高應變檢測技術(shù)在實際工程中的應用

摘 要：結(jié)合工程實例，簡要論述了高應變檢測技術(shù)的試驗原理，試驗過程。對工程的試驗結(jié)果分析，表明了高應變檢測技術(shù)是一種可靠度高，操作簡便，省時省力的新技術(shù)。

關(guān)鍵詞：高應變檢測；試驗原理；試驗過程；結(jié)果分析

1 引 言

隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，越來越多的高層建筑拔地而起。這些高層建筑對基礎(chǔ)的要求也是也來越高。樁基礎(chǔ)因其承載力大，施工工藝簡單等特點，在高層建筑中應用十分廣泛。

但由于樁基工程屬于地下工程，在施工過程中，地下水等不良因素以及施工工藝的某些缺陷對樁基工程的各項指標都產(chǎn)生嚴重的影響。此外樁基工程屬于隱蔽工程，對工程質(zhì)量的審查無法采用肉眼觀查的方法。目前在實際工程中對樁基豎向承載力檢測最常用的方法是豎向抗壓靜載試驗和高應變試驗。豎向抗壓靜載試驗雖然檢測結(jié)果可靠性高，但是花費的費用高，時間長，抽檢數(shù)量少，無法對整體的樁基質(zhì)量作出可靠的評價。高應變試驗操作簡單，耗時少，成本低，自上世紀80年代引入之后，就迅速的應用到實際工程中，為對樁基豎向承載力的重要補充。本文結(jié)合工程實例對高應變檢測技術(shù)的原理，操作過程以及試驗結(jié)果分析等進行了簡要論述。

2 工程簡介

某工程位于廣東省茂名市，采用的是旋挖成孔灌注樁，樁身混凝土為C35，設(shè)計樁長17m，樁徑為1000mm，設(shè)計單樁承載力特征值2000kN?？倶稊?shù)為152根，按照不少于5%的抽檢要求，本工程抽取8根樁作為高應變檢測試驗樁。場地地質(zhì)資料見表1。

3 高應變的實驗原理

高應變動測是通過對稱安裝在距樁頂1～2倍樁徑處的力和加速度傳感器，實測得到F（t）和V（t）曲線；在勻質(zhì)等截面樁中樁身力學阻抗為常量，樁身內(nèi)力和質(zhì)點的運動速度顯然成正比。在未受到摩阻力時，樁身阻抗和速度的乘積與樁身受力相等，速度曲線和力曲線重合，當受到摩阻力時，摩阻力將產(chǎn)生兩種波，一種是向上傳播的壓力波，其值為R/2；一種是向下傳播的拉力波，其值為R/2。如初始波為壓力波質(zhì)點速度方向向下，那么不論那種波都會降低質(zhì)點速度，從而將速度曲線和力曲線拉開，拉開的距離和阻力成正比，因此從所測的力曲線和速度曲線拉開的距離可以判讀樁身摩阻力的大小。

高應變確定承載力的方法有兩種：一種為實測曲線擬合法；一種為凱斯法。本工程采用較為準確的實測曲線擬合法。它是把一根實測曲線作為邊界條件（例如Z.V（t））輸入到計算機，再利用計算機對各種參數(shù)進行設(shè)定，然后進行波動方程計算，即可求得另一根曲線的數(shù)值，即F（t）曲線。把計算的結(jié)果和實測曲線相比較，使整個過程成為一種“實測——設(shè)定——計算——比較”的循環(huán)，完成一次擬合。然后根據(jù)對比中的差別，修改參數(shù)的設(shè)定值，再進行下一次擬合；經(jīng)過多次的擬合，從而使計算曲線與實測曲線吻合，得到附合實際的參數(shù)值，即得到較準確的單樁承載力和樁身完整性以及樁側(cè)摩阻和樁端阻力情況。

4 試驗過程

4.1 樁頭處理

先鑿掉樁頂部的浮漿以及夾雜有土塊的混凝土，保留原樁身鋼筋。將駁接面清洗干凈，用高標號混凝土（強度等級比樁身混凝土提高1～2個等級，且不得低于C30），加早強劑、減水劑搗接樁頭。距樁冒頂1.5倍樁徑范圍內(nèi)設(shè)置箍筋，間距不大于100mm，樁帽頂面內(nèi)布鋼筋網(wǎng)片三層，間距為100mm，具體見圖1。

4.2 安裝傳感器

高應變試驗用到的傳感器有兩種，一種是應變式力傳感器，另一種是加速度傳感器，兩種傳感器各兩個，對稱固定在圖1所示的打磨面上，要求在錘擊過程中，傳感器不會產(chǎn)生任何滑移。打磨面要求距離樁頂1.5倍的樁徑處，表面平整光滑，無缺陷。然后將傳感器與基樁動測儀連接，進行數(shù)據(jù)測量。

4.3 錘 擊

本工程高應變試驗采用6t重鑄鋼重錘，由吊車起吊，錘吊至距樁頂1m高度后自由落下，每根樁錘擊1～3錘，試驗示意圖見圖2。

5 檢測結(jié)果分析

本工程樁基設(shè)計的承載力特征值為2000kN，極限承載力為2倍的承載力特征值，即4000kN，試驗的彈性波速為3900m/s。取8號樁的高應變動力試驗測試曲線，見圖3，通過擬合分析得到其極限承載力的值為4285kN，滿足設(shè)計要求。8號樁的具體的試驗檢測結(jié)果見表2。

高應變法在對大直徑樁和樁長較長的樁的樁身完整情檢測具有比低應變更準確更直觀的優(yōu)點，由于低應變能量很小，樁阻抗相對大得多，在低應變的測試曲線中，樁側(cè)土阻力（包括土的動阻尼力）的信息相對樁身阻抗的信息較小，模糊了判斷樁身完整性的信息。而高應變動力試驗之所以可以很好地判斷樁身完整性，和其能量較大有很大的關(guān)系。高應變動力試驗采用重錘進行擊發(fā)脈沖信號，其信號的強度大和傳播距離較遠，可同時激發(fā)出土阻力的信息和樁身阻抗變化信息，從而對樁身完整性進行檢測。

對于承載力檢測這方面，高應變法的準確性不如靜載試驗，高應變試驗分析的承載力為不同時刻各土單元的阻力的最大值之和，而靜載試驗中由于荷載傳遞效應，最大承載力時樁側(cè)各單元土的摩阻力不一定皆為最大值，但在實際工程中，高應變發(fā)揮了它效率高﹑經(jīng)濟實惠﹑科學性計算成果這三個特點，從而保障了工程質(zhì)量。利用高應變動力檢測技術(shù)對工程樁進行大面積的檢測或作為靜載試驗的有效補充，并在一定條件下，可通過增大高應變動力試驗的檢測頻率來代替少量的靜載試驗。

6 結(jié) 語

大量的工程實例表明，高應變檢測技術(shù)是一項具有很高可靠度的新技術(shù)，其操作簡便，耗費的時間和財力僅為豎向抗壓靜載試驗的1/3，而且在檢測樁基豎向承載力的同時，還能檢測樁身的完整性。在今后的樁基檢測中，應進一步的推廣高應變檢測技術(shù)。

參考文獻

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