高應變法在樁基檢測過程中的應用

張銳民

【摘要】高應變動力法在樁基檢測中應用比較普遍，其能夠對大噸位的樁基進行檢測。相較于靜載荷實驗，它具有經濟效益和時間優勢的優勢。筆者對高應變法在樁基檢測過程中的應用進行分析，并提出相關檢測措施，通過具體的工程實例，對高應變動力法在樁基檢測中的應用效果進行闡釋。

【關鍵詞】高應變法；樁基檢測；應用

高應變動力試樁法的應用原理是借助高能量的動力荷載對單樁承載力進行確定。近年來，隨著我國建筑行業的快速發展，對建筑工程質量的要求越來越高，混凝土灌注樁的大量應用，使得樁基礎應用過程中存在諸多質量問題，對樁基礎檢測提出了更高的要求。傳統建筑工程施工過程中，業內人士普遍應用樁的靜荷載試驗對樁基礎進行檢測，但是其不具備經濟效益和時間優勢，嚴重制約了樁基礎檢測效率。高應變動力檢測，具有技術和操作雙重優勢。目前，已經逐漸被應用到建筑工程樁基礎檢測中。

1、應用原理和方法

高應變動力法測試技術在我國的應用始于上世紀九十年代初。隨著我國城市化進程的加快和建筑工程數量日益增多，該技術已經被廣泛應用到建筑工程施工中。其通過在樁頂對被激發阻力產生的應力波和速度波進行量測，對承載力進行確定。阻力系數法和曲線擬合法等高應變動力試樁法應用比較普遍。

1.1阻力系數法

阻力系數法通過對一維波動方程進行計算，得出巖土對樁的支撐阻力。其假定包括以下三個方面：樁身為等阻抗；樁周和樁尖土對樁的運動阻力包括動阻力和靜阻力，動阻力一般集中在樁尖，不包括樁側土的阻力；靜阻力不需要對應力波在傳播過程中的能量損耗進行考慮，其包括樁身中內阻力損耗和向樁周土的逸散。

1.2波形擬合法

波形擬合法能夠對單樁承載力進行準確的確定和評估。其應用原理是：在施工現場應用計算機對實測立波和速度波進行迭代計算，應用離散的至彈模型對樁土系統進行表示，并對各單元樁和土參數進行假設，進而對樁頂的速度波進行測試，并將其作為邊界條件，用特征線方法對波動方程進行計算，得出速度波，從而使計算波形和實測波形擬合。如果兩者存在偏差，要對樁土參數進行調整之后，再次進行計算。最終得出承載力、側阻分布和計算曲線。

2、影響因素分析

2.1原始資料掌握情況

樁基檢測的根本目的是檢驗是否達到或者超出樁基設計承載力。其需要對原始工程地質條件進行詳細的掌握。高應變動力試樁過程中，技術人員能夠結合可靠的原始資料對相關結果進行判斷。在地質勘察報告中，應用土層靜力觸探曲線對貫入阻力分布、砂土密實度、粘性土稠度和土層埋深等相關指標對計算土相關參數進行選取和確定。技術人員需要應用原始資料對實測分析結果進行驗證，從而對參數的相關取值進行確定。

2.2錘擊能量影響

高應變動力檢測背景下樁基承載力與實驗結果中的土阻力性質相同。技術人員要注重對錘種和落距進行選擇，最大程度對土阻力進行激發。如果錘擊能量低，無法對樁周土阻力進行全面激發，影響檢測結果；如果錘擊能量過高，會使樁身產生較大的位移，對薄弱截面造成破壞。錘擊能量的選擇會對樁基檢測精度產生影響。在高應變動力檢測過程中，要延長沖擊力持續時間，并確保對土阻力進行充分發揮。增加錘重能夠延長沖擊力作用時間，進而提高試樁準確性。落距增大不會對沖擊力持續時間產生影響。檢測過程中，技術人員要對錘擊能量進行控制。

2.3傳感器安裝影響

技術人員在樁頂附近對樁身力信號和運動速度信號進行采集，并通過相關計算得出樁周土對樁產生的阻力。在實際檢測過程中，傳感器能夠對安裝截面和加速度進行獲取。并通過對相關計算參數的輸入，獲取相關的速度信號和力信號。這些數據與傳感器安裝截面積的實際情況相關度越高，力信號和速度信號的定量也會越發精確[3]。

