浅析基桩高应变动力检测应注意的问题与风险探讨

1、. . . . 摘 要高应变试桩法检测基桩的承载力,已经在国际上得到了桩基检测界的一致认可。我国在二十几年的实践基础上,由中国建筑科学研究院编制了建筑基桩检测技术规JGJ106-2003 J256-2003至今已实施10年了,实施效果非常明显。高应变法作用在桩上能量大,应力和应变水平接近或达到工程桩的应力,应变水平、动荷载使桩克服土阻力产生贯入度,从而桩土之间产生塑性位移,桩对外的抗力主要通过位移产生,有了位移,桩侧和桩尖土的阻力得到一定程度指挥。在桩顶测到的桩土响应信号包含有承载力因素,所以基桩高应变动力检测规适用于判定基桩的极限承载力和桩身结构完整性。然而，经过30多年的工程实践，高应变动

2、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。为统一高应变检测方法,确保桩基工程检测的质量,本文主要以高应变动力检测作为研究课题，在阐述其原理和检测过程的同时，浅析检测时应注意的问题，针对工程中遇到的问题探讨高应变检测的风险性，并提出避免风险的方案。关键词：基桩高应变动力检测；注意的几个问题；检测风险；方案AbstractHigh strain test bearing capacity test of pile method, has been recognized by the international community in pile foundation de

3、tection. Our country in the practice foundation for over 20 years, by the China Academy of Building Research Establishment of the " construction engineering technical code for " JGJ106-2003 J256-2003 has been implemented for 10 years, the implementation of the effect is very obvious. High

4、strain in pile on energy, stress and strain levels close to or reach the engineering pile, strain level, dynamic load of pile soil resistance to overcome the penetration between pile and soil, to produce plastic deformation, resistance of pile 's mainly through the displacement, the displacement

5、, pile and pile tip resistance of soil to some extent command. In the pile soil pile top to the measured response signals including bearing capacity factors, so the pile high strain dynamic pile testing specification for applied to determine the ultimate bearing capacity and pile structure integrity

6、. However, after 30 years of engineering practice, high strain dynamic testing also has its shortcomings, detection the attendant risks, questioning was engineering. As a method of high strain testing, to ensure the quality of pile foundation engineering testing, this paper mainly in high strain dyn

7、amic test as the research subject, in expounding the principle and testing process at the same time, attention should be paid to the detection problem, in view of the problems encountered in engineering risk of high strain detection, and put forward to avoid the risk of the project.Key words: High s

8、train dynamic testing of piles; pay attention to several problems; detection risk; scheme1 / 20目 录摘 要IAbstractII目 录. 11.绪论31.1研究容31.2研究的目的和意义31.3本文的框架结构42 .检测原理和过程52.1高应变动力试桩的基本原理52.2检测过程62.2.1测试现场的准备工作62.2.2传感器的安装62.2.3锤型、锤高和锤重72.2.4混凝土强度对检测数据的影响73.高应变的检测风险与对策93.1风险一93.2风险二93.3风险三103.4风险四113.5风险五11

9、3.6风险六113.7风险七.113.8风险八.124建议与结语13 参考文献141.绪论1.1研究容高应变法作用在桩上能量大,应力和应变水平接近或达到工程桩的应力,应变水平、动荷载使桩克服土阻力产生贯入度,从而桩土之间产生塑性位移,桩对外的抗力主要通过位移产生,有了位移,桩侧和桩尖土的阻力得到一定程度指挥。在桩顶测到的桩土响应信号包含有承载力因素,所以基桩高应变动力检测规适用于判定基桩的极限承载力和桩身结构完整性。阐述高应变检测的过程，分析高应变检测中存在的若干问题与其检测风险，提出化解这些问题和风险的方法与建议，阐明桩基工程检测从资料的收集到检测的方法制定、多种检测方法的搭配、相互验证与质

10、量管理的重要性。1.2研究的目的和意义随着我国基本建设事业的发展，桩基工程的日益增多，各种类型混凝土灌注桩的大量使用，又出现了许多新的质量问题，因此桩的检测工程量非常大。传统的检测方法是静载荷试验，由于其费用高、时间长，通常检测数量只能达到总桩数的1%左右。因而，高应变动力检测以其技术相对先进、操作较为简便，近年来得到了广泛的推广和应用。然而，经过30多年的工程实践，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。本文主要以高应变动力检测作为研究课题，对其检测过程进行阐述与工程中遇到的问题探讨高应变检测的风险性。对于桩基检测过程中经常遇见的问题和避免出现的风险具有指

