高应变动力检测（精选5篇）
高应变动力检测 第1篇
随着我国城市化进程步伐加快,高层建筑如雨后春笋般突起,软土地区桩基工程预应力管桩的应用越来越多,基桩高应变动力试验应运而生。桩基动力检测技术具有费用低、快速、轻便等优点,越来越受到工程检测的重视和欢迎。高应变动力试验检测技术及设备自20世纪80年代初引进我国已近30年。回顾高应变动力检测在我国的历史,该检测方法及规模从一开始的不成熟到逐步完善,1978年始我国东南大学土木工程系唐念慈教授在渤海石油平台桩基工程中采用波动方程分析程序,完成打桩过程监测[1]。1991年中国建筑科学研究院会同四川省建研院和福建省建研院编写建工标准——锤击贯入法试桩规程[2],该标准是JGJ 106的雏形。1997年,中国建筑科学研究院编制了中华人民共和国行业标准——JGJ 106-97基桩高应变动力检测规程。从这时候开始,基桩高应变动力检测在我国规范化,检测方法和仪器设备更加完善,2003年又编写了建筑基桩检测技术规范[3],进一步规范了检测锤击设备、仪器、人员、分析参数的要求。高应变动力试验为我国工程建设桩基质量控制起到重要作用。然而,经过近30年的工程实践,高应变动力试验检测也有它的不足之处,检测风险随之而来,也曾遭到工程界的质疑。本文将从检测方法及工程中遇到的问题阐述高应变检测的风险性。
1 检测原理
高应变动力试桩的基本原理[5]:用重锤冲击桩顶,使桩—土产生足够的相对位移,以充分激发桩周土阻力和桩端支承力,通过安装在桩顶以下桩身两侧的力和加速度传感器接收桩的应力波
信号,应用应力波理论分析处理力和速度时程曲线,从而判定桩的承载力和评价桩身质量完整性。
假设桩为一维线弹性杆,测点下桩长为L,横截面积为A,桩材弹性模量为E,桩材质量密度为ρ,桩身内应力波传播速度(俗称弹性波速)为C(C2 =E/ρ),广义波阻抗或桩身截面力学阻抗为Z=AρC;其桩身应力应变关系可写为:
假设土阻力是由静阻力和动阻力两部分组成:R=Rs+Rd。
推导可得桩的一维波动方程:
分析方法采用Case法和实测曲线拟合法。
记冲击速度峰对应时间为t1,t2为桩底反射对应时间,t2=t1+2L/C,根据实测的力、速度曲线F(t),V(t)推导可得Case法判定桩的承载力计算公式为:
对于等截面桩,桩顶下第一个缺陷对应的完整性系数由下式计算:
其中,Rx为缺陷点X以上的桩周土阻力。
缺陷位置可根据缺陷反射波的对应时间tx由下式确定:
实测曲线拟合法采用了较复杂的桩—土力学模型,选择实测力或速度或上行波作为边界条件进行拟合,拟合完成时计算曲线应与实测曲线基本吻合,桩侧土摩阻力应与地质资料基本相符,贯入度的计算值应与实测值基本吻合,从而获得桩的竖向承载力和桩身完整性。
2 高应变的检测风险及对策
2.1 风险一
高应变动力试验对浅部水平整合型断裂缺陷不能分辨或检测不出来的风险,承担浅部缺陷漏检的风险。为避免出现该类风险,必须采用高低应变两种检测方法同时进行检测。如某工地ϕ300 mm的预应力管桩,桩身位于桩顶下1.6 m出现水平断裂,其下部桩身完好。用高应变动力试验未能检出,低应变能检测,实测动测曲线见图1,但未能准确定位。后采用开挖验证,如果仅仅使用高应变检测,而不使用其他方法,高应变检测存在漏检的风险。究其原因:高应变锤击产生脉冲较宽,浅部缺陷的反射脉冲叠加在入射脉冲中,使检测的高应变动力实测曲线难以分辨,造成漏检。而低应变反射波法试验激发的脉冲较窄,频带较宽,分辨率较高,故能分辨,但随着浅部缺陷越靠近桩顶,低应变反射波法越难准确定位。
2.2 风险二
当桩基设计为摩擦桩,预应力管桩沉桩贯入度大时,用打桩柴油锤进行高应变动力试验,动测承载力往往偏低,承担低估检测承载力结果的风险。为避免这类风险出现,在制定检测方法时,应采用高应变与静载荷试验配合进行检测,高应变检测应根据荷载大小采用锤重较轻的自由落锤测试,使测试的贯入度减小。
2.3 风险三
高应变动力试验,初打试验与复打试验动测承载力结果不一致,一般初打承载力较低,复打承载力较高,有时两者承载力值相差50%以上,承担高估或低估检测承载力结果的风险。为避免这类风险出现,尽量使用复打测试结果提供测试承载力,并配合静载试验,建立同类型工地的承载力提高系数,加快检测周期。
2.4 风险四
当桩径较大、桩长较长时,高应变动力试验未能将桩打动,未能激发极限承载力,使动测结果偏低,承担检测结果不准确的风险。为避免出现这类风险,应提高试验锤击设备的重量,采用重锤低击的试验方法。
2.5 风险五
