高應(yīng)變動(dòng)力試樁檢測(cè)法應(yīng)用的探討

摘要：本文從高應(yīng)變法的適用范圍、局限及實(shí)際應(yīng)用等方面探討了基樁高應(yīng)變動(dòng)測(cè)法的檢測(cè)技術(shù)。通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)及實(shí)測(cè)波形的分析，總結(jié)了高應(yīng)變法檢測(cè)預(yù)應(yīng)力管樁實(shí)測(cè)波形如何分析判斷及擬合曲線應(yīng)注意的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：高應(yīng)變；承載力判斷；實(shí)測(cè)信號(hào)；PDA；Case法；曲線擬合法

前言

高應(yīng)變?cè)嚇斗ㄊ且环N給樁頂施加較高能量的沖擊脈沖，沖擊脈沖在沿樁身向下傳播的過(guò)程中使樁——土之間產(chǎn)生一定的永久位移，從而自上而下依次激發(fā)樁側(cè)及樁端的巖土阻力的一種動(dòng)力檢測(cè)基樁承載力的方法。從廣義上講，高應(yīng)變法包括了錘擊貫入法、波動(dòng)方程法和靜動(dòng)法。因史密斯法、Case法及實(shí)測(cè)曲線擬合法都屬于波動(dòng)方程法，本文只討論Case法及實(shí)測(cè)曲線擬合法。

1.高應(yīng)變法適用范圍、局限性

高應(yīng)變動(dòng)力試樁法的主要功能就是判定單樁承載力是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，單樁承載力取決于樁身結(jié)構(gòu)承載力和巖土對(duì)樁的抗力兩個(gè)因素，通常由巖土抗力控制。樁身完整性評(píng)價(jià)是高應(yīng)變動(dòng)力試樁的另一個(gè)重要功能，由于激勵(lì)能量和檢測(cè)有效深度大等優(yōu)點(diǎn)，在判定樁身水平整合型縫隙、預(yù)制樁接頭等缺陷時(shí)，可作為低應(yīng)變檢測(cè)缺陷樁的一種補(bǔ)充驗(yàn)證方法。本文實(shí)例采用PDI公司的PDA系列打樁分析儀的測(cè)試波形。

2.實(shí)測(cè)曲線分析

通過(guò)下面4個(gè)實(shí)例，我們可以分析高應(yīng)變?cè)嚇吨谐Ｒ?jiàn)的一些問(wèn)題。

實(shí)例一：中山沙溪某工地預(yù)應(yīng)力管樁，其中108#樁，樁徑400mm，樁長(zhǎng)26.5m，實(shí)測(cè)曲線如下（圖3-1、3-2）：

從曲線圖中可以看出，在第一錘時(shí)由于錘嚴(yán)重偏心等因素影響，F(xiàn)1和F2相差極大，F(xiàn)1沒(méi)有歸零；在第二錘時(shí)調(diào)整了錘架、對(duì)F1向樁頭墊沙并緊好傳感器，在圖中我們可以看到第二錘力的偏心大幅減小、力曲線也基本歸零了，提高了采集信號(hào)的質(zhì)量。我們還可以注意到，兩個(gè)信號(hào)中第一個(gè)信號(hào)18.5m有一缺陷，但第二個(gè)信號(hào)卻沒(méi)有缺陷顯示了，推測(cè)其原因可能是第二節(jié)樁與第三節(jié)樁存在間隙，第一錘使間隙閉合。

實(shí)例二：中山市火炬開(kāi)發(fā)區(qū)某工地預(yù)應(yīng)力400mm管樁5#樁，樁長(zhǎng)37.3m，設(shè)定波速4200m/s，單樁承載力特征值為1400KN。其實(shí)測(cè)曲線如下（圖3-3、3-4、3-5、3-6）：

高應(yīng)變動(dòng)力試樁最主要的功能是判定樁的單樁承載力，在實(shí)際工作中，由于現(xiàn)場(chǎng)狀況的關(guān)系，就要求檢測(cè)人員能快速判斷采集的信號(hào)是否可用。從上四個(gè)曲線圖中可以看出，第一錘落距較小其施加在樁頂?shù)拿}沖強(qiáng)度不夠，承載力并沒(méi)有完全激發(fā)，當(dāng)逐步提高錘的落距，其承載力基本完全激發(fā)。通過(guò)儀器測(cè)得的最大沖擊力FMX及Case法之阻尼系數(shù)法RSP（Jc取0.6）的值，根據(jù)實(shí)測(cè)波形，可以判讀出該樁第四信號(hào)在曲線擬合時(shí)基本符合承載力要求。

實(shí)例三：在工程樁檢測(cè)中，時(shí)常會(huì)遇到樁底反射同向反射明顯，這時(shí)就需要我們對(duì)信號(hào)里樁的承載性狀有準(zhǔn)確的判斷。圖3-7為中山市東區(qū)某工地400mm預(yù)應(yīng)力管樁132#樁，璧厚95mm，樁長(zhǎng)8.3m；圖3-8為中山市黃圃鎮(zhèn)某工地500mm預(yù)應(yīng)力管樁210#樁，璧厚125mm，樁長(zhǎng)12.5m。

