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预制方桩的缺陷分析及治理(一)

摘 要:以某实际工程为背景,介绍在用PIT进行常规的低应变检测和静载荷试验后,发现较高比例的桩在接头位置都存在缺陷,结合相关资料进行综合分析,对桩的缺陷性质做出了正确判别;而后采用动力复位的方法,同时进一步采用PDA打桩分析仪和精密水准仪进行跟踪监测,由此杜绝了工程隐患。

关键字:预制方桩 缺陷 波形曲线 PIT PDA 沉降

0.引言

近年来,预制方桩在上海地区的多层、小高层民用住宅以及工业厂房项目的基桩工程中得到了广泛的应用,随之而来的,由于打桩过程中多节桩接头的焊接质量不好、现场预制而导致桩身混凝土强度偏低、锤击应力过高及土方开挖等施工因素而造成的预制方桩产生裂缝、断裂甚至上下节脱离的工程质量事故时有发生。沉桩后的基桩检测,成为对预制方桩施工质量的主要控制手段之一。

本文以位于上海郊区软弱土层上建造的一12层住宅楼为背景,介绍在用PIT(美)(Pile Integrity Tester) 桩身完整性测试仪进行低应变检测和静载荷试验后,结合沉降测量、地质资料、施工资料等进行综合分析,对桩的缺陷性质做出了正确判别,并采取了动力复位的治理方法及PDA(美)(PileDriving Analyzer)打桩分析仪的高应变法对复位效果进行评判,由此杜绝了工程隐患。

1.工程概况

某民用住宅工程为12层的框剪结构,基桩采用混凝土预制方桩。桩型为JZHb-235-1313B,桩端持力层为⑤-1b粉质粘土夹砂层,单桩抗压承载力设计值为680kN,总桩数为235根。场地地质概况:拟建场地属滨海平原地貌类型,桩长范围内各土层物理力学指标表1。

2.工程桩检测结果

该工程基坑开挖1.5米左右,按设计要求对3根桩进行单桩竖向抗压极限承载力试验,试验前的低应变动测试验发现其中2根的反射波曲线出现明显的接桩位置缺陷,其57#和106#桩低应变反射波曲线分别见图1和图2。

表1 地基土土层分布及物理力学指标  

层号

土层名称

厚  度(m)

比贯入阻力Ps(Mpa)

标准贯入

N63.5(击)

预制桩

fs(kPa)

fp(kPa)

粉质粘土

0.00~2.20

0.60

15

淤泥质粉质粘土

615~8.90

0.48

<6m,15

>6m,20

淤泥质粘土

3.90~8.10

0.59

20

⑤1a

粘土

4.40~7.30

0.80

30

⑤1b

粉质粘土夹砂

2.95~13.20

1.73

5.7

50

1500

⑤4

粉质粘土

0.00~6.30

3.37

7.8

65

2000

⑦1

砂质粉土

0.00~6.55

8.02

25.4

75

4000

⑦2a

粉砂

7.90~14.90

14.27

39.6

90

6000

随后的静载试验结果也表明此2根试验桩的单桩极限抗压承载力均未达到设计值,且其中1根的情况非常典型: Q-S曲线在550kN出现明显向下的拐点,即660kN荷载下的沉降明显增大,是前一级的3倍多,而在770kN后沉降收敛,曲线又开始上翘;从S-lgt曲线中也可以看到660kN荷载级明显曲折,沉降出现极大值。上述现象非常明确的表明本试桩接桩处有明显缺陷,上、下两节桩脱开约15mm,在空隙压实前的竖向极限承载力为550kN, 压实后的竖向极限承载力可以达到1100kN。

综合静载试验和低应变动测试验曲线可表明,在接桩处有明显的脱开缺陷,且由于接桩部位脱节,严重影响其单桩承载力的向上传递,但其上下两节桩的桩身完整性均良好。

后对该工程的全部基桩进行低应变动测试验,检测发现有34根桩在不同程度上在接桩处存在明显的缺陷,事故的规模和性质是显而易见的,为了充分利用脱节的两节桩,并弥补脱节的缺陷,使其缺陷桩的竖向承载力能正常传递,让缺陷桩的单桩极限承载力基本达到设计要求,所以我们采用了锤击技术对其进行动力复位。