2.4樁土時間效應影響

高應變動力檢測過程中，涉及到的相關要素比較多，需要對樁身強度和樁土時間效應等進行考慮，并分析其對檢測結果的影響。成樁之后，時間越長，巖土對樁的阻力也會逐漸增大。其根源是成樁過程中，土體強度逐漸恢復、孔隙水消散、樁土截面上相關物理化學過程的影響。同時，施工過程中對樁端持力層的侵擾和地下水侵入等，也會影響樁基強度。

3、提高檢測精度的主要措施

（1）在樁基檢測過程中應用高應變法，其檢測過程比較復雜，涉及到的相關因素也比較多。技術人員在樁基檢測過程中，對其涉及到的工程地質條件、樁基設計和施工情況等進行全面分析和了解，并結合實際訴求對計算模型進行科學合理的選擇和應用。

（2）錘擊能量是影響樁基檢測結果的重要因素。技術人員要結合樁基實際情況，對錘擊能量進行控制，將錘的重量控制在超出預估單樁極限承載力的1%，并堅持重錘低擊的原則，對貫入度進行合理控制的前提下，最大程度提升確保落錘重度。

（3）對傳感器進行安裝，將其安裝在樁頂下部的樁側表面，并確保其對稱性，對其離樁頂的距離進行控制，確保其超出2倍樁徑距離。同時，在條件許可范圍內，要盡量往下進行安裝。

（4）樁基檢測精確度受到樁土的時間因素影響。

在樁基檢測過程中應用高應變動力法，技術人員要對樁土的時間因素進行考慮，確保充分恢復土體強度之后，對檢測時間進行科學合理的選擇和確定。

（5）檢測人員的專業素質直接關系到高應變動力法在樁基檢測過程中的應用效果和檢測精度。工程負責人要結合樁基檢測的需求，對檢測人員進行定期和不定期的培訓，從根本上提高技術人員的專業技能和綜合素質。

4、應用實例

4.1工程概況

某地區工廠周圍有很多公路和鐵路，交通比較發達。總體地勢比較開闊和平坦，呈現南高北低的分布狀態，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，巖相會存在比較大的變化，其形式主要包括交互層和過度相以及透鏡體等。該工程的地形構成要素是粘性土和砂，因為其巖性比較弱，不能夠將其作為主體建筑物的天然地基，技術人員要結合實際工程訴求，應用樁基對其進行處理，以最大程度改善施工環境。

4.2測試結果和分析

對6根工程樁的高應變動力進行測試。在檢測過程中，技術人員要對6根工程樁高應變進行檢測，并對錘擊力作用下樁的貫入度進行測試，發現其貫入度都超過了2.5mm，表明樁周土發生了塑性變形，而樁周土的阻力也得到相應的發揮。測試結果表明，6根工程樁的單樁垂直極限承載力都符合設計荷載。

結語：

高應變法的適用范圍比較廣，經濟性也比較好。在樁基檢測過程中應用高應變法能夠提高檢測速度和質量。相較于傳統的靜載荷實驗，其具備廣闊的應用空間。但是，高應變動力檢測過程中的影響因素比較多，檢測過程中的可靠性和準確度很難保障。在樁基檢測過程中，應用高應變動力檢測方法，需要對實驗過程中的動態因素和靜態因素進行對比，并與傳統靜載荷實驗進行比較，最大程度確保高應變動力檢測的準確度。樁基檢測過程中，樁身的混凝土強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。實驗過程中，技術人員要注重結合樁身的混凝土強度值對樁錘的錘重和錘距進行選擇，最大程度確保樁體質量。

參考文獻：

[1]秦凡.高應變動力測試技術在樁基質量檢測中的應用[J].中國水運（下半月），2012（09）.

[2]黎明，黎晨.動態應變測試技術在樁基承載力和完整性檢測中的應用[J].土工基礎，2012（05）.

[3]尚耀憲.分析高應變動力測試技術在樁基檢測中的應用[J].科技與企業，2015（12）.

[4]徐興松，張鳴，李允忠.基樁高應變動力測試技術在某電廠的工程應用實例分析[J].電力勘測設計，2011（02）.