港口工程樁基高應(yīng)變動力檢測

1、3.1 一般規(guī)定3.1.1 高應(yīng)變動力檢測，應(yīng)通過分析樁在沖擊力作用下產(chǎn)生的力和加速度，確定樁的軸向承載力，評價樁身完整性，并分析土的阻力分布、樁錘的性能指標(biāo)、打樁時樁身應(yīng)力及瞬時沉降特性。當(dāng)有靜載荷試驗時，高應(yīng)變動力檢測的軸向承載力結(jié)果應(yīng)與靜載荷試驗結(jié)果進(jìn)行對比。3.1.2 高應(yīng)變動力檢測成果可為下列工作提供依據(jù)：    （1）校核樁設(shè)計參數(shù)的合理性；    （2）選擇沉樁設(shè)備與工藝；    （3）樁基施工質(zhì)量動力檢測評定。3.1.3 檢測樁的數(shù)量應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件和樁的類型確定，宜取總樁數(shù)的2%5%，并不

2、得少于5根。對地質(zhì)條件復(fù)雜、樁的種類較多或其他特殊情況，可適當(dāng)增加檢測數(shù)量。3.1.4 當(dāng)進(jìn)行樁的軸向極限承載力檢測時，檢測樁在沉樁后至檢測時的間歇時間，對粘性土不應(yīng)少于14天，對砂土不應(yīng)少于3天,對水沖沉樁不應(yīng)少于28天；對灌注樁，除應(yīng)滿足上述有關(guān)時間規(guī)定外，其混凝土的強(qiáng)度等級尚應(yīng)達(dá)到設(shè)計要求。3.1.5 采用高應(yīng)變動力檢測時，應(yīng)具備下列資料:    （1）有關(guān)的工程地質(zhì)、地形和水文資料；    （2）樁基礎(chǔ)施工圖；    （3）樁基施工記錄；    （4）檢測樁混凝土強(qiáng)度

3、試驗報告；    （5）檢測樁樁頂處理前、后的標(biāo)高。3.1.6 高應(yīng)變動力檢測結(jié)果應(yīng)形成檢測報告，檢測報告應(yīng)符合附錄A的有關(guān)規(guī)定。條文說明3.1.1 港口工程樁基施工前，在很多情況下需進(jìn)行靜載荷試驗，此時應(yīng)先在靜載荷試驗樁上進(jìn)行高應(yīng)變動力檢測，并將取得的動力檢測數(shù)據(jù)與靜載荷試驗數(shù)據(jù)在同等條件下 作對比分析。一方面驗證動力檢測數(shù)據(jù)的可靠性；另一方面如靜載結(jié)果可信，而對比誤差較大，就要對動測參數(shù)進(jìn)行修正，以便為該工程進(jìn)一步的檢測及今后其他工 程的檢測積累數(shù)據(jù)。3.1.3 對作過靜載荷試驗的樁基工程，其工程樁的檢測樁數(shù)可取總樁數(shù)的2%，并不得少于5根；對于未作過靜載荷試

4、驗的樁基工程，其檢測樁數(shù)可取總樁數(shù)的5%，并不得少于5根。3.1.4 沉樁時，由于樁在土中的沖剪排擠作用，使土體受到破壞；沉樁后，樁周土體強(qiáng)度隨時間的推移而不斷得到恢復(fù)，這種作用可稱作時間效應(yīng)。根據(jù)巖土工程方面的研 究，時間效應(yīng)的規(guī)律一般可用指數(shù)曲線反映。在沉樁之初，承載力的變化極為迅速，隨著時間的推移越來越慢。土的粘性越大，變化的速度也越慢，趨于穩(wěn)定所需的 時間也越長，因此從沉樁至復(fù)打檢測要規(guī)定一定的間歇時間。本條規(guī)定的間歇時間與現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)港口工程樁基規(guī)范(JTJ25498)相一致。3.1.5 要求具備的技術(shù)資料，一方面可作為檢測的依據(jù)，另一方面也可對檢測結(jié)果進(jìn)行校驗，有利于提高檢測結(jié)果的

