文/張銳民 廣東建準(zhǔn)檢測技術(shù)有限公司 廣東廣州 510407

高應(yīng)變法在樁基檢測過程中的應(yīng)用

文/張銳民 廣東建準(zhǔn)檢測技術(shù)有限公司 廣東廣州 510407

高應(yīng)變動力法在樁基檢測中應(yīng)用比較普遍，其能夠?qū)Υ髧嵨坏臉痘M(jìn)行檢測。相較于靜載荷實(shí)驗(yàn)，它具有經(jīng)濟(jì)效益和時間優(yōu)勢的優(yōu)勢。筆者對高應(yīng)變法在樁基檢測過程中的應(yīng)用進(jìn)行分析，并提出相關(guān)檢測措施，通過具體的工程實(shí)例，對高應(yīng)變動力法在樁基檢測中的應(yīng)用效果進(jìn)行闡釋。

高應(yīng)變法；樁基檢測；應(yīng)用

高應(yīng)變動力試樁法的應(yīng)用原理是借助高能量的動力荷載對單樁承載力進(jìn)行確定。近年來，隨著我國建筑行業(yè)的快速發(fā)展，對建筑工程質(zhì)量的要求越來越高，混凝土灌注樁的大量應(yīng)用，使得樁基礎(chǔ)應(yīng)用過程中存在諸多質(zhì)量問題，對樁基礎(chǔ)檢測提出了更高的要求。傳統(tǒng)建筑工程施工過程中，業(yè)內(nèi)人士普遍應(yīng)用樁的靜荷載試驗(yàn)對樁基礎(chǔ)進(jìn)行檢測，但是其不具備經(jīng)濟(jì)效益和時間優(yōu)勢，嚴(yán)重制約了樁基礎(chǔ)檢測效率。高應(yīng)變動力檢測，具有技術(shù)和操作雙重優(yōu)勢。目前，已經(jīng)逐漸被應(yīng)用到建筑工程樁基礎(chǔ)檢測中。

1、應(yīng)用原理和方法

高應(yīng)變動力法測試技術(shù)在我國的應(yīng)用始于上世紀(jì)九十年代初。隨著我國城市化進(jìn)程的加快和建筑工程數(shù)量日益增多，該技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到建筑工程施工中。其通過在樁頂對被激發(fā)阻力產(chǎn)生的應(yīng)力波和速度波進(jìn)行量測，對承載力進(jìn)行確定。阻力系數(shù)法和曲線擬合法等高應(yīng)變動力試樁法應(yīng)用比較普遍。

1.1 阻力系數(shù)法

阻力系數(shù)法通過對一維波動方程進(jìn)行計(jì)算，得出巖土對樁的支撐阻力。其假定包括以下三個方面：樁身為等阻抗；樁周和樁尖土對樁的運(yùn)動阻力包括動阻力和靜阻力，動阻力一般集中在樁尖，不包括樁側(cè)土的阻力；靜阻力不需要對應(yīng)力波在傳播過程中的能量損耗進(jìn)行考慮，其包括樁身中內(nèi)阻力損耗和向樁周土的逸散。

1.2 波形擬合法

波形擬合法能夠?qū)螛冻休d力進(jìn)行準(zhǔn)確的確定和評估。其應(yīng)用原理是：在施工現(xiàn)場應(yīng)用計(jì)算機(jī)對實(shí)測立波和速度波進(jìn)行迭代計(jì)算，應(yīng)用離散的至彈模型對樁土系統(tǒng)進(jìn)行表示，并對各單元樁和土參數(shù)進(jìn)行假設(shè)，進(jìn)而對樁頂?shù)乃俣炔ㄟM(jìn)行測試，并將其作為邊界條件，用特征線方法對波動方程進(jìn)行計(jì)算，得出速度波，從而使計(jì)算波形和實(shí)測波形擬合。如果兩者存在偏差，要對樁土參數(shù)進(jìn)行調(diào)整之后，再次進(jìn)行計(jì)算。最終得出承載力、側(cè)阻分布和計(jì)算曲線。

