海上大直徑鋼管樁高應(yīng)變檢測應(yīng)用幾點問題的探討

江裕標(biāo)　孫劍　張雪成

摘要：高應(yīng)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(yīng)用越來越普遍，盡可能的提海上大直徑鋼管樁的高應(yīng)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(fù)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(jié)果，對承載力的分析判斷都會產(chǎn)生較大的影響。

關(guān)鍵詞：大直徑；鋼管樁；應(yīng)變檢測

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

前言

近幾年我國港口建設(shè)向外海和深海發(fā)展，舟山作為國家第一個海洋示范性新區(qū)，其有著豐富的港口岸線資源優(yōu)勢。隨著港口碼頭的陸續(xù)開發(fā)建設(shè)，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(rèn)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(yīng)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(shè)備輕便，費用較低，就實際工程來說，還可以檢測更多數(shù)量的樁，為樁基工程的驗收提供有力的技術(shù)支持。然而應(yīng)用高應(yīng)變檢測方法中，其測試時技術(shù)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(jié)果的判斷，其測試精度不如靜載法。根據(jù)國外對預(yù)制樁和鋼樁的高應(yīng)變測試結(jié)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(jié)果的影響

高應(yīng)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(yīng)變測試的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，其傳感器安裝質(zhì)量的好壞，直接影響測試曲線的分析結(jié)果。目前大直徑鋼管樁的傳感器安裝尚無統(tǒng)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(yù)制焊件法、攻絲螺母法。

（1）膠水粘合法：應(yīng)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(yōu)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(dāng)錘擊能量較大或者膠水粘結(jié)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(yù)制焊件法：應(yīng)用預(yù)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(zhì)需盡量和鋼管樁材料一致。在預(yù)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(yù)焊在鐵板上。應(yīng)用預(yù)制焊件法的優(yōu)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(dāng)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(yīng)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(yīng)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(chǎn)生歪斜。當(dāng)絲扣不正而產(chǎn)生歪斜時傳感器在測試時則無法捕捉正確的應(yīng)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(zhuǎn)動絞手，當(dāng)切入1-2圈時，仔細(xì)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(yīng)正確無誤。以后，只須轉(zhuǎn)動絞手，而不應(yīng)再對絲錐加壓力，否則螺紋牙形將被損壞。攻絲時，每扳轉(zhuǎn)絞手1/2～1圈，就應(yīng)倒轉(zhuǎn)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(xiàn)象。遇到攻不通的螺孔（盲孔）時，要經(jīng)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(yīng)用攻絲螺母法的優(yōu)點是相對以上方法測試曲線雜波較少，可以獲得相當(dāng)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(yù)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(yù)制焊件法所采集的曲線相對攻絲螺母法由震蕩產(chǎn)生的雜波較多，傳感器的應(yīng)變效果直接反應(yīng)在現(xiàn)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(zhǔn)備周期較長，但是應(yīng)該是相對可靠的傳感器安裝方法。

2.樁承載力的時間效應(yīng)問題。

高應(yīng)變動試樁法，是根據(jù)高應(yīng)變初復(fù)打時，土對樁的阻力值確定樁的承載力。初、復(fù)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(qū)域內(nèi)的孔隙被擠密，孔隙內(nèi)的水壓力迅速升高。經(jīng)過一段時間后，該區(qū)域內(nèi)的土重新固結(jié)，樁周土已經(jīng)固結(jié)在樁表面，復(fù)打時，由于樁周土和樁的共同作用，樁的相應(yīng)承載力得到提高。

由此可見，試驗時間對其結(jié)果有很大影響，要提高檢測精度，得到正確的承載力結(jié)果，必須使樁充分休息一段時間，土強度充分發(fā)揮后再測試，實際檢測中應(yīng)該根據(jù)持力層的性質(zhì)來決定檢測時間，這樣才能得到相對準(zhǔn)確的檢測結(jié)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(guān)，錘擊能量的選擇實際上是選擇合適的能量以及落距。高應(yīng)變動力檢測實際上是是實際結(jié)果中計算求得的當(dāng)時試驗所激發(fā)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(fā)出來。如果錘擊能量較低，樁周土的土阻力就不會被激發(fā)出來，導(dǎo)致結(jié)果偏低。如果錘擊能量過高，會導(dǎo)致樁身位移過大，可能會導(dǎo)致樁身薄弱面損壞。結(jié)果表明貫入度過低，結(jié)果偏低。貫入度過高，結(jié)果偏高。因此錘擊能量的選擇是影響高應(yīng)變動測的一個重要因素。

4.結(jié)論

海上大直徑鋼管樁承載力檢測目前只能采取高應(yīng)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(fù)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(jié)果，對承載力的分析判斷都會產(chǎn)生較大的影響，我們應(yīng)該根據(jù)工地的具體實際情況。嚴(yán)格掌控測試環(huán)節(jié)中的每一個步驟，將對測試結(jié)果中的不利干擾項帶來的影響降至最低。