在软土底层较薄,地质条件较好,桩尖入岩较深,桩端持力层岩石较硬,桩长较短的桩基,高应变动力试验动测承载力与实际相比较低,承担低估检测承载力结果的风险。应对的策略是分析时采用阻力后延法,或结合静载试验校核动测承载力。
2.6 风险六
在上覆深厚的软土层,然后立即进入坚硬的岩层地质条件下成桩,高应变动力试验最后几锤将桩身打坏,由于检测不当造成桩身损坏,承担检测被索赔的风险。为避免出现这类风险,在满足检测目的的情况下,尽量使用重量较轻的锤,并降低落距,测试时监测桩身打击的最大拉应力不超过限值。
2.7 风险七
带深基坑的桩基检测先后顺序问题,高应变动力试验检测是在基坑开挖前检测,检测结果桩身完整,基坑开挖过程中,由于开挖顺序及基坑支护不当,产生基坑土体水平位移,造成桩身被推断等损坏,承担检测桩身完整性能否代表实际的风险。为避免出现这类风险,需合理安排检测顺序,尽量在基坑开挖完成后进行桩身完整性检测。
2.8 风险八
高应变动力试验用CAPWAPC程序进行曲线拟合法承载力分析时,使用桩土参数模型与实际岩土不符,造成检测承载力不准确,承担检测承载力不准确的风险。为避免出现这类风险,必须适当安排静载试验进行承载力校核,建立地区经验。
3结语
为提高高应变动力试验检测结果的准确度,应该从接受委托到检测结果分析全过程进行质量控制,并注意如下几点:
1)尽可能地收集检测工地的成桩工艺、地质条件、设计情况、相邻工程成功的经验等;2)严密制定检测方案,尽可能多种检测方法配合使用,提高检测准确度;3)根据经验和场地条件选择适当的锤击设备、分析软件及桩土模型;4)适当地在不同的地质单元和不同的桩型工程中开展动静对比,积累地区经验。
参考文献
[1]王雪峰,吴世明.基桩动测技术[M].北京:科学出版社,2001.
[2]CECS 35∶91,锤击贯入法试桩规程[S].
[3]JGJ 106-2003,建筑基桩检测技术规范[S].
[4]刘冬青,邹铁军.桩基动测技术应用现状及存在的问题[J].山西建筑,2008,34(8):133-134.
高应变动力检测 第2篇
摘要：随着我国日益城市化的发展，建筑事业也在逐渐壮大。其地基基础工程是公路建设工程的重要组成部分，而基桩是地基基础中最常用的基础形式。桩基工程施工质量好坏直接关系着整个建筑结构的安全性和实用性，而桩基检测方法可以实现对建筑工程的质量控制。高应变动测法是桩基工程验收、桩身质量控制的常规手段，也是桩基竖向承载力的重要补充。因此，本文针对高应变检测技术的原理、方法以及在工程基桩检测中进行探讨。
关键词：高应变检测;原理方法;技术探讨
我国基桩高应变动力检测理论研究与实践始于20世纪70年代.自80年代以来，以波动方程为基础的高应变法进入了快速发展期.由于采用高应变进行承载力检测具有工期短、成本低、效率高等特点，促进了其适用性、可靠性的研究，同时加快了高应变法的推广。桩基工程施工质量直接关系着建筑结构的安全，然而在实际施工过程中，桩基工程各项指标不可避免会受到地下水等不良因素、施工工艺缺陷的影响，加上桩基工程属于隐蔽工程，大大加大了施工质量审查难度。所以，桩基的检测工作可以有效实现对建筑工程的质量控制，而高应变检测技术更成为当前桩基工程中桩基承载力确定、桩身质量控制的重要方法。
一、高应变检测原理和方法
1.高应变动测原理
高应变所用理论基础，计算方法与低变相同，，但低变由于桩与土体系变形极小，不考虑阻尼的非线性影响。高变锤击能量大，桩土变形明显出现非线性关系，还要考虑土弹簧，甚至是土阻尼的非线性，建立了各种力模型。高应变检测承载力的准确度与合理拟合土参数直接相关，要求利用静载试验进行辅助拟和。相较低应变检测方法，高应变检测最主要的特征是利用高能量锤的冲击使土体产生永久变形，以此来激发桩侧土的摩阻力和桩端阻力，在检测大直径桩和桩长较长的桩的桩身完整情况方面具有极大优势。在实际检测中，锤击方法，锤击能量的充分击发与否，传感器安装正确与否都在很大程度影响了检测结果。
2.高应变确定基桩承载力的方法
（1）凯斯法
凯斯法种简化分析方法，先列出一定的假设条件求出一维波动方程的一个封闭解，建立起土阻力与应力波之间的一个简单关系，进而求得基桩极限承载力与桩身所测得的压力和质点速度值的关系。在实际工程基桩检测中，应用凯斯法要事先选定土的阻尼参数，加之计算公式是在人为假定的基础上推导出的，存在一定局限性。凯斯法判定单桩极限承载力只限于中、小直径桩，所以影响了凯斯法检测的准确度。
（2）波形拟合法