2、影響因素分析

2.1 原始資料掌握情況

樁基檢測的根本目的是檢驗(yàn)是否達(dá)到或者超出樁基設(shè)計(jì)承載力。其需要對原始工程地質(zhì)條件進(jìn)行詳細(xì)的掌握。高應(yīng)變動力試樁過程中，技術(shù)人員能夠結(jié)合可靠的原始資料對相關(guān)結(jié)果進(jìn)行判斷。在地質(zhì)勘察報告中，應(yīng)用土層靜力觸探曲線對貫入阻力分布、砂土密實(shí)度、粘性土稠度和土層埋深等相關(guān)指標(biāo)對計(jì)算土相關(guān)參數(shù)進(jìn)行選取和確定。技術(shù)人員需要應(yīng)用原始資料對實(shí)測分析結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，從而對參數(shù)的相關(guān)取值進(jìn)行確定。

2.2 錘擊能量影響

高應(yīng)變動力檢測背景下樁基承載力與實(shí)驗(yàn)結(jié)果中的土阻力性質(zhì)相同。技術(shù)人員要注重對錘種和落距進(jìn)行選擇，最大程度對土阻力進(jìn)行激發(fā)。如果錘擊能量低，無法對樁周土阻力進(jìn)行全面激發(fā)，影響檢測結(jié)果；如果錘擊能量過高，會使樁身產(chǎn)生較大的位移，對薄弱截面造成破壞。錘擊能量的選擇會對樁基檢測精度產(chǎn)生影響。在高應(yīng)變動力檢測過程中，要延長沖擊力持續(xù)時間，并確保對土阻力進(jìn)行充分發(fā)揮。增加錘重能夠延長沖擊力作用時間，進(jìn)而提高試樁準(zhǔn)確性。落距增大不會對沖擊力持續(xù)時間產(chǎn)生影響。檢測過程中，技術(shù)人員要對錘擊能量進(jìn)行控制。

2.3 傳感器安裝影響

技術(shù)人員在樁頂附近對樁身力信號和運(yùn)動速度信號進(jìn)行采集，并通過相關(guān)計(jì)算得出樁周土對樁產(chǎn)生的阻力。在實(shí)際檢測過程中，傳感器能夠?qū)Π惭b截面和加速度進(jìn)行獲取。并通過對相關(guān)計(jì)算參數(shù)的輸入，獲取相關(guān)的速度信號和力信號。這些數(shù)據(jù)與傳感器安裝截面積的實(shí)際情況相關(guān)度越高，力信號和速度信號的定量也會越發(fā)精確［3］。

2.4 樁土?xí)r間效應(yīng)影響

高應(yīng)變動力檢測過程中，涉及到的相關(guān)要素比較多，需要對樁身強(qiáng)度和樁土?xí)r間效應(yīng)等進(jìn)行考慮，并分析其對檢測結(jié)果的影響。成樁之后，時間越長，巖土對樁的阻力也會逐漸增大。其根源是成樁過程中，土體強(qiáng)度逐漸恢復(fù)、孔隙水消散、樁土截面上相關(guān)物理化學(xué)過程的影響。同時，施工過程中對樁端持力層的侵?jǐn)_和地下水侵入等，也會影響樁基強(qiáng)度。

3、提高檢測精度的主要措施

（1）在樁基檢測過程中應(yīng)用高應(yīng)變法，其檢測過程比較復(fù)雜，涉及到的相關(guān)因素也比較多。技術(shù)人員在樁基檢測過程中，對其涉及到的工程地質(zhì)條件、樁基設(shè)計(jì)和施工情況等進(jìn)行全面分析和了解，并結(jié)合實(shí)際訴求對計(jì)算模型進(jìn)行科學(xué)合理的選擇和應(yīng)用。

（2）錘擊能量是影響樁基檢測結(jié)果的重要因素。技術(shù)人員要結(jié)合樁基實(shí)際情況，對錘擊能量進(jìn)行控制，將錘的重量控制在超出預(yù)估單樁極限承載力的1%，并堅(jiān)持重錘低擊的原則，對貫入度進(jìn)行合理控制的前提下，最大程度提升確保落錘重度。

（3）對傳感器進(jìn)行安裝，將其安裝在樁頂下部的樁側(cè)表面，并確保其對稱性，對其離樁頂?shù)木嚯x進(jìn)行控制，確保其超出2倍樁徑距離。同時，在條件許可范圍內(nèi)，要盡量往下進(jìn)行安裝。

