夏明玉 李軍

摘要：隨著我國日益城市化的發(fā)展，建筑事業(yè)也在逐漸壯大。其地基基礎(chǔ)工程是公路建設(shè)工程的重要組成部分，而基樁是地基基礎(chǔ)中最常用的基礎(chǔ)形式。樁基工程施工質(zhì)量好壞直接關(guān)系著整個建筑結(jié)構(gòu)的安全性和實用性，而樁基檢測方法可以實現(xiàn)對建筑工程的質(zhì)量控制。高應(yīng)變動測法是樁基工程驗收、樁身質(zhì)量控制的常規(guī)手段，也是樁基豎向承載力的重要補充。因此，本文針對高應(yīng)變檢測技術(shù)的原理、方法以及在工程基樁檢測中進行探討。

關(guān)鍵詞：高應(yīng)變檢測;原理方法;技術(shù)探討

我國基樁高應(yīng)變動力檢測理論研究與實踐始于20世紀(jì)70年代.自80年代以來，以波動方程為基礎(chǔ)的高應(yīng)變法進入了快速發(fā)展期.由于采用高應(yīng)變進行承載力檢測具有工期短、成本低、效率高等特點，促進了其適用性、可靠性的研究，同時加快了高應(yīng)變法的推廣。樁基工程施工質(zhì)量直接關(guān)系著建筑結(jié)構(gòu)的安全，然而在實際施工過程中，樁基工程各項指標(biāo)不可避免會受到地下水等不良因素、施工工藝缺陷的影響，加上樁基工程屬于隱蔽工程，大大加大了施工質(zhì)量審查難度。所以，樁基的檢測工作可以有效實現(xiàn)對建筑工程的質(zhì)量控制，而高應(yīng)變檢測技術(shù)更成為當(dāng)前樁基工程中樁基承載力確定、樁身質(zhì)量控制的重要方法。

一、高應(yīng)變檢測原理和方法

1.高應(yīng)變動測原理

高應(yīng)變所用理論基礎(chǔ)，計算方法與低變相同，，但低變由于樁與土體系變形極小，不考慮阻尼的非線性影響。高變錘擊能量大，樁土變形明顯出現(xiàn)非線性關(guān)系，還要考慮土彈簧，甚至是土阻尼的非線性，建立了各種力模型。高應(yīng)變檢測承載力的準(zhǔn)確度與合理擬合土參數(shù)直接相關(guān)，要求利用靜載試驗進行輔助擬和。相較低應(yīng)變檢測方法，高應(yīng)變檢測最主要的特征是利用高能量錘的沖擊使土體產(chǎn)生永久變形，以此來激發(fā)樁側(cè)土的摩阻力和樁端阻力，在檢測大直徑樁和樁長較長的樁的樁身完整情況方面具有極大優(yōu)勢。在實際檢測中，錘擊方法，錘擊能量的充分擊發(fā)與否，傳感器安裝正確與否都在很大程度影響了檢測結(jié)果。

2.高應(yīng)變確定基樁承載力的方法

（1）凱斯法

凱斯法種簡化分析方法，先列出一定的假設(shè)條件求出一維波動方程的一個封閉解，建立起土阻力與應(yīng)力波之間的一個簡單關(guān)系，進而求得基樁極限承載力與樁身所測得的壓力和質(zhì)點速度值的關(guān)系。在實際工程基樁檢測中，應(yīng)用凱斯法要事先選定土的阻尼參數(shù)，加之計算公式是在人為假定的基礎(chǔ)上推導(dǎo)出的，存在一定局限性。凱斯法判定單樁極限承載力只限于中、小直徑樁，所以影響了凱斯法檢測的準(zhǔn)確度。

（2）波形擬合法

波形擬合法是凱斯法和史密斯法的結(jié)合，有效克服了凱斯法的缺陷。其基本思路是，在錘擊過程中，采集兩組實測曲線，即力隨時間變化曲線和速度隨時間變化曲線。借助分析其中一組曲線，利用高精度的計算機程序?qū)⒂嬎阒蹬c實測值反復(fù)進行比較和迭代，若不滿足則不斷調(diào)整假定參數(shù)值試算，直到計算值與實測值相符合，最終得到符合實際的參數(shù)值，即得到較準(zhǔn)確的單樁承載力、樁身完整性、樁側(cè)摩阻情況，這種方法大大降低了分析過程中人為因素帶來的誤差。大量試驗和動靜對比表明，波形擬合法是一種較為成熟的承載力確定方法，準(zhǔn)確性和可信度均很高，必將成為高應(yīng)變動測法的主流

二、高應(yīng)變檢測的方法

1.原始材料的收集

正確收集原材料是測試準(zhǔn)確的前提，高應(yīng)變動力測試現(xiàn)場數(shù)據(jù)收集的質(zhì)量直接關(guān)系到計算結(jié)果的準(zhǔn)確性。由于在高應(yīng)變檢測中基樁檢測準(zhǔn)確度受到地質(zhì)條件、樁長資料等影響，若使用凱斯法進行檢測，地質(zhì)資料不完整或不完全準(zhǔn)確會使檢測結(jié)果產(chǎn)生較大誤差;使用使得曲線擬合法進行檢測，也需要首先假設(shè)樁土參數(shù)進行試算，對地質(zhì)資料進行詳細(xì)分析能在一定程度上避免試算的盲目性。此外，若沒有完整的樁長資料，則無法確定樁體波速，檢測很可能會失效。當(dāng)然，實際分析計算中，參考資料不能與實測數(shù)據(jù)相提并論，當(dāng)資料缺乏或不準(zhǔn)確時，應(yīng)從實測數(shù)據(jù)中進行分析，得出結(jié)果。

