闡述高應(yīng)變檢測(cè)在工程基樁檢測(cè)上應(yīng)用及注意點(diǎn)分析

趙龍 李媛媛

摘要：近年來(lái)，隨著我國(guó)建筑工程檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，基樁的高應(yīng)變檢測(cè)技術(shù)的提高，在工程成樁的質(zhì)量被廣泛用于驗(yàn)證和檢測(cè)，本文對(duì)基樁高應(yīng)變檢測(cè)技術(shù)在工程基樁檢測(cè)中的應(yīng)用及注意點(diǎn)進(jìn)行了分析闡述。

關(guān)鍵詞：高應(yīng)變；檢測(cè)技術(shù)；基本原理；檢測(cè)方法；注意點(diǎn)

引言

隨著工程建設(shè)量的增加，基樁的高應(yīng)變檢測(cè)技術(shù)日趨成熟。高應(yīng)變檢測(cè)技術(shù)可用于檢測(cè)樁身完整性極限承載力，而在短測(cè)周期、低測(cè)試成本和空間要求的剛性荷載試驗(yàn)中，已廣泛應(yīng)用于市政橋梁建設(shè)行業(yè)、建筑業(yè)、工業(yè)界等多個(gè)領(lǐng)域。高應(yīng)變檢測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展為工程測(cè)試方法注入了新的力量。

1、高應(yīng)變動(dòng)檢測(cè)基本原理及檢測(cè)方法

1.1高應(yīng)變動(dòng)測(cè)原理

對(duì)高應(yīng)變動(dòng)力試驗(yàn)原理是1-2倍的直徑在樁頂處建立高能量沖擊，使樁土系統(tǒng)的相對(duì)位移和激發(fā)樁側(cè)土的摩擦阻力，根據(jù)對(duì)稱(chēng)安裝在樁頂應(yīng)力傳感器和加速度傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)，得到樁的動(dòng)應(yīng)力響應(yīng)曲線(xiàn)，根據(jù)無(wú)摩擦阻力和摩阻力的假定，估算了樁身摩阻大小、承載力和樁基礎(chǔ)的完整性。低應(yīng)變測(cè)試方法相比，高應(yīng)變測(cè)試的主要特點(diǎn)是采用高能量沖擊錘使土壤產(chǎn)生永久變形，這樣，樁側(cè)土的摩阻力和樁端阻力得到了激發(fā)，在檢測(cè)大直徑樁和長(zhǎng)樁的完整情況方面具有很大的優(yōu)勢(shì)。

1.2波動(dòng)方程法分析

波動(dòng)方程法是由史密斯在1960創(chuàng)造了他的錘、樁、土體系提出了一個(gè)大規(guī)模的幫助下，彈簧和阻尼器的離散化計(jì)算模型，用錘心速度為臨界條件的計(jì)算過(guò)程，然后用不同編程計(jì)算的幫助下，得到精確的數(shù)值解。波動(dòng)方程法的最大值便于計(jì)算機(jī)編程，因而，這種方法是目前大多數(shù)基樁高應(yīng)變動(dòng)測(cè)量技術(shù)的基礎(chǔ)。

1.3Case法分析

這是一個(gè)簡(jiǎn)化的分析方法，首先列出的某些假設(shè)和一維波動(dòng)方程的封閉解，土阻力和樁頂波之間的簡(jiǎn)單函數(shù)關(guān)系，進(jìn)一步形成在樁與樁極限承載力的頂部的壓力和粒子速度的測(cè)量值之間的關(guān)系，具備簡(jiǎn)單易行使用的特點(diǎn)，但也具有一定的理論缺陷，因此，Case方法檢測(cè)的準(zhǔn)確性受到影響。

1.4波形擬合法分析

波形擬合法采用數(shù)值試驗(yàn)的方法克服了Case法的缺陷。其基本思想是：在錘擊過(guò)程中，采集兩組測(cè)得的曲線(xiàn)：力隨時(shí)間而變化，速度曲線(xiàn)隨時(shí)間變化。在對(duì)一組曲線(xiàn)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，假定土體阻力、樁阻抗和其他所有土樁均為一組曲線(xiàn)值，然后推導(dǎo)出另一組曲線(xiàn)值，并將計(jì)算值與實(shí)測(cè)曲線(xiàn)值進(jìn)行比較。如果比對(duì)不滿(mǎn)意，就需要調(diào)整假設(shè)值繼續(xù)試算，直到計(jì)算值與實(shí)測(cè)值一致，相應(yīng)的樁土參數(shù)才是樁土參數(shù)的實(shí)際值。該試驗(yàn)方法充分利用了動(dòng)態(tài)試驗(yàn)中測(cè)得的實(shí)測(cè)值，通過(guò)計(jì)算機(jī)試驗(yàn)可以準(zhǔn)確地測(cè)出基樁的承載力。通過(guò)大量的測(cè)試實(shí)踐，波形擬合法是一種比較成熟的確定承載力的方法，其精度和可靠性都很高，將成為高應(yīng)變動(dòng)測(cè)量方法的主流。

2、基樁高應(yīng)變檢測(cè)法的注意點(diǎn)

