高应变法检测在缺陷预制桩检测中的应用

李堂磊

【摘要】结合工程实例，讨论高应变检测技术在存在缺陷的预制桩的完整性和承载力检测中的应用。

【关键字】高应变检测；承载力；完整性

1、引言

高应变检测确定单桩垂直极限承载力具有独特的优点，即费用低、效率高，它还能检测桩身完整性。由于预制桩的成桩特性，使用高应变检测预制桩完整性和承载力，充分满足了关于一维弹性杆这一基本理论。本文通过工程实例介绍了高应变检测技术在存在缺陷预制管桩工程承载力检测中的应用。

2、基本原理概述

高应变动力检测是用重锤冲击桩顶，使桩周土产生塑性变形，实测的力和速度时程曲线将全面反映岩土对桩的阻力作用和桩身力学阻抗的变化，通过波动理论分析得到桩土体系有关性状。具体操作时分两个阶段，一是现场进行数据采集及凯斯法估算基桩承载力，二是室内进行的实测曲线拟合法确定基桩承载力[1]。

3、工程应用

3.1工程地质概况

该工程位于某港口，场地三通一平用的人工填土以块石、碎石为主，一般粒径为20～50cm。回填土以下为淤泥、粘土、粒质粘土，持力层为强风化花岗岩。预制桩桩径500mm，设计承载力为1600KN。检测仪器采用美国PDA公司生产的PAK型基桩动测仪和5.5T的自由落锤及锤架，检测在预制桩打入14天后进行检测。

3.2预制桩接桩位置缺陷

1#试验桩，桩长44m，最后一节桩为10m。高应变检测时落距位1～1.5m，传感器位于桩头下1.0m左右。检测曲线图见图1～3。图1所示该桩第一锤的曲线，锤击后桩身明显下沉，贯入度为29mm。速度信号在9m左右出现明显的同向反射且后续信号出现二次、三次反射，桩身完整性Bta为0。从此信号得出的结论是在传感器下9m左右存在严重缺陷，所示贯入度由缺陷闭合产生，承载力无法计算。图2所示第二锤高应变信号，可以看出速度曲线所显示的缺陷反射有所减小，贯入度为10mm也相应减小。图3所示第4锤信号，速度曲线所显示的缺陷程度明显减小，不在出现曲线的二次反射，速度和力曲线明显分离，计算的承载力特征值为3300kN，满足设计要求。结果分析1#试验桩桩身完整性为三类[2]，经过高应变检测后结果满足要求。需要对缺陷进行处理。高应变检测后对该桩做了低应变检测，结果和高应变结果相吻合。

图1 图2

图3 图4

3.3预制桩浅部缺陷

2#试验桩，桩长40m，最后一节桩为9m。高应变检测时采集了四次锤击信号。图5和图6分别为第1和第4锤信号。第1锤的贯入度为20mm，低4锤的贯入度为8mm，经过高应变锤的击打，浅部缺陷的程度没有减少，甚至出现了缺陷的二次放射。其承载力经过计算为3000kN，完整性判别为四类，不满足设计要求。低应变检测如图7所示严重缺陷显示在5.5m左右。通过试验，在非接桩位置产生的缺陷，采用高应变检测无法使缺陷位置闭合。相反缺陷的程度可能会随着锤击数的增加而增加，这对桩本身是不利的。

图5 图6

图7

4、討论

利用高应变检测预制桩，发现桩身存在明显缺陷的时候需要大致判断缺陷的位置。对于非接桩位置的桩本身存在缺陷的情况，需要及时进行判断，同时减少检测的锤击数，避免对桩身的进一步破坏。对于缺陷位置处于预制桩接桩位置，多次锤击肯能会引起接缝的闭合从而提高整体桩的承载力和完整度。但对于需要承载水平和竖向力的预制桩，即使承载力满足要求而完整性为三四类的基桩，仍需要做相应的缺陷处理。

参考文献

[1]陈凡，徐天平，陈久照等.基桩质量检测技术[m].中国建筑工业出版社，2003

[2] JGJ106-2014 建筑基桩检测技术规范