5、可靠性和準(zhǔn)確度。3.2 儀器設(shè)備 3.2.1 檢測儀器應(yīng)具有現(xiàn)場顯示、記錄、存儲實測力與加速度信號的功能，并能進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、打印和繪圖，其性能應(yīng)符合下列規(guī)定。   3.2.1.1 數(shù)據(jù)采集的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的位數(shù)不應(yīng)小于16位，通道之間的相位差應(yīng)小于50s。   3.2.1.2 力傳感器應(yīng)采用工具式應(yīng)變傳感器， 應(yīng)變傳感器安裝諧振頻率應(yīng)大于2000Hz，在1000測量范圍內(nèi)的非線性允許誤差應(yīng)為1%，因?qū)Ь€電阻引起的靈敏度降低值不應(yīng)大于1%。   3.2.1.3 加速度傳感器安裝后，在23000Hz范圍內(nèi)靈敏度降低值不應(yīng)大于5%，沖擊加速度在10000m/s2范圍內(nèi)的

6、幅值非線性允許誤差應(yīng)為5%。 3.2.2 檢測儀器應(yīng)定期進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)定的周期應(yīng)符合國家計量法規(guī)的有關(guān)規(guī)定。 3.2.3 打樁機(jī)械或類似的裝置均可作為錘擊設(shè)備。重錘宜用鑄鋼或鑄鐵制作，且應(yīng)質(zhì)量均勻、形狀對稱、錘底平整。當(dāng)采用自由落錘時，錘的重量應(yīng)大于預(yù)估單樁極限承載力的1%。 3.2.4 檢測時，樁的貫入度可采用水準(zhǔn)儀等光學(xué)儀器測定。條文說明3.2.2 儀器系統(tǒng)使用過程中，精確度會發(fā)生變化，因此需要定期標(biāo)定。3.3 檢測技術(shù) 3.3.1 現(xiàn)場檢測參數(shù)的取值應(yīng)符合下列規(guī)定。   3.3.1.1 檢測樁的截面積、樁材的重度和彈性模量應(yīng)在測點處取值。   3.3.1.2 樁長應(yīng)取傳

7、感器安裝位置至樁底間的距離。   3.3.1.3 樁身應(yīng)力波波速的設(shè)定應(yīng)符合下列規(guī)定：     （1）對鋼樁，波速值應(yīng)設(shè)定為5120m/s；     （2）對混凝土樁，應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗波速設(shè)定，并根據(jù)實測波速進(jìn)行調(diào)整。實測波速的確定方法應(yīng)符合第3.4.2條的規(guī)定。   3.3.1.4 樁材重度的設(shè)定應(yīng)符合下列規(guī)定：     （1）對鋼樁，重度應(yīng)設(shè)定為78.5kN/m3；     （2）對混凝土預(yù)制樁，重度宜設(shè)定為24.525.5kN/m3；  

8、0;  （3）對混凝土灌注樁，重度宜設(shè)定為24.0kN/m3。   3.3.1.5 樁材彈性模量設(shè)定值應(yīng)按下式計算：                             （3.3.1） 式中 E樁材彈性模量（MPa）；      C樁身應(yīng)力波波速（m/s）；

9、60;    樁材重度（kN/m3）；       g重力加速度（m/s2）。   3.3.1.6 力傳感器和加速度傳感器標(biāo)定系數(shù)應(yīng)采用國家法定計量機(jī)構(gòu)開具的標(biāo)定系數(shù)。 3.3.2 現(xiàn)場檢測應(yīng)符合下列規(guī)定。   3.3.2.1 檢測樁樁頭應(yīng)能承受重錘的沖擊，對已受損或其他原因不能保證錘擊能量正常傳遞的樁頭應(yīng)在檢測前進(jìn)行處理。混凝土樁頭的處理方法可按附錄B的規(guī)定執(zhí)行。   3.3.2.2 樁頂應(yīng)設(shè)置樁墊，樁墊宜采用膠合板、 木板或纖維板等材質(zhì)均勻的材料。   3.3.2.3 傳

10、感器安裝應(yīng)滿足下列要求：     （1）應(yīng)在樁身兩側(cè)沿樁軸線對稱安裝兩只加速度傳感器和兩只力傳感器，見圖3.3.2；傳感器的中心應(yīng)處于同一橫截面上；傳感器與樁頂間的垂直距離，對一般樁型不宜小于2倍樁徑或邊長，對直徑大于1m的樁，不宜小于1倍樁徑； 圖3.3.2  測點處傳感器安裝示意圖 (a)混凝土方樁；(b)混凝土灌注樁；(c)H型鋼樁；(d)管樁 l傳感器與樁頂間的距離(m)；d樁徑或邊長     （2）安裝傳感器的樁身表面應(yīng)平整，且其周圍無缺陷或截面突變；     （3）傳感器的安裝宜采用