（4）樁基檢測精確度受到樁土的時間因素影響。

在樁基檢測過程中應(yīng)用高應(yīng)變動力法，技術(shù)人員要對樁土的時間因素進(jìn)行考慮，確保充分恢復(fù)土體強(qiáng)度之后，對檢測時間進(jìn)行科學(xué)合理的選擇和確定。

（5）檢測人員的專業(yè)素質(zhì)直接關(guān)系到高應(yīng)變動力法在樁基檢測過程中的應(yīng)用效果和檢測精度。工程負(fù)責(zé)人要結(jié)合樁基檢測的需求，對檢測人員進(jìn)行定期和不定期的培訓(xùn)，從根本上提高技術(shù)人員的專業(yè)技能和綜合素質(zhì)。

4、應(yīng)用實(shí)例

4.1 工程概況

某地區(qū)工廠周圍有很多公路和鐵路，交通比較發(fā)達(dá)?？傮w地勢比較開闊和平坦，呈現(xiàn)南高北低的分布狀態(tài)，在其北部存在一定的傾斜度。地基土層的特性為洪積相沉積。在垂直和水平方向上，巖相會存在比較大的變化，其形式主要包括交互層和過度相以及透鏡體等。該工程的地形構(gòu)成要素是粘性土和砂，因?yàn)槠鋷r性比較弱，不能夠?qū)⑵渥鳛橹黧w建筑物的天然地基，技術(shù)人員要結(jié)合實(shí)際工程訴求，應(yīng)用樁基對其進(jìn)行處理，以最大程度改善施工環(huán)境。

4.2 測試結(jié)果和分析

對6根工程樁的高應(yīng)變動力進(jìn)行測試。在檢測過程中，技術(shù)人員要對6根工程樁高應(yīng)變進(jìn)行檢測，并對錘擊力作用下樁的貫入度進(jìn)行測試，發(fā)現(xiàn)其貫入度都超過了2.5mm，表明樁周土發(fā)生了塑性變形，而樁周土的阻力也得到相應(yīng)的發(fā)揮。測試結(jié)果表明，6根工程樁的單樁垂直極限承載力都符合設(shè)計(jì)荷載。

結(jié)語：

高應(yīng)變法的適用范圍比較廣，經(jīng)濟(jì)性也比較好。在樁基檢測過程中應(yīng)用高應(yīng)變法能夠提高檢測速度和質(zhì)量。相較于傳統(tǒng)的靜載荷實(shí)驗(yàn)，其具備廣闊的應(yīng)用空間。但是，高應(yīng)變動力檢測過程中的影響因素比較多，檢測過程中的可靠性和準(zhǔn)確度很難保障。在樁基檢測過程中，應(yīng)用高應(yīng)變動力檢測方法，需要對實(shí)驗(yàn)過程中的動態(tài)因素和靜態(tài)因素進(jìn)行對比，并與傳統(tǒng)靜載荷實(shí)驗(yàn)進(jìn)行比較，最大程度確保高應(yīng)變動力檢測的準(zhǔn)確度。樁基檢測過程中，樁身的混凝土強(qiáng)度值趨近于單樁自身的極限承載力，或者與單樁承載力相比比較低。實(shí)驗(yàn)過程中，技術(shù)人員要注重結(jié)合樁身的混凝土強(qiáng)度值對樁錘的錘重和錘距進(jìn)行選擇，最大程度確保樁體質(zhì)量。

［1］秦凡.高應(yīng)變動力測試技術(shù)在樁基質(zhì)量檢測中的應(yīng)用［J］.中國水運(yùn)（下半月），2012（09）.

［2］黎明，黎晨.動態(tài)應(yīng)變測試技術(shù)在樁基承載力和完整性檢測中的應(yīng)用［J］.土工基礎(chǔ)，2012（05）.

［3］尚耀憲.分析高應(yīng)變動力測試技術(shù)在樁基檢測中的應(yīng)用［J］.科技與企業(yè)，2015（12）.

［4］徐興松，張鳴，李允忠.基樁高應(yīng)變動力測試技術(shù)在某電廠的工程應(yīng)用實(shí)例分析［J］.電力勘測設(shè)計(jì)，2011（02）.