經驗交流：管樁工程質量驗收與檢測
發布時間：2010-01-14 共1頁
一、前言
混凝土樁在施工結束后，其承載力是否能夠滿足設計要求?樁身質量是否存在可能影響結構安全性的缺陷?在樁基礎工程質量驗收時，這是兩個必須解決的問題。
在20世紀80年代之前，預制樁在施工過程中是采用“打樁公式”(世界上的打樁公式有100多個)復核承載力估算值。對灌注樁，在1981年頒布執行的《工業與民用建筑灌注樁基礎設計與施工規程》中規定：“在施工時對樁身質量和承載力有疑問時，可采用荷載試驗或其它檢驗手段進行檢查，其數量由設計、施工及其它有關單位共同研究決定”。在當時，這個“其它檢驗手段”實際上只有“聲波透射法”。自1982年起，國內一些科研單位和專院校對“其它檢驗手段”進行研究，取得了許多成果：屬高應變系列的有“錘擊貫入試樁法”和“P?D?A法”；屬低應變系列的有“機械阻抗法”、“反射波法”和“動參數法”。1995年，出版了行業標準《基樁低應變動力檢測規程》(JGJ／T93--95)，1997年出版了《基樁高應變動力檢測規程》(JGJl06---97)，2003年出版了《建筑基樁檢測技術規范》(JGJl06-2003)。這些動態測試的方法，為樁基工程質量驗收提供了定性和定量判別的重要參考依據。
二、低應變動測方法的局限性
1、只能有效地探測到樁頂以下第一個缺陷的界面。
不論是采用頻域或是時域的分析方法，當應力波在樁頂以下第一個界面反射后，如果還有第二個缺陷，很難接收到第二個界面的信號。
2、只能做定性判定。
由于樁的尺寸效應、測試系統的幅頻相頻響應，高頻波的彌散、濾波等造成的實測波形畸變，以及樁側土阻尼、土阻力和樁身阻尼的耦合影響，尚不能做到定量判定。而且，對于樁身不同類型的缺陷性質僅憑信號也難以區分(如灌注樁的縮頸與鼓肚，以及局部松散、夾泥、裂縫、空洞等等)。
3、對鋼管樁和異型樁不適用。
低應變法的理論基礎是以一維線彈性桿件模型為依據，要求應力波在樁身中傳播時平截面假設成立，故不適用于鋼管樁和異型(如H型)樁。對于混凝土管樁來說，目前尚在進一步探索中，有試驗表明：當TP(脈沖寬度)=1.5ms，即λ(特征波長)=6.45m時，在(激振點平面以下深度)Z=2R的截面上平截面假設可以成立，但在Z=4R的截面上，平截面假設不成立。隨著λ／R的減小，尺寸效應引起的平截面假設失效和高頻干擾加劇，導致實測波形嚴重畸變，使一維理論探測樁身缺陷的適用性打折扣。再有，開口管樁的底部有土塞，應力波在傳至土塞上部界面時遇不同阻抗，產生反射和透射；同理，當管內積水時，積水界面也會產生反射與透射；這些因素對探測樁身缺陷形成嚴重干擾。
三、承載力和樁身質量的驗收標準問題
《建筑地基基礎工程施工質量驗收規范》(GB50202—2002)首次明確規定了在樁基礎施工結束后，要進行承載力檢驗和樁身質量檢驗，并規定了這兩項是驗收時的主控項目(主控項目在驗收時必須100％達到合格標準)。但遺憾的是沒有給出“允許偏差或允許值”。
對于承載力驗收而言，如果某一受檢樁的單樁承載力特征值沒有滿足設計要求(即出現了負偏差)，那么它偏差了多少算不合格呢?是不是只要出現了負偏差就算該主控項目不合格?
