海上大直径钢管桩高应变检测应用几点问题的探讨

江裕标　孙剑　张雪成

摘要：高应变可以用于工程桩的桩身完整性和承载力测试，特别是港口码头大直径钢管桩的应用越来越普遍，尽可能的提海上大直径钢管桩的高应变测试精度成为主要探讨的课题。从测试前期传感器安装方法的选择，到需要进行初复打测试的试桩中间歇时间的选择，到锤击能量的选择都会影响到测试结果，对承载力的分析判断都会产生较大的影响。

关键词：大直径；钢管桩；应变检测

中图分类号：TU473.16文献标识码：A文章编号：1674-3024（2016）09-164-02

前言

近几年我国港口建设向外海和深海发展，舟山作为国家第一个海洋示范性新区，其有着丰富的港口岸线资源优势。随着港口码头的陆续开发建设，大直径钢管桩的使用也越来越普遍，对大直径钢管桩承载力的检测尤显得极为重要。用静载法确定桩的极限承载力目前仍被公认为最可靠的检测桩的承载力方法。然而对一些不具备承载力检测条件的工程来说，高应变检测方法成为其有效的代替方法之一。其与静载荷测试相比，不仅测试时间短，设备轻便，费用较低，就实际工程来说，还可以检测更多数量的桩，为桩基工程的验收提供有力的技术支持。然而应用高应变检测方法中，其测试时技术难度较大，测试过程中，容易受各种因素影响，从而影响对测试结果的判断，其测试精度不如静载法。根据国外对预制桩和钢桩的高应变测试结果分析，通过动静对比，基本误差在百分之二十左右，所以在测试过程中，尽可能的提高测试精度成为主要探讨的课题。

1.不同传感器安装方法对测试结果的影响

高应变测试过程中，加速度传感器与速度传感器的安装作为高应变测试的基础环节，其传感器安装质量的好坏，直接影响测试曲线的分析结果。目前大直径钢管桩的传感器安装尚无统一的安装方法，目前主要的传感器安装方法有胶水粘合法、预制焊件法、攻丝螺母法。

（1）胶水粘合法：应用胶水粘合法安装传感器，需要将钢管桩表面油漆去掉，用502胶水将速度传感器，和加速度传感器粘在钢管桩表面。优点是安装简单，成本较低。缺点是传感器安装速度较慢，尤其是当锤击能量较大或者胶水粘结不牢固时，传感器会随着钢管桩的振荡而脱落，无法获得完整的曲线。

（2）预制焊件法：应用预制焊件法，需要加工一块长15公分、宽10公分、厚度为1公分的铁板，铁板材质需尽量和钢管桩材料一致。在预制铁板上需要提前加工好传感器膨胀螺丝安装口，将膨胀螺丝底座去掉后预焊在铁板上。应用预制焊件法的优点是安装时间短、速度快。缺点是成本大、而且需要电焊配合。当锤击能量较大引起的钢管桩剧烈震荡时，由于膨胀螺丝比较牢固，传感器容易损坏，无法获得完整的测试曲线。

（3）攻丝螺母法：应用攻丝螺母法，需要在钢管桩攻丝螺纹，从而旋入去掉底座的膨胀螺丝，需要注意的是应用铝合金攻丝要润滑，可在丝锥上刷一些10-20%浓度的润滑冷却液，有利于丝锥切入。工件夹紧的位置要正确，尽量使螺纹孔中心线置于水平位置，使攻丝容易判断丝锥轴线是否垂直于工件的平面，防止攻丝的丝扣不正而产生歪斜。当丝扣不正而产生歪斜时传感器在测试时则无法捕捉正确的应变量。

在攻丝开始时，要尽量把丝锥放正，然后对丝锥微加压力并转动绞手，当切入1-2圈时，仔细检查和校正丝锥的位置。一般切入3-4圈螺纹时，丝锥位置应正确无误。以后，只须转动绞手，而不应再对丝锥加压力，否则螺纹牙形将被损坏。攻丝时，每扳转绞手1/2～1圈，就应倒转约1/2圈，使切屑碎断后容易排出，并可减少切削刃因粘屑而使丝锥轧住现象。遇到攻不通的螺孔（盲孔）时，要经常退出丝锥，用毛刷排除孔中的切屑，从而确保丝口的水平。

应用攻丝螺母法的优点是相对以上方法测试曲线杂波较少，可以获得相当较好的测试曲线。缺点是此方法成本较大，周期较长。

下图为舟山某工地同一根Φ1200钢管桩分别采用胶水粘合、预制焊件、攻丝螺母法三种不同安装方法采集曲线对比图；

由三种传感器安装方法对比可知，胶水粘合法与预制焊件法所采集的曲线相对攻丝螺母法由震荡产生的杂波较多，传感器的应变效果直接反应在现场采集的曲线上。攻丝螺母法虽然成本较大，测试前安装传感器的准备周期较长，但是应该是相对可靠的传感器安装方法。

2.桩承载力的时间效应问题。

高应变动试桩法，是根据高应变初复打时，土对桩的阻力值确定桩的承载力。初、复打间歇期不同，阻力值不同，进而得到的承载力也不尽相同。初打时桩周土被挤密，被挤密的范围约为一个桩径左右。该区域内的孔隙被挤密，孔隙内的水压力迅速升高。经过一段时间后，该区域内的土重新固结，桩周土已经固结在桩表面，复打时，由于桩周土和桩的共同作用，桩的相应承载力得到提高。

由此可见，试验时间对其结果有很大影响，要提高检测精度，得到正确的承载力结果，必须使桩充分休息一段时间，土强度充分发挥后再测试，实际检测中应该根据持力层的性质来决定检测时间，这样才能得到相对准确的检测结果。

3.锤击能量的选择

锤击能量选择和锤重以及落距密切相关，锤击能量的选择实际上是选择合适的能量以及落距。高应变动力检测实际上是是实际结果中计算求得的当时试验所激发的土阻力。选择的锤击能量必须保证把所有的土阻力全部都激发出来。如果锤击能量较低，桩周土的土阻力就不会被激发出来，导致结果偏低。如果锤击能量过高，会导致桩身位移过大，可能会导致桩身薄弱面损坏。结果表明贯入度过低，结果偏低。贯入度过高，结果偏高。因此锤击能量的选择是影响高应变动测的一个重要因素。

4.结论

海上大直径钢管桩承载力检测目前只能采取高应变动测方法，从测试前期传感器安装方法的选择，到需要进行初复打测试的试桩中间歇时间的选择，到锤击能量的选择都会影响到测试结果，对承载力的分析判断都会产生较大的影响，我们应该根据工地的具体实际情况。严格掌控测试环节中的每一个步骤，将对测试结果中的不利干扰项带来的影响降至最低。