预应力管桩质量检测

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1、预应力管桩的质量检测1前言　　高强预应力管桩基础是本地区应用最广的基础型式。如何保证管桩的承载力是我们大家都关心的问题。桩的承载力决定于土的承载力和桩身质量两个方面。管桩的检测就是用各种不同的方法从不同的角度来考验这两个方面，以判断其是否满足要求。目前，管桩常见的检测方法有单桩竖向静荷载试验、高应变动力试桩、基桩反射波法等三种。本文就这三种方法进行介绍并讨论它们的适应性和应注意的地方，供同行参考。2单桩竖向静荷载试验　　2．1单桩竖向静荷载试验的目的　　静荷载试验是采用接近桩的实际工作条件的试验方法来考验桩，主要是为了获得桩的极限承载力，作为设

2、计的依据。或者在桩的验收阶段确定桩的承载力是否满足设计要求。　　2．2单桩竖向静荷载试验的原理　　在桩顶施加了竖向荷载后，桩土间产生相对位移，桩身表面则出现向上的侧阻力；桩身上部产生压应力和压缩变形。随着桩顶荷载的增加，桩土间的位移进一步加大，桩身的应力进一步往下发展，桩下部的侧阻力也逐渐发挥出来；当桩顶荷载足够大时，侧阻力达到最大值，桩端土产生压缩变形和土反力。继续增加荷载，直到桩顶沉降大于期望值或桩端土出现了刺入破坏为止。此时桩顶荷载就是其极限承载力。在试验的过程中，若桩身有质量缺陷可能会出现先期破坏(桩身发生破坏先于土承载力)，这样也就一

3、并对桩身质量作了检验。　　通过静载试验获得桩的承载力，可分为按强度控制和按沉降控制两大类：①桩侧、桩底的土承载力均发生破坏，荷载～沉降曲线表现为陡降型，此种情况按强度控制，取荷载～沉降曲线出现陡降段的前一级荷载作为桩的极限承载力。②土的承载力没有发生破坏，随着荷载的增加，虽然沉降量也进一步增大，但桩端土的承载力也进一步增大，荷载～沉降曲线表现为缓变型，此种情况按沉降控制，可依据设计要求或规范要求取某一沉降所对应的荷载作为桩的承载力。　　2．3单桩竖向静荷载试验的适应性讨论　　静载试验对桩地承载力检测是最适宜的。试验施加的荷载，加载速度极为缓慢，

4、桩的沉平均速度为0.0001m／s，加速度接近于零，静载试验测到的承载力，被认为是最接近于工程实际。因此，静载试验也用作检验动力试桩的准确与否。　　静载试验对桩身质量检测的适应性是不充分的，表现为以下四点：①如果试验中出现桩身上部的先期破坏，无法判明破坏的位置：②如果桩身急剧沉降而通过补加荷载，发现桩所能承受的荷载没有明显降低的时候，难于判明是桩身下部破坏还是土承载力的破坏；③试验对于桩身的水平裂缝无法检测；④无法对桩身强度进行充分检验。3高应变动力试桩　　3．1高应变动力试桩的目的　　检测土的承载力和桩身的质量。还可进行打桩监测，确定桩锤效率

5、、桩身应力等。　　3．2高应变动力试桩的原理和作法介绍　　用重锤(柴油锤或自由落锤)锤击桩顶，使桩产生一定的永久贯入度。重锤引起的冲击力在桩头附近造成应力，应力以波的形式往桩底方向传播，冲击应力波过处引起该处桩的速度和位移，从而激发起土阻力。土阻力也以波的形式在桩身内往上及往下传播。冲击应力波和土阻力波在传播过程中如果遇到阻抗(ρcA)变化，就会在界面(如桩顶、桩底、桩身截面积的变化处等)处发生透射和反射。试桩过程所激发起的土阻力由与速度相关的动阻力和与位移相关的静阻力组成，而静阻力正是我们所希望得到的土承载力；而应力波传播过程中出现的反射和透

6、射则可以告知人们桩身质量的完整性情况。　　作法是，在管桩桩头附近的某一截面上对称安装应变传感器和加速度传感器各一对，用以得到此截面的力和速度变化曲线。由于冲击应力波和土阻力波均经过此截面，因而这两条力和速度变化曲线中含有土阻力和桩身质量情况的信息。设定桩的模型，通过应力波理论进行分析，便可得出土的参数，从而把动阻力、静阻力分离开来，得到土的承载力并模拟出静力作用下的荷载～沉降曲线；分析力、速度曲线的变化情况，并在曲线反映存在缺陷的地方相应程度地调整桩的模型，这样，桩的模型就反映了桩身的质量情况，通过计算可得到桩身质量情况的定量值。这些分析计算过

7、程都是通过计算机程序以人机对话的方式，不断地进行叠代、修正，以达最佳的结果。　　3．3高应变动力试桩的适应性讨论　　就管桩来说，一般情况下，高应变动力试桩对土承载力检测是适应的。理由如下：①此试桩方法用几十kN的重锤进行锤击，可使桩产生2．5～10mm的位移，因而能充分调动土的承载能力；②此试桩法理论严密、可靠，有较长的工程实践经验，国际上有三十年的发展历史，我国也有近十年的时间。美国1989年颁布了ASTM标准，我国1997年颁布了行业标淮。③为了得到土承载力，在进行分析时，准确设定桩身模型是极重要的一环，而相对于灌注桩来说，管桩桩身情况简单

8、、明了，因而其结果要准确、可靠得多。　　高应变动力试桩法也有不适应的情况：①薄持力层下有软弱夹层的情况不宜应用，因为此法动力作用明显(力持续时间为0．