高應(yīng)變法在樁基檢測(cè)過(guò)程中的應(yīng)用

張銳民

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

【關(guān)鍵詞】高應(yīng)變法；樁基檢測(cè)；應(yīng)用

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

1、應(yīng)用原理和方法

高應(yīng)變動(dòng)力法測(cè)試技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用始于上世紀(jì)九十年代初。隨著我國(guó)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(guò)在樁頂對(duì)被激發(fā)阻力產(chǎn)生的應(yīng)力波和速度波進(jìn)行量測(cè)，對(duì)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(dòng)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(guò)對(duì)一維波動(dòng)方程進(jìn)行計(jì)算，得出巖土對(duì)樁的支撐阻力。其假定包括以下三個(gè)方面：樁身為等阻抗；樁周和樁尖土對(duì)樁的運(yùn)動(dòng)阻力包括動(dòng)阻力和靜阻力，動(dòng)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(duì)應(yīng)力波在傳播過(guò)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(píng)估。其應(yīng)用原理是：在施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用計(jì)算機(jī)對(duì)實(shí)測(cè)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(duì)樁土系統(tǒng)進(jìn)行表示，并對(duì)各單元樁和土參數(shù)進(jìn)行假設(shè)，進(jìn)而對(duì)樁頂?shù)乃俣炔ㄟM(jìn)行測(cè)試，并將其作為邊界條件，用特征線方法對(duì)波動(dòng)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(cè)波形擬合。如果兩者存在偏差，要對(duì)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(cè)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(duì)原始工程地質(zhì)條件進(jìn)行詳細(xì)的掌握。高應(yīng)變動(dòng)力試樁過(guò)程中，技術(shù)人員能夠結(jié)合可靠的原始資料對(duì)相關(guān)結(jié)果進(jìn)行判斷。在地質(zhì)勘察報(bào)告中，應(yīng)用土層靜力觸探曲線對(duì)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(duì)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(duì)實(shí)測(cè)分析結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，從而對(duì)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(dòng)力檢測(cè)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(duì)錘種和落距進(jìn)行選擇，最大程度對(duì)土阻力進(jìn)行激發(fā)。如果錘擊能量低，無(wú)法對(duì)樁周土阻力進(jìn)行全面激發(fā)，影響檢測(cè)結(jié)果；如果錘擊能量過(guò)高，會(huì)使樁身產(chǎn)生較大的位移，對(duì)薄弱截面造成破壞。錘擊能量的選擇會(huì)對(duì)樁基檢測(cè)精度產(chǎn)生影響。在高應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)過(guò)程中，要延長(zhǎng)沖擊力持續(xù)時(shí)間，并確保對(duì)土阻力進(jìn)行充分發(fā)揮。增加錘重能夠延長(zhǎng)沖擊力作用時(shí)間，進(jìn)而提高試樁準(zhǔn)確性。落距增大不會(huì)對(duì)沖擊力持續(xù)時(shí)間產(chǎn)生影響。檢測(cè)過(guò)程中，技術(shù)人員要對(duì)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(duì)樁身力信號(hào)和運(yùn)動(dòng)速度信號(hào)進(jìn)行采集，并通過(guò)相關(guān)計(jì)算得出樁周土對(duì)樁產(chǎn)生的阻力。在實(shí)際檢測(cè)過(guò)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(guò)對(duì)相關(guān)計(jì)算參數(shù)的輸入，獲取相關(guān)的速度信號(hào)和力信號(hào)。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(hào)和速度信號(hào)的定量也會(huì)越發(fā)精確[3]。

2.4樁土?xí)r間效應(yīng)影響

高應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)過(guò)程中，涉及到的相關(guān)要素比較多，需要對(duì)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(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響。成樁之后，時(shí)間越長(zhǎng)，巖土對(duì)樁的阻力也會(huì)逐漸增大。其根源是成樁過(guò)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(guò)程的影響。同時(shí)，施工過(guò)程中對(duì)樁端持力層的侵?jǐn)_和地下水侵入等，也會(huì)影響樁基強(qiáng)度。

3、提高檢測(cè)精度的主要措施

（1）在樁基檢測(cè)過(guò)程中應(yīng)用高應(yīng)變法，其檢測(cè)過(guò)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(cè)過(guò)程中，對(duì)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(duì)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(cè)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)稱性，對(duì)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(shí)，在條件許可范圍內(nèi)，要盡量往下進(jìn)行安裝。

（4）樁基檢測(cè)精確度受到樁土的時(shí)間因素影響。

在樁基檢測(cè)過(guò)程中應(yīng)用高應(yīng)變動(dòng)力法，技術(shù)人員要對(duì)樁土的時(shí)間因素進(jìn)行考慮，確保充分恢復(fù)土體強(qiáng)度之后，對(duì)檢測(cè)時(shí)間進(jìn)行科學(xué)合理的選擇和確定。

（5）檢測(cè)人員的專業(yè)素質(zhì)直接關(guān)系到高應(yīng)變動(dòng)力法在樁基檢測(cè)過(guò)程中的應(yīng)用效果和檢測(cè)精度。工程負(fù)責(zé)人要結(jié)合樁基檢測(cè)的需求，對(duì)檢測(cè)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)。總體地勢(shì)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(huì)存在比較大的變化，其形式主要包括交互層和過(guò)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(duì)其進(jìn)行處理，以最大程度改善施工環(huán)境。

4.2測(cè)試結(jié)果和分析

對(duì)6根工程樁的高應(yīng)變動(dòng)力進(jìn)行測(cè)試。在檢測(cè)過(guò)程中，技術(shù)人員要對(duì)6根工程樁高應(yīng)變進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)錘擊力作用下樁的貫入度進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)其貫入度都超過(guò)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(cè)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(yǔ)：

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(cè)過(guò)程中應(yīng)用高應(yīng)變法能夠提高檢測(cè)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(dòng)力檢測(cè)過(guò)程中的影響因素比較多，檢測(cè)過(guò)程中的可靠性和準(zhǔn)確度很難保障。在樁基檢測(cè)過(guò)程中，應(yīng)用高應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)方法，需要對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)因素和靜態(tài)因素進(jìn)行對(duì)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(dòng)力檢測(cè)的準(zhǔn)確度。樁基檢測(cè)過(guò)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(guò)程中，技術(shù)人員要注重結(jié)合樁身的混凝土強(qiáng)度值對(duì)樁錘的錘重和錘距進(jìn)行選擇，最大程度確保樁體質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

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