低应变反射波法在偏斜预应力管桩检测中的应用

低应变反射波法在偏斜预应力管桩检测中的应用

林云岳

高州市建设工程质量检测站广东高州525200

摘要：预应力管桩产生偏斜会对基桩以及整个工程造成安全威胁，低应变反射波法是检测基桩完整性的普查方法，合理的运用能够使存在偏斜的预应力管桩在保证结构安全的基础上得以合理使用，文章结合实例介绍该方法在预应力管桩检测中的应用。

关键词：预应力管桩；低应变；完整性；承载力

1引言

预应力管桩由于经济、施工周期较短等优点在建筑基础工程中获得日益广泛的应用。然而，由于开挖的地理环境以及施工工艺的影响可能会导致管桩偏斜，降低管桩的承载力和使用性能，导致事故的发生。由此可见，加强对管桩的质量检测具有重要意义。在众多检测方法中，低应变反射波法具有方便快捷、设备简单、所需费用较低，对桩基造成损伤极小等特点。技术人员通过对反射信息的分析计算，能够判断出桩身的完整性，判定桩身缺陷类型及位置，从而提高桩身完整性，使得桩基承载力和完整性均达到设计要求。基于此，为了使该方法在实践工程中被更充分地利用、更大程度的发挥作用，本文论述了其检测原理，并结合工程实例，就偏斜预应力管桩低应变反射波法检测过程进行了详细阐述。

2低应变反射波法检测原理

低应变反射波法建立在波动理论基础上，将桩假设为一维弹性连续杆，在桩身顶部进行竖向激振产生弹性波，弹性波沿着桩身向下传播，当桩身存在明显差异的界面（如桩底、断桩和严重离析等）或桩身截面积变化（如缩径或扩径）部位，波阻抗将发生变化，从而产生反射波，经接收放大，滤波和数据处理，可以识别来自桩身不同部位的反射信息；通过对反射信息的分析计算，判断桩身混凝土的完整性；同时，根据平均波速校核桩的实际长度，判定桩身缺陷程度及位置。

根据应力波理论，有

VR＝错误！未找到引用源。V1

其中，VI、VR分别为入射波和反射波的质点速度（m/s）；Z1、Z2分别为反射界面上、下部广义波阻抗（N•s/m）。

1）当桩身没有缺陷时，Z1＝Z2，VR＝0，桩身内部不存在反射波，只存在桩底反射。

2）当桩身存在缺陷时，Z2＞Z1，VR与VI同号，即实测时域反射波曲线上反射波与入射波同相；相反，当波阻抗增大时，Z2＞Z1，VR与VI反号，即实测时域反射波曲线上反射波与入射波反相。

3偏斜预应力管桩低应变检测实例分析

3.1工程概况

3.1.1基本概况

本工程为18层高层住宅，底层为整体地下车库，主体为框剪结构，底部采用桩基础，主要桩型为PHC600A130、PC600A110两种，采用静压法进行施工。工程场地西南侧原为水塘，后回填平整，其他区域以菜地为主。地下室开挖深度约5.0m。基坑开挖前静载试验所得结果满足规范和设计要求，基坑开挖后发现基坑西南侧部分工程桩发生严重偏斜，桩身完整性情况有待检测判定。

3.1.2地质概况

据本工程的岩土工程勘察报告，本工程场地勘探深度范围内可划分为10个工程地质层，细分为20个工程地质亚层，基础位于地下水位以下，场地岩土种类较多，均匀性较差，性质变化较大（表1）。本工程场地属三角洲冲积平原，主要特殊性岩土为软土，未发现岩溶、滑波、泥石流、地面沉降等不良地质作用。其中，软土层②-2为泥炭质土，埋藏较浅，厚度较薄（0.30～0.90m）；③-2为淤泥质黏土，厚度变化大（1.20～17.20m，由东向西逐渐增厚），具有高压缩性、高灵敏度、低强度等特性。