波形拟合法是凯斯法和史密斯法的结合，有效克服了凯斯法的缺陷。其基本思路是，在锤击过程中，采集两组实测曲线，即力随时间变化曲线和速度随时间变化曲线。借助分析其中一组曲线，利用高精度的计算机程序将计算值与实测值反复进行比较和迭代，若不满足则不断调整假定参数值试算，直到计算值与实测值相符合，最终得到符合实际的参数值，即得到较准确的单桩承载力、桩身完整性、桩侧摩阻情况，这种方法大大降低了分析过程中人为因素带来的误差。大量试验和动静对比表明，波形拟合法是一种较为成熟的承载力确定方法，准确性和可信度均很高，必将成为高应变动测法的主流
二、高应变检测的方法
1.原始材料的收集
正确收集原材料是测试准确的前提，高应变动力测试现场数据收集的质量直接关系到计算结果的准确性。由于在高应变检测中基桩检测准确度受到地质条件、桩长资料等影响，若使用凯斯法进行检测，地质资料不完整或不完全准确会使检测结果产生较大误差;使用使得曲线拟合法进行检测，也需要首先假设桩土参数进行试算，对地质资料进行详细分析能在一定程度上避免试算的盲目性。此外，若没有完整的桩长资料，则无法确定桩体波速，检测很可能会失效。当然，实际分析计算中，参考资料不能与实测数据相提并论，当资料缺乏或不准确时，应从实测数据中进行分析，得出结果。
2.桩头处理
在高应变检测中波的传播效果直接受到桩头质量好坏的影响，由于桩头直接承受和传递冲击荷载，在锤击能量过大的情况下，为缓冲锤击能量，延长荷载作用时间，保证桩头均匀受力，应配置桩垫。也可先将桩头薄弱段除去，另浇制一接长段，用以承受冲击荷载，为避免连接处出现反射而影响检测准确性，接长段阻抗应与原桩阻抗基本相同。再对桩头进行加固处理，加固后的桩头应有足够的强度且桩顶面平整，桩头中轴线与桩身上部中轴线应重合。
3.安装传感器
高应变检测中用到的传感器包括应变式力传感器和加速度传感器。传感器在锤击过程中出现滑移会影响到数据采集质量，因此，传感器必须牢固安装，不能因锤击振动而引起松动或接触不良，尤其力传感器位置要有良好的平整平面，用膨胀螺丝紧固于桩身完好的新鲜混凝土面上，以保证传感器和桩身一起变形。
4.锤击
基桩检测中高应变检测的主要目的是确定基桩承载力，而基桩承载力即土对桩的静阻力与桩土位移有关，土对桩的动阻力与桩土速度有关。受到锤击作用影响，桩身不可避免会出现动阻力，但利用桩身速度近似值计算动阻力值存在较大误差，且误差随桩身速度的增加而增加。為此，必须掌握好锤击能量，使其既能使桩土产生足够大的位移，又能避免过大桩土速度的产生，通常，当桩身阻抗较大时，应增加锤击能量，而当阻力较小时，采用桩极限承载力1%的锤重即可，每根桩可锤击1-3锤。
5.检测时间的选择
桩顶被锤击后，桩周围土体会被扰动，强度降低，这就使整个桩土体系的承载力降低，然而，随着时间的推移，桩周土体强度会逐渐恢复并增加，基桩承载力、混凝土桩强度都会随之增强。所以，高应变检测时，应合理选择测试时间，不应过早，以免低估基桩承载力，导致检测结果出现误差。
三、加强砼强度对检测数据的影响
1、要取得桩基高应变试桩的真实数据，就需要确保检测的采集数据真实可靠程度较高，进而才能确保采集数据的速度曲线理想。因此，这就要求在这一过程能够严格按照规程要求及相应标准掌握好砼灌注桩的强度等级，以此才能使高应变检测数据真实完整。
2、承载力数据和静载加以对比。通过大量的实践检测可知，高应变动力试桩一般对预制桩型非常配套。也就是说，在实践检测试桩中，其检测的承载力数据和静载数据加以对比后的误差程度较小，但是在实际中的砼灌注桩的承载力数据和静载之间的数据误差却相对较大。所以，由此可见在实践检测试桩过程中，高应变力动力检测具备的要求相对较高，应当满足一定的作业检测要求，并能够将实际情况按照规程加以周全考虑才能逐步消除一些限制因素。
四、结束语
总而言之，高应变检测技术已广泛应用于基桩承载力检测中，它能够有效地补充和部分取代传统的静载荷试验，使检测数量大大地提高，检测费用大幅度下降。与此同时，使桩基工程的质量得到了更好的保障。其不仅能够检测出桩基竖向承载力，还能检测桩身完整性，具有很高推广和应用价值。当然，我们也应在具体工程实践中不断积累总结经验，在对桩基做出正确评价时，对高应变检测技术做出进一步完善，最大限度发挥其在工程质量控制、进度控制方面的价值。因此，要重视动静对比试验，积累桩基工程中的实践经验。求得较为适合当地工程的计算参数。进一步提高高应变动力检测的可靠性。
参考文献：
[1]梁化强，周玲玲.高应变动力测桩法在工程桩性状分析中的应用[J].山西建筑，2005，（09）：60-61.
