王丹， 樊家志， 林桂楷

(廣東華路交通科技有限公司， 廣東 廣州 510410)

近年來，采用先張法和離心成型法預(yù)制的空心圓柱狀預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)砼管樁以其施工速度快、樁身質(zhì)量高、單樁承載力高、能適應(yīng)錘擊沉樁施工工藝等優(yōu)點(diǎn)而在地基加固處理中得到采用。預(yù)制樁的沉樁方法主要有錘擊法、靜力壓樁法和振動(dòng)法，其中錘擊法和靜壓法因工藝成熟、成樁質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用，但這兩種沉樁方式因施工機(jī)械龐大、場(chǎng)地要求較高等給施工帶來極大不便。振動(dòng)法沉樁具有施工機(jī)械小、便于移動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，因而逐漸得到應(yīng)用。但國內(nèi)對(duì)振動(dòng)法沉樁的應(yīng)用較少，且沉樁完成后樁身垂直度難以保證，容易造成樁體承載力不良、樁頂水平位移和樁身彎矩增大等問題，對(duì)成樁質(zhì)量檢測(cè)手段提出了更高的要求。

目前對(duì)管樁樁身垂直度檢測(cè)方法的研究較少，且檢測(cè)精度難以保證。吳濤等將孔斜測(cè)試技術(shù)引入管樁檢測(cè)，由于實(shí)際工程中管樁內(nèi)部不完全平滑，管樁制作過程中離心不均勻?qū)е鹿軜秲?nèi)部許多橫斷面不為規(guī)則圓面，測(cè)量過程中會(huì)由于管樁內(nèi)不規(guī)則平面對(duì)儀器產(chǎn)生擾動(dòng)而導(dǎo)致測(cè)量精度不足。該文依托廣東省某改擴(kuò)建項(xiàng)目，基于測(cè)斜原理，對(duì)7根振動(dòng)法沉樁進(jìn)行樁身垂直度檢測(cè)。

1 檢測(cè)裝置及原理

樁身垂直度檢測(cè)采用滑動(dòng)式測(cè)斜儀，如圖1(a)所示，該檢測(cè)儀的基本組成為測(cè)頭、讀數(shù)儀、電纜和測(cè)斜管。它主要通過傳感探頭逐段測(cè)得測(cè)斜管軸線與基準(zhǔn)線間的夾角，按照式(1)計(jì)算得到各測(cè)段測(cè)斜管上下導(dǎo)輪間沿某一方向的相對(duì)位移，最后逐段累加得到測(cè)斜管在不同深度位置的絕對(duì)偏移量[見圖1(b)]。

d為上下導(dǎo)輪間的相對(duì)位移；L為上下導(dǎo)輪間的距離；θi為第i段測(cè)斜管與基準(zhǔn)線的夾角；Di為各測(cè)段水平位移之和

某一深度測(cè)段上下導(dǎo)輪間的相對(duì)位移為：

di=Lsinθi

(1)

式中：L=50 cm。

不同深度處的絕對(duì)位移為該測(cè)段以下各測(cè)段水平位移之和，即：

(2)

盡管測(cè)斜儀的測(cè)量精度可達(dá)0.01 mm，但測(cè)試結(jié)果可能受到零點(diǎn)偏置和測(cè)斜管制造與安裝中產(chǎn)生扭曲等儀器本身、人為因素和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的影響，使測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生系統(tǒng)誤差，需采取措施盡可能減少或消除測(cè)試中可能出現(xiàn)的誤差。

對(duì)于零點(diǎn)偏置誤差，當(dāng)滑動(dòng)式測(cè)斜儀的測(cè)頭處于鉛錘狀態(tài)時(shí)，理論測(cè)值應(yīng)嚴(yán)格為零。但在制造和使用中探頭受各種因素影響，其實(shí)際輸出并非為零，即出現(xiàn)零點(diǎn)偏置誤差?？赏ㄟ^對(duì)測(cè)斜管每個(gè)方向均采用正、反向測(cè)量的方法消除零點(diǎn)偏置誤差。具體而言，當(dāng)出現(xiàn)零點(diǎn)偏置系統(tǒng)誤差時(shí)，假設(shè)測(cè)斜儀正向測(cè)量時(shí)輸出值為：

μ0=K0+csinθ

(3)

式中：μ0為正、反向測(cè)量讀數(shù)；K0為零點(diǎn)偏置誤差；c為儀器標(biāo)定系數(shù)；θ為測(cè)斜管與基準(zhǔn)線的夾角。

為消除K0的影響，試驗(yàn)時(shí)將測(cè)斜探頭旋轉(zhuǎn)180°進(jìn)行補(bǔ)測(cè)，則反向測(cè)量時(shí)輸出值為：

μ180=K0-csinθ

(4)

