關于高應變法在樁基檢測中的應用實踐

我國國民經濟的迅速發展推動了建筑企業的突飛猛進，城市現代化建設中，各種工程項目施工重點不斷涌現，其中樁基施工是工程項目中非常重要的環節。樁基檢測技術能夠提高樁基施工質量，排除安全隱患，對此展開探究，概述了高應變動力測樁法的基本原理，并進行了現場測試與應用，最后分析與討論結果，以期為端承樁樁基施工技術提供理論依據。

高應變荷試驗； 樁基檢測； 應用探論

TU473.1+6 B

［定稿日期］2022-04-06

［作者簡介］楊棟廷（1983—），男，本科，工程師，從事地基基礎檢測工作。

工程建設中樁基檢測方法多種多樣，根據我國建筑行業相關技術標準的規定，樁基檢測方法主要有靜載法、鉆芯法、高應變法、低應變法等技術［1］。相比較而言，通過靜載荷試驗檢測承載力特征值或極限值是最復雜、最直接、更準確，但是實際工作中有時會因為工期、現場場地限制等原因放棄使用；鉆芯法具有直觀性，有較強的可操作性，對樁徑有一定要求，但目前僅對現場灌注樁使用；高應變法主要是對樁基豎向抗壓承載力極限值進行檢測，并判斷其是否滿足設計要求，也可對樁身完整性進行判別，檢測速度較靜載荷試驗有很大幅度提高，還可以運用低應變法進行輔助操作，互為補充驗證。

1 高應變動力測樁法的基本檢測原理

高應變動力測樁法的基本檢測原理是應力波理論，在樁基施工檢測中運用應力波和速度波來判斷樁身完整性、單樁豎向極限承載力等。高應變動力測樁法主要是通過對頂部施加一個瞬時的沖擊力來激發樁土對樁體的阻力，進而對截面速度信號與應力信號進行接收，根據計算公式進行計算，通過擬合得出樁基P-S曲線，極限承載力以及樁側各段阻力的分布等信息，并與之對應地質工程勘察報告中所提及相關分層和參數進行對比。高應變動力測樁法具有檢測速度快的特點，同時也不會對樁基造成影響與破壞，此外根據實際操作情況，當現場實際工程條件滿足高應變法適用條件時，這種檢測方法的誤差也比較小，大多在可控范圍之內，檢測過程中可以通過利用其他技術手段來提高檢測精準度。但是高應變動力測樁法的準確性受到多方面因素的影響，比如樁身的性質、測量儀器的精準度、測試條件的配合程度、傳感器的安裝質量、重錘偏心、樁帽處理質量、測試人員專業水平等，因此在應用實戰中應當按照規范操作，減小檢測誤差［2］。

2 現場測試與應用

高應變動力測樁法的數據采集準確度直接影響計算結果的精度，因此應力和速度信號的質量采集是首要前提，影響信號的因素有樁頭處理質量、錘擊位置與能量大小、傳感器的安裝、外界干擾、儀器質量等［3］。

2.1 樁頭處理對數據曲線的影響

現場實際測試過程中，通過重錘錘擊樁頭，產生瞬時沖擊力與壓力波，壓力波順樁體向下傳遞，并通過傳感器的測量，獲取應力波與速度波的信號，計算樁基的極限承載力。測試中，首先對灌注樁樁頭的浮漿或軟弱或不密實混凝土，必須進行全面清除處理，并用比樁身強度等級高1～2級混凝土進行澆灌，主筋直接通到樁頂混凝土保護層下方，各主筋應在同一高度上，外面設置箍筋，間距不宜大于100 mm。在樁頂裝設鋼筋網片1～2層，間距60～10 mm。進行處理后，嚴格按照標準進行養護。樁帽尺寸與樁身一致。

測試發現，灌注樁樁頭如果處理不到位，殘余量較大的浮漿或軟弱、或不密實混凝土就會抑制應力波的傳遞，無法有效發揮樁的極限承載力，進而影響檢測效果。此外，如果僅僅提高落錘高度增加能量，將會導致樁頭強度不夠，最終出現斷裂現象，導致檢測失敗，甚至損壞傳感器，還可能發生安全事故。

檢測中進行了對比試驗，發現在浮漿或軟弱、或不密實混凝土清除未徹底的情況下，最大承載力無法滿足設計要求。因此對樁頭重新進行處理，得到了新的測試結果，數據對比如表1所示。

2.2 錘擊能量對高應變測試的影響

高應變動力測樁法要求錘擊能力必須滿足一定的要求，才能夠充分激發樁端土的阻力，一般按預估單樁豎向極限承載力的1%～1.5%配置整體錘及導向保護裝置。通常來說，經過錘擊后，樁頂如果出現了3.0 mm左右的位移，則表明樁最大承載力已經全部得到發揮。但是實際操作中很難測量這種位移，一般都是根據專業人員的經驗來判斷。如果測試曲線出現較為明顯的樁底反射，同一樁在不同錘擊情況下承載力大體相同，則基本說明達到了承載力極限值。