[2]谭海英.高应变动力测试技术在基桩检测中的应用[J].山西建筑，2008，5.[3]梁如福.浅谈高应变检测在工程基桩检测上应用以及注意的事项[J].科学之友.2010，（6）：52-53.
高应变动力检测 第3篇
1 原理及方法
高应变动力法测试技术于20世纪80年代随美国PDI(Pile Dynamics,Inc.)公司的PDA(Pile Driv-ing Analyzer)仪器引入我国,90年代初国内类似的仪器和计算软件也相继面世。近几年随着国内高层建筑数量的增多,该技术得到了广泛的应用和发展。它是通过在桩顶量测被激发的阻力产生的应力波和速度波来确定承载力的。目前工程界应用最广泛的高应变动力试桩法是阻尼系数法(CASE法)和曲线拟合法(CAPWAP法)。
CASE法简单快捷,可做现场实时分析,但其准确性受阻尼系数Jc值的影响较大,因此与动静对比的数量和测试人员的经验素质有密切关系。
1.1 阻力系数法
阻力系数法是一种通过一维波动方程计算而获得岩土对桩的支撑阻力的新方法。
它有3条基本假定:
桩身是等阻抗的;桩周与桩尖土对桩的运动阻力分为动阻力和静阻力两部分,动阻力全部集中在桩尖,忽略桩侧土阻力;静阻力模型为理想刚塑性体,忽略应力波在传播过程中的能量损耗,包括桩身中内阻尼损耗和向桩周土的逸散。
1.2 波形拟合法
目前被认为是确定单桩承载力最准确的方法。它是通过现场把实测力波和速度波输入计算机进行迭代计算,把桩—土系统变为离散的质弹模型,假定各单元桩和土参数,以实测的桩顶速度波(或力波)作为边界条件,用特征线法求解波动方程,反算桩顶力波(或速度波),使计算的波形和实测波形拟合。若两者不吻合,调整桩土参数,再次计算,直至吻合。此时各参数是最佳估算值。最终求得承载力、侧阻分布和计算的p—s曲线。
2 影响因素分析
2.1 原始资料的掌握程度
能否达到或超过桩基设计承载力是检测的最终目的,详细掌握原始工程地质条件则是检测成功的重要保证。高应变动力试桩的分析过程是一种判断的过程,可靠的原始资料是技术人员进行思考和判断的重要依据。地质勘察报告中土层静力触探曲线描述的贯入阻力分布、砂土的密实度、黏性土的稠度、土层埋深以及其他一些性质指标是作为计算土参数选取的重要依据。分析过程中需要不断地拿原始资料同实测分析结果相互验证,从而准确地确定各个参数的取值。
2.2 锤击能量的影响
高应变动力检测所测桩的承载力实际上是实测结果中计算求得的试验当时实际激发的土阻力。锤击能量的选择实际上就是选择合适的锤重和落距,使土阻力能充分激发出来。如果锤击能量低,则桩周土的阻力不能完全被激发出来,导致结果偏低;如果锤击能量过高,则导致桩身位移过大,易造成薄弱截面的破损。因此,锤击能量的选择是影响桩基检测精度的一个重要因素。在高应变动测过程中,应遵守重锤低击的原则。理想的冲击力应是能够充分发挥出土的阻力,并且冲击力持续时间应尽可能长。锤重增加可以延长冲击力的作用时间,这对提高高应变动力试桩的准确性有益;而落距增大后,冲击力的持续时间将不变,因此,盲目地提高重锤的落距,在桩中引起拉应力,容易使桩顶的打击力发生偏心,致使桩顶局部锤击应力过大而可能使桩头打坏。
2.3 传感器安装的影响
高应变动力检测是通过在桩顶附近采集得到的桩身力信号和运动速度信号,计算得出桩周土对桩产生的阻力,实际检测中传感器直接获得的是其安装截面的应变和加速度,要获得力信号和速度信号还要人为地输入一些计算参数,如弹性波速、弹性模量和传感器安装截面积等。这些数据越接近传感器安装截面的实际情况,力和速度信号的定量精度就越高。
2.4 桩土时间效应的影响
高应变动力检测不能只考虑到桩身强度,还应充分注意到桩土的时间效应对检测结果有很大影响。成桩后,岩土对桩的阻力是随时间的延长而不断发生变化的,一般情况下,岩土阻力随歇后时间的延长而增大,其原因是受成桩过程中土体强度的恢复、孔隙水消散和桩土界面上的一系列物理化学过程的影响。除了设计、施工的因素外,某些特殊的桩端持力层由于施工的扰动或地下水的浸入等其他因素也会使强度下降。因此,桩的时间效应问题是影响高应变动测结果又一不可忽视的因素。
3 提高检测精度的主要措施
