预制方桩的缺陷分析及治理（二）岩土工程师考试
文章作者 100test 发表时间 2009:03:28 08:28:29
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3．复位方法的选择和复位控制
该工程基桩由打桩机沉桩，但基坑已经开挖，打桩机无法下基坑安装到位，即使能实施费用也很大，得不偿失。故采用三脚架顶部悬挂一落锤的方法(落锤重2吨，落距0.5米)，对缺陷桩进行锤击。复位前先对四根正常桩进行锤击以验证锤击能量是否合适，四根桩两次锤击的总贯入量在1.54mm-1.84mm之间，说明动力复位的锤重及落距选择是合适的，即能将上节桩打动，同时很难将整节桩打动，可将复位停锤标准定为1mm左右，也就是说，当最后两锤的平均贯入量约为1mm时，可停止复位锤击。
4．复位贯入度测量
我们采用索佳B1精密水准仪(测试精度为0.01mm)对被锤击桩进行贯入度测量，复位的锤击贯入度除三根桩的总贯入量在6.52mm-9.90mm之间，其余被复位的锤击贯入度除三根桩的总贯入量在6.52mm-9.90mm之间外，其余被复位的缺陷桩的总贯入量在28.80mm-55.82mm， 说明由低应变动测试验确定的此类桩，上下两节桩接头处存在明显空隙,脱节程度较大，但通过上述动力复位后，接头处的空隙已趋于零。代表性桩位复位锤击贯入度列表如下：
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桩 号 |
16#
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57#
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59# |
84#
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106# |
230#
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正常桩
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正常桩 |
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总贯入量(mm) |
44.84
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43.83
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45.78
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55.82
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55.00 |
49.70 |
1.54
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1.70 |
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最后两锤平均贯入量(mm) |
0.65
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0.60
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0.77 |
0.91
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0.45 |
0.98
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0.77 |
0.85 |
5．复位效果监测和评判
复位后缺陷桩的最终承载力是否得到了较大的提高，运用PDA（美）（Pile Driving Analyzer）打桩分析仪对其中的5根桩进行了复位效果监测和评判，得到了复位后缺陷桩的竖向抗压承载力。
测试时砼的波速设定为3500m/s，传感器安装在距桩顶以下0.7m的位置，通过基桩的高应变测试仪器，接受复位时的每一次锤击信号,通过分析程序可以监控复位的全过程，从下图6-图10,可以看出随着复位锤击数的增加,缺陷处反射信号逐渐变小和桩身完整性系数逐渐变大；缺陷反射信号小到一定程度后，随着复位锤击数的增加，缺陷反射信号再不变化，桩身完整性系数保持为常数，说明复位已经完成。
桩复位初始阶段的测试曲线。从高应变测试曲线特征可以看出，在冲击时刻（t=0），力曲线与速度曲线基本重合，之后，随着土阻力被激发，力和速度曲线逐渐分离，但在约13m处，力曲线与速度曲线交汇，紧接着速度曲线迅速升高形成一个峰值，而力曲线迅速下降形成一个凹槽。这个回响反应，速度曲线峰值与力曲线凹槽即为典型的桩身阻抗减少或桩损坏。此时β值为52%，凯斯-高勃尔法反映的极限承载力Rsp值为360kN左右。沉降测试反映此时贯入度不大，桩刚被打动。
图7为57#桩复位中间阶段的高应变测试曲线，曲线特征同锤击初始阶段相似，速度曲线峰值与力曲线凹槽仍旧非常明显，此时β值为48%，Rsp值为297kN，两者均比初始阶段略有降低，沉降测试反映此阶段贯入度比锤击初始阶段有所增大，由此可知，此时13m接桩处缺陷依旧明显。沉降量增大，Rsp值略微减少，说明桩已被打动，桩被打动后，可导致其侧壁摩阻力降低，致使Rsp值略减，由估算分析可知，Rsp值的大小有与上节桩的桩长相匹配的特征。故缺陷初步定性为：上下两节桩有分离的可能。
图8为57#桩收锤阶段的测试曲线，从高应变测试曲线特征可以看出：速度曲线峰值与力曲线凹槽的变化由逐渐减小到不很明显，β值的变化由初始阶段52%左右上升到84%左右，Rsp值的变化由初始阶段的360kN（图6）上升到905kN。沉降测试反映此阶段贯入度呈减小趋势，收锤阶段最后一锤的沉降量为0.60mm，由此可知，此时13m接桩处缺陷已明显改善，Rsp值的显著增大及沉降量明显的减少，均显示出与整个桩长相匹配的特征，表明前面打动的桩实际为上节桩，此时脱开的上下节桩基本闭合，整根桩共同受力。
由以上检测过程及分析结果可知，由低应变检测确定的57#桩13m接桩处的缺陷，经用PDA检测并结合沉降观测，可具体定性为：桩上下两节脱开，但竖直方向基本未错位，通过动力锤击，可使上下两节桩基本闭合，使其承载力提高
桩复位初始阶段及复位收锤阶段的测试曲线，其测试曲线的变化特征与57#相同，复位后的单桩竖向抗压极限承载力也达到910kN。
6．结论
①.预制方桩的损坏特征多表现为接头损坏，桩身裂缝、断裂，挖机造成的浅部裂缝及断裂。在用常规的低应变检测技术做检测时，若发现某一性态特征的缺陷表现较明显且数量较多，应将多种检测手段结合起来，并同时充分研究已有的工程施工资料、地质资料，进行综合分析，才能正确判别桩的缺陷性质及损坏程度。
②.对于本文所述的混凝土预制方桩有脱节缺陷的工程桩，采用本文所介绍的动力复位法进行修复是完全可行的，经复位后基本可以使脱节部分闭合，复位后的单桩承载力有明显的提高。把岩土师站点加入收藏夹