浅谈高应变检测技术在工程基桩检测中的应用

卢启志

中山市古镇镇城筑建筑工程质量检测有限公司528421

摘要：随着我国基本建设事业的发展，桩基工程的日益增多，各种类型混凝土灌注桩的大量应用，又出现了许多新的质量问题，因此桩的检测工作量很大。目前所采用的检测方法有很多，高应变动力测桩法能比较准确地测定单桩极限承载力和判断桩身结构的完整性。高应变检测技术已广泛应用于基桩承载力检测中，随着计算机技术的发展，波形拟合法逐渐成为基桩高应变动测方法的主流。

关键词：高应变检测技术；工程基桩检测；应用

引言

众所周知，桩基是隐蔽工程，支撑着地面上的构筑物，它是建筑物的基础，其质量优劣直接影响到这些建筑物的安全。目前检测单桩垂直承载力是否满足设计要求所采用的主要方法有静载荷试验法和高应变动力检测法。高应变动力检测法确定单桩垂直极限承载力具有独特的优点，即无需静载试验中的锚桩或堆载物，时间短、费用低、效率高，因此应用越来越广泛。

1.基桩检测技术的发展及现状

桩基是建筑中的基本形式，使用范围很广泛，一般使用在高层或小高层的建筑结构中，其目的是为了增强地基的承载力。桩基工程的质量能直接关系建筑结构的安全，所以在桩基施工时，一定要重视桩基的检测工作，熟悉各类桩基的验收和质量检测合理应用桩基质量检测方法，以保证桩基工程的质量，这样才能让桩基技术发挥出它最重要的作用。

目前所采用的检测方法有很多，高应变动力测桩法能比较准确地测定单桩极限承载力和判断桩身结构的完整性，因此，在国内外被广泛应用。该检测方法充分利用了动测过程中所测得的实测值，再辅以计算机试算可以准确的测出基桩承载力。但介于桩基的特性不易完全把握，这种检测结果的误差不可避免，所以，需要检测人员提高自身检测水平，总结实践的经验方法，不断探究改进检测技术，依靠自身能力尽可能的减少检测误差，弥补设备检测的缺陷。

2.基本原理和检测方法

2.1基本原理

高应变法测试桩基，用重锤冲击桩顶，桩周土受力产生弹塑变形，通过采集桩顶附近截面的力和速度时程曲线，应用应力波理论进行分析，计算出桩的承载力和桩身的完整性。

2.2波动方程法

波动方程法是由史密斯于1960年创设的方法，他对“锤、桩、土体系”提出了借助质量块、弹簧和阻尼器组成的离散化计算模型，计算过程以锤心初速度作为临界条件，然后借助差分程序编程计算，得到精确的数值解。波动方程法最大的有点是便于计算机编程处理，因此，该方法是大多数现有的基桩高应变动测技术的基础。

2.3Case法

这是一种简化分析方法，先列出一定的假设条件求出一维波动方程的一个封闭解，建立一个土阻力和桩顶波之间简单的函数关系，再进一步求出基桩极限承载力和在桩顶所测得的压力及质点速度值的关系，具有简单易用的特点，不过其具有一定的理论缺陷，因此影响了Case法检测的准确度。

2.4波形拟合法

波形拟合法采用了数值试算的方法，能有效地克服Case法的缺陷。其基本思路是：在锤击过程中，采集两组实测曲线：力随时间变化曲线和速度随时间变化曲线。借助分析其中一组曲线，对土阻力、桩身阻抗及其他所有桩土提出假设，进而推求另一组曲线值，再把推求值与另一组实测曲线值比对。比对不满足，需要调整假设值继续试算，一直到计算值与实测值相吻合，此时对应的桩土参数就是实际的桩土参数值。该检测方法充分利用了动测过程中所测得的实测值，再辅以计算机试算可以准确的测出基桩承载力。通过大量的测试实践表明，波形拟合法是一种较为成熟的承载力确定方法，准确性和可信度均很高，必将成为高应变动测法的主流。

3.影响测试结果的因素分析

高应变动力检测是桩基工程检测中一项实用的新技术，它能够有效地补充和部分取代传统的静载荷试验，使检测数量大大地提高，检测费用大幅度下降。正确采集信号是测试准确的前提，高应变动力测试现场数据采集的质量直接关系到计算结果的准确性。

3.1检测前准备工作

检测前要搞好场地处理，试桩周边场地平整，地坪应具有一定的承载力；清除试桩周边障碍物，确保导向架能平稳安装，至少确保桩中心周围1.5m×1.5m范围内平整，或可放置钢梁，用于放置高应变落锤导向架；对于深基坑工程，应选择在挖土运输通道未挖除时进行委托；若试桩处不通道路或卡车、汽车吊通行条件不够，应采用挖机进行辅助运输，确保落锤导向架和重锤能够运输至试桩部位，并能够进行安装，即挖机能将重锤吊至落锤导向架顶部吊钩处。

3.2桩头处理对测试的影响

尽管桩基检测技术整体的发展良好，但是地区之间的经济水平发展不同导致设备、装置与先进技术、仪器维护维修程度等各有不同，较为落后的地区的检测技术就会一定程度上落后于经济发达地区。此外，一些工程达不到国家相关检测规定的标准是由于检测工作人员检测结果不准确、资料模糊不具体造成。筋顶位于同一水平面，主筋外设置间距小于等于0.15m的箍筋，在桩顶设置钢筋网片，间距在60mm～l00mm之间，桩头整平后严格按规范进行养护。如果不按规定处理，桩头浮浆清除不彻底，波在桩头会被迅速地衰减，桩的极限承载力因此得不到充分发挥。这时，如果采用提高落锤高度的方法增大能量，可能会因为桩头强度不够而碎裂或断裂，导致测试失败，甚至会损坏传感器，造成不必要的损失。

例如：在某工地高应变测试过程中，有近一半的桩由于桩头浮浆没有彻底地清除，力波在桩头迅速衰减，桩的侧摩阻力和端阻力未能充分发挥，致使桩的极限承载力远不能满足设计要求。我们细致分析地质情况及打桩记录，觉得结果的误差偏离很大，于是，我们提高落锤高度测试，结果大部分桩头碎裂，最终，我们重新处理桩头，测试结果均有大幅度的提高，重新处理前后结果对比如表1。

3.3锤击能量对测试的影响

锤击能量要足以将桩周及桩尖土的阻力充分激发出来这是高应变测试的要求。大量的工程实践表明，数次锤击使得桩顶产生3mm左右的永久性位移时，桩的极限承载力便已经得到了充分发挥。但是，实际操作时这个位移一般又无法测试，唯有根据经验进行推断。一般情况下，如果测试曲线有明显的桩底反射，Case法计算的位移在3mm～1Omm之间，又或者同一根桩在不同锤击能量下承载力基本相同时，便认为桩的极限承载力已经充分发挥了。值得注意的是并非提高重锤落距总能提高极限承载力。实践证明，“重锤低落”能够获得比较准确的单桩极限承载力。因为重锤落距太大，不仅在客观因素增大了误差产生，也容易对桩造成不必要的破坏。

4.结语

高应变检测技术已广泛应用于基桩承载力检测中，随着计算机技术的发展，波形拟合法逐渐成为基桩高应变动测方法的主流。在现场测试中，桩头处理、锤击能量选择等众多因素都影响着检测精度，应引起检测人员的高度重视。

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