摘要：隨著我國基本建設事業(yè)的發(fā)展,樁基工程的日益增多,各種類型混凝土灌注樁的大量應用,又出現(xiàn)了許多新的質(zhì)量問題,因此樁的檢測工作量很大。傳統(tǒng)的檢測方法是樁的靜載荷試驗,由于其費用高、時間長,通常檢測數(shù)量只能達到總樁數(shù)的1 %左右。因而,高應變動力檢測以其技術(shù)相對先進、操作較為簡便,近年來得到了廣泛的推廣和應用。

引言

在樁基檢測技術(shù)中用重錘沖擊樁頂，實測樁頂部的速度和力時程曲線，通過波動理論分析，對單樁豎向抗壓承載力和樁身完整性進行判定的檢測方法，這就是高應變法。高應變法的主要功能是判定單樁豎向抗壓承載力是否滿足設計要求。樁基動測具有費用低、快速、輕便、適于普查等優(yōu)點，這大大地促進了樁基動測技術(shù)的研究和應用。

1.測試原理

高應變測試是用重錘沖擊樁頂,使樁周土產(chǎn)生彈塑變形,通過采集樁頂附近截面的力和速度時程曲線,經(jīng)應力波理論分析,計算出樁的承載力和樁身的完整性。

高應變動力試樁法的具體做法是:

（一）用高能量的沖擊荷載實際考核樁土體系。一般說來,沖擊下的樁身瞬時動應變峰值要不小于靜載荷試驗至極限承載力的靜應變值。

（二）實測時,采集樁頂附近有代表性的樁身截面的軸向應變和樁身運動加速度的時程曲線,通過必要的布點和計算,獲得該截面的軸向平均內(nèi)力Fm(t)和軸向平均運動速度Vm(t)。

（三）在實測數(shù)據(jù)中包含了樁身阻抗和土阻力的分段分層信息。

（四）根據(jù)樁土體系的實際工作機理建立數(shù)學模型,運用一維波動方程分析實測數(shù)據(jù),就能獲得有關(guān)樁身完整性和樁土體系承載力的結(jié)果。

（五）在長期的和大量的靜動對比基礎上,可以根據(jù)上述的實測數(shù)據(jù)和分析結(jié)果有根據(jù)地推斷單樁極限承載力。

2.現(xiàn)場測試技術(shù)

2.1樁頭處理對數(shù)據(jù)曲線的影響。

樁頭質(zhì)量好壞直接影響波的傳播效果，對于樁頭的處理應先鑿掉樁頂部的破碎層和軟弱混凝土，對灌注樁、樁頭嚴重破損的混凝土預制樁和樁頭已出現(xiàn)屈服變形的鋼樁，試驗前應對樁頭進行修復或加固處理。樁頭頂面應水平、平整，樁頭中軸線與樁身中軸線應重合，樁頭截面積應與原樁身截面積相同，樁頭主筋應全部直通至樁頂混凝土保護層之下，各主筋應在同一高度上。距樁頂上1倍樁徑范圍內(nèi)，宜用3mm―5mm鋼板圍裹或距樁頂1.5倍樁徑范圍內(nèi)設箍筋，間距不宜大于100mm。樁頂應設置鋼筋網(wǎng)片2―3層，間距60mm―100mm，樁頭混凝土強度等級宜比樁身混凝土提高1―2級，且不得低于C30。樁頭應高出樁周土2―3倍樁徑，樁周1.2m以內(nèi)應平整夯實。樁頭混凝土強度等級宜比樁身混凝土提高1～2級，且不得低于C30。

2.2錘擊能量對高應變測試的影響。

高應變動力測試時，錘擊能量大，對樁頭的處理要求也更高，一定要高度重視認真對待。對于混凝土鉆孔灌注樁，要認真截除污漿或不密實部分，然后外接一段等截面樁頭，其長度一般不小于2倍樁徑，混凝土強度等級提高1―2級（不得低于C30）。

外接樁頭時要將樁身主筋延伸至樁頂，樁頂還應設置二三層鋼筋網(wǎng)片，網(wǎng)片間距5cm左右，頂層網(wǎng)片要有適當?shù)幕炷帘Ｗo層（一般5cm）這樣既可防止樁頭開裂，保證試驗成功，又可保護傳感器不至損傷。樁頭幾何軸線要求與樁身重合，樁頭表面要水平，樁頭外壁要求光滑密實，以利于安裝傳感器并采集到良好的應力應變信號。

