高應變檢測在工程基樁檢測上應用和注意點分析

2021-01-08 中國檢測網

高應變檢測在工程基樁檢測上應用和注意點分析
侯健 (大連市勘察測繪研究院有限公司 遼寧大連)
 

摘要：高應變動力試樁法在國內外被廣泛應用於基樁檢測，能此較準確地測定單樁極限承栽力和判斷樁身結構的完整性，不過測量結 果也受到各種因素的影響，本文簡單分析高應變檢測的測量原理，結合實踐談談其測量的準確性和值得注意的地方。
 
       關鍵詞：高應變法 波形擬合法 影響

       樁基檢測，主要是檢測樁身的完整性以及單樁的承載力這兩方面，通過這兩方面的檢測結果和資料完成對整個樁基工程的檢測與評定 。目前所採用的檢測方法有很多，高應變動力測樁法能比較準確地測定單樁極限承載力和判斷樁身結構的完整性，因此，在國內外被 廣泛應用。

1 、基本原理和檢測方法

1．1基本原理

高應變法測試樁基，用重錘衝擊樁頂，樁周土受力產生彈塑變形，通過採集樁頂附近截面的力和速度時程曲線，應用應力波理論進行 分析，計算出樁的承載力和樁身的完整性。

1．2波動方程法

波動方程法是由史密斯於1960年創設的方法，他對「錘、樁、土體系」提出了藉助質量塊、彈簧和阻尼器組成的離散化計算模型，計算過程以錘心初速度作為臨界條件，然後藉助差分程序編程計算，得到精確的數值解。波動方程法最大的有點是便於計算機編程處理，因此，該方法是大多數現有的基樁高應變動測技術的基礎。

1．3 Case法

這是一種簡化分析方法，先列出一定的假設條件求出一維波動方程的一個封閉解，建立一個土阻力和樁頂波之間簡單的函數關係，再 進一步求出基樁極限承載力和在樁頂所測得的壓力及質點速度值的關係，具有簡單易用的特點，不過其具有一定的理論缺陷，因此影響了Case法檢測的準確度。

1．4波形擬合法

波形擬合法採用了數值試算的方法，能有效地克服Case法的缺陷。其基本思路是：在錘擊過程中，採集兩組實測曲線：力隨時間變化 曲線和速度隨時間變化曲線。藉助分析其中一組曲線，對土阻力、樁身阻抗及其他所有樁土提出假設，進而推求另一組曲線值，再把 推求值與另一組實測曲線值比對。比對不滿足，需要調整假設值繼續試算，一直到計算值與實測值相吻合，此時對應的樁土參數就是 實際的樁土參數值。該檢測方法充分利用了動測過程中所測得的實測值，再輔以計算機試算可以準確的測出基樁承載力。通過大量的 測試實踐表明，波形擬合法是一種較為成熟的承載力確定方法，準確性和可信度均很高，必將成為高應變動測法的主流。

2 、高應變檢測的準確性

我們使用高應變和靜載相結合的方法對某工程全盤樁基進行檢測。在高應變檢測其中一座建築物的8號樁時出現了數據異常，進一步 用波形擬合法進行數據擬合，通過擬合分析，確定8號樁的極限承載力為2338kN 。然後再用靜載荷法對該樁進行測試，在沉降值為 4cm時對應的力值約為2250kN，最終極限承載力的大小為2160kN。波形擬合法和靜載荷法兩種檢測方法得出十分接近結果，進一步證 明了高應變檢測方法具有相當的準確性和可信度。

3、 影響測試結果的因素分析

正確採集信號是測試準確的前提，高應變動力測試現場數據採集的質量直接關係到計算結果的準確性。影響採集信號的因素很多，總結和分析影響{呱4試結果的因素，並引起工作人員的注意，有助於提高測試的準確度。

3．1樁頭處理對測試的影響

波的傳播效果直接受到樁頭質量好壞的影響，高應變測試樁頭的處理有嚴格的要求：徹底清除樁頭浮漿，再用高標號混凝土接好樁頭，樁頭主筋應直通入樁頂保護層之下，筋頂位於同一水平面，主筋外設置間距小於等於0．1 5m的箍筋，在樁頂設置鋼筋網片，間距 在60ram～l00ram之間，樁頭整平後嚴格按規範進行養護。如果不按規定處理，樁頭浮漿清除不徹底，波在樁頭會被迅速地衰減，樁 的極限承載力因此得不到充分發揮。這時，如果採用提高落錘高度的方法增大能量，可能會因為樁頭強度不夠而碎裂或斷裂，導致測試失敗，甚至會損壞傳感器，造成不必要的損失。

例如：在某工地高應變測試過程中，有近一半的樁由於樁頭浮漿沒有徹底地清除，力波在樁頭迅速衰減，樁的側摩阻力和端阻力未能 充分發揮，致使樁的極限承載力遠不能滿足設計要求。我們細緻分析地質情況及打樁記錄，覺得結果的誤差偏離很大，於是，我們提 高落錘高度測試，結果大部分樁頭碎裂，最終，我們重新處理樁頭，測試結果均有大幅度的提高，重新處理前後結果對比如表1。
 

3．2 錘擊能量對測試的影響

錘擊能量要足以將樁周及樁尖土的阻力充分激發出來這是高應變測試的要求。大量的工程實踐表明，數次錘擊使得樁頂產生3．0ram 左右的永久性位移時，樁的極限承載力便已經得到了充分發揮。但是，實際操作時這個位移一般又無法測試，唯有根據經驗進行推斷 。一般情況下，如果測試曲線有明顯的樁底反射，Case法計算的位移在3ram～1Omm之間，又或者同一根樁在不同錘擊能量下承載力基 本相同時，便認為樁的極限承載力已經充分發揮了。值得注意的是並非提高重錘落距總能提高極限承載力。實踐證明，「重錘低落」 能夠獲得比較準確的單樁極限承載力。因為重錘落距太大，不僅在客觀因素增大了誤差產生，也容易對樁造成不必要的破壞。

4、 結語

高應變檢測技術已廣泛應用於基樁承載力檢測中，隨著計算機技術的發展，波形擬合法逐漸成為基樁高應變動測方法的主流。在現場 測試中，樁頭處理、錘擊能量選擇等眾多因素都影響著檢測精度，應引起檢測人員的高度重視。

參考文獻
[1]譚海英．高應變動力測試技術在基樁檢測中的應用[J]．山西建築，2008，5．
[2]王懷元，李德新．高應變動力測樁法在樁基檢測中的技術探討[J]．地質與勘探，1999，11．
 

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