2.樁頭處理

在高應(yīng)變檢測中波的傳播效果直接受到樁頭質(zhì)量好壞的影響，由于樁頭直接承受和傳遞沖擊荷載，在錘擊能量過大的情況下，為緩沖錘擊能量，延長荷載作用時間，保證樁頭均勻受力，應(yīng)配置樁墊。也可先將樁頭薄弱段除去，另澆制一接長段，用以承受沖擊荷載，為避免連接處出現(xiàn)反射而影響檢測準(zhǔn)確性，接長段阻抗應(yīng)與原樁阻抗基本相同。再對樁頭進行加固處理，加固后的樁頭應(yīng)有足夠的強度且樁頂面平整，樁頭中軸線與樁身上部中軸線應(yīng)重合。

3.安裝傳感器

高應(yīng)變檢測中用到的傳感器包括應(yīng)變式力傳感器和加速度傳感器。傳感器在錘擊過程中出現(xiàn)滑移會影響到數(shù)據(jù)采集質(zhì)量，因此，傳感器必須牢固安裝，不能因錘擊振動而引起松動或接觸不良，尤其力傳感器位置要有良好的平整平面，用膨脹螺絲緊固于樁身完好的新鮮混凝土面上，以保證傳感器和樁身一起變形。

4.錘擊

基樁檢測中高應(yīng)變檢測的主要目的是確定基樁承載力，而基樁承載力即土對樁的靜阻力與樁土位移有關(guān)，土對樁的動阻力與樁土速度有關(guān)。受到錘擊作用影響，樁身不可避免會出現(xiàn)動阻力，但利用樁身速度近似值計算動阻力值存在較大誤差，且誤差隨樁身速度的增加而增加。為此，必須掌握好錘擊能量，使其既能使樁土產(chǎn)生足夠大的位移，又能避免過大樁土速度的產(chǎn)生，通常，當(dāng)樁身阻抗較大時，應(yīng)增加錘擊能量，而當(dāng)阻力較小時，采用樁極限承載力1%的錘重即可，每根樁可錘擊1-3錘。

5.檢測時間的選擇

樁頂被錘擊后，樁周圍土體會被擾動，強度降低，這就使整個樁土體系的承載力降低，然而，隨著時間的推移，樁周土體強度會逐漸恢復(fù)并增加，基樁承載力、混凝土樁強度都會隨之增強。所以，高應(yīng)變檢測時，應(yīng)合理選擇測試時間，不應(yīng)過早，以免低估基樁承載力，導(dǎo)致檢測結(jié)果出現(xiàn)誤差。

三、加強砼強度對檢測數(shù)據(jù)的影響

1、要取得樁基高應(yīng)變試樁的真實數(shù)據(jù)，就需要確保檢測的采集數(shù)據(jù)真實可靠程度較高，進而才能確保采集數(shù)據(jù)的速度曲線理想。因此，這就要求在這一過程能夠嚴(yán)格按照規(guī)程要求及相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)掌握好砼灌注樁的強度等級，以此才能使高應(yīng)變檢測數(shù)據(jù)真實完整。

2、承載力數(shù)據(jù)和靜載加以對比。通過大量的實踐檢測可知，高應(yīng)變動力試樁一般對預(yù)制樁型非常配套。也就是說，在實踐檢測試樁中，其檢測的承載力數(shù)據(jù)和靜載數(shù)據(jù)加以對比后的誤差程度較小，但是在實際中的砼灌注樁的承載力數(shù)據(jù)和靜載之間的數(shù)據(jù)誤差卻相對較大。所以，由此可見在實踐檢測試樁過程中，高應(yīng)變力動力檢測具備的要求相對較高，應(yīng)當(dāng)滿足一定的作業(yè)檢測要求，并能夠?qū)嶋H情況按照規(guī)程加以周全考慮才能逐步消除一些限制因素。

四、結(jié)束語

總而言之，高應(yīng)變檢測技術(shù)已廣泛應(yīng)用于基樁承載力檢測中，它能夠有效地補充和部分取代傳統(tǒng)的靜載荷試驗，使檢測數(shù)量大大地提高，檢測費用大幅度下降。與此同時，使樁基工程的質(zhì)量得到了更好的保障。其不僅能夠檢測出樁基豎向承載力，還能檢測樁身完整性，具有很高推廣和應(yīng)用價值。當(dāng)然，我們也應(yīng)在具體工程實踐中不斷積累總結(jié)經(jīng)驗，在對樁基做出正確評價時，對高應(yīng)變檢測技術(shù)做出進一步完善，最大限度發(fā)揮其在工程質(zhì)量控制、進度控制方面的價值。因此，要重視動靜對比試驗，積累樁基工程中的實踐經(jīng)驗。求得較為適合當(dāng)?shù)毓こ痰挠嬎銋?shù)。進一步提高高應(yīng)變動力檢測的可靠性。

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