高應變樁基承載力檢測三

高應變樁基承載力檢測

2014年10月27日一、高應變法測試概述

高應變法：用重錘（重量為預估單樁極限承載力的1%～1.5%）自由下落錘擊樁頂，使其應力和應變水平接近靜力試樁的水平，使樁土之間的土產生塑性變形，即使樁產生貫入度，一般貫入度≮2mm,但≯6mm.樁對外有抗力（承載力）是通過位移產生，有了位移，樁側土強度得到充分發(fā)揮，樁端土強度也得到一定程度的發(fā)揮，此時,量測的信號含有承載力的因素。但對于嵌巖樁和超長的摩擦樁，要使樁端土強度發(fā)揮幾乎是不可能的。

高應變法動力試樁的主要功能（1）判定單樁豎向抗壓承載力（簡稱單樁承載力）。單樁承載力是指單樁所具有的承受荷載的能力，其最大的承載能力稱為單樁極限承載力。高應變法判定單樁承載力是樁身結構強度滿足軸向荷載的前提下判定地基土對樁的支承能力。（2）判定樁身完整性。高應變作用在樁頂的能量大，檢測樁的有效深度大。對預制方樁和預應力管樁接頭是否焊縫開裂等缺陷判斷優(yōu)于低應變法；對等截面樁可以由截面完整系數β定量判定缺陷程度，從而判定缺陷是否影響樁身結構的承載力。（3）打入式預制樁的打樁應力監(jiān)控；樁錘效率、錘擊能量的傳遞檢測，為沉樁工藝、選擇錘擊設備提供依據。（4）對樁身側阻力和端阻力進行估算。

盡管低應變反射波法和高應變法均采用一維應力波理論分析計算樁—土系統響應，但前者由于樁—土體系變形很小，一般不考慮土彈簧和土阻尼的非線性問題；而后者除與低應變反射波法的計算原理、方法一致外，還要著重考慮上彈簧、甚至是土阻尼的非線性。因此，利用波動理論計算樁土互作用的土阻力問題顯得很重要。

高應變實際檢測時，測量激勵和響應的傳感器一般安裝在樁頂附近，習慣上將傳感器安裝截面視為樁頂，傳感器安裝載面至樁底的距離稱為測點下樁長L。對于等截面均勻樁，樁頂實測到的力和速度包含了樁側和樁端土阻力的影響。下面來分析一下深度x處的上阻力R2在沖擊過程中對樁頂的力和速度的影響。下行入射波通過x界面時，將在界面處分別產生幅值各為Rx／2的向上反射壓力波和向下傳播的拉力波．見圖1。即t＝x／c時刻Rx被激發(fā)，Rx／2的壓力波影響于2x／c時刻反射回樁頂，它將使樁頂力曲線上升Rx／2，同時使速度曲線下降Rx／2Z。如果將速度曲線以力的單位歸一化，即將速度乘以阻抗Z與力曲線同時顯示，這樣Rx對樁頂力和速度曲線的影響將使兩曲線的差值增加為：

由于x是完全任意的，可以得出如下結論：在樁頂力和速度時程曲線的2x/c(x＜L)時刻，力曲線與速度曲線之間的差值代表了應力波從樁頂下行至x深度的過程中所受到的所有土阻力之和，即：

上行為R/2的壓力波，經2L/c

時刻到達測點。它對測點波形影響是，使力值增加，速度值減小，也就是力和速度波形分開，分開距離在數值上正好是樁側摩阻力值。數值－R/2的下行拉力波將和下行的錘擊波F(t)疊加，傳播至樁底后產生反射。樁側阻力的反射波：樁頂受錘擊作用，應力波沿樁身傳播，遇樁側土摩阻力R時將產生上行的壓力波和下行的拉力波。打樁土阻力的大小顯然與樁的豎向承載力高低有關，樁承載力愈高、打樁土阻力愈強。盡管土阻力是直接測量的，但土阻力中所包含的靜阻力的具體量值是未知的。因此，通過實測力與實測速度曲線之差反映的土阻力大小只是樁的豎向承載力高低的定性表達。二、高應變法檢測一般規(guī)定該方法適用于檢測基樁的豎向抗壓承載力和樁身完整性；監(jiān)測預制樁打入時的樁身應力和錘擊能量傳遞比，為沉樁工藝參數及樁長選擇提供依據。對于大直徑擴底樁和Q-s曲線具有緩變型特征的大直徑灌注樁，不宜采用該方法進行豎向抗壓承載力檢測。

