您现在的位置:首页 >> 技术专栏 >> 内容

高应变动力测桩法在桩基检测中的技术探讨

时间:2013/1/19 13:48:16

  核心提示:对高应变动力测桩法的现场测试技术( 包括桩头处理、锤击能量、传感器的安装等对高应变测试的影响) 和数据分析技术( 包括测试曲线分析、波速确定、Jc 值的选取等) 进行了讨论。...


  高应变动力测桩法是目前国内外广泛应用的桩基检测技术。它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。然而, 高应变动力测试的准确性受到桩身性质、测试仪器、测试条件、测试人员业务素质等许多因素影响。

  1  现场测试技术

  高应变动力测试数据采集质量直接关系到计算结果的准确性。正确采集信号是良好结果的前提条件。影响采集信号的因素很多, 如桩头处理的好坏、锤击位置及能量大小、传感器安装、外界干扰、仪器本身性质等。

   1. 1  桩头处理对数据曲线的影响

   高应变动力测试法是用重锤锤击桩头产生一冲击压力波, 此压力波沿桩身向下传播, 通过传感器测得应力波和速度波在桩侧、桩尖阻力作用下传播及反射的时程特性, 由此计算单桩极限承载力。桩头质量好坏直接影响波的传播效果, 所以, 对高应变测试桩头必须严格处理: 桩头浮浆彻底清除后, 用高标号混凝土接好桩头, 桩头主筋应直通至桩顶保护层之下, 筋顶处于同一高度, 主筋外设置间距不大于150 mm 的箍筋, 在桩顶设置钢筋网片, 间距为( 60~100) mm。桩头整平后必须严格按规范养护。桩头浮浆清除不到位, 波在桩头就迅速衰减, 桩的极限承载力可能得不到充分发挥。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断裂或碎裂, 轻则测试失败, 重则损坏传感器,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清除不到位, 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。分析地质情况及打桩记录, 不太有可能出现如此结果。提高落锤高度测试, 大部分桩头碎裂, 最后, 我们对桩头重新处理,测试结果均有大幅度的提高( 结果见表1) 。
 

   1. 2  锤击能量对高应变测试的影响

   高应变测试要求锤击能量足以将桩周及桩尖土的阻力充分激发出来。实践表明, 数次锤击后桩顶产生( 2. 5~ 3. 0) mm 的永久性位移时, 桩的极限承载力就能得到充分发挥。而实际操作时一般无法测试这个位移, 只能根据经验进行判断。一般地说, 如果测试曲线有明显的桩底反射, CASE 法计算的位移在( 3~ 10) mm 之间, 或同一根桩在不同锤击能量( 即不同的落锤高度) 下的承载力基本相同时, 可认为桩的极限承载力已得到了充分的发挥。然而, 并非提高重锤落距总能提高极限承载力。实践经验证明, 重锤低落可以得到比较准确的单桩极限承载力。重锤落距太大, 不仅增大了误差产生的客观因素, 也可能对桩造成不必要的破坏。
 

   图1 所示曲线为某工地测试的高应变桩时由于锤击能量过大而使桩头发生了破坏, 该桩长7 m, 桩径600 mm, 桩身为C20 混凝土, 桩尖持力层为细砂,设计极限承载力为120 kN, 夯扩成桩, 桩头后制。测试采用25 kN 重锤提高0. 5 m 自由落下。从图中可以看出, 应力曲线发生异常, 而速度曲线相对较小。

   分析认为, 桩底波阻抗较大, 锤击压力波、反射压力波在桩头处叠加, 而使桩头发生破坏。之后我们对桩头进行清理, 并用高标号速强砼重作桩头, 重新测试结果如图2。应力曲线和速度曲线起跳点基本一致, 在曲线上升阶段重合较好, 曲线也反映出了夯扩桩底部良好的持力效果。
 

   1. 3  传感器的安装对高应变测试的影响

   传感器安装的好坏直接影响到数据的采集质量, 传感器与桩身贴得越紧、安装刚度越大, 测试效果就越好。所以, 测试前, 对桩身测点必须作严格处理: 在距桩顶1. 5~ 2. 5 倍桩径的桩身两侧对称位置上分别找一块能代表桩身性质的平整面牢固安装的力环。应变环两固定眼中心的连线与桩的轴线平行; 加速度计的安装点应与力环的中心点处于同一水平面。