從上兩圖中可以看到，前者樁底反射明顯、貫入度大、速度反射峰較寬且后半段力與速度曲線較貼近，樁的承載性狀較差，其經(jīng)曲線擬合法分析后承載力未達(dá)要求；后者有明顯樁底反射，但樁底反射峰后力與速度曲線分開(kāi)大，經(jīng)曲線擬合法分析后其承載力達(dá)到要求。

實(shí)例四：高應(yīng)變動(dòng)力試樁法的另一作用就是樁身完整性的判定，所以在實(shí)際工程樁檢測(cè)中，對(duì)于缺陷樁的缺陷判讀也很重要的。下面就給出了工作中常見(jiàn)的管樁明顯缺陷波形和嚴(yán)重缺陷的典型例子。

圖3-9是中山小欖某工地500mm預(yù)應(yīng)力管樁190#樁，璧厚100mm，樁長(zhǎng)31m，其中10.9m有明顯缺陷，β值為66%，在圖3-9中可以看出，缺陷反射峰尖而且窄，查閱打樁記錄后推測(cè)可能為接樁處缺陷。圖3-10是中山火炬開(kāi)發(fā)區(qū)某工地500mm預(yù)應(yīng)力管樁119#樁，璧厚125mm，樁長(zhǎng)23m，其中10.9m有嚴(yán)重缺陷，β值為13%，在圖中可以看出，缺陷反射峰高而且寬，判斷在10.9m處可能斷樁。

3.經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

高應(yīng)變?cè)嚇独碚撦^深，對(duì)檢測(cè)人員的要求也較高。高應(yīng)變工程樁檢測(cè)一般數(shù)量較大，所以我們檢測(cè)時(shí)看到實(shí)測(cè)曲線時(shí)，立即就要知道這個(gè)信號(hào)能不能用（信號(hào)采集質(zhì)量、樁的承載性狀）。

高應(yīng)變?cè)囼?yàn)雖不屬“破損檢測(cè)”，但畢竟對(duì)樁身存在一定的損傷，且重復(fù)試驗(yàn)需消耗大量的人力、物力，因此，現(xiàn)場(chǎng)采集的信號(hào)質(zhì)量?jī)?yōu)劣成為現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的關(guān)鍵。經(jīng)過(guò)八年的工作實(shí)踐，總結(jié)了要在現(xiàn)場(chǎng)采集到質(zhì)量好的信號(hào)、提高檢測(cè)效率和確保采集到可靠的數(shù)據(jù)需要注意的問(wèn)題：1. 準(zhǔn)備工作要作到位；儀器設(shè)備調(diào)試到最佳狀態(tài)；傳感器安裝盡量做到最好，選擇合適的錘墊和重錘；現(xiàn)場(chǎng)做好安全工作。2. 測(cè)樁的休止時(shí)間要達(dá)要求，因打樁結(jié)束時(shí)測(cè)到的初打承載力和休止一定時(shí)間后的復(fù)打承載力主要依土性的不同有較大或很大的差異，靜載試驗(yàn)結(jié)果也是如此。如果工期緊、休止時(shí)間不夠時(shí)，除非承載力檢測(cè)值已滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，否則應(yīng)休止到滿(mǎn)足《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范[JGJ106-2003]》規(guī)定的時(shí)間為止。3. 采集信號(hào)時(shí)，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)判斷落錘高度、傳感器調(diào)整和樁頭鋪砂找平，這些需要在檢測(cè)工作中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，熟練快速的排出影響信號(hào)的不利因素。4. 高應(yīng)變?cè)囼?yàn)成功的關(guān)鍵是信號(hào)質(zhì)量以及信號(hào)中的樁-土相互作用信息是否充分。信號(hào)質(zhì)量不好首先要檢查測(cè)試各個(gè)環(huán)節(jié)，如動(dòng)位移、貫入度小可能預(yù)示著土阻力發(fā)揮不充分，據(jù)此初步判別采集到的信號(hào)是否滿(mǎn)足檢測(cè)目的的要求；檢查混凝土樁錘擊拉、壓應(yīng)力和缺陷程度大小，以決定是否進(jìn)一步錘擊，以免樁頭或樁身受損。

結(jié)束語(yǔ)

高應(yīng)變動(dòng)力試樁法作為檢測(cè)工程樁單樁承載力及評(píng)價(jià)樁身完整性的重要手段，通過(guò)理論分析和大量的工作實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)并解決了大量工程質(zhì)量問(wèn)題。但由于高應(yīng)變法本身的局限性，其對(duì)于樁身淺部缺陷不敏感；對(duì)樁底反射明顯、貫入度過(guò)大，樁呈剛體運(yùn)動(dòng)時(shí)不能可靠反映樁的承載性狀；對(duì)于一些縱向缺陷等并不能有效的檢測(cè)。這些都需要我們大家進(jìn)一步的研究探討。

參考文獻(xiàn)：

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