三、儀器設備檢測儀器一般通用的基樁動測儀可以勝任。JGJ106-2014對錘擊設備提出了要求：

條:錘擊設備可采用柴油錘、液壓錘、蒸汽錘等具有導向裝置的打樁機械，但不得采用導桿式柴油錘、振動錘。條：高應變檢測專用錘擊設備應具有穩(wěn)定的導向裝置，重錘應形狀對稱，高徑（寬）比不得小于1。條：采用高應變法進行承載力檢測時，錘的重量與單樁豎向抗壓承載力特征值的比值不得小于0.02.四、現場檢測技術JGJ106-2014對檢測前的準備工作應符合下列規(guī)定：9.3.1條1、對于不滿足本規(guī)范表規(guī)定的休止時間的預制樁，應根據本地區(qū)的經驗，合理安排復打時間，確定承載力的時間效應。2、樁頂面應平整，樁頂高度應滿足錘擊裝置的要求，樁錘重心應與樁頂對中，錘擊裝置架立應垂直。3、對不能承受錘擊的樁頭應做加固處理，混凝土樁的樁頭處理按本規(guī)范附錄B執(zhí)行。4、傳感器的安裝應符合本規(guī)范附錄F的規(guī)定。5、樁頭頂部應設置樁墊，樁墊可采用10～30mm厚的木板或膠合板等材料。1、樁頭處理（1）預制樁的處理。預制樁的樁頭處理較為簡單，使用施工用柴油錘跟打時，只需留出足夠深度以備傳感器安裝；預制樁砼強度較高，樁頭較平整，無須進行樁頭處理，一般墊上合適的樁墊即可，但對于那些截掉樁頭或樁頭打爛后才通知測試的，有時也有必要進行處理，或將凸出部分敲掉（割掉），特別是出露的鋼筋應當割掉，或重新涂上一層高強度早強水泥使樁頭平整。大部分預制樁樁側非常平整，可直接安裝傳感器，小口徑預應力管樁，則因曲率半徑太小，不利于應力環(huán)與樁身的緊貼，有時宜進行局部處理。（2）灌注樁的處理。灌注樁的樁身處理較為復雜，針對不同樁型，一般可采用下列幾種辦法：①制作長樁帽，傳感器安放在樁帽上這種方法因便于傳感器安裝（原則上傳感器應裝在本樁上）、不會砸亂樁頭、樁帽強度可以自由配制、信號質量較好，但是一旦接樁效果較差，便會嚴重影響上方傳感器的測試信號；上下介質廣義波阻抗相差較大時，也將使測試信號的可信度降低。②制作短樁帽，傳感器在本樁上安裝。這是較合理的一種處理方法，利用樁帽承受錘擊時的不均勻打擊力，以防止樁頭的開裂。因傳感器在本樁上安裝，接頭處并無特別的處理要求。工程樁難有安裝傳感器的平整面，當樁頭位于地表以下時，需大量開挖以保證傳感器的安裝等是本方法的缺點。2、傳感器的安裝高應變測試的基本原理是分析土阻力和樁身缺陷對實測力波和速度波的影響，進而評價樁的承載力。測試時既要測力又要測速度，一般要求傳感器線性帶寬的高頻截止頻率至少能達到1500Hz，而低頻截止頻率則越低越好；由于打擊力常達幾百噸，對應的應力和速度也相當高，目前直接測量力和速度的傳感器均難以具備如此條件，特別是力，幾乎沒有直接檢測樁身應力的工具，因此高應變測試不得不采用間接的測量辦法，通過測量樁側的應變來推算樁身應力和力，通過測量樁側質點加速度來積分成速度。

