淺析PHC管樁樁身缺陷的驗證及處理

沈曉野

摘要：目前，PHC管樁在建筑工程、公路工程、鐵路工程廣泛運用，隱蔽性和復雜性較高，基樁完整性是工程基礎安全質量的重要保障，因此樁身完整性檢測控制樁身質量的重要一環。低應變檢測是PHC管樁樁身完整性中最常用的方法，但也有其局限性，實踐證明如有樁身缺陷應結合孔內攝像法驗證，能準確確定空心樁的缺陷的位置、范圍及程度，使得檢測結果科學公正。

關鍵詞：樁身完整性；低應變檢測；孔內攝像法

1 前言

基樁完整檢測各方法均有其局限性，在各方法運用過程中應充分發揮其優點，當遇到完整性存在缺陷且難以判別缺陷性質的樁應輔以其他檢測方法加以驗證，綜合分析與評判，確定缺陷原因、性質及位置，得出科學合理的檢測結果，為后續處理提供依據并制定處理方法，通過工程處理及檢測驗證使得該類樁可以利用，使得后期的工程質量、安全、工期、成本均得到有效控制，不留任何安全及質量隱患。同時分析原因指導后期施工工藝的改進，類似工程情況可以借鑒。

2 某9號地塊公建配套設施PHC管樁樁身缺陷的驗證及處理

2.1 低應變檢測

2.1.1檢測原理

低應變瞬態錘擊反射波法樁身完整性檢測是用小錘錘擊樁頂，產生沿樁頂向下傳播的一維應力波，這種應力波在傳播過程中遇到不連續界面，將表現為波阻抗Z的變化。根據基樁應力波理論，阻抗Z= Aρc，其中ρ為樁身材料密度，A為樁身截面積，c為應力波，設無缺陷部位的樁身的阻抗為Z1，缺陷部位的阻抗為Z2，當A、ρ、c這3個物理量中的1個或幾個開始變小時，會導致Z2小于Z1，從而使得應力波在該部位發生反射，反射的信息傳播到樁頂便與樁頂的時域信號疊加并通過安裝在樁頂的速度傳感器被儀器接收，樁頂接收到的時域信號還包括樁側土阻力的增加（表現為波阻抗增大）或減小（表現為波阻抗減小）而引起的疊加信息，因此可以根據時域曲線反射信號的位置來判斷樁缺陷的深度，根據反射信號的相位變化來判斷缺陷的性質。

通過對實測時域曲線上有關樁底反射、質點振幅、波形狀況及樁身缺陷反射等特征參量的分析，結合頻域曲線上頻率特征的分析可將樁身完整性劃分為四類

2.1.2現場檢測及結果

工程樁采用PHC-AB500（100）-12 12型管樁，樁端持力層為⑤2層。低應變檢測抽檢數量≥30%總樁數，隨機均勻且每個承臺至少一根。檢測儀器采用RS-1616K（S），傳感器安裝在壁厚的1/2處，擊振點的位置與傳感器安裝位置的水平夾角為90°。共對67根樁進行低應變動力測試。依據上海市工程建設規范《建筑基樁檢測技術規程》（DGJ08-218-2017）對被檢的67根樁進行綜合分析，樁身完整性疑似明顯缺陷的和嚴重的樁為5根。代表性時域曲線見圖1-1、圖1-2

2.2 檢測結果的驗證

根據低應變檢測結果中發現部分樁疑似明顯或嚴重缺陷，為查清該單體疑似缺陷樁基本數量及分布情況，其后檢測工作以普檢形式對基樁進行檢測。為明確該批疑似缺陷樁樁身缺陷程度和性質，根據低應變曲線中缺陷反射波幅值AR與曲線起始波幅值AI比值對168根樁進行分類歸集。隨決定以基樁孔內攝像檢測重點對疑似明顯缺陷的和嚴重的樁進行驗證和綜合評定，在該類別缺陷樁中有針對性地選取4 根樁進行孔內攝像檢測。孔內攝像檢測適用于建設工程基樁中的空心樁的完整性檢測及對鉆有豎向孔灌注樁的驗證檢測。基樁孔內攝像檢測沿空心樁或灌注樁鉆成的豎向孔道采用攝像技術對孔壁進行拍攝觀察，識別樁身缺陷及其位置、形式、程度，特別是經低應變（如：反射波法）檢測難以定性的空心樁，可以使用孔內攝像技術對其進行復核。它在一定程度上彌補了現有對于樁身完整性檢測方法中的不足，使得檢測結果更為直觀、準確，并可定量分析。以確定其缺陷程度和性質，并對該批缺陷樁的缺陷程度進行界定。

