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各類型樁樁身完整性檢測(cè)分析及質(zhì)量控制

2011-08-21 00:45鄭智芳
山西建筑 2011年34期
關(guān)鍵詞:成樁管樁完整性

鄭智芳

0 引言

各種類型樁成樁后樁身完整性的質(zhì)量各有千秋,不同程度的影響工程質(zhì)量,一旦嚴(yán)重就要采取補(bǔ)強(qiáng)或補(bǔ)樁的措施,造成經(jīng)濟(jì)損失和工期延誤。由于我區(qū)地處沿海,常有的成樁類型有CFG樁、混凝土灌注樁、預(yù)應(yīng)力管樁等。樁身完整性檢測(cè)是基于反射波法(即一維波動(dòng)理論分析)的檢測(cè),對(duì)其采集信號(hào)要全面、客觀的加以分析和驗(yàn)證。

針對(duì)不同類型的樁,本文對(duì)樁身完整性提出檢測(cè)分析,并對(duì)其質(zhì)量加以控制。

1 各種類型樁概述

1.1 CFG 樁

CFG樁又稱為水泥粉煤灰碎石樁,由水泥、粉煤灰、碎石、石屑等混合料加水拌合而成,具有沉降變形小、施工簡(jiǎn)單、造價(jià)低、承載力提高幅度大、適用范圍較廣、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益明顯等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于各類工程的地基處理和加固。

成樁后必須經(jīng)過一定時(shí)間的齡期后才可進(jìn)行承載力的載荷試驗(yàn)。

施工工藝見圖1。

圖1CFG樁施工工藝圖

1.2 混凝土灌注樁

混凝土灌注樁是在現(xiàn)場(chǎng)樁位上直接成孔,然后在孔內(nèi)直接澆筑混凝土或安放鋼筋籠再澆筑混凝土而成的樁,其特點(diǎn)是樁長(zhǎng)和直徑可按設(shè)計(jì)要求變化自如、樁端能可靠的進(jìn)入持力層、單樁承載力大、擠土影響小,但成樁工藝復(fù)雜、成樁質(zhì)量與施工有密切關(guān)系。按成孔方法可分為轉(zhuǎn)、鉆孔灌注樁、沉管灌注樁、人工挖孔灌注樁、爆擴(kuò)灌注樁。施工工藝如CFG樁。

1.3 預(yù)應(yīng)力管樁

隨著沿海城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,預(yù)應(yīng)力管樁普遍應(yīng)用于建筑工程樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)。特別是地基中存在較厚的地下軟弱土層(如淤泥層)時(shí),更是設(shè)計(jì)首選的預(yù)應(yīng)力管樁樁基礎(chǔ)形式。預(yù)應(yīng)力管樁是一種細(xì)長(zhǎng)空心等截面預(yù)制混凝土構(gòu)件,具有節(jié)能環(huán)保、提高地基承載能力、保證工期、加快工程進(jìn)度、提高經(jīng)濟(jì)效益,在建筑工程樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中占有重要的地位。預(yù)應(yīng)力管樁主要分為三種,預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁(代號(hào)PHC)、預(yù)應(yīng)力混凝土管樁(代號(hào)PC)、預(yù)應(yīng)力混凝土薄壁管樁(代號(hào)PTC)。在本地區(qū)最常用的施工方法是錘擊法和靜壓法。

2 各種類型樁成樁后樁身完整性的檢測(cè)和分析

混凝土樁身完整性的檢測(cè)是通過實(shí)測(cè)樁頂加速度或速度響應(yīng)時(shí)域曲線,即一維波動(dòng)理論分析來判定基樁的樁身完整性,這種方法稱之為反射波法,由一維波動(dòng)理論可知,樁阻抗是其橫截面積、材料密度和彈性模量的函數(shù):

Z=EA/C=ρcA(確定此公式的正確性)。檢測(cè)時(shí)通過樁身頂部進(jìn)行豎向激振產(chǎn)生彈性波,彈性波沿著樁身向下傳播。當(dāng)樁身阻抗在樁身截面積變化(如縮小或擴(kuò)大)部位或界面有明顯差異(如樁身混凝土嚴(yán)重不密實(shí)、樁身不連續(xù)、由混凝土到持力層等),將出現(xiàn)反射波,經(jīng)傳感器接收、儀器放大、濾波和數(shù)據(jù)處理就可以識(shí)別來自樁身不同的反射信息。現(xiàn)筆者結(jié)合這幾種樁型實(shí)際易產(chǎn)生的幾種缺陷作分析。

2.1 CFG 樁

CFG樁的質(zhì)量問題通過樁身完整性的檢測(cè)主要有:淺部水平斷裂、樁身夾泥、樁身混凝土離析、截面縮頸、達(dá)不到設(shè)計(jì)長(zhǎng)度等。CFG樁常見的質(zhì)量缺陷就是淺部水平斷裂,比較典型的反射波見圖2。

