预应力管桩成桩质量控制及桩身完整性检测

秦 入 国

(连云港赣榆建设工程质量检测中心,江苏 连云港 222100)

1 预应力管桩概述

1)随着沿海地区经济的发展，基建工程项目建设的扩大和人们居住住房的升级和开发，预应力管桩作为一种新型基桩正快速应用于建筑工程桩基础的设计。特别是地层分布在较厚的淤泥层和软弱黏土层时，在设计桩型时首先考虑型式,预应力管桩现已经有成熟的生产工艺，具有节能环保、提高地基承载能力、加快施工进度、保证工期、能及时发现质量问题和预防控制施工质量，提高工程的施工经济效益的优点。

2)预制管桩的分类根据《先张法预应力砼管桩标准图集》(苏G03—2002)分为多种型号，其中比较常用的是PHC预应力高强混凝土管桩、PC预应力混凝土管桩预PTC应力混凝土薄壁管桩。按外径有多种规格，按桩身混凝土有效预压应力值或其抗弯性能又分为多种型号。预制管桩由专业的生产厂家采用先张法预应力工艺和离心成型、蒸汽养护而成，是空心等截面预制混凝土构件，在桩基础设计中占有重要的地位。

3)预应力管桩的接桩方法及要求：预制管桩拼接成设计需要的有效桩长时常采用端板焊接连接，且接桩原则是在桩尖穿过硬土层后进行，接桩接头不宜超过4个。

2 接桩质量问题成因及质量控制

预应力管桩设计要求有良好的桩身完整性，接桩质量会严重影响预应力管桩的桩身完整性。常见的接桩质量产生原因有：

1)桩顶偏位。

形成原因主要由测量放线失误、打桩顺序不当、接桩不直、基坑土方开挖等引起。预应力管桩是挤土桩，施工顺序不当造成的挤土位移不但会使桩顶偏位还会使桩尖脱离设计标高，降低其承载能力和增大沉降量。接桩不直时在打桩过程其惯性力就不会通过桩的竖向轴线，从而使桩顶偏位还会使接桩部位形成开裂或开焊。质量控制方法：应制定详细可实施性的施工方案，提前制定预案加以防治。

2)桩身倾斜。

形成原因主要有施工场地不平、插桩不直、桩锤桩身不在一条直线上而偏心锤击、送桩器过大或送桩太深、打桩时碰到障碍物等引起。桩身倾斜往往引起接桩部位发生开裂或开焊。质量控制方法：施工场地应平整能负荷桩机行走，根据地勘资料制定打桩方案；现场专人监督打桩时桩身垂直度；有符合送桩深度的送桩器避免送桩超限导致桩偏位。

3)桩顶破碎。

形成原因主要有桩质量不高、过度锤击、中间停歇时间过长或穿透较厚的砂层等引起。质量控制方法：选择质量高工程桩；在打桩时贯入度突然减小，应降低锤距慢慢施打，确有困难时应该查明原因，不可为打入标高盲目锤击；控制贯入度，控制设计桩长。

4)桩身断裂。

根据以往的经验能直接影响桩身断裂的原因主要有接桩质量差、挤土严重时接头被拉脱、偏心锤击、打桩时发生过大的拉应力、开挖基坑不当等原因。质量控制方法：加强现场施工管理和现场监督工作，随时控制贯入度及桩的回弹情况。

5)沉桩达不到设计长度要求。

主要原因：地层下有厚薄不均的砂层、锤击能量不够、打桩顺序不当、打桩停留时间过长等。质量控制方法：根据工程特点选用合理的施工机械、采取合理的打桩顺序、控制好中间的休歇时间。如果沉桩贯入度达到规定值后还是无法达到设计要求时，不可盲目过度锤击。达不到设计要求的数量较多时必须结合勘察和设计部门，提出合理的解决方案后再进行施工。