通過孔內攝像檢測發現典型嚴重缺陷主要為接樁部位斷開，接樁部位有土體擠入、流掛、塌落并伴有水滲入的情況（見圖2），與低應變檢測結果一致。為了進一步明確該工程內基樁輕度缺陷、明顯缺陷或嚴重缺陷的樣本分界點，最終基本確定各缺陷樁缺陷類別。根據普測的低應變檢測結果對疑似樁身缺陷的11 根樁進行孔內攝像檢測驗證。根據低應變動力測試結果及孔內攝像檢測驗證得出：無缺陷樁157根、輕度缺陷樁 4 根、明顯缺陷樁 4 根、嚴重缺陷樁 3根。

2.3 測試結果的處理

考慮本工程的實際情況以及各種檢測方法的局限性，在檢測方法選用時要力主互相印證，以實現局限性互補，從而確保檢測方法選用合理、檢測結論充分可靠。制定處理方案：第一步重錘動力復位、第二步復位后孔內攝像檢測驗證復位情況、第三步清孔灌芯處理、第四步低應變復測驗證處理結果、第五步單樁豎向抗壓靜載荷試驗驗證。

2.3.1 重錘動力復位

動力復位前先在有嚴重缺陷的1根上進行試驗，檢驗該樁在重錘的錘擊下是否存在樁頂變形異常。如存在突變異常，根據不同落距的作用下，每錘觀測的樁頂變形量、沉降速率及規律、閉合后的回彈量等指標，確定后期動力復位的技術參數。現場對采用高應變法對每擊次進行監測、精密水準儀對樁頂每次錘擊的變形量進行監測。高應變法通過每次采集的曲線比對F、V曲線變化情況，因初始貫入度較大，上節樁土阻發已充分揮，隨著樁頂變形量的收斂上、下節樁的逐漸密貼，下節樁部分土阻也隨著發揮，F、V曲線發生明顯變化，缺陷位置不是很明顯，實現動力復位閉合效果。

通過對92#樁復位結果得出，錘重宜選擇2.5t，第一陣次錘擊恒落距為1.2m，第二陣次恒落距為0.8m，為后續的基樁復位提供寶貴依據。

2.3.2復位后孔內攝像檢測驗證

92#樁復位后孔內攝像判斷接樁部位基本貼合見圖3，復位后12.0m接樁處的土體擠入、流掛、緩慢塌落情況，通過孔內攝像檢測發現動力復位已達到預期效果。

2.3.3 灌芯處理及低應變復測

動力復位后應把樁孔內清洗干凈，安置鋼筋籠的長度應超出接樁部位3m，澆筑砼時應一次灌注成功，且要振搗密實，砼強度不得低于樁身強度。14天后對其7根樁進行低應變動力測試，樁身完整性無明顯缺陷及嚴重缺陷。部分低應變檢測曲線圖見圖4。

2.3.4單樁豎向抗壓靜載荷試驗承載力驗證

在低應變檢測的結果后，采取用單樁豎向抗壓靜載荷試驗對處理樁中的92#樁進行承載力驗證，試驗荷載為2200kN，加載極差按10級劃分，第1次加載取2倍極差。試驗結果根據《建筑基樁檢測技術規程》（DGJ08-218-2017）判定，該樁單樁豎向抗壓極限承載力不小于2200kN，滿足設計要求。

3 結論

通過對該工程檢測結果的綜合分析，低應變檢測技術遠未成熟，因此應充分認識到該種檢測方法的局限性，單一的檢測方法對工程質量容易造成誤判或漏判，在檢測方法選用時要力主不同檢測方法的互相印證，以實現檢測方法的局限性互補，從而確保檢測方法選用合理、檢測結果準確可靠。雖然PHC管樁而言有其質量難以保證的一面，但又有其便于樁身質量處理缺陷的一面，通過孔內攝像準確的確定缺陷性質及其位置，復位后可通過樁孔內填芯彌補結構強度，解決樁身強度和完整性的問題，使其在驗證處理后得以利用。

參考文獻：

[1]上海市工程建設規范《建筑基樁檢測技術規程》（DGJ08-218-2017）.

[2]中華人民共和國行業標準《建筑基樁檢測技術規范》（JGJ 106-2014）.

[3]丁恒軒低應變反射波法在基樁檢測中的應用，南京理工大學；2012年.

[4]劉福臣，王文，張振善，劉文卿.樁基低應變檢測波型分析及樁身完整性判別[J].港工技術，2012年第02期：46-49.

[5]中國工程建設協會標準《基樁孔內攝像檢測技術規程》（CECS253-2009）.

[6] 趙虎，丁博PHC管樁接樁質量的一種檢測方法《中國建材科技》，2014（1）：3-8 .

（作者單位：上海同納建設工程質量檢測有限公司）