安裝面應對稱地選在樁兩側相同高度處，選擇安裝面時，應在適合傳感器安裝高度的樁周圍反復用地質錘敲挖，尋找較少凸出物、較少軟沙漿而又平整的平面。大多數灌注樁，只有將樁頭全部挖出才能尋找出合適的部位，只對稱挖出兩側的作法極不合理。樁成型較差時，只能找到相對較好的側面，對于這些側面，必須有專人再次進行合理的人工處理。①加速度計安裝。加速度計和底座系分離件時，二者間必須用扳手擰緊，有可能的話還可用膠或硅膠粘牢，如無必要一般不要折開，計線座合一的可不必考慮二者間的緊密程度。加速度計的底座應緊貼樁側，但擰緊膨脹螺栓時不可用力過猛，以免底座破碎。加速度計安裝后用手應當不能扳動，傳感方向必須與樁的軸向平行。②應力環(huán)安裝。應力環(huán)的安裝最為講究，一般現場測試難獲成功的主要原因便是因為應力環(huán)安裝效果不理想。在預制樁和樁帽上應力環(huán)較易安裝，只要膨脹螺栓孔距合適，表面平整，螺栓又生根緊密，即可獲得滿意的安裝效果；而在灌注樁本樁上安裝，當強度合理、樁側平整、螺栓間距合適、生根緊湊時尚可，否則必須進行技術處理。螺栓斜入或間距不合時，可用鐵錘在其根部輕輕敲擊糾正；外套出露時，亦可用改錐或鑿子打擊使其與螺桿貼緊，以保證應力環(huán)能夠貼近樁面。所有螺栓均應緊固、不易晃動。將應力熱環(huán)帶有章四角的府一面朝委向樁面碼順螺桿壟貼到樁限上，反貴復用手旦上下左皇右移動件應力環(huán)孕，感覺厭到四個庫支點在列同一平辦面時（志即用力景按下四謹角，沒毅有翻翹展、亦無雕明顯變忽形）按徑住不動或，開始無上墊圈哪和螺帽蔑，然后妨用扳手草將其擰鐮緊，擰困緊的過竊程中，孤一方面受安裝人擾員要密昆切注視凱應力環(huán)絨中間的位傳感環(huán)達，防止蘭其出現衛(wèi)可見的芝變形（搭一旦變章形應松絨開處理林），另但一方面灶最好用倚測樁儀牧監(jiān)控，佛防止其短超出儀三器的自渡平衡調水節(jié)范圍央。從測勸試角度鍋看應力苗環(huán)自然岔是擰得信越緊越拘好，但且過緊容倉易造成抓應力環(huán)其的傷害蕉。五、牲高應到變法析的基1、基本琴模型（1）基賤樁模匪型CA嚼SE法將臺樁視為縱一維均墊質（等騎截面尤耐佳）連錯續(xù)的彈壘性體，（2）樁疼周土也動力燃模型憂：為低排除夕動力壘試樁鞭過程生中土（3）樁周禮土靜力亞模型：CAS嚴E法為終了確評保波憲動方廢程解哪耦，深得到漿半經鋸驗解辱析解笨，不辮僅將犧樁側國速度淚與動逃阻力敬分離茅，而朋且將飼樁身離位移蓮CA姑SE法土的剛理想剛昌塑性運靜力模穴型六、CA幟SE法計算撞公式CAS甩E法計算稻樁基承忌載力:打樁樁無總阻力桶估算公蕩式：如果在麥整個深弱度L的樁退段上奇連續(xù)梢作用據有側崗阻力低以及船端阻偷力，鉤且土難阻力碌是自興上而戒下依萬次激垮發(fā)的咬，橡記初拾始速渾度曲首線第卡一峰周的時壤刻為t1，則殿在t2＝t1+朗2L／c時刻贏，樁貧頂實射測的砍力和嗓速度床記錄請中將睜包含弟以下棟四種椅影響蠅：(1)由土扒阻力糟產生雀的全千部上嘴行壓蓄縮土往阻力辱波的恭總和RT／2；(2嗎)由初梁始的翁下行宜壓力枯波經吐樁底違反射姥產生非的上昏行拉仰力波貼，符孔號為提負；(3)由土具阻力褲產生魂的下猴行拉誤力波嘴經樁詠底反躍射后氧以壓殼縮波支的形滔式上濁行，瓦并與妥第（2）項的望上行波吸同時到急達樁頂愚，其大封小也為RT／2；(4)全部的陷上行被照在樁頂沈反射而捎形成的右下行波Fc(梳t(yī)2)。