海上大直徑鋼管樁高應變檢測應用幾點問題的探討

江裕標　孫劍　張雪成

摘要：高應變可以用于工程樁的樁身完整性和承載力測試，特別是港口碼頭大直徑鋼管樁的應用越來越普遍，盡可能的提海上大直徑鋼管樁的高應變測試精度成為主要探討的課題。從測試前期傳感器安裝方法的選擇，到需要進行初復打測試的試樁中間歇時間的選擇，到錘擊能量的選擇都會影響到測試結果，對承載力的分析判斷都會產生較大的影響。

關鍵詞：大直徑；鋼管樁；應變檢測

中圖分類號：TU473.16文獻標識碼：A文章編號：1674-3024（2016）09-164-02

前言

近幾年我國港口建設向外海和深海發展，舟山作為國家第一個海洋示范性新區，其有著豐富的港口岸線資源優勢。隨著港口碼頭的陸續開發建設，大直徑鋼管樁的使用也越來越普遍，對大直徑鋼管樁承載力的檢測尤顯得極為重要。用靜載法確定樁的極限承載力目前仍被公認為最可靠的檢測樁的承載力方法。然而對一些不具備承載力檢測條件的工程來說，高應變檢測方法成為其有效的代替方法之一。其與靜載荷測試相比，不僅測試時間短，設備輕便，費用較低，就實際工程來說，還可以檢測更多數量的樁，為樁基工程的驗收提供有力的技術支持。然而應用高應變檢測方法中，其測試時技術難度較大，測試過程中，容易受各種因素影響，從而影響對測試結果的判斷，其測試精度不如靜載法。根據國外對預制樁和鋼樁的高應變測試結果分析，通過動靜對比，基本誤差在百分之二十左右，所以在測試過程中，盡可能的提高測試精度成為主要探討的課題。

1.不同傳感器安裝方法對測試結果的影響

高應變測試過程中，加速度傳感器與速度傳感器的安裝作為高應變測試的基礎環節，其傳感器安裝質量的好壞，直接影響測試曲線的分析結果。目前大直徑鋼管樁的傳感器安裝尚無統一的安裝方法，目前主要的傳感器安裝方法有膠水粘合法、預制焊件法、攻絲螺母法。

（1）膠水粘合法：應用膠水粘合法安裝傳感器，需要將鋼管樁表面油漆去掉，用502膠水將速度傳感器，和加速度傳感器粘在鋼管樁表面。優點是安裝簡單，成本較低。缺點是傳感器安裝速度較慢，尤其是當錘擊能量較大或者膠水粘結不牢固時，傳感器會隨著鋼管樁的振蕩而脫落，無法獲得完整的曲線。

（2）預制焊件法：應用預制焊件法，需要加工一塊長15公分、寬10公分、厚度為1公分的鐵板，鐵板材質需盡量和鋼管樁材料一致。在預制鐵板上需要提前加工好傳感器膨脹螺絲安裝口，將膨脹螺絲底座去掉后預焊在鐵板上。應用預制焊件法的優點是安裝時間短、速度快。缺點是成本大、而且需要電焊配合。當錘擊能量較大引起的鋼管樁劇烈震蕩時，由于膨脹螺絲比較牢固，傳感器容易損壞，無法獲得完整的測試曲線。

（3）攻絲螺母法：應用攻絲螺母法，需要在鋼管樁攻絲螺紋，從而旋入去掉底座的膨脹螺絲，需要注意的是應用鋁合金攻絲要潤滑，可在絲錐上刷一些10-20%濃度的潤滑冷卻液，有利于絲錐切入。工件夾緊的位置要正確，盡量使螺紋孔中心線置于水平位置，使攻絲容易判斷絲錐軸線是否垂直于工件的平面，防止攻絲的絲扣不正而產生歪斜。當絲扣不正而產生歪斜時傳感器在測試時則無法捕捉正確的應變量。

在攻絲開始時，要盡量把絲錐放正，然后對絲錐微加壓力并轉動絞手，當切入1-2圈時，仔細檢查和校正絲錐的位置。一般切入3-4圈螺紋時，絲錐位置應正確無誤。以后，只須轉動絞手，而不應再對絲錐加壓力，否則螺紋牙形將被損壞。攻絲時，每扳轉絞手1/2～1圈，就應倒轉約1/2圈，使切屑碎斷后容易排出，并可減少切削刃因粘屑而使絲錐軋住現象。遇到攻不通的螺孔（盲孔）時，要經常退出絲錐，用毛刷排除孔中的切屑，從而確保絲口的水平。

應用攻絲螺母法的優點是相對以上方法測試曲線雜波較少，可以獲得相當較好的測試曲線。缺點是此方法成本較大，周期較長。

下圖為舟山某工地同一根Φ1200鋼管樁分別采用膠水粘合、預制焊件、攻絲螺母法三種不同安裝方法采集曲線對比圖；

由三種傳感器安裝方法對比可知，膠水粘合法與預制焊件法所采集的曲線相對攻絲螺母法由震蕩產生的雜波較多，傳感器的應變效果直接反應在現場采集的曲線上。攻絲螺母法雖然成本較大，測試前安裝傳感器的準備周期較長，但是應該是相對可靠的傳感器安裝方法。

2.樁承載力的時間效應問題。

高應變動試樁法，是根據高應變初復打時，土對樁的阻力值確定樁的承載力。初、復打間歇期不同，阻力值不同，進而得到的承載力也不盡相同。初打時樁周土被擠密，被擠密的范圍約為一個樁徑左右。該區域內的孔隙被擠密，孔隙內的水壓力迅速升高。經過一段時間后，該區域內的土重新固結，樁周土已經固結在樁表面，復打時，由于樁周土和樁的共同作用，樁的相應承載力得到提高。

由此可見，試驗時間對其結果有很大影響，要提高檢測精度，得到正確的承載力結果，必須使樁充分休息一段時間，土強度充分發揮后再測試，實際檢測中應該根據持力層的性質來決定檢測時間，這樣才能得到相對準確的檢測結果。

3.錘擊能量的選擇

錘擊能量選擇和錘重以及落距密切相關，錘擊能量的選擇實際上是選擇合適的能量以及落距。高應變動力檢測實際上是是實際結果中計算求得的當時試驗所激發的土阻力。選擇的錘擊能量必須保證把所有的土阻力全部都激發出來。如果錘擊能量較低，樁周土的土阻力就不會被激發出來，導致結果偏低。如果錘擊能量過高，會導致樁身位移過大，可能會導致樁身薄弱面損壞。結果表明貫入度過低，結果偏低。貫入度過高，結果偏高。因此錘擊能量的選擇是影響高應變動測的一個重要因素。

4.結論

海上大直徑鋼管樁承載力檢測目前只能采取高應變動測方法，從測試前期傳感器安裝方法的選擇，到需要進行初復打測試的試樁中間歇時間的選擇，到錘擊能量的選擇都會影響到測試結果，對承載力的分析判斷都會產生較大的影響，我們應該根據工地的具體實際情況。嚴格掌控測試環節中的每一個步驟，將對測試結果中的不利干擾項帶來的影響降至最低。