2.3傳感器的安裝對高應變測試的影響。

傳感器直接測到的信號是檢測面上的應變和加速度的信號，要根據(jù)其他參數(shù)設定值計算后才能得到力和速度信號。檢測截面選擇不當，如傳感器過分靠近樁頂或在變截面附近，實測的應變不具代表性；傳感器安裝處局部混凝土質(zhì)量差，不利傳感器的固定，在錘擊力作用下還可能產(chǎn)生嚴重的非彈性變形，同時截面的阻抗也估算不準等，都會影響承載力的計算結(jié)果。尤其對于灌注樁傳感器的安裝應符合以下幾點。①傳感器不得安裝在變截面附近，因為該截面應力集中，所測的力不準。安裝點也不該離樁頂太近，一般為1.5D―2.0D為佳，這樣就可以減少應力集中的偏心的影響。②應變傳感器與加速度傳感器的中心應位于同一水平線上；同側(cè)的應變傳感器和速度傳感器間的水平距離不宜大于80mm，傳感器的中心軸應與樁中心軸保持平行，這樣安裝可以對量測的信號進行平均，以消除錘擊偏心的影響。③傳感器的安裝面材質(zhì)應均勻、密實、平穩(wěn)，并與樁軸線平行，否則應用磨光機磨平。若安裝點附近有裂縫或塑性變形，易使波形峰值處速度大于力，力波尾部不歸零。④安裝螺栓的鉆孔與樁側(cè)表面垂直，安裝完畢后的傳感器應緊貼樁身表面，不能由于錘擊振動引起松動或接觸不良，以保證傳感器和樁身一起變形。

3.數(shù)據(jù)分析技術(shù)

3.1測試曲線的分析

數(shù)據(jù)曲線應該反映樁的完整性和樁的動力及靜力特性。判斷數(shù)據(jù)曲線是否合格，主要根據(jù)以下幾個方面：

1)數(shù)據(jù)曲線的優(yōu)劣：包括是否錘擊偏心，傳感器工作是否正常；F(t)曲線和 ZV(t)曲線起跳點是否重合等。

2)錘擊能量是否充分：樁的貫入度不夠，曲線的分離程度較小，樁底反射不明顯。此時應提高落錘距離重新試驗。

3)能否合理解釋數(shù)據(jù)曲線：數(shù)據(jù)曲線無法解釋時，應重新進行測試。若多次測試結(jié)果均無法解釋時，應考慮在相近的樁上進行試驗。

3.2波速的確定

波速的含義是指傳感器安裝點的彈性波在樁身的傳播速度，它的大小直接影響到樁的阻抗大小，也就影響到樁的極限承載力。在目前的測試實線中，還沒有可靠的方法直接測定樁身波速，只能根據(jù)樁身混凝土的等級及敲擊樁身的感覺和經(jīng)驗。有些測試者在計算時應用小應變測試的波速，這是不適宜的。因為機械波速與其頻率有關(guān)，兩者的頻率相差很大，波速也就必然不同。再則，由于小應變測得的波速是按施工單位提供的樁長計算的，這本身就不太可靠，所以很難有比較準確的波速。在實際工作中，若樁長已知，在測試過程，可以利用上下行波找出樁底反射，求得樁身平均波速，這是比較準確的。如果樁底反射明顯，也可利用樁底反射計算波速。

3.3 Jc值的選取

Jc值選取是否準確直接影響到樁的極限承載力。在國際上有一個推薦的不同地基土條件下 Jc的取值范圍，一般情況下，我們可以應用。實際上，Jc是一個與樁型、樁徑、地基土類型以及樁體穿過土層的力學性質(zhì)等許多因素有關(guān)的綜合參數(shù)，本人認為應用時不能簡單套用。某工地樁型為夯擴樁，持力層為硬塑粉土,是在不同的 Jc值下得出的結(jié)果，按國際推薦表取值，樁尖土的阻尼系數(shù)范圍應在 0.15 ~ 0.40 之間。按樁基檢測規(guī)程，同一場地內(nèi)的 Jc 值應大致相同，最大相差不得超過0.1。通過對比，在此工地若采用推薦值結(jié)果都偏小，比推薦值高一級取值(取 0.1)，動靜對比結(jié)果趨于一致。后來的工程樁檢測證明，這樣的取值是合適的。

4.結(jié)束語

樁基檢測工作是一項嚴謹而細致的工作，現(xiàn)場測試中的任何疏忽都可能引起測試的失敗，數(shù)據(jù)處理時任何參數(shù)的誤差都可能給結(jié)果帶來超精度的誤差，甚至得到錯誤的結(jié)果。因此，它要求測試人員不但要有精湛的專業(yè)技能，嚴肅的工作態(tài)度，而且要有豐富的實踐經(jīng)驗，能夠及時準確地發(fā)現(xiàn)并解決問題。