[信息与通信]高应变讲义.doc

一、 打桩及打桩应力二、桩基检测高应变检测1如何通过高应变对低应变结果进行验证当低应变检测被判为III、IV类桩，或低应变检测难以对桩的完整性分类时，可采用高应变抽样检测验证，特别是对那些有接头的预制桩、有严重扩径的钻孔灌注桩或者缺陷埋深较深的桩，用高应变检测桩身完整性的结果可靠性高。桩身完整性系数值的物理意义如下：即桩被测截面阻抗与完整截面的阻抗比。当桩为一根没有任何阻力的自由杆时，上式成立。但有二种情况值得注意：(1)高应变检测时推算值的公式为：桩侧土阻力及被测截面前面的缺陷均会对和产生影响，测出的值有一定误差。(2)当缺陷处有其他介质（如土）存在，因这些介质也能传递部分能量，此时为两种介质的声阻抗之和，值会大于两截面的面积比，因此当桩在土中完全断开后，值一般也不等于零。鉴于上述情况，测出的值只能作为参考，还要结合其他情况综合判别。规范中值判定如下：类别值IIIIIIIV(3)混凝土预制桩的接桩部位、钢桩的高频振荡波等均会出现值小于1.0，因此在判断桩身完整性时要根据桩身结构、入土深度及经验积累综合评价。图8图9图10图112.进行试打桩和沉桩分析高应变的另一个重要功能是用于工程正式开工前的试打桩和施工工程中进行打桩监控，使桩基础的设计和施工更加合理。(1)试打桩的两个作用：一是检验设计的桩型及桩长是否合理，二是为施工选择合理的沉桩设备和沉桩工艺。(2)打桩监控：（a）对工程桩抽样进行高应变检测，特别是对地质条件复杂、持力层起伏大的地区，可以协助设计和施工确定停锤标准。（b）监控打桩应力，以便施工部门及时调整落锤高度和调整桩垫层，控制桩身应力。（c）桩身锤击应力控制范围：混凝土桩的锤击压应力不超过桩身混凝土轴向抗压强度设计值；混凝土桩的锤击拉应力不超过桩身混凝土轴向抗拉强度标准值的1.31.4倍。预应力混凝土桩的锤击拉应力一般不超过混凝土抗拉强度标准值与桩身有效预压力之和的1.31.4倍。图12图13图14图15二基桩检测低应变检测和超声波检测三、影响桩承载力的主要因素：1. 桩周及桩端土质；2. 桩身质两；3. 桩的施工工艺(打入桩与灌注桩；正循环与反循环；休止时间；沉桩设备等)；4. 钻孔桩孔底沉渣及泥面厚度的影响；5.钻孔桩的孔径效应：6.桩端土对承载力的影响7.桩长及桩身刚度对承载力的影响四、桩基工程中的几项新技术1. 桩底及桩侧注浆(注浆工艺、承载力的提高幅度)；2. 扩底抗拔桩；(扩底工艺、土体破坏模式、承载力提高幅度)利用机械扩孔、挤压扩孔、人工开挖扩孔等施工工艺，使灌注桩的桩端形成一扩大头，提高桩的抗拔能力。我国建筑桩基技术规范(JGJ94-2008)对扩底桩的抗拔承载力标准值计算提出下面计算公式：桩的抗拔极限承载力标准值；抗拔系数。砂土0.50.7，粘性土0.70.8；桩侧表面第i层土抗压极限侧阻力标准值；破坏表面周长，对等直径桩；对扩底桩，自桩端以上(48)D部分取，其余部分取。与等直径桩相比，扩底桩的抗拔力要明显高于和扩底桩上部直径相同的等直径桩，主要有以下三个因素：a 桩端部面积增大导致抗拔力增大；b 由于扩底角的存在，作用在斜面上的垂直应力增大；c 在桩受到向上的拔力时，扩大头附近地基的水平应力增大，作用在斜面上的垂直应力也增大。当扩大头直径与上部直径达到某一合适比例时，扩底桩的抗拔极限承载力可以达到与扩底桩上部直径相同等直桩的1.5倍以上。下面举几个扩底桩与非扩底桩对比试验的例子：例1：在上海闸北地区进行了6根灌注桩的抗拔试验，结果见表1。表1桩号桩型桩径（mm）桩长(m)扩底直径（mm）极限抗拔力（kN）计算（1）（kN）计算（2）（kN）计算（3）（kN）1等直桩40020400549473-534564473-5342扩大头桩40020800889558-645871702-8023扩大头桩400208001205558-645871702-8024等直桩45027450983871-9861031871-9865扩大头桩450278001574940-119213401294-1479-6扩大头桩450278001382940-119213401294-1479注：（1）极限抗拔力已折算为充盈系数1； （2）计算1是按JGJ94-2008计算；计算2按JGJ94-94计算（H=5D），但抗拔侧摩阻力均取上海规范抗压侧阻力平均值；计算3是按DGJ08-11-2009计算。