摘要：隨著我國基本建設(shè)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(yīng)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(fèi)用高、時間長,通常檢測數(shù)量只能達(dá)到總樁數(shù)的1 %左右。因而,高應(yīng)變動力檢測以其技術(shù)相對先進(jìn)、操作較為簡便,近年來得到了廣泛的推廣和應(yīng)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(jìn)行判定的檢測方法，這就是高應(yīng)變法。高應(yīng)變法的主要功能是判定單樁豎向抗壓承載力是否滿足設(shè)計要求。樁基動測具有費(fèi)用低、快速、輕便、適于普查等優(yōu)點，這大大地促進(jìn)了樁基動測技術(shù)的研究和應(yīng)用。

1.測試原理

高應(yīng)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(yīng)力波理論分析,計算出樁的承載力和樁身的完整性。

高應(yīng)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(yīng)變峰值要不小于靜載荷試驗至極限承載力的靜應(yīng)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(yīng)變和樁身運(yùn)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(yùn)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(jī)理建立數(shù)學(xué)模型,運(yùn)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(chǔ)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(yīng)先鑿掉樁頂部的破碎層和軟弱混凝土，對灌注樁、樁頭嚴(yán)重破損的混凝土預(yù)制樁和樁頭已出現(xiàn)屈服變形的鋼樁，試驗前應(yīng)對樁頭進(jìn)行修復(fù)或加固處理。樁頭頂面應(yīng)水平、平整，樁頭中軸線與樁身中軸線應(yīng)重合，樁頭截面積應(yīng)與原樁身截面積相同，樁頭主筋應(yīng)全部直通至樁頂混凝土保護(hù)層之下，各主筋應(yīng)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(shè)箍筋，間距不宜大于100mm。樁頂應(yīng)設(shè)置鋼筋網(wǎng)片2―3層，間距60mm―100mm，樁頭混凝土強(qiáng)度等級宜比樁身混凝土提高1―2級，且不得低于C30。樁頭應(yīng)高出樁周土2―3倍樁徑，樁周1.2m以內(nèi)應(yīng)平整夯實。樁頭混凝土強(qiáng)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(yīng)變測試的影響。

高應(yīng)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(rèn)真對待。對于混凝土鉆孔灌注樁，要認(rèn)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(qiáng)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(yīng)設(shè)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(dāng)?shù)幕炷帘Ｗo(hù)層（一般5cm）這樣既可防止樁頭開裂，保證試驗成功，又可保護(hù)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(yīng)力應(yīng)變信號。

2.3傳感器的安裝對高應(yīng)變測試的影響。

傳感器直接測到的信號是檢測面上的應(yīng)變和加速度的信號，要根據(jù)其他參數(shù)設(shè)定值計算后才能得到力和速度信號。檢測截面選擇不當(dāng)，如傳感器過分靠近樁頂或在變截面附近，實測的應(yīng)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(yán)重的非彈性變形，同時截面的阻抗也估算不準(zhǔn)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(yīng)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(yīng)力集中，所測的力不準(zhǔn)。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(yīng)力集中的偏心的影響。②應(yīng)變傳感器與加速度傳感器的中心應(yīng)位于同一水平線上；同側(cè)的應(yīng)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(yīng)與樁中心軸保持平行，這樣安裝可以對量測的信號進(jìn)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(yīng)均勻、密實、平穩(wěn)，并與樁軸線平行，否則應(yīng)用磨光機(jī)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)重新進(jìn)行測試。若多次測試結(jié)果均無法解釋時，應(yīng)考慮在相近的樁上進(jìn)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(yīng)用小應(yīng)變測試的波速，這是不適宜的。因為機(jī)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(yīng)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(zhǔn)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(zhǔn)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(zhǔn)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(yīng)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(xué)性質(zhì)等許多因素有關(guān)的綜合參數(shù)，本人認(rèn)為應(yīng)用時不能簡單套用。某工地樁型為夯擴(kuò)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(yīng)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(yīng)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(yán)謹(jǐn)而細(xì)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(yán)肅的工作態(tài)度，而且要有豐富的實踐經(jīng)驗，能夠及時準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)并解決問題。