打桩过程中,桩锤选择不当会导致桩身的破坏,如桩细长又遇到较硬土层时,锤击将使桩产生弯曲,所以施工过程中桩锤的选择尤为重要。一般是,根据单桩竖向承载力设计值的不同选择不同的桩锤:单桩竖向承载力设计值600~1200kN,宜选用25号锤:单桩竖向承载力设计值800 1600kN,宜选用32~36号锤: 单桩竖向承载力设计值1300~2400kN,宜选用40~50号锤;单桩竖向承载力设计值1800~3300kN,宜选用60~62号锤;单桩竖向承载力设计值2200~3800kN,宜选用73号锤;单桩竖向承载力设计值2600~4500kN,宜选用80号锤。
2)中山港某工地高应变检测中发现一桩身有明显缺陷,缺陷位置在9m附近,查看打桩资料,刚好是焊接口位置(如图2所示),锤击数1000多次。
不同的地质情况和桩型要选择合适的锤击数。试验资料表明,对于PC桩,当锤击应力为混凝土强度的75%时,锤击819次产生疲劳破坏;当锤击应力为混凝土强度的45%~57% 时,锤击2400次产生疲劳破坏。实际打桩时,一般要求锤击应力控制在混凝土强度的50%以内,所以控制在2000击以内桩身不会产生疲劳破坏。对于PHC桩可适当增加,但不宜超过2500击。此外应保证桩接头焊接质量,焊缝要饱满连续,焊好的桩接头自然冷却后才可继续施打,严禁用水冷却或焊后即打。从高应变的测试结果来看,接头焊接质量,特别是较大直径桩的焊接质量还是比较好的。
3)某工程作为比对试验的桩,桩径500mm,采用自由落锤进行高应变检测,锤重5t,落距由低至高为1.2~1.8m。从检测结果可以看出(如图3、图4所示),随着锤击数的增加和落距的提高,桩身缺陷在扩大直至断桩。
高应变测桩时,锤击桩会产生一个拉应力。同理,预应力管桩施工时也会产生一个拉应力,当这个应力超过桩管本身的极限拉伸强度时,桩身就会产生破坏。因此要合理地选择落距,使不同落距产生的应力在桩的承受范围内。
4)某桩为浅部缺陷桩,由于高应变对浅部缺陷不太敏感,穿透性又比较强,浅部缺陷容易闭合。从实测波形分析,力和加速度曲线不太明显,上下行波比较明显。后经开挖证实,3m附近有明显缺陷(见图5)。
高应变动测荷载起升时间一般大于2ms,因此对桩的浅部判定存在盲区,无法根据公式判断缺陷程度,也无法给出缺陷的具体部位,只能根据力和速度曲线比例失调的程度,来估计浅部缺陷的程度。高应变检测桩身完整性时,易判别中深部的缺陷,而对浅部缺陷不敏感。因此,在检测桩的浅部缺陷时,建议配合其它方法。
5)某学校工地的锤击预应力管桩,桩径400mm,设计单桩承载力为1200kN,最后三阵贯入度每阵少于3cm,采用D50锤。打桩记录显示该桩入土深度为9.3m,高应变检测时锤重3t,落距为1.5m,单击贯入度为9mm,测试分析该桩极限承载力没有达到设计要求(如图6所示)。后对该工地预应力管桩进行全面复打,此桩入土为l1.2m,重新进行高应变检测,其极限承载力达到了设计要求(见图7)。
关于假收锤的问题,与人员素质和技术素养有关,表现为施工时不看地质资料,想当然地认为打到了持力层:或收锤时把档位降得太低而使锤击能量不够,导致假性达到贯入度要求等。收锤标准(即停止施打)的控制条件与管桩的承载力之间关系密切,尤其是最后贯入度,常常被作为收锤的重要条件。但将最后贯入度作为收锤标准的唯一指标,其观点值得商榷,因为贯入度本身就是一个变化的不确定的量,所以收锤时一般地以桩端持力层、最后贯入度或最后lm沉桩锤击数为主要控制指标。其中桩端持力层作为定性控制,最后贯入度作为定量控制。
3 结 语
以上工程实例检测中发现的预应力管桩的质量问题,多数是由于一些施工单位对管桩的特点及施工要点掌握不好,或为了片面追求施工进度和经济效益而放松了施工质量管理造成的。桩基工程是隐蔽工程,一些问题在施工过程中不易被发现,因此,应加强质量控制措施,严格管理,规范技术操作,确保工程质量。