   若应变环通道不能平衡或力值在曲线的尾部不能归零( 如图2) , 这往往是由于传感器安装点不平而使应变环安装时受力。应重新安装力环。如果力F ( t ) 曲线与速度阻抗ZV( t ) 曲线的起跳点不一致,往往是由于力环的中心与加速度计中心不在同一水平面, 调整加速度计的高度重新测试。

   2  数据分析技术

   数据分析主要是指输入参数的选取和输入, 以及对测试数据的判断。输入的参数包括应变环和加速度计的灵敏系数、桩身测试截面面积和容重、波速、桩尖土的粘弹性系数Jc 等, 这些参数都直接作用于测试结果。如果这些参数输入有误, 将直接影响测试结果。

   应变环和加速度计的灵敏系数是由定期标定确定的, 测试者无法也不能更改。下面就曲线解释、波速的确定、Jc 值选取等技术问题作简单论述。
 

   2. 1  测试曲线的分析

   数据曲线应该反映桩的完整性和桩的动力及静力特性。判断数据曲线是否合格, 主要根据以下几个方面:

   1) 数据曲线的优劣: 包括是否锤击偏心, 传感器工作是否正常; F( t ) 曲线和ZV( t ) 曲线起跳点是否重合等。

   2) 锤击能量是否充分: 桩的贯入度不够, 曲线的分离程度较小, 桩底反射不明显。此时应提高落锤距离重新试验。

3) 能否合理解释数据曲线: 数据曲线无法解释时, 应重新进行测试。若多次测试结果均无法解释时, 应考虑在相近的桩上进行试验。

   2. 2  波速的确定

   波速的含义是指传感器安装点的弹性波在桩身的传播速度, 它的大小直接影响到桩的阻抗大小, 也就影响到桩的极限承载力。在目前的测试实线中,还没有可靠的方法直接测定桩身波速, 只能根据桩身混凝土的等级及敲击桩身的感觉和经验。有些测试者在计算时应用小应变测试的波速, 这是不适宜的。因为机械波速与其频率有关, 两者的频率相差很大, 波速也就必然不同。再则, 由于小应变测得的波速是按施工单位提供的桩长计算的, 这本身就不太可靠, 所以很难有比较准确的波速。

   表2 是同一条数据曲线在不同的输入波速( 这些波速均在某标号混凝土的波速范围) 时得出的单桩极限承载力。表2 是同一根桩在不同波速时的结果, 从表中不难看出, 表中波速引起的误差已达到10%, 这样的误差不能不引起测试者的注意。
 

   在实际工作中, 若桩长已知, 在测试过程, 可以利用上下行波找出桩底反射, 求得桩身平均波速, 这是比较准确的。如果桩底反射明显, 也可利用桩底反射计算波速。
 

   2. 3  Jc 值的选取

   Jc 值选取是否准确直接影响到桩的极限承载力。在国际上有一个推荐的不同地基土条件下Jc的取值范围, 一般情况下, 我们可以应用。实际上,Jc 是一个与桩型、桩径、地基土类型以及桩体穿过土层的力学性质等许多因素有关的综合参数, 本人
认为应用时不能简单套用。

   某工地桩型为夯扩桩, 持力层为硬塑粉土。表3是在不同的Jc 值下得出的结果, 按国际推荐表取值, 桩尖土的阻尼系数范围应在0. 15~ 0. 40 之间。按桩基检测规程, 同一场地内的Jc 值应大致相同,最大相差不得超过0. 1。通过对比, 在此工地若采用推荐值结果都偏小, 比推荐值高一级取值( 取0.1) , 动静对比结果趋于一致。后来的工程桩检测证明, 这样的取值是合适的。

  3  结论

   从以上的对比和分析可以看出, 桩基检测工作是一项严谨而细致的工作, 现场测试中的任何疏忽都可能引起测试的失败, 数据处理时任何参数的误差都可能给结果带来超精度的误差, 甚至得到错误的结果。因此, 它要求测试人员不但要有精湛的专业技能, 严肃的工作态度, 而且要有丰富的实践经验, 能够及时准确地发现并解决问题。

 
相关文章
  • 没有相关文章
  • 安徽无损检测网(www.ahndt.com) ©2009-2023 版权所有 All Rights Reserved.
  • Email:865997915@qq.com 皖ICP备09001086号-12
  • Powered by AHNDT