對于樁身質量驗收而言，如果是采用低應變法進行檢驗，由于其不能作出定量判定，其檢驗結果只能作為驗收時的參考依據，而不能對該主控項目是否達到合格標準做出結論。況且，《建筑地基基礎工程施工質量驗收規范》對該主控項目也沒有給出“合格標準”，導致驗收時經常發生扯皮，監理工程師在簽字時筆頭重、手發抖。
四、管樁的承載力與樁身質量驗收
1、豎向抗壓承載力
管樁按其樁徑來說，一般屬于中等直徑樁。在施工結束后對其承載力進行檢驗時，采用靜載荷(慢速維持荷載法)試驗方法進行檢驗還是比較方便的，在多數情況下可以利用靜壓樁機作為反力裝置。筆者建議驗收時按下列幾點執行：
1．1受檢樁的最加載值由設計單位書面提出；受檢樁的數量按相關規定執行。試驗方法采用慢速維持荷載法。
1．2經檢驗承載力不能滿足設計要求，即可判定該主控項目不合格(即不允許出現負偏差)。
1．3主控項目出現不合格項時，由設計單位提出處理方案，經施工單位實施后，再進行二次驗收
2、樁身質量
管樁是工廠生產的產品，經檢驗合格后方可出廠。管樁運達現場后，購貨方代表和監理工程師要按檢驗批進行驗收。這里所講的“樁身質量"，是指樁施工結束(入土)后的樁身質量。此時的樁身質量可能存在抱裂、壓爆、局部磕損或缺損、環向或縱向裂縫、接頭焊接質量問題等等。管樁的有些樁身質量問題在施工過程中就被發現(如抱裂、磕損或吊裝不當引起的裂縫等)，得到及時處理。樁在入土后雖然看不見，但從壓樁時壓力與貫入度的變化(結合地質條件分析)，壓樁完成后土塞的高度，管內積水等情況，現場施工人員和監理工程師對樁身質量也可作判斷。如果采用低應變法進行樁身質量檢測，如前所述具有一定的局限性和不適用的可能。現在筆者推薦一種新的檢測方法：孔內數字電視檢測法。該法采用孔內電視攝像儀進行探測，能對管(孔)中出現的缺陷進行定性和定量判定，具有檢測方便快捷、檢測結果直觀的特點。該方法解決了其它方法不能定量、對缺陷性質難以判定的問題，是樁身質量檢測手段的一進步。
當檢測手段能夠對樁身質量作出定量判定時，筆者建議對管樁樁身質量的驗收標準作如下規定：
經檢驗，樁身存在下列缺陷時，應判定為不合格樁：
(1)裂縫環狀閉合且上段與下段已發生錯位的斷樁；
(2)環狀裂縫已達周長的1／2及以上的裂縫；
(3)局部破損面于50cm2的樁；
(4)縱向裂縫最寬度≥lmm，長度≥20cm。
上述第2、3、4種情況的樁，若設計單位認為經處理后可以按正常樁使用或降低標準使用，應由施工單位負責提出處理方案報設計單位認可后，組織實施。處理完畢后，進行二次驗收。二次驗收時，應由建設單位、監理單位、設計單位和施工單位共同簽署意見。
混凝土樁在施工結束后，其承載力是否能夠滿足設計要求?樁身質量是否存在可能影響結構安全性的缺陷?在樁基礎工程質量驗收時，這是兩個必須解決的問題。
在20世紀80年代之前，預制樁在施工過程中是采用“打樁公式”(世界上的打樁公式有100多個)復核承載力估算值。對灌注樁，在1981年頒布執行的《工業與民用建筑灌注樁基礎設計與施工規程》中規定：“在施工時對樁身質量和承載力有疑問時，可采用荷載試驗或其它檢驗手段進行檢查，其數量由設計、施工及其它有關單位共同研究決定”。在當時，這個“其它檢驗手段”實際上只有“聲波透射法”。自1982年起，國內一些科研單位和專院校對“其它檢驗手段”進行研究，取得了許多成果：屬高應變系列的有“錘擊貫入試樁法”和“P?D?A法”；屬低應變系列的有“機械阻抗法”、“反射波法”和“動參數法”。1995年，出版了行業標準《基樁低應變動力檢測規程》(JGJ／T93--95)，1997年出版了《基樁高應變動力檢測規程》(JGJl06---97)，2003年出版了《建筑基樁檢測技術規范》(JGJl06-2003)。這些動態測試的方法，為樁基工程質量驗收提供了定性和定量判別的重要參考依據。
二、低應變動測方法的局限性
1、只能有效地探測到樁頂以下第一個缺陷的界面。
不論是采用頻域或是時域的分析方法，當應力波在樁頂以下第一個界面反射后，如果還有第二個缺陷，很難接收到第二個界面的信號。
2、只能做定性判定。