1)充分了解掌握工程地质条件和桩基的设计、施工情况,合理地选取计算模型;2)合理选择锤击能量,锤的重量必须大于预估单桩极限承载力的1%,要遵守重锤低击的原则,在贯入度合适的情况下,尽可能地选择较重的落锤;3)传感器应分别对称安装在桩顶下的桩侧表面,且距离桩顶不小于2倍桩径,如条件允许,应尽量往下安装;4)考虑桩土的时间效应,在土强度充分恢复后,合理选择检测时间;5)加强培训,提高检测技术人员的素质,积累丰富的实践经验。
4 高应变动力法应用实例
4.1 工程概况
广东某工厂厂址周围公路、铁路环绕,交通便利。地形平坦开阔,总趋势南高北低,大致向北稍有倾斜。厂区地基土层由第四系全新统(Q3)和晚更新统(Q4)松散沉积物组成为洪积相沉积,岩相在垂直、水平方向上有较大变化,常以交互层和过渡相、透镜体形式出现。地层主要由黏性土局部夹砂组成,岩性相对较弱,不能用作主体建筑物天然地基,需要采用桩基等方法予以处理。
4.2 测试结果及分析
6根工程桩高应变动力测试结果见表1,6根工程桩高应变检测时,检测了每一锤击力作用下桩的贯入度,单击贯入度都大于2.5 mm,表明桩周土产生塑性变形,桩周土阻力得到了充分的发挥。
根据高应变动力测试,6根工程桩单桩垂直极限承载力实测结果是:A82号桩为536 kN,A78号桩为626 kN,A79号桩为593 kN,A171号桩为619 kN,A175号桩为527 kN,A177号桩为622 kN,6根工程桩的单桩垂直极限承载力均满足设计荷载220 kN的要求。
5 结语
从总体上讲高应变动力试桩法是一种有效的试桩方法,具有很大的推广价值。无论CASE法还是波形拟合法都是一种半经验性的试桩方法,所以高应变动力试桩法要求测试人员必须受过专业训练,具有较高的技术素养和丰富的试桩经验。工程现场的地质资料、桩的设计资料和工程施工的原始记录,对于提高分析结果的精度有着极为重要的意义,应该准确提供和掌握。在从事高应变动力试桩时,应该注意选择合适的锤重和落高,加固桩头,合理安排锤击顺序和实施细节,以保证取得适当的位移,并使各种不利因素的影响减小到最小。
参考文献
[1]刘金砺.桩基检测技术[M].北京:中国建材工业出版社,1993:23-24.
[2]贺怀建,罗津辉,邓中华.应力波理论与动测实用技术[M].武汉:武汉测绘科技大学出版社,1998:30-31.
高应变动力检测 第4篇
1 对桩基低应变动力检测技术进行详细的介绍
(1) 对于桩基本身而言, 它想要支撑质量更为巨大的建筑物, 首先要保证桩身的直径要够长, 周长也要够大, 才能维持建筑物不被台风所刮到。与此同时, 桩基由于在施工的过程中, 由于技术不到位和操作人员操作不到位等原因经常会出现一些裂纹和破裂等缺陷, 因此, 在施工过程中对桩基进行质量检测显得尤为重要。桩基低应变动力检测技术作为一种高新的检测技术已经广泛应用于各大建筑行业的施工建设中, 但是低应变检测技术由于对各种桩基检测对于桩基本身的构造而言是具有十分重要的要求的, 对于直径长的桩基来说, 低应变动力检测系统会向桩基内部发生红外线光束, 红外线光束穿过桩基内部, 并根据建筑工程学公式:A^2xA^2y=2c^2*A^2xA^2k, 红红外线会由于桩基动力系数k的取值不同而计算出不同的值, 这也就是低应变动力检测技术存在的问题, 不能适应任何不同构造的桩基。但是, 也有它的优点, 那就是如果红外线在遇到阻碍时, 会自动加大波的长度, 从而穿过建筑物内部一直传播下去, 从而检测出桩基中出现的质量问题。
(2) 分别对桩基进行编号, 分为一号桩基和二号桩基, 桩基的数量为M, 桩基低应变动测抽测率为F, 抽测不合格率为N, 未被抽测到桩数为m, 其中不合格桩数为k。
(3) 目前, 低应变动力检测技术已经广泛应用于更大建筑行业当中, 建筑施工人员也都极为愿意使用这项技术来对建筑物的桩基的质量进行检测, 因为它检测桩基的时间比较短, 可以节约工时和成本。但是, 由于低应变动力检测技术由于操作技术尤为困难, 各项数据的分析也十分的难懂, 设备一旦出现故障就难以维修, 因此, 在桩基检测的过程中认真的重视每一项细节工作显得十分重要, 只有做到走在仪器的前面, 不断革新新的技术, 认真做好维护工作, 多多培养施工人员的技术水平, 总结错误并改进, 才能在建筑行业中更好的使用低应变动力检测技术, 为桩基的质量和建筑物的质量保驾护航。
