高應變動力試樁檢測法應用的探討

摘要：本文從高應變法的適用范圍、局限及實際應用等方面探討了基樁高應變動測法的檢測技術。通過對現場檢測及實測波形的分析，總結了高應變法檢測預應力管樁實測波形如何分析判斷及擬合曲線應注意的問題。

關鍵詞：高應變；承載力判斷；實測信號；PDA；Case法；曲線擬合法

前言

高應變試樁法是一種給樁頂施加較高能量的沖擊脈沖，沖擊脈沖在沿樁身向下傳播的過程中使樁——土之間產生一定的永久位移，從而自上而下依次激發樁側及樁端的巖土阻力的一種動力檢測基樁承載力的方法。從廣義上講，高應變法包括了錘擊貫入法、波動方程法和靜動法。因史密斯法、Case法及實測曲線擬合法都屬于波動方程法，本文只討論Case法及實測曲線擬合法。

1.高應變法適用范圍、局限性

高應變動力試樁法的主要功能就是判定單樁承載力是否滿足設計要求，單樁承載力取決于樁身結構承載力和巖土對樁的抗力兩個因素，通常由巖土抗力控制。樁身完整性評價是高應變動力試樁的另一個重要功能，由于激勵能量和檢測有效深度大等優點，在判定樁身水平整合型縫隙、預制樁接頭等缺陷時，可作為低應變檢測缺陷樁的一種補充驗證方法。本文實例采用PDI公司的PDA系列打樁分析儀的測試波形。

2.實測曲線分析

通過下面4個實例，我們可以分析高應變試樁中常見的一些問題。

實例一：中山沙溪某工地預應力管樁，其中108#樁，樁徑400mm，樁長26.5m，實測曲線如下（圖3-1、3-2）：

從曲線圖中可以看出，在第一錘時由于錘嚴重偏心等因素影響，F1和F2相差極大，F1沒有歸零；在第二錘時調整了錘架、對F1向樁頭墊沙并緊好傳感器，在圖中我們可以看到第二錘力的偏心大幅減小、力曲線也基本歸零了，提高了采集信號的質量。我們還可以注意到，兩個信號中第一個信號18.5m有一缺陷，但第二個信號卻沒有缺陷顯示了，推測其原因可能是第二節樁與第三節樁存在間隙，第一錘使間隙閉合。

實例二：中山市火炬開發區某工地預應力400mm管樁5#樁，樁長37.3m，設定波速4200m/s，單樁承載力特征值為1400KN。其實測曲線如下（圖3-3、3-4、3-5、3-6）：

高應變動力試樁最主要的功能是判定樁的單樁承載力，在實際工作中，由于現場狀況的關系，就要求檢測人員能快速判斷采集的信號是否可用。從上四個曲線圖中可以看出，第一錘落距較小其施加在樁頂的脈沖強度不夠，承載力并沒有完全激發，當逐步提高錘的落距，其承載力基本完全激發。通過儀器測得的最大沖擊力FMX及Case法之阻尼系數法RSP（Jc取0.6）的值，根據實測波形，可以判讀出該樁第四信號在曲線擬合時基本符合承載力要求。

實例三：在工程樁檢測中，時常會遇到樁底反射同向反射明顯，這時就需要我們對信號里樁的承載性狀有準確的判斷。圖3-7為中山市東區某工地400mm預應力管樁132#樁，璧厚95mm，樁長8.3m；圖3-8為中山市黃圃鎮某工地500mm預應力管樁210#樁，璧厚125mm，樁長12.5m。

從上兩圖中可以看到，前者樁底反射明顯、貫入度大、速度反射峰較寬且后半段力與速度曲線較貼近，樁的承載性狀較差，其經曲線擬合法分析后承載力未達要求；后者有明顯樁底反射，但樁底反射峰后力與速度曲線分開大，經曲線擬合法分析后其承載力達到要求。

實例四：高應變動力試樁法的另一作用就是樁身完整性的判定，所以在實際工程樁檢測中，對于缺陷樁的缺陷判讀也很重要的。下面就給出了工作中常見的管樁明顯缺陷波形和嚴重缺陷的典型例子。

圖3-9是中山小欖某工地500mm預應力管樁190#樁，璧厚100mm，樁長31m，其中10.9m有明顯缺陷，β值為66%，在圖3-9中可以看出，缺陷反射峰尖而且窄，查閱打樁記錄后推測可能為接樁處缺陷。圖3-10是中山火炬開發區某工地500mm預應力管樁119#樁，璧厚125mm，樁長23m，其中10.9m有嚴重缺陷，β值為13%，在圖中可以看出，缺陷反射峰高而且寬，判斷在10.9m處可能斷樁。

3.經驗總結

高應變試樁理論較深，對檢測人員的要求也較高。高應變工程樁檢測一般數量較大，所以我們檢測時看到實測曲線時，立即就要知道這個信號能不能用（信號采集質量、樁的承載性狀）。

高應變試驗雖不屬“破損檢測”，但畢竟對樁身存在一定的損傷，且重復試驗需消耗大量的人力、物力，因此，現場采集的信號質量優劣成為現場試驗的關鍵。經過八年的工作實踐，總結了要在現場采集到質量好的信號、提高檢測效率和確保采集到可靠的數據需要注意的問題：1. 準備工作要作到位；儀器設備調試到最佳狀態；傳感器安裝盡量做到最好，選擇合適的錘墊和重錘；現場做好安全工作。2. 測樁的休止時間要達要求，因打樁結束時測到的初打承載力和休止一定時間后的復打承載力主要依土性的不同有較大或很大的差異，靜載試驗結果也是如此。如果工期緊、休止時間不夠時，除非承載力檢測值已滿足設計要求，否則應休止到滿足《建筑基樁檢測技術規范[JGJ106-2003]》規定的時間為止。3. 采集信號時，應根據現場判斷落錘高度、傳感器調整和樁頭鋪砂找平，這些需要在檢測工作中不斷總結經驗，熟練快速的排出影響信號的不利因素。4. 高應變試驗成功的關鍵是信號質量以及信號中的樁-土相互作用信息是否充分。信號質量不好首先要檢查測試各個環節，如動位移、貫入度小可能預示著土阻力發揮不充分，據此初步判別采集到的信號是否滿足檢測目的的要求；檢查混凝土樁錘擊拉、壓應力和缺陷程度大小，以決定是否進一步錘擊，以免樁頭或樁身受損。

結束語

高應變動力試樁法作為檢測工程樁單樁承載力及評價樁身完整性的重要手段，通過理論分析和大量的工作實踐，發現并解決了大量工程質量問題。但由于高應變法本身的局限性，其對于樁身淺部缺陷不敏感；對樁底反射明顯、貫入度過大，樁呈剛體運動時不能可靠反映樁的承載性狀；對于一些縱向缺陷等并不能有效的檢測。這些都需要我們大家進一步的研究探討。

參考文獻：

[1] 陳凡、徐天平、陳久照等，《建筑基樁檢測技術規范[JGJ106-2003]》

[2] 廣東省建設工程質量安全監督檢測總站主編，《工程樁質量檢測技術培訓教材》