基桩高应变动力检测技术研究

杨婧

【摘 要】本文阐述了了基桩高应变动力检测的测试原理，并引用工程实例加以阐述，通过对试验过程及其结果的分析证明，此法能够有效地补充和部分取代静载荷试验，在节约费用、提高效率的情况下还能很好地保证质量。

【关键词】高应变动力测桩法；力和速度时程曲线；单桩极限承载力

0.概述

高应变动力试桩法，是一种利用高能量的动力荷载确定单桩承载力的方法。这种方法在国际上已经有了近30年的发展历程。随着我国基本建设事业的发展，桩基工程的日益增多，各种类型混凝土灌注桩的大量应用，又出现了许多新的质量问题，因此桩的检测工作量很大。

传统的检测方法是桩的静载荷试验，由于其费用高、时间长，通常检测数量只能达到总桩数的1%左右。因而，高应变动力检测以其技术相对先进、操作较为简便，近年来得到了广泛的推广和应用。

1.测试原理

高应变测试是用重锤冲击桩顶，使桩周土产生弹塑变形，通过采集桩顶附近截面的力和速度时程曲线，经应力波理论分析，计算出桩的承载力和桩身的完整性。

高应变动力试桩法的具体做法是：

（1）用高能量的冲击荷载实际考核桩土体系。一般说来，冲击下的桩身瞬时动应变峰值要不小于静载荷试验至极限承载力的静应变值。

（2）实测时，采集桩顶附近有代表性的桩身截面的轴向应变和桩身运动加速度的时程曲线，通过必要的布点和计算，获得该截面的轴向平均内力Fm（t）和轴向平均运动速度Vm（t）。

（3）在实测数据中包含了桩身阻抗和土阻力的分段分层信息。

（4）根据桩土体系的实际工作机理建立数学模型，运用一维波动方程分析实测数据，就能获得有关桩身完整性和桩土体系承载力的结果。

（5）在长期的和大量的静动对比基础上，可以根据上述的实测数据和分析结果有根据地推断单桩极限承载力。

2.工程实例

2.1工程概况

某高层住宅楼楼高29层，框架—剪力墙结构，地基处理采用钢筋混凝土灌注桩，桩径800mm，有效桩长30.05m，墙下布桩，共布工程桩75根。在工程桩施工前，先打了三组试桩，进行了单桩竖向抗压静载荷试验。工程桩施工结束后，又对5根工程桩进行了高应变承载力检测。

2.2场地工程地质条件

根据该场地《岩土工程勘察报告》，在有效桩长范围内，地基土大致分为8层，现分述如下：第①层：人工填土，主要由杂填土和素填土两个亚层组成。

①-1层杂填土层，其底面埋深为0.5m～2.3m，平均厚度1.3m，黄褐～褐灰色，稍湿，含砖屑、灰渣、石块、石灰等杂物，fk=70kPa。

①-2层，素填土层，由人工堆积和新近堆积混合形成，其底面埋深为2.3m～6.5m，厚度0.8m～5.3m，平均厚度3.2m，一般呈可塑状态，下部软塑， fk=110kPa。

第②层，粉质粘土层，其底面埋深为8.8m～12.5m，厚度为3.2m～7.9m，平均厚度5.8m。呈可塑状态，局部软塑，褐黄～黄褐～黑灰色， fk=130kPa。

第③层，中细砂层，其底面埋深为12.8m～16.1m，厚度1.5m～7.0m，平均厚度4.0m，饱和，褐黄～灰褐色，松散～稍密，局部中密， fk=150kPa。

第④层，粉质粘土、粉土层，其底面埋深为18.4m～20.8m，厚度3.6m～7.5m，平均厚度5.3m。褐黄～褐灰～灰褐色，粉质粘土，呈硬可塑状态；粉土，呈中密～密实。粉质粘土fk =230kPa，粉土fk=200kPa。

第⑤层，中细砂层，其底面埋深为23.8m～27.5m，厚度3.7 m～7.6m，平均厚度5.5m，褐黄～灰褐～黑灰色，中密，局部稍密fk=240kPa。

第⑥层，粗砾砂层，层底面埋深为31.4m～34.8m，厚度5.9m～9.0m，平均厚度7.5m，饱和，褐黄～褐灰～黑灰色，中密～密实， fk=300kPa。

第⑦层，粉质粘土层，其底面埋深为33.2m～36.5m，厚度为0.6m～2.8m，平均厚度为1.3m。黄褐～褐灰色，硬可塑状态， fk=250kPa。

第⑧层，卵砾石，其底面埋深为37.6m～41.8m，厚度为4.1m～7.0m，平均厚度为5.5m。饱和，褐灰色，中密～密实， fk=400kPa。

3.试验情况

在试桩施工完成28d后，先进行试桩的单桩竖向静载荷试验，从试验仪器进场到试验结束共历时15d，检测费用7.5万元；工程桩施工结束后，进行高应变承载力检测，从试验仪器进场到试验结束共历时2d，检测费用2万元。

4.试验结果

根据试桩曲线综合分析， SZ1、SZ2、SZ3单桩极限承载力为8000kN。三根试桩实测极限承载力平均值Qum=8000kN，根据JGJ 94-94建筑桩基技术规范附录C第C.0.11条确定，单桩竖向极限承载力标准值Quk=8000kN。

5.结语

高应变动力检测是桩基工程检测中一项实用的新技术，它能够有效地补充和部分取代传统的静载荷试验，使检测数量大大地提高，检测费用大幅度下降。与此同时，使桩基工程的质量得到了更好的保障。该项测试技术尚在发展、完善之中，其分析计算中的假定、数学模型等都还不能十分精确地反映桩土体系相互作用的复杂性，还不可避免地存在一定的经验成分。因此，要重视动静对比试验，积累桩基工程中的实践经验，求得较为适合当地工程的计算参数，进一步提高高应变动力检测的可靠性。 [科]

【参考文献】

[1]JGJ 94-94，建筑桩基技术规范[S].

[2]JGJ 106-97，基桩高应变动力检测规程[S].

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[4]梁化强，周玲玲.高应变动力测桩法在工程桩性状分析中的应用[J].山西建筑，2005，（09）：60-61.

[5]王怀元，李德新.高应变动力测桩法在桩基检测中的技术探讨[J].地质与勘探，1999，（06）.