式中：μ180為反向測(cè)量讀數(shù)。

由式(3)、式(4)可知：同一探頭在正、反向測(cè)量時(shí)讀數(shù)不同，但零點(diǎn)偏置誤差K0一般為常數(shù)，則sinθi=(μ0-μ180)/(2c)，由此可消除K0的影響，提高測(cè)量精度。

對(duì)于測(cè)斜管的扭曲誤差，主要加強(qiáng)安裝中的技術(shù)指導(dǎo)，在下放過程中實(shí)時(shí)調(diào)整導(dǎo)槽方向，防止測(cè)斜管發(fā)生扭曲而產(chǎn)生扭曲誤差。此外，可采用多探頭來消除儀器誤差；對(duì)同一根樁，由多個(gè)工作人員多次重復(fù)測(cè)量，以減小人為誤差。

2 工程概況及測(cè)試方法

2.1 工程概況

廣東省某改擴(kuò)建項(xiàng)目全長57.614 km，采用預(yù)制管樁處理軟基，振動(dòng)法沉樁。共檢測(cè)沉入的7根預(yù)應(yīng)力管樁。

測(cè)點(diǎn)處地基土分為4層：1) 人工填土，厚1.7 m；2) 粉質(zhì)黏土，厚3.3 m；3) 淤泥質(zhì)土，厚1.7 m；4) 卵石土，未揭穿。項(xiàng)目所用預(yù)制管樁樁長10 m，樁端插入卵石土中。

2.2 測(cè)試方法及要求

對(duì)7根預(yù)應(yīng)力管樁樁身垂直度進(jìn)行檢測(cè)。所檢測(cè)管樁樁長10 m左右，外徑300 mm，壁厚75 mm，內(nèi)徑150 mm。所用測(cè)斜裝置探頭長500 mm，測(cè)斜管外徑70 mm，壁厚5 mm，每節(jié)長度為2 m。

考慮到樁身內(nèi)徑較小，為使測(cè)斜管放入管樁后與樁體平行，設(shè)計(jì)一種測(cè)斜管套筒，套筒一側(cè)設(shè)置槽口，用于測(cè)斜管插入后在測(cè)斜管與樁體孔隙部位注漿，以防測(cè)量過程中擾動(dòng)產(chǎn)生誤差。套筒外徑130 mm，內(nèi)徑72 mm，高100 mm；槽口寬30 mm，深14.5 mm(見圖2)。套筒設(shè)置于每節(jié)測(cè)斜管接口處并固定。

圖2 檢測(cè)中所用套筒

在每節(jié)測(cè)斜管外部套1～2個(gè)套筒，以保證測(cè)斜管與管樁平行，并多次注漿，直到管樁內(nèi)徑的水泥漿與管樁頂部平齊。由多個(gè)工作人員采用4套測(cè)斜儀器重復(fù)測(cè)量，且最終不同工作人員使用不同儀器測(cè)得的結(jié)果接近，以最大程度避免單一儀器測(cè)量產(chǎn)生的誤差。

3 測(cè)試結(jié)果及分析

分別以各樁樁頂中心為原點(diǎn)，x軸垂直于道路軸線，其正向指向路基外側(cè)；y軸平行于道路軸線，其正向指向大樁號(hào)方向。各樁樁身垂直度測(cè)量結(jié)果見表1。

表1 各樁樁身垂直度測(cè)量結(jié)果

各樁豎直方向位移見圖3。以各樁底部為固定點(diǎn)，從圖3可看出：各樁從底部向上均有不同程度水平位移，1#～4#樁整個(gè)樁身有明顯傾斜，5#～7#樁傾斜較小。以各樁頂部中心為圓心，各樁底部中心坐標(biāo)見圖4。

圖3 各樁測(cè)斜曲線

圖4 各樁偏移量

所檢測(cè)7根預(yù)制樁沉樁完成后，樁身水平位移量分別為35.06、22.83、33.35、37.51、5.88、9.9、6.14 cm。1#～4#樁有明顯傾斜，5#～7#樁傾斜較小且較接近規(guī)范要求。所用檢測(cè)方法可檢測(cè)出樁身每一點(diǎn)的水平位移，且精度較高，是檢測(cè)預(yù)制管樁樁身垂直度的有效方法。

4 結(jié)語

預(yù)應(yīng)力砼管樁的振動(dòng)式沉樁具有施工簡便、施工機(jī)械小且移動(dòng)方便等優(yōu)點(diǎn)，但缺乏切實(shí)可行的振動(dòng)法沉樁質(zhì)量檢測(cè)評(píng)價(jià)方法與檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。該文提出一種基于測(cè)斜原理的管樁垂直度檢測(cè)方法，并應(yīng)用于廣東省某改擴(kuò)建項(xiàng)目，對(duì)7根振動(dòng)法沉樁進(jìn)行樁身垂直度檢測(cè)，結(jié)果表明該方法簡單可行，可用于預(yù)制管樁樁身垂直度檢測(cè)。