11、膨脹螺栓固定，螺栓孔應(yīng)與樁側(cè)面垂直，安裝后的力傳感器和加速度傳感器應(yīng)緊貼樁身；     （4）水上檢測時，應(yīng)采取措施預(yù)防傳感器或?qū)Ь€接頭進(jìn)水；     （5）錘擊時，應(yīng)將傳感器電纜線固定在樁身上，預(yù)防振動受損。   3.3.2.4 當(dāng)檢測出現(xiàn)下列情況時，應(yīng)及時檢查、調(diào)整或停止檢測：     （1）測試儀器失靈；     （2）傳感器松動、測點處混凝土開裂、樁身出現(xiàn)明顯缺陷且缺陷程度加?。?    （3）測試信號異?；蜻B續(xù)采集時信號無規(guī)律

12、、離散性較大。條文說明3.3.1 高應(yīng)變動力檢測中，對實測曲線進(jìn)行分析計算需從時間、長度、波速中根據(jù)已有的技術(shù)資料和檢測數(shù)據(jù)確定兩者，而求出第三者。港口工程樁大多以打入樁為主，其 樁長較易確定，因此應(yīng)盡可能以實際樁長作為已知條件；至于波速，除鋼樁的樁身波速可視為定值外，混凝土樁的波速一般在36004400m/s之間，檢測 時，可預(yù)先設(shè)定經(jīng)驗波速，然后根據(jù)實測波形計算后加以調(diào)整。  3.3.2.3 實踐證明，傳感器安裝技術(shù)是檢測成功與否的先決條件，應(yīng)予以高度重視，安裝務(wù)必規(guī)范化。對安裝傳感器的間距作出要求，主要是為了確保得到高質(zhì)量的實測信號。3.4 軸向承載力確定和樁身完整性評價 3.

13、4.1 測試信號的選取應(yīng)符合下列規(guī)定。   3.4.1.1 錘擊后出現(xiàn)下列情況，其信號不得作為分析計算的依據(jù)：     （1）力的時程曲線最終未歸零；     （2）錘擊嚴(yán)重偏心，一側(cè)力信號呈現(xiàn)受拉狀態(tài)；     （3）傳感器出現(xiàn)故障；     （4）測點處樁身混凝土開裂或有明顯變形；     （5）其他信號異常情況。   3.4.1.2 分析計算軸向承載力的信號，宜取錘擊能量較大的測次。 3.4.2 分析計算前，應(yīng)根據(jù)實測信

14、號按下列方法確定平均波速。   3.4.2.1 樁底反射信號較明顯時，可根據(jù)下列方法確定波速：     （1）根據(jù)速度波第一峰上升沿的起點到樁底反射峰上升沿的起點之間的時差與已知樁長值確定平均波速，見圖3.4.2-1； 圖3.4.2-1 速度波法樁身波速的確定示意圖 F-某時刻測點處實測的錘擊力（kN）；L-測點以下樁長（m）； V-某時刻測點處實測的速度（m/s）；Z-樁身截面力學(xué)阻抗（kN·s/m）； t-錘擊力作用下應(yīng)力波反射到測點處的時間（ms）；C-樁身應(yīng)力波波速（m/s）     （2）根據(jù)實測信號下行

15、波上升沿的起點和上行波下降沿的起點之間的時差與已知樁長值確定平均波速，見圖3.4.2-2，下行波和上行波的幅值應(yīng)按下列公式計算：                        （3.4.2-1）                &#

16、160;       （3.4.2-2） 式中 Fd某時刻測點處測得的下行波的幅值（kN）；     Fu某時刻測點處測得的上行波的幅值（kN）；     F某時刻測點處實測的錘擊力（kN）；     V某時刻測點處實測的速度（m/s）；     Z樁身截面力學(xué)阻抗（kN·s/m）。   3.4.2.2 樁底反射信號不明顯時，宜根據(jù)樁長、混凝土的經(jīng)驗波速和鄰近樁的波速值綜合確定。 圖3.4.2-2