6)接桩焊接质量。

焊接前先检查端头板的锈蚀情况，做好必要的除锈措施，上下桩对接好并检查其垂直度后由两名焊工相向就位开始焊接，焊接前检查一遍上下板面的平整度，确保对接平整密实，然后沿同一个方向开始焊接，焊接完第1层检查焊缝饱满度并清理焊缝表面进行第2层的焊接，此时应沿着第1层焊缝的相反方向进行，接桩焊接要分多层焊接且不得少于2层，自然冷却后开始施打。

3 预应力管桩的桩身完整性检测要求及工程实例

预应力管桩的完整性检测只能用反射波法来检测，反射波法能应用于所有桩型的检测，是一种瞬态时域分析法，通过一维波动理论分析来判定基桩的桩身完整性。管桩检测的最佳时间就是在成桩后就进行检测。预应力管桩适用于挤土桩，成桩后桩周土就开始产生固结，使桩周土阻尼变大检测时的应力波衰减快，使反射波信号中桩底反射不明显甚至没有桩底反射的现象，此时应查验施工时的纪录。没有桩底反射也是一种正常现象。

下面就工程实例来说明管桩的桩身完整性检测如何全面、客观的加以分析和验证：

1)某工程看台。

设计为预应力管桩，总桩数是60根桩;施工采用的是锤击沉桩。检测时间是在距沉桩完成时间25 d左右，也就是基桩已经完成了规定的休止时间，并做完竖向承载力后进行的检测，那么桩周土已经有了固结时间。检测环境是基槽开挖深度为50 cm，桩头标高均达到设计标高。检测点的布置如图1所示，这样布置可以有4个检测点，每个检测点记录的有效信号都不少于3个。通过对本工程的检测有明显缺陷反射波信号的桩达到40%。如图2所示，然而通过对每根桩的全面检测及采集多个检测点的信号分析，有明显缺陷反射波信号的桩确定为25%。另外的15%是传感器安装位置和激振点位置的变换采集的信号，如图2，图3所示。而图2，图3为同一根桩所采集的信号曲线，那么图3所反映的缺陷反射波要比图2的表现轻微，在2L/c时刻前的缺陷通过分析正是桩身的接桩焊接部位，那么可以判定是局部产生开焊。通过分析客观的评价在2L/c时刻前出现轻微缺陷反射波。

2)某高层住宅。

此工程设计为预应力管桩，总桩数98根桩，采用锤击沉桩。检测时间也是在基桩完成了规定的休止时间，并做完竖向承载力后进行检测。经过对每根桩的全面检测及采集多个检测点的信号分析，2L/c时刻前有明显缺陷反射波信号的桩确定为17%，2L/c时刻前出现严重缺陷反射波信号的桩确定为10%(如图4所示)。2L/c时刻前出现的明显或严重缺陷反射波也正是桩身的接桩焊接部位。由图4可以看出此桩不但出现严重缺陷反射波信号，而且还出现呈现周期性，完全掩饰缺陷以下的桩身完整性情况，那么在6 m缺陷部位以下13 m的桩长中就没有在信号中反映桩的特征。根据工程所处的地质及区域情况还须对其缺陷下部进行验证，综合地质资料、施工条件和施工工艺客观的分析和验证，不宜单凭检测信号定论。

4 结语

预应力管桩接桩质量由于普遍使用，成为较为突出并呈上升趋势的质量问题。有效的控制接桩质量对其他的质量也就相应的得到预防和控制。从以上的工程实例中也看出所产生的质量缺陷的位置就是预应力管桩接桩处，接桩质量是整个打桩施工过程中的关键环节，也是一个薄弱环节、致命环节。作为预应力管桩给我们带来的工效、时效和经济效益的同时，就应该更好的了解和应用它，提高施工管理水平和现场监督力度。为了给工程提供客观、真实、准确的检测数据，在工程检测过程中，要不断积累实践经验结合理论知识来分析和验证每一个检测结果。

参考文献:

[1] 苏G03—2002,先张法预应力混凝土管桩图集[Z].

[2] JGJ 106—2003,建筑基桩检测技术规范[S].