高應(yīng)變檢測(cè)擁有快速準(zhǔn)確地測(cè)試單樁豎向抗壓承載力和樁身完整性的特點(diǎn)，但由于理論基礎(chǔ)的局限性及測(cè)試過(guò)程的復(fù)雜性，許多不利因素影響了試驗(yàn)結(jié)果。下面介紹了高應(yīng)變檢測(cè)中應(yīng)注意的一些問(wèn)題，從而減少不良因素的影響，提高檢測(cè)精度。

2.1錘擊能量的選擇

錘擊能量的選擇應(yīng)基于高應(yīng)變檢測(cè)的目的。高應(yīng)變檢測(cè)的目的是確定基樁的承載力，即樁土的靜阻力。樁的靜阻力與樁土的位移有關(guān)，動(dòng)阻力與樁土速度有關(guān)。樁端沖擊荷載必然引起樁體產(chǎn)生速度，從而產(chǎn)生動(dòng)力阻力。利用樁身速度近似可以計(jì)算動(dòng)阻力，而計(jì)算誤差是不可避免的，且速度越大，計(jì)算誤差越大。因此，在錘擊能量選擇時(shí)，必須產(chǎn)生足夠的樁土位移，避免樁土速度的產(chǎn)生。在樁阻力低的情況下，土體的抗力可用承載力的百分之一施加。在樁阻抗較大的情況下，樁的位移明顯較小，不利于土體抗力，應(yīng)適當(dāng)增加自重。

2.2原始材料收集

準(zhǔn)確的地質(zhì)條件和樁長(zhǎng)數(shù)據(jù)是影響高應(yīng)變檢測(cè)精度的關(guān)鍵因素。經(jīng)驗(yàn)參數(shù)JC與使用Case 法時(shí)的地質(zhì)條件直接相關(guān)。如果地質(zhì)數(shù)據(jù)不完全準(zhǔn)確，就會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)誤差較大。但采用實(shí)測(cè)曲線(xiàn)擬合法時(shí)，需要假定樁土參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)，并認(rèn)真分析地質(zhì)資料，避免盲目試算。樁長(zhǎng)數(shù)據(jù)是確定樁身波速的前提條件。如果樁長(zhǎng)未知，則檢測(cè)很可能失敗。但在分析計(jì)算中，所有的資源決不能與試驗(yàn)數(shù)據(jù)相比較，當(dāng)數(shù)據(jù)缺乏或不準(zhǔn)確時(shí)，應(yīng)從測(cè)量數(shù)據(jù)中分析結(jié)果，掌握“核實(shí)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確”的原則。

2.3檢測(cè)時(shí)間選擇

樁的施工會(huì)對(duì)樁土產(chǎn)生一定程度的擾動(dòng)，使樁土強(qiáng)度降低，導(dǎo)致整個(gè)土體系統(tǒng)承載力降低。但隨著時(shí)間的推移，土體強(qiáng)度增加，樁承載力增加?；炷翗兜膹?qiáng)度隨著時(shí)間的推移而增大。如果測(cè)試時(shí)間過(guò)早，很容易低估基樁的承載能力，導(dǎo)致故障檢測(cè)。

2.4傳感器安裝

傳感器安裝的質(zhì)量直接影響數(shù)據(jù)采集的質(zhì)量。傳感器越接近樁身，安裝剛度越大，試驗(yàn)結(jié)果越好。同時(shí)，為了消除偏心的影響，所有傳感器都必須成對(duì)安裝在同一截面上的對(duì)稱(chēng)面上，以保證兩個(gè)平均值可以消除任意方向的偏心彎矩。

2.5樁頭的處理

樁頭直接承受沖擊荷載，當(dāng)錘擊能量特別大時(shí)，必須配備適當(dāng)?shù)臉秹|（經(jīng)常用的膠合板，干燥的軟木板、等作為樁墊）。樁墊不僅可以緩沖沖擊能量，適當(dāng)延長(zhǎng)加載時(shí)間，而且能使樁頭受力均勻，滿(mǎn)足理論計(jì)算中的邊界條件。它也可用于去除樁頭薄弱部分后的沖擊載荷。特別注意的是，長(zhǎng)線(xiàn)段的阻抗應(yīng)與原樁相同，否則會(huì)在接縫處產(chǎn)生明顯的反射，影響檢測(cè)。延伸的長(zhǎng)度應(yīng)控制在樁徑的2到2.5倍之間，以便安裝傳感器。

3、結(jié)語(yǔ)

在實(shí)際工作中，應(yīng)采用基柱高應(yīng)變檢測(cè)的方法，對(duì)分析方法的選擇和解釋進(jìn)行系統(tǒng)化、理論化。為不同的施工環(huán)境保證了分析方法的適用性和客觀精度。同時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格遵守在測(cè)試過(guò)程的相關(guān)規(guī)定，在實(shí)際的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中，要注意截面選擇和傳感器安裝對(duì)樁身完整性、抗倒塌能力和極限承載力的理論研究成果的影響。進(jìn)行必要的修正或改進(jìn)，完善檢測(cè)和評(píng)價(jià)機(jī)制，促進(jìn)高應(yīng)變檢測(cè)技術(shù)的快速發(fā)展。

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作者信息：

趙龍，身份證號(hào)：130530198812020017

李媛媛，身份證號(hào)：13063219901118062x