3.2低应变反射波法检测结果

3.2.1基本检测

桩基施工完成后，对部分工程桩进行基本抽样检测，检测结果发现场地西南侧部分预应力管桩偏斜严重，且存在明显缺陷。根据对施工现场遗留而尚未打入地下的预应力管桩进行检测，管桩在空气中的波速约为4250m/s。如图1（a）是620＃工程桩（桩长49m，桩径600mm）的低应变反射波法曲线，从波形上看，在距桩顶11m、22m、33m左右存在与入射波同相的反射，且幅值较大，22m、33m处同相反射为缺陷位置多次反射，幅值依次衰减，判定为缺陷桩（Ⅲ类桩），距桩顶11m左右断裂。图1（b）是704＃工程桩（桩长49m，桩径600mm）的低应变反射波曲线，从波形上看，在距桩顶12m、24m左右存在与入射波同相的反射，并依次衰减，判定为缺陷桩（Ⅲ类桩），距桩顶12m左右断裂。基本检测结果显示，偏斜工程桩大部分在第一节焊接处断裂，存在明显缺陷。

3.2.2纠偏后复测

根据低应变反射波法基本检测的结果，对偏斜工程桩进行纠偏处理。为防止在纠偏过程中因纠偏而产生桩身二次断裂，根据设计要求在纠偏完成后进行复测。如图2（a）是620＃工程桩纠偏后的低应变反射波法曲线，从波形曲线上看，与纠偏前基本测试曲线图1（a）相似，同相反射幅值略有减小，但在11m、22m、33m处仍存在多次反射，依旧判定为缺陷桩（Ⅲ类桩），距桩顶11m处断裂。图2（b）是704＃工程桩纠偏后的低应变反射波曲线，波形与基本测试图1（b）相似，在距桩顶12m、24m左右依旧存在与入射波同相的反射，仍判定为缺陷桩（Ⅲ类桩），距桩顶12m左右断裂。纠偏后复测结果显示，偏斜工程桩经过纠偏处理后依旧存在明显缺陷，无法满足设计要求。

3.2.3灌芯后复测

根据低应变反射波法纠偏后复测结果，设计单位要求对纠偏后工程桩进行灌芯补强处理，灌芯深度超过断裂位置2m，而后复测。如图3（a）是620＃工程桩灌芯补强后的低应变反射波曲线，波形曲线与基本检测曲线（图1a）和纠偏后复测曲线（图2a）相比，基本没有同相反射，判定该桩基本完整（Ⅱ类桩）。如图3（b）是704＃工程桩灌芯补强后的低应变反射波曲线，波形曲线与基本检测（图1b）和纠偏后复测曲线（图2b）相比，基本没有同相反射，判定该桩基本完整（Ⅱ类桩）。

3.3静载荷试验结果

为验证纠偏灌芯后工程桩的承载力是否满足设计要求，对620＃和704＃工程桩分别进行竖向抗压静载荷试验，所加最大荷载均为4480KN。图4（a）和图4（b）是620＃和704＃工程桩纠偏灌芯补强后静载荷试验所得Q-S曲线。由图4可以看出，Q-S曲线正常，总沉降和沉降速率满足规范要求，单桩竖向抗压承载力满足设计要求。

4结语

综上所述，在施工中由于土方开挖不当等原因，预应力管桩往住产生偏斜的质量问题。合理利用低应变反射波法，通过对反射信息进行分析计算，判断桩身混凝土的完整性，判定桩身缺陷类型及位置，采取相应的技术处理措施，能够使存在偏斜的工程桩在保证结构安全的基础上得以合理使用，确有必要性与有效性，对类似工程能起到很好的借鉴作用。但是，笔者建议在低应变反射波法应用于偏斜预应力管桩检测时，还应结合工程的实际情况，注意排除各种不良因素的影响。

参考文献：

[1]周鑫鑫.低应变检测完整性判定的综合分析方法及其工程应用[J].城市建筑.2013（24）

[2]朱光远.预应力混凝土管桩低应变检测完整性判定的综合分析方法[J].建筑技术开发.2014（11）

[3]宋志刚；王冠军.预应力管桩实际应用中存在问题的分析研究[J].城市建设理论研究.2013.（15）