摘要：隨著我國(guó)基本建設(shè)事業(yè)的發(fā)展,樁基工程的日益增多,各種類(lèi)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(wèn)題,因此樁的檢測(cè)工作量很大。傳統(tǒng)的檢測(cè)方法是樁的靜載荷試驗(yàn),由于其費(fèi)用高、時(shí)間長(zhǎng),通常檢測(cè)數(shù)量只能達(dá)到總樁數(shù)的1 %左右。因而,高應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)以其技術(shù)相對(duì)先進(jìn)、操作較為簡(jiǎn)便,近年來(lái)得到了廣泛的推廣和應(yīng)用。

引言

在樁基檢測(cè)技術(shù)中用重錘沖擊樁頂，實(shí)測(cè)樁頂部的速度和力時(shí)程曲線(xiàn)，通過(guò)波動(dòng)理論分析，對(duì)單樁豎向抗壓承載力和樁身完整性進(jìn)行判定的檢測(cè)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(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。樁基動(dòng)測(cè)具有費(fèi)用低、快速、輕便、適于普查等優(yōu)點(diǎn)，這大大地促進(jìn)了樁基動(dòng)測(cè)技術(shù)的研究和應(yīng)用。

1.測(cè)試原理

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

高應(yīng)變動(dòng)力試樁法的具體做法是:

（一）用高能量的沖擊荷載實(shí)際考核樁土體系。一般說(shuō)來(lái),沖擊下的樁身瞬時(shí)動(dòng)應(yīng)變峰值要不小于靜載荷試驗(yàn)至極限承載力的靜應(yīng)變值。

（二）實(shí)測(cè)時(shí),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(dòng)加速度的時(shí)程曲線(xiàn),通過(guò)必要的布點(diǎn)和計(jì)算,獲得該截面的軸向平均內(nèi)力Fm(t)和軸向平均運(yùn)動(dòng)速度Vm(t)。

（三）在實(shí)測(cè)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(shí)際工作機(jī)理建立數(shù)學(xué)模型,運(yùn)用一維波動(dòng)方程分析實(shí)測(cè)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(zhǎng)期的和大量的靜動(dòng)對(duì)比基礎(chǔ)上,可以根據(jù)上述的實(shí)測(cè)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(chǎng)測(cè)試技術(shù)

2.1樁頭處理對(duì)數(shù)據(jù)曲線(xiàn)的影響。

樁頭質(zhì)量好壞直接影響波的傳播效果，對(duì)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(duì)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(yàn)前應(yīng)對(duì)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(xiàn)與樁身中軸線(xiàn)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(jí)宜比樁身混凝土提高1―2級(jí)，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?xún)?nèi)應(yīng)平整夯實(shí)。樁頭混凝土強(qiáng)度等級(jí)宜比樁身混凝土提高1～2級(jí)，且不得低于C30。

2.2錘擊能量對(duì)高應(yīng)變測(cè)試的影響。

高應(yīng)變動(dòng)力測(cè)試時(shí)，錘擊能量大，對(duì)樁頭的處理要求也更高，一定要高度重視認(rèn)真對(duì)待。對(duì)于混凝土鉆孔灌注樁，要認(rèn)真截除污漿或不密實(shí)部分，然后外接一段等截面樁頭，其長(zhǎng)度一般不小于2倍樁徑，混凝土強(qiáng)度等級(jí)提高1―2級(jí)（不得低于C30）。

外接樁頭時(shí)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(kāi)裂，保證試驗(yàn)成功，又可保護(hù)傳感器不至損傷。樁頭幾何軸線(xiàn)要求與樁身重合，樁頭表面要水平，樁頭外壁要求光滑密實(shí)，以利于安裝傳感器并采集到良好的應(yīng)力應(yīng)變信號(hào)。

2.3傳感器的安裝對(duì)高應(yīng)變測(cè)試的影響。

傳感器直接測(cè)到的信號(hào)是檢測(cè)面上的應(yīng)變和加速度的信號(hào)，要根據(jù)其他參數(shù)設(shè)定值計(jì)算后才能得到力和速度信號(hào)。檢測(cè)截面選擇不當(dāng)，如傳感器過(guò)分靠近樁頂或在變截面附近，實(shí)測(cè)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(shí)截面的阻抗也估算不準(zhǔn)等，都會(huì)影響承載力的計(jì)算結(jié)果。尤其對(duì)于灌注樁傳感器的安裝應(yīng)符合以下幾點(diǎn)。①傳感器不得安裝在變截面附近，因?yàn)樵摻孛鎽?yīng)力集中，所測(cè)的力不準(zhǔn)。安裝點(diǎn)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(xiàn)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(duì)量測(cè)的信號(hào)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(shí)、平穩(wěn)，并與樁軸線(xiàn)平行，否則應(yīng)用磨光機(jī)磨平。若安裝點(diǎn)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(dòng)引起松動(dòng)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(cè)試曲線(xiàn)的分析

數(shù)據(jù)曲線(xiàn)應(yīng)該反映樁的完整性和樁的動(dòng)力及靜力特性。判斷數(shù)據(jù)曲線(xiàn)是否合格，主要根據(jù)以下幾個(gè)方面：

1)數(shù)據(jù)曲線(xiàn)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(xiàn)和 ZV(t)曲線(xiàn)起跳點(diǎn)是否重合等。

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

3)能否合理解釋數(shù)據(jù)曲線(xiàn)：數(shù)據(jù)曲線(xiàn)無(wú)法解釋時(shí)，應(yīng)重新進(jìn)行測(cè)試。若多次測(cè)試結(jié)果均無(wú)法解釋時(shí)，應(yīng)考慮在相近的樁上進(jìn)行試驗(yàn)。

3.2波速的確定

波速的含義是指?jìng)鞲衅靼惭b點(diǎn)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(cè)試實(shí)線(xiàn)中，還沒(méi)有可靠的方法直接測(cè)定樁身波速，只能根據(jù)樁身混凝土的等級(jí)及敲擊樁身的感覺(jué)和經(jīng)驗(yàn)。有些測(cè)試者在計(jì)算時(shí)應(yīng)用小應(yīng)變測(cè)試的波速，這是不適宜的。因?yàn)闄C(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(cè)得的波速是按施工單位提供的樁長(zhǎng)計(jì)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(shí)際工作中，若樁長(zhǎng)已知，在測(cè)試過(guò)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(jì)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(guó)際上有一個(gè)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(shí)際上，Jc是一個(gè)與樁型、樁徑、地基土類(lèi)型以及樁體穿過(guò)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(shí)不能簡(jiǎn)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(guó)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(cè)規(guī)程，同一場(chǎng)地內(nèi)的 Jc 值應(yīng)大致相同，最大相差不得超過(guò)0.1。通過(guò)對(duì)比，在此工地若采用推薦值結(jié)果都偏小，比推薦值高一級(jí)取值(取 0.1)，動(dòng)靜對(duì)比結(jié)果趨于一致。后來(lái)的工程樁檢測(cè)證明，這樣的取值是合適的。

4.結(jié)束語(yǔ)

樁基檢測(cè)工作是一項(xiàng)嚴(yán)謹(jǐn)而細(xì)致的工作，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中的任何疏忽都可能引起測(cè)試的失敗，數(shù)據(jù)處理時(shí)任何參數(shù)的誤差都可能給結(jié)果帶來(lái)超精度的誤差，甚至得到錯(cuò)誤的結(jié)果。因此，它要求測(cè)試人員不但要有精湛的專(zhuān)業(yè)技能，嚴(yán)肅的工作態(tài)度，而且要有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，能夠及時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題。