17、 下行波法樁身波速的確定示意圖 F-某時刻測點處實測的錘擊力（kN）；Fd-某時刻測點處測得的下行波的幅值（kN）； Fu-某時刻測點處測得的上行波的幅值（kN）；L-測點以下樁長（m）； C-樁身應(yīng)力波波速（m/s）；t-錘擊力作用下應(yīng)力波反射到測點處的時間（m/s） 3.4.3 單樁承載力的確定應(yīng)符合下列規(guī)定。   3.4.3.1 確定單樁承載力宜采用實測曲線擬合法，并應(yīng)符合下列規(guī)定：     （1）樁和土的力學(xué)模型應(yīng)能反映樁土系統(tǒng)應(yīng)力應(yīng)變的實際性狀；     （2）可用實測的速度、力或上行波信號作為邊界條件進(jìn)行擬合；

18、    （3）曲線擬合時間段長度，不宜小于5L/C；     （4）擬合分析所選參數(shù)應(yīng)在巖土工程的合理范圍內(nèi)，各單元所選取的土的最大彈性位移值不得超過相應(yīng)樁單元的最大計算位移值；     （5）最終的擬合曲線應(yīng)與實測曲線基本吻合；     （6）貫入度的計算值應(yīng)與實測值基本吻合。   3.4.3.2 采用CASE法確定單樁承載力時，應(yīng)符合下列規(guī)定：     （1）檢測樁應(yīng)材質(zhì)均勻、截面相等或基本相等；    

19、; （2）宜根據(jù)同一工程中相同類型樁的動、靜對比試驗確定土的阻尼系數(shù)；當(dāng)不具備動、靜對比試驗條件時，可通過實測曲線擬合法確定土的阻尼系數(shù)，其擬合樁數(shù)不應(yīng)少于該工程動測樁數(shù)的30%，且不得少于3根。     （3）單樁承載力可按下式計算： Rc=（1- Jc）F（t1）+ Z·V（t1）/2+（1+ Jc）F（t2）- Z·V（t2）/2  （3.4.3-1） Z= A·E/C            

20、0;                           （3.4.3-2） t2= t1+2L/C                    

21、                     （3.4.3-3） 式中  RcCASE法確定的單樁極限承載力（kN）；       JcCASE法阻尼系數(shù)；       F某時刻測點處實測的錘擊力（kN）；    t1、t2速度第一峰和第二峰對應(yīng)的時刻（ms）； F（t1）

22、、F（t2）t1、t2時刻測點處實測的錘擊力（kN）； V（t1）、V（t2）t1、t2時刻測點處實測的速度（m/s）；      Z樁身截面力學(xué)阻抗（kN·s/m）；      A樁身截面積（m2）；      E樁材的彈性模量MPa；      L測點以下樁長（m）；      C樁身應(yīng)力波波速（m/s）。 3.4.4 樁身完整性評價可采用法，宜按表3.4.4進(jìn)行，并應(yīng)符合下列規(guī)定。

23、 樁身完整性評價標(biāo)準(zhǔn)       表3.4.4 值 完整性評價 =1.0 完整樁 0.8<1.0 基本完整樁 0.6<0.8 明顯缺陷樁 0.6 嚴(yán)重缺陷樁或斷樁   3.4.4.1 在使用表3.4.4時應(yīng)結(jié)合樁身結(jié)構(gòu)性狀綜合判別。   3.4.4.2 樁身完整性系數(shù)可按下式計算：                    （3.

24、4.4-1） 式中          樁身完整性系數(shù)； F（t1）、F（t2）t1、t2時刻測點處實測的錘擊力（kN）； V（t1）、V（t2）t1、t2時刻測點處實測的速度（m/s）；        tx缺陷反射峰所對應(yīng)的時刻（ms）；   F（tx）缺陷反射峰對應(yīng)時刻測點處實測的力（kN）；   V（tx）缺陷反射峰對應(yīng)時刻測點處實測的速度（m/s）；       R缺陷以

25、上部位土阻力的估計值，等于缺陷反射起始點的錘擊力減去速度與樁身截面力學(xué)阻抗的乘積，取值方法見圖3.4.4；        Z樁身截面力學(xué)阻抗（kN·s/m）。 圖3.4.4 樁身結(jié)構(gòu)完整性系數(shù)計算示意圖   3.4.4.3 樁身缺陷斷面位置可按下式計算確定： X= C（tx-t1）/2                    （3

26、.4.4-2） 式中 X計算點與測點間的距離（m）；     C樁身應(yīng)力波波速（m/s）；     tx缺陷反射峰所對應(yīng)的時刻（ms）；     t1速度第一峰所對應(yīng)的時刻（ms）。   3.4.4.4 在判別樁的缺陷位置或缺陷程度時，應(yīng)注意對實測力信號和速度信號的判別分析，并觀測在連續(xù)錘擊情況下缺陷程度的變化情況。條文說明  3.4.1.1 檢測結(jié)果的可信度與測試信號有密切關(guān)系，因此要求選取的測試信號規(guī)范并具有代表性。  3.4.1.2 采用打樁機(jī)錘擊沉樁時測到的錘擊信號，

