王蘭軍

（北京鐵城建設(shè)監(jiān)理有限責(zé)任公司 北京市 100039）

低應(yīng)變反射波法檢測(cè)軟基處理工程預(yù)應(yīng)力管樁質(zhì)量的探討

王蘭軍

（北京鐵城建設(shè)監(jiān)理有限責(zé)任公司 北京市 100039）

針對(duì)低應(yīng)變反射波法在檢測(cè)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁施工質(zhì)量時(shí)，因管樁接頭部位的信號(hào)反射引起的誤判問題，本文結(jié)合市域鐵路溫州南站路基工程軟基處理的工程實(shí)踐，提出幾點(diǎn)建議。

反射波法；管樁；焊縫；阻抗

引言

先張法預(yù)應(yīng)力管樁在工廠預(yù)制，運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)后通過樁機(jī)打入或壓入，施工速度快，而且工程造價(jià)適宜，在沿海鐵路、公路軟基處理工程中廣泛采用。溫州市域鐵路溫州南站路基工程設(shè)計(jì)采用PC-A（500）-100型預(yù)應(yīng)力管樁對(duì)軟基進(jìn)行加固處理，管樁施工前期，政府質(zhì)量監(jiān)督部門委托的檢測(cè)單位采用低應(yīng)變反射波法對(duì)樁身質(zhì)量進(jìn)行了檢測(cè)，Ⅲ類樁占20%，由此引發(fā)了對(duì)低應(yīng)變反射波法檢測(cè)預(yù)應(yīng)力管樁質(zhì)量的驗(yàn)證、論證和研討。

1 工程概況

溫州市域鐵路S1線溫州南車站為地面站，站場(chǎng)和正線路基軟基處理采用了先張法預(yù)應(yīng)力管樁、高壓旋噴樁、鋼筋混凝土灌注樁等型式，其中預(yù)應(yīng)力管樁為PC-A（500）-100-a型，樁徑500mm，壁厚100mm，端頭板規(guī)格同管壁，厚度20mm，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)41m。

本工程處于沖海積平原區(qū)，廣泛分布褐色流塑狀淤泥和淤泥質(zhì)粘土，層厚最厚達(dá)37m，土的地基容許承載力45～70kp、天然含水率71～49%，塑性指數(shù)26.48～27.08%、液性指數(shù)1.34～1.2%。

2 預(yù)應(yīng)力管樁施工與檢測(cè)

2.1 預(yù)應(yīng)力管樁生產(chǎn)與進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)

預(yù)應(yīng)力管樁由專業(yè)廠家按照浙江省標(biāo)準(zhǔn)圖集《先張法預(yù)應(yīng)力管樁》2010浙C22中PC-A（500）-100型對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)參數(shù)生產(chǎn)，管樁進(jìn)場(chǎng)時(shí)對(duì)其外觀質(zhì)量包含粘皮與麻面、樁身合縫漏漿、局部磕碰、表面裂縫、內(nèi)外表面露筋、樁端面平整度、斷筋脫頭、樁套箍凹陷、內(nèi)表面混凝土脫落等9項(xiàng)指標(biāo)和長(zhǎng)度、外徑、壁厚等3項(xiàng)尺寸偏差進(jìn)行了檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)不合格的隨車清退出場(chǎng)。

2.2 打樁

施工現(xiàn)場(chǎng)采用ZJ80型錘擊式打樁機(jī)打入管樁，每根樁用2×14m+1×13m 3節(jié)隨機(jī)組合，接頭端板坡口采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊焊接，焊接完成冷卻約10min，檢查焊縫外觀質(zhì)量合格后再對(duì)焊縫作防腐處理，接頭處理完成，繼續(xù)打入管樁直至達(dá)到設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)或終錘條件。

2.3 檢測(cè)情況

試樁完成后，業(yè)主委托的某檢測(cè)單位采用低應(yīng)變反射波法對(duì)樁身完整性進(jìn)行了檢測(cè)，共檢測(cè)5根樁，100%為Ⅱ類樁；施工完成約100根樁后，質(zhì)量監(jiān)督部門委托的檢測(cè)單位對(duì)樁身質(zhì)量進(jìn)行了監(jiān)督抽查，共檢測(cè)15根樁，樁身完整性判定Ⅰ、Ⅲ類樁各占20%，Ⅱ類樁占60%；因檢測(cè)出了Ⅲ類樁，工地停工，業(yè)主委托另一家檢測(cè)單位對(duì)多方在場(chǎng)監(jiān)督打入的管樁進(jìn)行了檢測(cè)，共檢測(cè)6根樁，Ⅲ類樁占83%，Ⅱ類樁占17%，無Ⅰ類樁。