圖2 CFG樁檢測(cè)典型反射波示意圖

2.2 混凝土灌注樁

混凝土灌注樁的質(zhì)量問題通過樁身完整性的檢測(cè)主要有:水平斷裂、樁身夾泥、樁身混凝土離析、截面縮頸、達(dá)不到設(shè)計(jì)長(zhǎng)度等。鉆孔灌注樁施工質(zhì)量的因素多且復(fù)雜,施工中常遇到塌孔、灌注混凝土受阻、鋼筋籠上浮、縮頸與斷樁等問題,處治不當(dāng)將造成延誤工期、經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重的后果。樁身完整性檢測(cè)中由于施工工藝造成的質(zhì)量缺陷比較典型的反射波見圖3。

圖3 混凝土灌柱樁檢測(cè)典型反射波示意圖

2.3 預(yù)應(yīng)力管樁

預(yù)應(yīng)力管樁的質(zhì)量問題通過樁身完整性的檢測(cè)主要有:樁法蘭片打松脫、樁頭打劈、接樁脫焊等。通過近年來對(duì)預(yù)應(yīng)力管樁的樁身完整性檢測(cè)來看,焊接質(zhì)量問題也時(shí)常在工程中出現(xiàn),極易造成工程質(zhì)量事故,樁身完整性檢測(cè)中由于接樁造成的質(zhì)量缺陷比較典型的缺陷反射波見圖4。

圖4 預(yù)應(yīng)力管樁檢測(cè)典型反射波示意圖

2.4 完整樁分析判定

從時(shí)域信號(hào)或頻域曲線特征表現(xiàn)的信息判定相對(duì)來說較簡(jiǎn)單直觀,而分析缺陷樁信號(hào)則復(fù)雜些,有的信號(hào)的確是因施工質(zhì)量缺陷產(chǎn)生的,但也有是因設(shè)計(jì)構(gòu)造或成樁工藝本身局限導(dǎo)致的不連續(xù)斷面產(chǎn)生的,例如灌注樁的逐漸擴(kuò)徑再縮回原樁徑的變截面,地層硬夾層影響等,混凝土灌注樁前端擴(kuò)徑再縮回原樁徑的變截面比較典型的缺陷反射波見圖5。

圖5 完整樁檢測(cè)典型反射波示意圖

因此,在分析測(cè)試信號(hào)時(shí),應(yīng)仔細(xì)分清哪些是缺陷波或缺陷諧振峰,哪些是因樁身構(gòu)造、成樁工藝、土層影響造成的類似缺陷信號(hào)特征。另外,根據(jù)測(cè)試信號(hào)幅值大小判定缺陷程度,除受缺陷程度影響外,還受樁周土阻尼大小及缺陷所處的深度位置影響。如何正確判定缺陷程度,特別是缺陷十分明顯時(shí),應(yīng)仔細(xì)對(duì)照樁型、地質(zhì)條件、施工情況結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)綜合分析判斷;不僅如此,還應(yīng)結(jié)合基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)形式對(duì)樁的承載安全性要求,考慮樁身承載力不足引發(fā)樁身結(jié)構(gòu)破壞的可能性,進(jìn)行缺陷類別劃分,不宜單憑測(cè)試信號(hào)定論。

3 質(zhì)量控制

1)CFG樁根據(jù)檢測(cè)質(zhì)量缺陷主要控制以下幾個(gè)方面:

a.CFG樁基礎(chǔ)開挖:樁體經(jīng)一定齡期達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度,才可進(jìn)行基槽開挖;如樁頂離地面在1.5 m以內(nèi),宜用人工開挖;如大于1.5 m,當(dāng)采用機(jī)械開挖時(shí)保留下部0.7 m宜用人工開挖,以避免機(jī)械碰斷淺部基樁。

b.混合料坍落度過大,會(huì)形成樁頂浮漿過多,樁體強(qiáng)度也會(huì)降低。坍落度控制在3 cm~5 cm,和易性好,當(dāng)拔管速率為1.2 m/min~1.5 m/min時(shí),一般樁頂浮漿可控制在10 cm 左右,易控制成樁質(zhì)量。

c.泵送混凝土過程中如發(fā)生意外必須停機(jī),待排除故障后,鉆機(jī)向下鉆1 m后再重新施工,確保不發(fā)生斷樁。

d.在施工過程中,應(yīng)加強(qiáng)成孔深度的控制,以確保有效樁長(zhǎng)符合設(shè)計(jì)要求。同時(shí)加強(qiáng)施工場(chǎng)地標(biāo)高和已打樁樁頂標(biāo)高觀測(cè),發(fā)現(xiàn)問題時(shí)以便針對(duì)性地采取有效措施,控制成樁質(zhì)量。