由于樁的尺寸效應、測試系統的幅頻相頻響應，高頻波的彌散、濾波等造成的實測波形畸變，以及樁側土阻尼、土阻力和樁身阻尼的耦合影響，尚不能做到定量判定。而且，對于樁身不同類型的缺陷性質僅憑信號也難以區分(如灌注樁的縮頸與鼓肚，以及局部松散、夾泥、裂縫、空洞等等)。
3、對鋼管樁和異型樁不適用。
低應變法的理論基礎是以一維線彈性桿件模型為依據，要求應力波在樁身中傳播時平截面假設成立，故不適用于鋼管樁和異型(如H型)樁。對于混凝土管樁來說，目前尚在進一步探索中，有試驗表明：當TP(脈沖寬度)=1.5ms，即λ(特征波長)=6.45m時，在(激振點平面以下深度)Z=2R的截面上平截面假設可以成立，但在Z=4R的截面上，平截面假設不成立。隨著λ／R的減小，尺寸效應引起的平截面假設失效和高頻干擾加劇，導致實測波形嚴重畸變，使一維理論探測樁身缺陷的適用性打折扣。再有，開口管樁的底部有土塞，應力波在傳至土塞上部界面時遇不同阻抗，產生反射和透射；同理，當管內積水時，積水界面也會產生反射與透射；這些因素對探測樁身缺陷形成嚴重干擾。
三、承載力和樁身質量的驗收標準問題
《建筑地基基礎工程施工質量驗收規范》(GB50202—2002)首次明確規定了在樁基礎施工結束后，要進行承載力檢驗和樁身質量檢驗，并規定了這兩項是驗收時的主控項目(主控項目在驗收時必須100％達到合格標準)。但遺憾的是沒有給出“允許偏差或允許值”。
對于承載力驗收而言，如果某一受檢樁的單樁承載力特征值沒有滿足設計要求(即出現了負偏差)，那么它偏差了多少算不合格呢?是不是只要出現了負偏差就算該主控項目不合格?
對于樁身質量驗收而言，如果是采用低應變法進行檢驗，由于其不能作出定量判定，其檢驗結果只能作為驗收時的參考依據，而不能對該主控項目是否達到合格標準做出結論。況且，《建筑地基基礎工程施工質量驗收規范》對該主控項目也沒有給出“合格標準”，導致驗收時經常發生扯皮，監理工程師在簽字時筆頭重、手發抖。
四、管樁的承載力與樁身質量驗收
1、豎向抗壓承載力
管樁按其樁徑來說，一般屬于中等直徑樁。在施工結束后對其承載力進行檢驗時，采用靜載荷(慢速維持荷載法)試驗方法進行檢驗還是比較方便的，在多數情況下可以利用靜壓樁機作為反力裝置。筆者建議驗收時按下列幾點執行：
1．1受檢樁的最加載值由設計單位書面提出；受檢樁的數量按相關規定執行。試驗方法采用慢速維持荷載法。
1．2經檢驗承載力不能滿足設計要求，即可判定該主控項目不合格(即不允許出現負偏差)。
1．3主控項目出現不合格項時，由設計單位提出處理方案，經施工單位實施后，再進行二次驗收
2、樁身質量
管樁是工廠生產的產品，經檢驗合格后方可出廠。管樁運達現場后，購貨方代表和監理工程師要按檢驗批進行驗收。這里所講的“樁身質量"，是指樁施工結束(入土)后的樁身質量。此時的樁身質量可能存在抱裂、壓爆、局部磕損或缺損、環向或縱向裂縫、接頭焊接質量問題等等。管樁的有些樁身質量問題在施工過程中就被發現(如抱裂、磕損或吊裝不當引起的裂縫等)，得到及時處理。樁在入土后雖然看不見，但從壓樁時壓力與貫入度的變化(結合地質條件分析)，壓樁完成后土塞的高度，管內積水等情況，現場施工人員和監理工程師對樁身質量也可作判斷。如果采用低應變法進行樁身質量檢測，如前所述具有一定的局限性和不適用的可能。現在筆者推薦一種新的檢測方法：孔內數字電視檢測法。該法采用孔內電視攝像儀進行探測，能對管(孔)中出現的缺陷進行定性和定量判定，具有檢測方便快捷、檢測結果直觀的特點。該方法解決了其它方法不能定量、對缺陷性質難以判定的問題，是樁身質量檢測手段的一進步。
當檢測手段能夠對樁身質量作出定量判定時，筆者建議對管樁樁身質量的驗收標準作如下規定：
經檢驗，樁身存在下列缺陷時，應判定為不合格樁：
(1)裂縫環狀閉合且上段與下段已發生錯位的斷樁；
(2)環狀裂縫已達周長的1／2及以上的裂縫；
(3)局部破損面于50cm2的樁；
(4)縱向裂縫最寬度≥lmm，長度≥20cm。
上述第2、3、4種情況的樁，若設計單位認為經處理后可以按正常樁使用或降低標準使用，應由施工單位負責提出處理方案報設計單位認可后，組織實施。處理完畢后，進行二次驗收。二次驗收時，應由建設單位、監理單位、設計單位和施工單位共同簽署意見。
