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反射波法及孔内摄像法在桩身完整性检测中的应用实践与处理

2024-11-11 82 上传者：管理员

摘要：预应力高强混凝土管桩（PHC管桩）作为一种现代建筑基础的重要材料，其施工质量是不可忽视的。本文通过工程实例采用低应变反射波法及孔内摄像法共同检测桩身完整性，充分体现了两种不同方法之间的相互补充、相互验证，对PHC管桩桩身的完整性判断做到更加准确，为后续的施工处理提供可靠的依据。

关键词：
PHC管桩检测
反射波法
孔内摄像法
运输吊装
预应力管桩
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随着现代建筑的不断发展，PHC管桩经过技术的不断改进，已被广泛应用到各类建筑中，其优点是施工便捷、成本更低、可大幅度缩短工期。缺点是对施工地质状况要求较高，如淤泥土、新填土、软土等场地会出现挤土效应，造成浮桩。在地下障碍物、孤石较多、软硬明显场地施工难度大，会造成桩身裂缝、断桩甚至废桩。

工程实践中发现，PHC管桩的施工过程、运输吊装、焊接质量是否满足国家标准《钢结构焊接规范》GB50661-2011[1]的有关规定、焊缝质量是否满足焊缝无损探伤检测[2]等，均影响PHC管桩成桩质量，因此在施工后采用低应变反射波法检测进行普查尤为重要。反射波法操作简单、灵活、便捷、检测成本低，被广泛应用，但此方法也存在其局限性，如对缺陷无法定量分析、多个缺陷易出现漏判，长径比超出一定范围，反射波将无法传播到达。根据国家现行行业标准《建筑基桩检测技术规范》JGJ 106-2014规定：“当通过两种或两种以上检测方法的相互补充、验证，能有效提供基桩检测结果判定的可靠性，应选择两种或两种以上的检测方法”[3]，因此福建省住房和城乡建设厅于2017年1月发布了闽建建[2017]1号《关于进一步规范桩基测的通知》,文件中明确指出对于采用预应力管桩的桩基工程应进行全数桩身质量检测即低应变法检测，并同时指出：“当出现3节及以上的预制桩、桩长超过40m、桩底反射不明显的桩需增加其它检测方法”。本文通过低应变反射波法和孔内摄像法联合检测的工程实例，充分验证说明了对于PHC管桩的桩身完整性检测，采用两种方法的必要性与可行性。

1、低应变反射波法联合孔内摄像法检测

反射波法和孔内摄像法联合检测PHC管桩的接桩处和桩身的砼裂缝缺陷。首先采用低应变反射波法对PHC管桩全数进行桩身完整性的普查，而后再通过孔内摄像法对桩身完整性存在严重缺陷或明显缺陷的基桩进行复核验证。通过对整桩或桩身局部进行拍摄，摄取孔内壁结构图像照片，观察桩身是否存在弯曲、裂缝，裂缝宽度、长度等，上下段是否出现错位，混凝土是否脱落、破碎、破碎区域等，孔内是否有渗水等。可以直观地识别桩身缺陷位置、形式、大小，综合评定桩身完整性，为后续工程处理提供更可靠的依据。

2、工程应用实践案例

2.1 工程概况

该项目位于福建省三明市某县城一厂房，桩型均为PHC500-125-AB预制管桩，设计总桩数135根，桩身砼强度为C80，单桩竖向抗压承载力极限值为3600kN，桩端持力层为砂土状强风化，施工桩长约在29m～33m，接桩方式均采用焊接接桩，液压锤击成桩。该135根PHC管桩施工完成后，全数进行低应变反射波法检测，反射波法检测后根据实测时域曲线分析判断Ⅰ类桩46根，约占34%；Ⅱ类桩51根，约占38%；Ⅲ类桩26根，约占19%；Ⅳ类桩12根，约占9%。由于管桩现场施工后出现大量的Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类桩，占比较高且缺陷明显的桩根据桩位布置分布情况来看，具有明显的区域性，因此建设单位、设计单位、勘察单位、及施工等单位各个参建方极为重视。经过几方参建单位的多次会议商讨决定，对135根桩进行低应变反射波法检测，结果判定桩身完整性为Ⅱ类的桩采取细石钢筋混凝土灌芯，灌芯深度至缺陷位置以下3m左右。而桩身完整性判定为Ⅲ、Ⅳ类的桩则由设计单位给出具体基础变更方案后进行补桩处理。然而在后续补桩施工过程中发现，仍高频率的出现桩身完整性缺陷明显的桩，根据低应变反射波法实测时域曲线判断，桩身缺陷位置基本均出现在配桩接桩的第一个接缝处附近，因此初步推断是焊接接桩的焊缝出现裂缝，因此造成反射波法测试时域曲线在2L/c时刻前出现反射波[1]，根据时域信号曲线特征分析，判定桩身完整性类别为Ⅲ类。各参建方提出诸多客观因素，如焊接工人的焊接技术问题、焊接时间问题、焊后的冷却时长问题、桩身自身质量问题等诸多因素。为严格控制和减少客观因素的影响，各参建方采取现场监督旁站，严格把关检查桩身质量、监督焊接工艺流程、冷却时间、甚至更换高级焊工等。在严格把控桩身质量、焊缝质量的前提下，再进行打桩施工。但是即便如此，仍然出现桩身完整性缺陷明显的桩，且基本处于接桩处附近。后经各参建方过会讨论，抽取一部分桩身完整性缺陷明显的桩，进行孔内摄像检测复核。