凱司法按將打樁律總阻力RT分為鵝靜阻襯力Rx和動閥阻力Rd兩個不叮相關項命。為了公從RT中將悼靜阻憐力部分分提臭取出吸來，販凱司鳥法采妥用以挖下四張個假姥定：(1由)樁身告阻抗腹恒定序，即拼除了春截面飄不變糧外，百樁身典材質蛛均勻哥是無鋤明顯推缺陷驅。(2)只考慮轎樁端阻補尼，忽是略樁側剩阻尼的管影響。（3)應力茅波在肚沿樁腦身傳競播時捏，除喉土阻復力影份響再引沒有翁其他筒因素登造成子的能箏量耗電散和汁波形猴畸變悔。(4貍)土阻武力的儲本構滅關系夫隱含娘采用挎了剛—塑性模庸型，即療土體對獅樁的靜抖阻力大瓦小與樁削土之間內的位移漢大小無白關，而枕僅與樁壓土之間澇是否存讓在相對孔位移有挪關。具滋體地講寧：樁土宅之間一良旦產生敘運動(應力膨波一凍旦到遭達)，此時兇土的阻敘力立即贈達到極飼限靜阻午力Ru，且隨糊位移增嚇加不再漫改變。得到標港準形式暗的凱司激法計算穿樁承載野力公式嗚，較適部宜于長傭度適中邁尺截面恒規(guī)則的民中、小推型樁和覽摩擦型猛樁。七、波側動方程傲擬合法波動莫方程（1）單元內部無面積和阻抗變化；（2）土阻力由分布荷載等效為集中荷載；（3）單元內部的應力波衰減符合線性粘性模型；（4）應力波在單元節(jié)點處因受土阻力、樁身阻抗變化等產生反射波和透射波。波動方漿程擬合凱法分析節(jié)擬合過籠程中，抗需了解機樁土參慌數對擬并合曲線腸的影響坊：（1）減偷小缷拜載水檢平意皂味著愛缷載矛后的戶反彈具阻力臟或負權摩阻疏力減患小，燈導致宴計算險曲線劇的尾白部上躬升。（2）樁痛底彈初限降膛（3）樁側土彈限降低時，會引起樁側土的快速加載和缷載，前部單元對應的計算力曲線會偏高，后部會降低。（4）降低樁側缷載系數會引起樁側土單元缷載速度加快，自然將使計算力曲線的后方提前下降。（5）樁側各點土的阻尼力，與瞬時速度成正比。降低樁側阻尼系數，將使土單元的動阻力減小，計算曲線偏低。八、仙高應脾變法澇信號太質量（1）現場薄信號采祝集和信遷號質量能的判斷高應變行現場檢懇測不像索低應變赤檢測容畫易獲得骨信號曲喇線，一土根樁的哲高應變智曲線往影往花費得較高，蕉要作好猶充分的壁準備。杯主要有崗：傳感器退的檢查袋，電錘司和膨脹籠螺栓的曉檢查。干擾底防治脾：50H碧z交流電鏈對應力治環(huán)有較苦大的干恢擾作用苗，應使裙用直流喂電。各傳感歉器的連侮線要堅歡固，同婆時防止農線中的血金屬和丙大地接稍觸，最刻好架空寨?，F場檢耽測前，殼最好了秀解該樁宣的承載叼力，作卵低應變折檢測，元了解樁衫身完整磨性，看祝地質資器料，了汽解相關策信息，嗚做到心醬中有數辮。信號質非量的判去斷：a、信號浙沒有不那規(guī)則的薄毛刺或肺振蕩，開沒有明洪顯的干會擾；b、應懸力和森速度掌歸零肝，表悠明樁渠已靜笛止。c、F(碑t)和ZV慘(t年)在起值始段煮重合夾且同連時到峽達峰打值，代說明碧傳感綁器、惹錘擊息系統單和樁遼頭基組本正舒常。d、打紋擊力禮在合閱理的咱范圍絮。e、樁博總阻禽力在懼合理誤的范莖圍?！瓧?和低爺應變裂反射高波法演檢測芒一樣路，高啞應變貌承載趣力檢廁測也蠟要重營視現坊場的鎖分析漆和判搬斷。在現場己，一定古要獲得饒一組合襪理的好駕的曲線鳥，一定閥要對樁全的承載忠力有一椅個判定稍。有好邁的曲屆線，桂即使段用Ca歷se法也服能得誤到合扁適的納極限譜承載六力值及。沒后有得來到好撞的曲你線，倍在室寧內怎巧么進狡行曲亞線擬高應變檢測承載力存在較多的爭議，主要是因為樁很難打動，要獲得2.54mm的位移，對長大樁和灌注樁很難實現。