27、不同擊次下錘擊能量有所變化，錘擊能量越大，樁周土阻力發(fā)揮越充分。  3.4.3.1 本條對曲線擬合時間段長度作出規(guī)定，是為了取得必要的計算分析數(shù)據(jù)。港口工程樁一般以長樁為主，取5L/C已能滿足上述要求。  3.4.3.2 CASE法確定單樁承載力的關(guān)鍵在于選取合理的阻尼系數(shù)。本條規(guī)定阻尼系數(shù)應(yīng)根據(jù)動靜對比試驗或?qū)崪y曲線擬合法來確定。阻尼系數(shù)只是經(jīng)驗參數(shù)，不同地質(zhì)條件、不同類型的樁，其阻尼系數(shù)也不同，因此CASE法確定承載力宜謹(jǐn)慎采用。3.4.4 高應(yīng)變樁身完整性檢測，通常隨單樁承載力檢測同步進(jìn)行，因其能量較大，在測試深度及準(zhǔn)確性方面均優(yōu)于低應(yīng)變檢測，但與低應(yīng)變檢測相比，費用

28、較大、時間較長，因此一般未普遍采用。3.5 樁的試打測試及打樁監(jiān)測 3.5.1 樁的試打測試可為選擇工程樁的樁型、樁長、樁端持力層和沉樁錘型提供依據(jù)。樁的試打測試，應(yīng)按實際需要確定所需測試的土層和標(biāo)高。試打樁位置的工程地質(zhì)條件應(yīng)具有代表性。 3.5.2 樁端持力層宜根據(jù)試打樁實測承載力與貫入度的關(guān)系， 并結(jié)合場地工程地質(zhì)勘察資料綜合確定。 3.5.3 打樁終錘標(biāo)準(zhǔn)宜通過試打樁測得的承載力與貫入度的關(guān)系，以承載力為基準(zhǔn)制定，代表樁數(shù)不宜少于3根。 3.5.4 根據(jù)樁的試打測試所估算的樁的承載力值，應(yīng)為初打測得的靜土阻力值與地基土的強(qiáng)度恢復(fù)系數(shù)的乘積，并應(yīng)進(jìn)行復(fù)打測試校核，復(fù)打樁數(shù)不宜少于3根，復(fù)

29、打至初打的間歇時間應(yīng)符合第3.1.4條的有關(guān)時間規(guī)定。 3.5.5 試打樁的樁型、材質(zhì)、沉樁錘型、樁錘落距和墊層材料應(yīng)與工程樁相同。 3.5.6 樁身錘擊應(yīng)力監(jiān)測應(yīng)包括樁身錘擊拉應(yīng)力和錘擊壓應(yīng)力兩部分。 3.5.7 錘擊時樁身應(yīng)力最大值的監(jiān)測應(yīng)符合下列規(guī)定：     （1）樁身錘擊拉應(yīng)力宜在樁端進(jìn)入軟土層或樁端穿過硬土層進(jìn)入軟土層時測試；     （2）樁身錘擊壓應(yīng)力宜在樁端進(jìn)入硬土層或樁周土阻力較大時測試。 3.5.8 最大樁身錘擊拉應(yīng)力可按下列公式計算：       &#

30、160;    （3.5.8-1）                             （3.5.8-2） 式中 t最大樁身錘擊拉應(yīng)力（kPa)；       Z樁身截面力學(xué)阻抗（kN·s/m)；   V（t2)t2時刻測點處

31、實測的速度（m/s)；   F（t2）t2時刻測點處實測的錘擊力（kN)；   F（ty）ty時刻測點處實測的力（kN）；   V（ty）ty時刻測點處實測的速度（m/s）；      A樁身截面積（m2)；      t1速度第一峰對應(yīng)的時刻（ms)；      L測點以下樁長（m)；      X計算點與測點間的距離（m)；      C樁身應(yīng)力波波速（

32、m/s)。 3.5.9 最大樁身錘擊壓應(yīng)力可按下式計算： p= Fmax/A                                 （3.5.9） 式中 p最大樁身錘擊壓應(yīng)力（kPa)；     Fmax力傳感器測得的最大錘擊力（kN）；