2.4 檢測(cè)報(bào)告分析

經(jīng)對(duì)各家檢測(cè)單位檢測(cè)報(bào)告進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)存在以下共同點(diǎn)：無論樁身完整性判定的Ⅱ類樁還是Ⅲ類樁，報(bào)告描述的缺陷均出現(xiàn)在靠近地面的第一個(gè)樁端板接頭附近；實(shí)測(cè)信號(hào)曲線在靠近地面的第一個(gè)樁端板接頭附近產(chǎn)生明顯的反向反射和同向反射，再往下少見反射波，即使出現(xiàn)，也是在第二個(gè)接頭附近，而且幅值很低，見圖1。

3 驗(yàn)證和擴(kuò)大檢測(cè)

3.1 滲透法檢測(cè)焊縫質(zhì)量

圖1 41m長(zhǎng)管樁典型實(shí)測(cè)波形圖

由于低應(yīng)變反射波法實(shí)測(cè)信號(hào)曲線反射波均出現(xiàn)在樁端板接頭附近，為求證焊縫質(zhì)量對(duì)低應(yīng)變反射波法實(shí)測(cè)信號(hào)反射波的影響，焊接完成后，試驗(yàn)人員首先采用HP-ST型滲透劑、HD-ST型顯像劑對(duì)焊縫質(zhì)量進(jìn)行滲透檢測(cè)，符合JB/T4730.5-2005（Ⅰ級(jí)）標(biāo)準(zhǔn)要求，再對(duì)平躺在地面的樁身進(jìn)行低應(yīng)變反射波法檢測(cè)，獲取的實(shí)測(cè)信號(hào)曲線同樣是在焊縫處產(chǎn)生反射波（見圖2）。因此，將正常的接樁信號(hào)反射作為缺陷反射波判定樁身完整性類別是不可信的。

圖2 在地面平躺焊接的管樁實(shí)測(cè)波形圖

3.2 靜載試驗(yàn)

在低應(yīng)變反射波法檢測(cè)的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類樁中隨機(jī)各抽取1根樁，進(jìn)行單樁豎向抗壓靜荷載試驗(yàn)，試驗(yàn)極限承載力均超過設(shè)計(jì)值，且互差值在10%以內(nèi)。受檢樁的承載力滿足設(shè)計(jì)要求。

3.3 孔內(nèi)攝像

在低應(yīng)變反射波法檢測(cè)樁身完整性被判為Ⅲ類的管樁中隨機(jī)抽取4根樁，由施工單位委托的檢測(cè)單位采用基樁孔內(nèi)攝像法采樣1024點(diǎn)進(jìn)行了驗(yàn)證檢測(cè)，除其中1根樁在靠近地面的第一個(gè)接頭焊縫處存在輕微細(xì)縫，其它均未發(fā)現(xiàn)明顯缺陷。

4 管樁接頭部位反射的原因分析

4.1 管樁與接頭端板交界處的反射

預(yù)應(yīng)力管樁各管節(jié)間通常采用接頭端板焊接連接，假設(shè)上下兩節(jié)的端板全斷面焊接良好，完全不留縫隙，這時(shí)將接頭鋼板看成一個(gè)整體，應(yīng)力波就是在混凝土-鋼板-混凝土間傳遞。由于接頭鋼板的廣義波阻抗比混凝土的廣義波阻抗大，根據(jù)一維縱波理論，管樁與接頭端板交界處會(huì)產(chǎn)生一個(gè)反向反射和一個(gè)同向反射。

4.2 上下端板接縫處的反射

工程實(shí)踐中，上下節(jié)兩塊端板是沒有焊接成一個(gè)整體的，設(shè)計(jì)端板寬度與管樁壁厚相同，而焊縫坡口深度為12mm，大約為端板寬度的1/9，如果打樁時(shí)上下兩節(jié)管樁相對(duì)傾斜（允許偏差0.5%樁長(zhǎng)），則焊縫以外端板的一部分是沒有連接成一體的，接頭處激振應(yīng)力波由端板-焊縫-端板傳遞，當(dāng)焊縫面積相對(duì)于接頭端板面積發(fā)生變化時(shí)，接頭處的阻抗變化明顯，因此在焊縫位置會(huì)產(chǎn)生明顯的反射。樁端板焊接見圖3。