九、檢御測數據態(tài)分析與硬判定JGJ單106榆-20棗14對檢金測數昂據質始量作頑出下蘆列規(guī)性定：9.4套.1檢測承氣載力時希選取錘系擊信號糕，宜取強錘擊能撇量較大鍋的擊次恨。9.雷4.不2當出現少下列情片況之一遇時，高罩應變錘挪擊信號喇不得作蝦為承載黑力分析渴計算的霜依據。1傳感器疑安裝處種混凝土何開裂或嗓出現嚴腳重塑性縱變形使那力曲線勻最終未習歸零。2嚴重錘忘擊偏心肚，兩側磚力信號顆幅值相撇差超過1倍。3四通道館測試數犁據不全燥。9.4崇.5高應畜變實遍測的大力和羊速度秤信號視第一殼峰起搬始比十、譯實例甜與分羊析采集兔系統疊子站實例夢與分叫析【例1】直徑0.5舒5m，樁長21赴m預應力嫁管樁，籍樁端持歡力層硬集塑～堅徹硬粘土攀，筒式乎柴油錘余施打，尸圖10遙-1為波形拜擬合法痕結果，（a）實粗測F、V波形丘；塞（b）擬合卻力波形盤；（c）擬暑合速刪度波房誠形；禍（d）上、概下行波烈；（e）計蓮算速柔度波賓形；數（f）計算除位移波斥形；（g）計算Q～s曲線和雪阻力分寫布。由此看噴出：（1）該揮樁屬簡摩擦計端承箏樁，Qu=39辭60k錯N，端騰阻101遙2kN（占26%），沃側阻294汁7kN僵(占74%干)，波速c=42燒00m綠/s；（2）樁史位移叮最大嚴值滯束后速車度最護大值供，滯鑄后時梨間，約樁頂2.連6m針s、樁中6ms、樁底4.稅5m演s?！纠?】由實測裝的F、V波形吉定性菌判斷質樁承痛載力廊大小【例3】由實測持波形定手性判斷脊打樁過美程樁承延載力變蠅化應力惕波沿堪樁身餐傳播遙，遇身土阻笛力時顫要產典生上汪行壓隔力波鍛。它尖使測息點的跑力波梢上升金，使欄速度撇波下姜降，陷所以址土阻盛力愈李大，糟力和胡速度截二者弟分開探距離睡愈大洗。從圖腰看出?。海╝）、（b）波席形表抖明，2L/c前力F和速端度V波形患分開抵距離齡不太承大，樣樁尖博反射概強烈氧，說蠅明樁抓身處輔于較燭差土釀層，秧側阻泳力不步大，納樁尖區(qū)未進胃入持或力層神，端遞阻力芒很小朗。（c）波攀形表并明，撈樁已南進入如好土拔層，顏側阻缺增大辮，端奸阻力賣在提框高。（d）波形診表明，2L/c以后，寧速度波犯往下拉卷很多，緊樁已進倉好持力蹦層，端貼阻力大算大增加蓮?！纠?】由實測酷波形判占斷波形劫異常原閱因。（a）波形粒正常；（b）波抽形異薦常，旺力傳挽感器平未上致緊，宴波形季震蕩負；（c）波形瓜異常，屢近測點燈混凝土欠塑性變餓形，波宣形不回燙零；（d）F大于V，近測黨點有擴傷徑或混領凝土硬序塊和樁播相連；（e）V大于F，近測暫點有縮道頸；（f）V大于F，同吉