从表1看出，当扩底直径达桩径2倍时，扩底桩抗拔力是同直径桩的1.9倍；当扩底直径为桩径1.8倍时，其抗拔力为同直径桩的1.5倍。同时还看出，若近似计算扩底桩抗拔力，按JGJ94-2008规范计算结果偏小；按扩大头影响范围5D，但抗拔侧阻力取抗压侧阻力标准值，则比较接近，且有一定的安全度。例2：上海铁路南站进行了10根扩底桩抗拔试验，结果见表2。表2桩号桩型桩径（mm）桩长(m)扩底直径（mm）极限抗拔力（kN）计算（1）（kN）计算（3）（kN）1扩底桩6004412003450230529672733-31232扩底桩6004412003700230529672733-31233扩底桩6004412003450230529672733-31234扩底桩6004412003450230529672733-31235扩底桩6004412003450230529672733-31236扩底桩60051200105059210821184-13537扩底桩6005012003900279535343211-36708扩底桩6005012004200279535343211-36709扩底桩6005012003900279535343211-367010扩底桩6005012003900279535343211-3670与例1一样，计算1较实测值明显偏低，计算2的上限与实测值较为接近。3. 预应力钻孔灌注桩；4. 预应力嵌岩桩；5. 劲芯桩。五、事故桩的常见处理方法：1. 补桩；2. 混凝土管桩的处理(管内填芯、外钢套、管外加固)；3. 钻孔桩的处理(孔底注浆、桩内定位注浆、桩侧注浆)。六 扩底灌注桩的抗拔性能利用机械扩孔、挤压扩孔、人工开挖扩孔等施工工艺，使灌注桩的桩端形成一扩大头，提高桩的抗拔能力。我国建筑桩基技术规范(JGJ94-2008)对扩底桩的抗拔承载力标准值计算提出下面计算公式：桩的抗拔极限承载力标准值；抗拔系数。砂土0.50.7，粘性土0.70.8；桩侧表面第i层土抗压极限侧阻力标准值；破坏表面周长，对等直径桩；对扩底桩，自桩端以上(48)D部分取，其余部分取。与等直径桩相比，扩底桩的抗拔力要明显高于和扩底桩上部直径相同的等直径桩，主要有以下三个因素：d 桩端部面积增大导致抗拔力增大；e 由于扩底角的存在，作用在斜面上的垂直应力增大；f 在桩受到向上的拔力时，扩大头附近地基的水平应力增大，作用在斜面上的垂直应力也增大。当扩大头直径与上部直径达到某一合适比例时，扩底桩的抗拔极限承载力可以达到与扩底桩上部直径相同等直桩的1.5倍以上。下面举几个扩底桩与非扩底桩对比试验的例子：例1：在上海闸北地区进行了6根灌注桩的抗拔试验，结果见表1。表1桩号桩型桩径（mm）桩长(m)扩底直径（mm）极限抗拔力（kN）计算（1）（kN）计算（2）（kN）计算（3）（kN）1等直桩40020400549473-534564473-5342扩大头桩40020800889558-645871702-8023扩大头桩400208001205558-645871702-8024等直桩45027450983871-9861031871-9865扩大头桩450278001574940-119213401294-1479-6扩大头桩450278001382940-119213401294-1479注：（1）极限抗拔力已折算为充盈系数1； （2）计算1是按JGJ94-2008计算；计算2按JGJ94-94计算（H=5D），但抗拔侧摩阻力均取上海规范抗压侧阻力平均值；计算3是按DGJ08-11-2009计算。从表1看出，当扩底直径达桩径2倍时，扩底桩抗拔力是同直径桩的1.9倍；当扩底直径为桩径1.8倍时，其抗拔力为同直径桩的1.5倍。同时还看出，若近似计算扩底桩抗拔力，按JGJ94-2008规范计算结果偏小；按扩大头影响范围5D，但抗拔侧阻力取抗压侧阻力标准值，则比较接近，且有一定的安全度。例2：上海铁路南站进行了10根扩底桩抗拔试验，结果见表2。表2桩号桩型桩径（mm）桩长(m)扩底直径（mm）极限抗拔力（kN）计算（1）（kN）计算（3）（kN）1扩底桩6004412003450230529672733-31232扩底桩6004412003700230529672733-31233扩底桩6004412003450230529672733-31234扩底桩6004412003450230529672733-31235扩底桩6004412003450230529672733-31236扩底桩6