圖3 樁端連接鋼板焊縫坡口和管樁接頭焊縫示意圖

根據(jù)波形疊加原理，管樁與接頭端板交界處的反射波同焊縫處的反射波疊加，就形成了管樁接頭位置的信號(hào)反射曲線。上圖1是本案例中被各檢測(cè)單位對(duì)管樁完整性判定結(jié)論不一致的管樁信號(hào)反射曲線，雖然判定結(jié)論不一致，但各單位給出的波形圖是一致的。

5 幾點(diǎn)建議

5.1 區(qū)別對(duì)待管樁接頭位置和接頭以外樁身部位的信號(hào)反射

樁身部位的信號(hào)反射波是由樁身裂縫、截面變化等缺陷引起的缺陷反射波，應(yīng)作為判定樁身完整性類別的依據(jù)；接頭部位的正常信號(hào)反射，不能作為缺陷反射波判定樁身完整性。

5.2 采用不同的檢測(cè)方法驗(yàn)證檢驗(yàn)

對(duì)檢測(cè)結(jié)論持有異議時(shí)，應(yīng)采用單樁豎向抗壓靜荷載試驗(yàn)、孔內(nèi)攝像等方法對(duì)檢測(cè)到的缺陷樁進(jìn)行驗(yàn)證檢驗(yàn)，檢驗(yàn)成果提供給原低應(yīng)變反射波法檢測(cè)單位，作為其判定受檢樁樁身完整性類別的參考依據(jù)。如本案例委托多家檢測(cè)單位按照相同的低應(yīng)變反射波法驗(yàn)證檢驗(yàn)，由于各單位均是具備資格的獨(dú)立法人單位，其檢測(cè)報(bào)告的法律地位相同，對(duì)同一檢測(cè)對(duì)象作出不同的檢測(cè)結(jié)論，工程驗(yàn)收時(shí)不知該依據(jù)哪一家的檢測(cè)結(jié)論。如若此，不僅沒能解決檢測(cè)出現(xiàn)的問題，還給工程管理增加了難度。

5.3 客觀、公正的判定原則

低應(yīng)變反射波法檢測(cè)樁身完整性，采集和處理信號(hào)的方法、原理都相同，不同的是操作和分析評(píng)判的人員。檢測(cè)人員應(yīng)根據(jù)采集的信號(hào)數(shù)據(jù)對(duì)檢測(cè)對(duì)象作出客觀、公正的判定，為工程建設(shè)單位提供準(zhǔn)確、科學(xué)的驗(yàn)收依據(jù)。

5.4 修訂基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范

目前國(guó)家和鐵路行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范低應(yīng)變反射波法（瞬態(tài)激振時(shí)域頻域分析法）適用的是對(duì)樁長(zhǎng)一般不大于40m規(guī)則截面混凝土樁身完整性的檢測(cè)，為避免將管樁接頭部位的正常反射誤判為缺陷反射波，建議對(duì)基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范增加管樁檢測(cè)的相關(guān)條款，細(xì)化管樁檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

6 結(jié)束語

預(yù)應(yīng)力管樁在工廠完成預(yù)制，生產(chǎn)速度快、質(zhì)量穩(wěn)定，多年來，已在公路、鐵路以及軌道交通工程地面車站、停車場(chǎng)等軟基處理工程中廣泛應(yīng)用，但其在打（壓）樁過程中對(duì)周邊建構(gòu)筑物、河岸堤壩等造成的擠壓效應(yīng)等不利因素，設(shè)計(jì)、施工階段都應(yīng)采取可行的工程措施加以解決；管樁施工質(zhì)量檢測(cè)、驗(yàn)收中存在的誤判、錯(cuò)判等問題，也需要廣大工程建設(shè)者深入研究、不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，使之更好地應(yīng)用于建設(shè)項(xiàng)目的軟基處理工程，為我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)發(fā)揮更大作用。

[1]《鐵路工程基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》（TB10218-2008）[S].2008，06.

[2]《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》（JGJ106-2014）[S].2014，04.

[3]《基樁孔內(nèi)攝像檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》（CECS253：2009）[S].2009，03.

[4]王雪峰，吳世民.基樁動(dòng)測(cè)技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社，2001.

[5]王靖濤.基樁應(yīng)力波檢測(cè)理論及工程應(yīng)用[M].北京：地震出版社，1999.

TU473.1

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1004-7344（2016）04-0150-02

2016-1-20

王蘭軍（1966-），男，高級(jí)工程師，北京鐵城建設(shè)監(jiān)理有限責(zé)任公司溫州市域鐵路監(jiān)理部總監(jiān)理工程師。