2 桩基低应变动力检测技术存在的相关问题
(1) 桩基低应变动力检测技术属于一种高新的建筑物检测技术, 涉及的学科较多, 是比较靠前的一项技术, 所以施工人员造作起来较为复杂, 不事先进行培训的话很难精确的对桩基进行检测。
(2) 问题主要来源于对力的测量, 由于混凝土本身的非线性, 低应力水平下的模量高于高应力水平下的模量.所以冲击应力水平血高, 实测力信号中的非线性成份也就血大, 如有时低应变测试得到的波速比高应变测试得到的高就属于这种情况。
(3) 对于从事低应变动力测的施工人员来说是一项巨大的挑战, 因为此项技术较为复杂, 结合的学科也比较多, 学习和操作起来都需要花费比较长的时间和巨大的精力。因此, 从事桩基低应变动力检测的人员必须要求要具有从业10年以上的工龄的技术人员, 并且又要取得相应的操作证书, 所以桩基的检测对于操作人员来说也是一项挑战, 人员的招募也成为了低应变动力检测技术所面临的一个重大问题。
3 提高桩基低应变动力检测技术的有关方法
桩基动测技术是结合多个学科与桩基工程实践密切结合的高新技术, 对于测试技术人员不仅需要掌握动测仪器的操作, 更重要的是必须具备较高的理论水平和丰富的实践经验。因此, 加大对我国桩基施工人员进行统一的技术培训, 培训他们掌握低应变动力检测技术的相关要领, 多多提高他们的整体素质, 通过向国外引进新型的低应变动力检测仪, 通过实践教学培养施工技术人员的操作能力, 提高他们的水准。另外一个方面, 就要建立合理的奖惩制度, 通过传统的多劳多得标准来给建筑企业贡献较大的施工人员进行奖赏, 来提高他们的工作积极性, 同时也来提高其他施工人员的警惕性, 如果能力跟不上就会“优胜劣汰”。通过这样一种方式, 就可以增强施工人员的竞争意识, 通过彼此的促进, 才能为施工单位灌输源源不断的技术支持。
4 结束语
总而言之, 低应变动力检测技术作为目前一种高新的检测技术已经得到了各大施工单位的追捧, 它具有检测速度快和节约工时与成本的优点, 各个施工工地都具有此项技术的操作仪。但是, 由于此项技术涉及的学科较多, 熟练掌握此项技术的难度较大, 各方面的问题也随着凸显出来。因此, 加大施工人员的技能培训力度, 及时更新仪器, 才能掌握此项技术的要领, 为桩基和建筑物保驾护航!
摘要：在建筑行业中, 桩基就和深埋地底的树根一样, 具有维持建筑物稳定的功能, 与此同时, 因为是深埋于地底, 所以显得十分的隐蔽。随着我国建筑行业的不断发展, 桩基对建筑物的质量来说显得至关重要, 目前不少建筑物在施工的过程中, 由于施工人员的操作不当, 都出现了各种各样的质量问题, 因此解决当前桩基的质量问题, 加强建筑物的监督工作显得尤为重要。低应变动力检测技术作为目前一种新型的建筑物桩基检测技术, 已经逐渐得到各大建筑行业的一致认可, 它之所以与众不同, 那是因为它具有检测速度快和节约成本等特点, 可以在相同的时间里检测出更多的桩基出现的问题。但是, 就是因为桩基低应变动力检测技术属于高新技术, 操作难度大, 技术环节复杂, 也出现了诸多的问题, 因此, 笔者通过查阅各种资料和结合检测报告中的相关数据, 提出一些解决桩基低应变技术存在的相关问题, 为我国的建筑物以及建筑行业的蓬勃发展保驾护航。
关键词：桩基,低应变,检测
参考文献
高应变法与其他检测方法的对比分析 第5篇
嵌岩灌注桩是一种将桩身牢固地嵌固在岩层中, 将钢筋混凝土与岩石结合为共同受力的整体结构的桩型。采用嵌岩桩最主要的优点是:在地基或桩身强度达到破坏前能充分利用地基资源和发挥桩身材料强度, 达到最大节约的目的。对于高层建筑或构筑物、重型厂房等建筑物, 嵌岩灌注桩是一种良好的基础型式, 其桩端持力层是承载性能极高、压缩性极小的基岩, 一方面能提高单桩承载力, 另一方面可减少单桩沉降。另外, 在地震过程中, 以嵌岩灌注桩为基础的建筑物所产生的地震反应也比其它基础形式更轻微, 抗震性能更好。