試驗證明，不斷提高落錘距離并不能保證樁體發揮最大承載力，距離太大會影響誤差，引起過大的重錘偏心，甚至造成樁體的破壞。測試中，對樁長8 m、樁徑600 mm、持力層為密實卵石層、設計承載力為1 250 kN的灌注樁進行錘擊試驗，試驗采用30 kN落錘距離80 cm，在導向架內自由下落，應力曲線出現異常，對待測樁樁身進行查看后發現，已造成樁頭破壞。計劃對本樁進行重新測試，采用高強度速強混凝土重新處理樁頭，待養護期滿足要求后，測試發現曲線起始段良好重合，樁底反射較為明顯，承載力極限值大于設計值的2倍，反映樁底部及樁側具有設計要求的良好的持力性能。

2.3 傳感器的安裝對高應變測試的影響

傳感器安裝位置應當與樁身緊貼，經驗表明，安裝的剛度適中（傳感器廠商或儀器廠商基本都會提供參考值），則測試的效果就越好。在測試之前對測點進行嚴格處理，在樁身上確定2個對稱點位，距離樁頂約為2倍的樁徑，兩點位基本代表樁身性質，安裝應力環，將中心連線保持與樁軸線平行，加速度計的安裝點位與應力環中心點在同一水平面上。測試中發現，應力值曲線末端無法歸零，分析得知是由于傳感器安裝點位不平行，導致安裝過程中受力，因此重新進行安裝；發現應力曲線與速度抗阻曲線的起點不同，則說明就力環中心與加速度計不再同一水平面上，須進行重新調整，加速度計基本在應力環2個固定螺絲之間的水平位置70 mm附近。

3 數據分析與討論

3.1 測試曲線分析

數據曲線主要反映了樁基的極限承載力與完整性等特性。數據合理性分析主要依據有3個方面：

（1）錘擊偏心情況、傳感器運行情況、應力曲線與速度抗阻曲線是否中和。

（2）樁貫入程度、曲線分離程度、樁底反射情況。

（3）是否能科學解釋性能，如果不科學，則進行重新測試，多次測量發現始終不能夠科學解釋則進行查找原因，分析問題，換樁試驗。

3.2 波速的確定

傳感器的彈性波傳播速度決定了樁阻抗的測量數值大小，即影響樁的最大承載力數值。實際測試中，暫時沒有可靠的方法能夠對傳感器樁身上的彈性波波速進行測量，大多

根據混凝土的等級來推斷。測試計算中如果采用低應變反射波法測試波速，是不太合理的，機械波與頻率相關，頻率差距較大，波速必然具有明顯的差距。

測試中對不同波速下樁最大承載力進行測量分析與比較，如表2所示。在樁長確定的情況下，測試中可以采用上下行波判斷樁底反射，并求出平均波速，提高計算準確度。或在反射明顯的情況下采用樁底反射計算波速。

3.3 Jc的取值

阻尼系數Jc值的正確選取決定了端承樁最大承載力。通常在實際應用中，考慮不同地基土的條件來去確定阻尼系數的取值，Jc值的主要影響因素包括樁型、樁徑、地基土類型、力學性質等，是綜合參數，在測試中不應當隨意選取。根據國際標準，樁尖土阻尼系數的范圍在0.15～0.40之間，本測試便根據這一標準在同一場地采用基本相同的Jc值，結果發現結果都普遍偏小，而采用高一級的取值，即高0.1的取值發現，動靜對比結果基本保持一致，該取值具有合理性。

4 結論

綜合全文，樁基檢測技術種類較多，不同的技術特點的檢測方法在不同的檢測工作中有不同的適應范圍及技術要求，本文對高應變動力測樁法進行分析，通過現場測試與應用來探究樁基檢測工作中高應變動力測試法的技術要點，實戰發現，現場樁基檢測過程中，任何一個細節的疏忽都可能會影響檢測結果，造成較大的精準度誤差，比如落錘高度、樁頭處理、Jc值選取等，因此，在實際的應用中，檢測人員應當不斷提高自身專業技能，同時也要嚴格按照標準操作，提高檢測工作質量。

參考文獻

［1］ 劉元輝.高應變法在基樁檢測中的應用及實例分析［J］.廣州建筑，2015（4）：27-28.

［2］ 李鵬，向明，李學專.高應變法在完整性檢測中的應用實例［J］.城市建設理論研究， 2015（19）：45-46.

［3］ 王健.高應變動力測樁法在特殊工程中的應用［J］.土工基礎，2014（3）：98.

［4］ 建筑基樁檢測技術規范：JGJ106-2014［S］.北京：中國建筑工業出版社，2014.