2)混凝土鉆孔灌注樁施工質(zhì)量的因素多且復(fù)雜,主要控制以下幾個(gè)方面:

a.防止灌注樁成樁截面上縮頸,成孔時(shí),應(yīng)加大泵量,加快成孔速度,快速通過,在成孔一段時(shí)間,孔壁形成泥皮,孔壁不會(huì)滲水,亦不會(huì)引起膨脹,如出現(xiàn)縮頸,采用上下反復(fù)掃孔的辦法,以擴(kuò)大孔徑。

b.防止灌注樁樁底沉渣量過大,應(yīng)進(jìn)行二次清孔。二次清孔可利用導(dǎo)管進(jìn)行,準(zhǔn)備一個(gè)清孔接頭,一頭可接導(dǎo)管,一頭接膠管,在導(dǎo)管下完后,提離孔底0.4 m,在膠管上接上泥漿泵直接進(jìn)行泥漿循環(huán)。二次清孔優(yōu)點(diǎn):及時(shí)有效保證樁底干凈。

c.防止鋼筋籠上浮,當(dāng)發(fā)現(xiàn)鋼筋籠開始上浮時(shí),應(yīng)立即停止?jié)仓?,并?zhǔn)確計(jì)算導(dǎo)管埋深和已澆混凝土標(biāo)高,提升導(dǎo)管后再進(jìn)行澆筑,上浮現(xiàn)象即可消除。

d.防止斷樁與夾泥層,認(rèn)真做好清孔,防止孔壁坍塌;盡可能提高混凝土澆筑速度,開始澆混凝土?xí)r盡量積累大量混凝土,產(chǎn)生極大的沖擊力可以克服泥漿阻力,接著快速連續(xù)澆筑,使混凝土和泥漿一直保持流動(dòng)狀態(tài),可防導(dǎo)管堵塞;提升導(dǎo)管要準(zhǔn)確可靠,灌注混凝土過程中隨時(shí)測(cè)量導(dǎo)管埋深,并嚴(yán)格遵守操作規(guī)程;灌注水下混凝土前檢查導(dǎo)管是否漏水、彎曲等缺陷,發(fā)現(xiàn)問題要及時(shí)更換。

3)預(yù)應(yīng)力管樁存在的質(zhì)量缺陷主要控制以下幾個(gè)方面:

a.測(cè)量放線、打樁施工順序、基坑土方開挖可以制定詳細(xì)可實(shí)施性的施工方案,提前制定預(yù)案加以防治。

b.采用符合施工要求的機(jī)械設(shè)備;打樁前做好場(chǎng)地平整和對(duì)地層的了解;加強(qiáng)監(jiān)督確保樁錘樁帽樁身同軸;送樁深度要合理或者制定有效的控制措施,避免因送樁太深而導(dǎo)致樁傾斜。

c.選擇質(zhì)量較好的工程樁;在打樁過程中如有施打困難,查明原因后再進(jìn)行打樁,且不可盲目過度錘擊;加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)施工管理和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督工作,隨時(shí)控制貫入度及樁的回彈情況。

d.必須嚴(yán)格按要求進(jìn)行焊接。具體做法是焊接前應(yīng)把兩節(jié)樁的端頭鋼板除銹,并在保證兩樁對(duì)接垂直后方能施焊。焊接時(shí)由兩個(gè)焊工相對(duì)進(jìn)行焊接,先對(duì)稱點(diǎn)焊以固定上下樁接口。接口施焊應(yīng)分多層焊接,焊接一層后清理凈焊渣再沿著相反方向進(jìn)行施焊且不少于兩層,同時(shí)保證焊縫連續(xù)飽滿。焊接完畢后根據(jù)地層情況應(yīng)自然冷卻后再進(jìn)行打樁,注意嚴(yán)禁用水冷卻,防止焊縫出現(xiàn)冷淬現(xiàn)象。對(duì)重要工程的電焊接樁還應(yīng)做10%的焊縫探傷檢查。

4 結(jié)語

人員水平低、測(cè)試過程和測(cè)量系統(tǒng)各環(huán)節(jié)出現(xiàn)異常、人為信號(hào)再處理影響信號(hào)真實(shí)性等,均直接影響結(jié)論判斷的正確性,只有根據(jù)原始信號(hào)曲線才能鑒別。同時(shí)作為現(xiàn)場(chǎng)工程檢測(cè)的技術(shù)人員,要不斷地豐富理論知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),全面、客觀的分析和驗(yàn)證每一個(gè)檢測(cè)結(jié)果,為工程提供詳實(shí)、準(zhǔn)確、全面、客觀的檢測(cè)數(shù)據(jù)。

[1]JGJ 106-2003,建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范[S].

[2]JGJ 94-2008,建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].

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