嵌岩灌注桩的种种优点使得该桩型在工程设计中被广泛地采用, 而其能否被成功的应用, 则取决于其嵌岩情况及桩身强度质量。因此, 施工工艺及技术对成桩质量起着关键主导作用。在施工过程中加强过程控制的同时, 需要有效的试验方法, 来检验工程桩成桩质量。高应变动力检测, 检测信号强, 在有足够的冲击能量下, 能够获得有关全部桩身和桩底的检测信息, 从而对包括桩身下部和桩底的情况作出可靠的判断, 这一优点对于依靠较大桩底支承力的嵌岩灌注桩, 具有特别的意义。以下结合某工厂基础工程检测实例, 通过与其他检测方法的对比, 来分析高应变法在嵌岩灌注桩的检测效果。
2 工程概况
某工厂位于泉州市某区, 该工程有较大水平荷载的高耸建筑物, 对沉降、沉降速率及振幅有严格要求, 采用冲孔灌注桩基础, 设计桩径1000mm, 桩身混凝土设计强度等级为C30, 以中～微风化花岗岩作为桩端持力层, 单桩竖向抗压承载力特征值为4700kN。基岩面出露位置起伏较大, 桩长约为10～30m。场地土层自上而下分别为回填土层 (含回填块石) 、强风化花岗岩、中～微风化花岗岩。典型地质剖面图 (见图1) 。
由于该场地位于旧采石坑处, 本身岩面起伏大, 加上后期回填处理时, 填入大量的块石, 给桩基施工中的岩层判别带来很大的困难, 而相关单位在发现该问题普遍存在时并未采取如施工勘察、换填回填土等相应的措施, 为之后的桩基事故埋下了隐患。
3 持力层为嵌岩良好桩的检测
3.1 高应变法
对试1#桩进行高应变动力试验, 从F-V曲线上可以看出在桩底位置有明显的反向压力波反射存在。在冲击荷载下, 桩头产生一个向下传播的压缩波在传播至桩底即2L/C位置反射回一压缩波, 在该位置表现为在速度曲线上速度减少而力曲线上应力增加 (实测及拟合结果见图2) , 说明在桩尖处阻抗或阻力增大, 可认为桩底很好地嵌入中风化基岩中。利用CAPWAPC实测曲线拟合法应用软件, 对试1#桩进行拟合运算得出的其实测极限承载力达到12340kN, 拟合所得桩侧摩阻力值平均值为46.9kPa。
3.2 其他检测方法
试1#桩在进行高应变试验前进行了静载荷试验及内力测试, 在最大试验荷载 (9400kN) 作用下桩顶沉降为17.21mm, 其主要土层桩侧摩阻力实测最大值为:填土层, qsi=29.5kPa;强风化基岩, qsi=62.9kPa;中风化基岩, qsi=112.8kPa;中风化基岩的桩端承载力实测最大值为:qp=4418.5kPa。
静载试验的各级荷载作用下, 桩身轴力随着深度均递减, 随着桩顶荷载逐级递增, 荷载向嵌岩段传递逐步增加, 而桩周土层的土阻力在桩身受荷时, 也得到发挥, 但远未达到极限状态, 故未能测出各主要土层桩侧极限摩阻力和桩端极限端承力。而高应变试验的最大打击力与预估极限荷载 (9400kN) 相当时所测得的承载力远大于静载荷试验得出的9400kN, 实测桩侧极限摩阻力小于内力测试的实测最大值, 若增加落距, 在桩头混凝土可承受的前提下, 施加更大的打击力, 土阻力可能还有一定的发挥空间, 其所得的实测承载力还将更大。
采用钻芯法对嵌岩情况进行核验, 桩端为中风化花岗岩, 与高应变的嵌岩情况判断相符 (见图3) 。
采用低应变法对嵌岩情况及桩身完整性核验, 从波形曲线上未见其入岩的阻抗反射, 无法判断其嵌岩情况 (见图4) 。
4 持力层软弱或存有软弱下卧层桩的检测
4.1 高应变法
对56#桩进行高应变动力试验, 从F-V曲线上可见明显同向的拉力波反射, 判断其嵌岩情况为桩底软弱。在高应变试验的最大打击力与9400kN相当时, 采用拟合法分析其承载力为6960kN, 桩侧平均摩阻力值达到59.4kPa, 说明试验已充分激发了土阻力, 拟合结果见图5。
52#桩高应变动力试验, F-V曲线可见桩底软弱的同向的拉力波反射, 判断其嵌岩情况为桩底软弱, 采用拟合法分析其承载力为7180kN, 拟合法结果见图6。
4.2 其他检测方法
对56#桩采用静载试验对承载力进行核验, 56#桩最大试验荷载加至7800kN, 在荷载加至7150kN时桩顶沉降仅为25.15mm, 当荷载加至7800kN时桩顶沉降急剧增大, 在该级荷载作用下, 桩顶总沉降量为61.25mm, 静载所得该桩的承载力值为7150kN, 与高应变法所测承载力结果基本相符。