11、导意义。1.3本文的框架结构本文一共分为五章，第一章是绪论，对全文容进行一次提纲性的概括，起到总领的作用。第二章是简述桩基高应变动力检测的原理和过程。第三章是浅析高应变的检测风险与对策。第四章是发表建议与结语。2 .检测原理和过程2.1高应变动力试桩的基本原理用重锤冲击桩顶，使桩一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P，桩身应力波传播速度(俗称弹性波

12、速)为C(C =Ep)，广义波阻抗或桩身截面力学阻抗为Z=ApC；其桩身应力应变关系可写为：实测曲线拟合法采用了较复杂的桩一土力学模型，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。2.2检测过程2.2.1测试现场的准备工作(1)对工程需了解桩材、桩型、桩外形与几何尺寸、混凝土强度等级、施工方法、地质情况、承载方式、工程的重要性、建筑物等级等等,根据这些明确检测要求。(2)混凝土灌注桩必须先将桩头的浮浆层凿去,露出密实层,无松动现象,桩头顶面应水平、平

13、整,桩头中轴线与桩身中轴线应重合,桩头主筋应全部直通至桩顶混凝土保护层之下,各主筋应在同一高度上。(3)应对桩顶1倍桩径围做加固处理,严格执行高应变规。2.2.2传感器的安装(1)传感器必须分别对称安装,在离桩顶不宜小于2倍的桩径或边长的桩身两侧面,可以对测的信号进行平均,以消除锤击偏离中心的影响,决不能一侧安装传感器。(2)传感器的安装必须要有专门人员负责,牢固安装,不能用暂雇的临时工安装。尤其应变传感器的位置要有良好的平面,用膨胀螺丝紧固于桩身完好的密实混凝土上,不能松动或接触不良,如果应变传感器未上紧,波形产生自振,波形信号不归零,造成信号不真实。所以要保证传感器和桩身一起变形。(3)应

14、变传感器与加速传感器的中心应位于同一水平线上,要保证同侧的应变传感器和加速度传感器间的水平距离不应大于100mm。传感器的中心轴应与桩中心轴保持平行,各传感器的中心轴应与桩中心轴保持平行，各传感器的安装面必须平整垂直，将其磨平，防止传感器倾斜安装，造成采集数据的不真实。2.2.3锤型、锤高和锤重（1）高应变动力试桩，为了使桩土间产生一定的相对位移，这就需要作用在桩上有较大的能量，所以要用重锤锤击桩顶，锤型最好采用整体锤型，通过检测验证整体锤型优于组合锤型。（2）高应变动力试桩适当选择锤型和落高是检测成败问题之一。（3）应按规规定的锤重一般为单桩极限承载力的1%即可。落高大小是影响峰值桩顶速度的

15、重要因素，一般落高在0.8m2.0m之间，不能超过2.5m，最好是重锤低落距。2.2.4混凝土强度对检测数据的影响（1）要想测得真实的结果，采集到可靠的数据使力和速度曲线理想，严格按规规定的对于混凝土灌注桩达到设计强度等级，方可进行高应变检测。（2）如果混凝土强度没有达到设计强度等级，出具的结果只能作为参考值。通过多年的检测，我们也做了大量的试验，在高应变检测中，对于预制桩型很适合，检测的承载力数据与静载对比误差很小。而混凝土灌注桩检测的承载力与静载对比误差很大。这只能说明高应变检测混凝土灌注桩时，应满足规定的条件，因它受到很多的条件限制，其中就是没有达到设计强度等级是不可检测的，即使检测的话

16、，承载力值偏低。（3）要使动测的结果能够和静载试验取得一致，土体的强度一致也是比不可少的先决条件。3.高应变的检测风险与对策31 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O0 mm的预应力管桩，桩身位于桩顶下16 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

17、，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。32 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。33 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

18、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。34 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。35 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。36 风险六在上覆深厚的软土层，

19、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。37 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，由于开挖顺序与基坑支护不当，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。38 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