基樁檢測技術規范[S].