采用低应变法对嵌岩情况及桩身完整性核验, 从波形曲线上即未见良好嵌岩的反向反射, 也未见桩底软弱的同向反射。
采用钻芯法对嵌岩情况进行核验, 桩端为砂土状、碎块状强风化花岗岩, 为相对软弱持力层, 厚度为1.80m (见图7) , 与高应变的嵌岩情况判断相符。
对52#桩采用钻芯法对嵌岩情况进行核验 (钻芯结果见图8) , 虽然桩端为中风化花岗岩, 但随着钻进深度增加, 岩样风化程度逐渐增强, 在桩端下2.10m处为全风化花岗岩, 为软弱层, 厚度为1.50m, 结合地勘资料, 判定该基桩持力层为孤石或球状风化岩, 并存在软弱下卧层, 与高应变的嵌岩情况判断相符。
5 高应变试验与其它检测方法的对比分析
(1) 承载力方面:
高应变法对于嵌岩良好桩, 可在动力试验时, 激发出设计所要求的极限阻力而试桩不出现任何问题, 就完成了一次能够充分说试桩合格性的所谓“检验性试验”即可判定单桩竖向抗压承载力满足设计要求。而对于嵌岩不佳桩在充分激发土阻力的情况下, 可得到相应的极限承载力值, 为设计者的承载力验算或桩基的补强提供有利的参考。
静荷载试验虽然可靠直观, 但嵌岩桩的设计承载力值一般较大, 对于嵌岩良好的桩, 通过试验难以使桩达到极限状态, 难以得到准确的极限承载力, 且静载试验费用昂贵, 仅能对极少量的桩进行试验, 其代表性相当有限。
钻芯法试验可直观得知其嵌岩情况, 对于嵌岩良好的桩, 在桩身无影响承载力的缺陷存在时, 一般可认为承载力满足设计要求;对于嵌岩不佳 (沉渣过厚或未达设计持力层) 钻芯法只能通过岩土体的相关经验值去推算桩的承载力, 如56#桩, 并不能定量地准确地得到其承载力。
(2) 嵌岩情况:
高应变具有较高的冲击能量, 所采集的速度、力曲线或上、下行波曲线, 可清晰地反映出土层变化、阻力发挥情况、桩底嵌岩情况, 试1#桩嵌岩良好, 56#桩嵌岩相对软弱, 在高应变曲线上有着鲜明的对比。而试1#桩的低应变动测, 由于冲击能量小, 所激发的桩周土阻力小, 导致应力波迅速衰减, 桩底的反射变得不明显甚至于没有, 因而不能对桩身下部的完整性和桩的嵌岩作出可靠的判断。
钻芯试验可直观的辨别所取出的岩样的性状, 但在机械钻进过程中所取岩样, 并不能代表桩端处于原始受力状态下完好无损的岩样。如遇到竖向裂隙发育的中风化岩, 取出的芯样可能面目全非。在实际操作中, 如52#这种座于孤石或球状风化岩的桩基, 如果对桩端持力层没有进行足够深度的钻探时, 可能得出的是持力层为中风化花岗岩的结论, 根本无法探明其软弱层的存在。而从52#桩的高应变曲线可以分辨出其软弱层的存在。
(3) 桩身完整性方面:
高应变是竖向全断面反映桩的质量, 由于其冲击能量较大, 可清晰地反映出桩身缺陷, 钻芯法是桩横截面的质量的局部反映, 对于截面积缩径或水平裂缝没办法进行辨别, 而低应变由于能量及激发土阻力方面的局限性, 导致其对于桩身下部的完整性很难做出可靠的判断。
在嵌岩灌注桩检测中高应变法与静载、钻芯法以及低应变法的对比如表1所示:
6 结语
(1) 嵌岩灌注桩应用的成功与否主要取决于嵌岩情况及桩身质量。对于嵌岩情况, 低应变反映不明显, 钻芯法费时 (在长径比较大的嵌岩桩上, 试验不容易成功) 且地层复杂容易误判, 静载成本高;对于桩身质量, 低应变由于能量不足对于深部缺陷难以准确测出, 钻芯只是局部反映, 而高应变在有足够的冲击能量下, 在判断桩的承载力是否满足设计要求的同时, 还能够对桩身质量和桩底嵌岩情况两方面作出可靠的判断, 相比其他检测手段, 可获得更丰富的桩的检测信息。
(2) 在该工厂的嵌岩灌注桩的检测中, 高应变动力检测在嵌岩情况的辨别上, 得到钻芯法的验证, 在承载力值的检测上, 得到静载试验的对比验证, 取得了良好的检测效果。高应变以其独特的优势, 在工程桩的检测中发挥了经济、高效、便捷的特点。
参考文献
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