2.2 反射波法和孔内摄像法检测结果对比

该项目选取4根典型桩的测试结果进行分析对比，检测桩的基本信息，见表1。

表1 低应变反射波法检测基本参数

首先通过低应变反射波法检测判定PHC管桩桩身存在明显缺陷。后经过孔内摄像法检测可以判定PHC桩接桩缝附近出现裂缝渗水，桩身存在缺陷。通过反射波法和孔内摄像法联合检测可以看出检测结果基本吻合，虽然G1-125-1号桩两种检测方法缺陷位置出现偏差，但也印证了反射波法检测的局限，更加说明增加桩身完整性检测方法的必要性，更为后续拟定工程处理方案提供有效的依据。

反射波法实测时域曲线见图1，孔内摄像法检测实测图像见图2。

图1 反射波法实测时域曲线图

图2 孔内摄像法实测图像

2.3 工程处理

对PHC管桩低应变反射波法检测存在明显缺陷的桩，抽取其中反射波较为明显的桩进行孔内摄像检测，通过两种检测方法不难看出，其检测结果基本吻合。可以判定PHC管桩在施工过程中，由于是采用一体化圆锥形桩尖，地质软硬变化明显，且施工桩长较长，因此在施工过程中对桩身产生了较大的水平方向剪切力，导致桩身出现裂纹。经各参建单位开会商定，对后续补桩中出现缺陷明显的桩进行高压注浆处理。高压注浆流程：清孔→封堵→制浆→注浆→稳压(完成注浆)→养护→复测。

首先对PHC管桩进行清孔，清孔至第二个接桩头位置以下至少3m的深度范围。水泥浆液使用42.5普通硅酸盐水泥清水制成，水灰比为0.5～0.6,微膨胀剂(UEA)掺入量为2%～5%,浆液要求流动性好,浆液应在达到初凝时间前使用,如超过初凝时间，不得使用。注浆前管道接头、阀门、压力表等均应连接牢固、密封。在同一条注浆回路中，其中一条注浆时,为防止浆液从出浆口溢出，其它回路的阀门应全部关闭,确保管中压力满足要求。为确保证注浆效果,注浆压力应控制在4～6MPa，当注浆压力逐步上升时,表明内部孔隙逐步被水泥浆填充并趋于闭浆稳定,若压力不再下降,稳压在4～6MPa约30秒后方可中止注浆。

2.4 处理后复检

高压注浆完成后，待水泥浆龄期到达28天后，对注浆后的PHC管桩进行低应变反射波法复测，复测结果显示反射波法的实测时域曲线基本正常，接桩处附近的反射波已基本消失，表明PHC管桩接桩处附近的裂缝，通过高压注浆的方式将缝隙填满，使其混凝土之间重新粘结，形成完整体。说明采用高压注浆处理PHC管桩裂缝问题是可行且有效的。处理后部分桩实测时域曲线见图3。

图3 处理后桩实测时域曲线图

3、结论

本文结合某实际工程案例，对采用低应变反射波法和孔内摄像法联合检测PHC管桩的桩身完整性进行了分析、对比，得到以下结论：

⑴当采用低应变反射波法检测PHC管桩时，如果实测时域曲线在管桩接桩处附近出现明显反射波、长径比较大（建议不大于30）或大于1个接头的PHC管桩，可以综合使用孔内摄像法对低应变反射波法检测结果进行复核验证，一定程度上弥补低应变反射波法检测的漏判、错判，从而提高桩身质量的检测精度，使检测结果更加准确可靠。

⑵对于PHC管桩接桩处附近的裂缝缺陷采用高压注浆的方式，根据实际案例可以看出，高压注浆可以有效地改善甚至修复缺陷裂缝，提高了工程使用的安全性。

参考文献:

[1]GB50661-2011钢结构焊接规范[S].

[2]GB/T 50621-2010钢结构现场检测技术标准[S].

[3]JGJ 106-2014建筑基桩检测技术规范[S].

文章来源:王国才.反射波法及孔内摄像法在桩身完整性检测中的应用实践与处理[J].广东建材,2024,40(11):67-69.