阐述高应变检测在工程基桩检测上应用及注意点分析

赵龙 李媛媛

摘要：近年来，随着我国建筑工程检测技术的发展，基桩的高应变检测技术的提高，在工程成桩的质量被广泛用于验证和检测，本文对基桩高应变检测技术在工程基桩检测中的应用及注意点进行了分析阐述。

关键词：高应变；检测技术；基本原理；检测方法；注意点

引言

随着工程建设量的增加，基桩的高应变检测技术日趋成熟。高应变检测技术可用于检测桩身完整性极限承载力，而在短测周期、低测试成本和空间要求的刚性荷载试验中，已广泛应用于市政桥梁建设行业、建筑业、工业界等多个领域。高应变检测技术的不断发展为工程测试方法注入了新的力量。

1、高应变动检测基本原理及检测方法

1.1高应变动测原理

对高应变动力试验原理是1-2倍的直径在桩顶处建立高能量冲击，使桩土系统的相对位移和激发桩侧土的摩擦阻力，根据对称安装在桩顶应力传感器和加速度传感器的测量数据，得到桩的动应力响应曲线，根据无摩擦阻力和摩阻力的假定，估算了桩身摩阻大小、承载力和桩基础的完整性。低应变测试方法相比，高应变测试的主要特点是采用高能量冲击锤使土壤产生永久变形，这样，桩侧土的摩阻力和桩端阻力得到了激发，在检测大直径桩和长桩的完整情况方面具有很大的优势。

1.2波动方程法分析

波動方程法是由史密斯在1960创造了他的锤、桩、土体系提出了一个大规模的帮助下，弹簧和阻尼器的离散化计算模型，用锤心速度为临界条件的计算过程，然后用不同编程计算的帮助下，得到精确的数值解。波动方程法的最大值便于计算机编程，因而，这种方法是目前大多数基桩高应变动测量技术的基础。

1.3Case法分析

这是一个简化的分析方法，首先列出的某些假设和一维波动方程的封闭解，土阻力和桩顶波之间的简单函数关系，进一步形成在桩与桩极限承载力的顶部的压力和粒子速度的测量值之间的关系，具备简单易行使用的特点，但也具有一定的理论缺陷，因此，Case方法检测的准确性受到影响。

1.4波形拟合法分析

波形拟合法采用数值试验的方法克服了Case法的缺陷。其基本思想是：在锤击过程中，采集两组测得的曲线：力随时间而变化，速度曲线随时间变化。在对一组曲线进行分析的基础上，假定土体阻力、桩阻抗和其他所有土桩均为一组曲线值，然后推导出另一组曲线值，并将计算值与实测曲线值进行比较。如果比对不满意，就需要调整假设值继续试算，直到计算值与实测值一致，相应的桩土参数才是桩土参数的实际值。该试验方法充分利用了动态试验中测得的实测值，通过计算机试验可以准确地测出基桩的承载力。通过大量的测试实践，波形拟合法是一种比较成熟的确定承载力的方法，其精度和可靠性都很高，将成为高应变动测量方法的主流。

2、基桩高应变检测法的注意点

高应变检测拥有快速准确地测试单桩竖向抗压承载力和桩身完整性的特点，但由于理论基础的局限性及测试过程的复杂性，许多不利因素影响了试验结果。下面介绍了高应变检测中应注意的一些问题，从而减少不良因素的影响，提高检测精度。

2.1锤击能量的选择

锤击能量的选择应基于高应变检测的目的。高应变检测的目的是确定基桩的承载力，即桩土的静阻力。桩的静阻力与桩土的位移有关，动阻力与桩土速度有关。桩端冲击荷载必然引起桩体产生速度，从而产生动力阻力。利用桩身速度近似可以计算动阻力，而计算误差是不可避免的，且速度越大，计算误差越大。因此，在锤击能量选择时，必须产生足够的桩土位移，避免桩土速度的产生。在桩阻力低的情况下，土体的抗力可用承载力的百分之一施加。在桩阻抗较大的情况下，桩的位移明显较小，不利于土体抗力，应适当增加自重。

2.2原始材料收集

准确的地质条件和桩长数据是影响高应变检测精度的关键因素。经验参数JC与使用Case 法时的地质条件直接相关。如果地质数据不完全准确，就会导致检测误差较大。但采用实测曲线拟合法时，需要假定桩土参数进行试验，并认真分析地质资料，避免盲目试算。桩长数据是确定桩身波速的前提条件。如果桩长未知，则检测很可能失败。但在分析计算中，所有的资源决不能与试验数据相比较，当数据缺乏或不准确时，应从测量数据中分析结果，掌握“核实数据准确”的原则。

2.3检测时间选择

桩的施工会对桩土产生一定程度的扰动，使桩土强度降低，导致整个土体系统承载力降低。但随着时间的推移，土体强度增加，桩承载力增加。混凝土桩的强度随着时间的推移而增大。如果测试时间过早，很容易低估基桩的承载能力，导致故障检测。

2.4传感器安装

传感器安装的质量直接影响数据采集的质量。传感器越接近桩身，安装刚度越大，试验结果越好。同时，为了消除偏心的影响，所有传感器都必须成对安装在同一截面上的对称面上，以保证两个平均值可以消除任意方向的偏心弯矩。

2.5桩头的处理

桩头直接承受冲击荷载，当锤击能量特别大时，必须配备适当的桩垫（经常用的胶合板，干燥的软木板、等作为桩垫）。桩垫不仅可以缓冲冲击能量，适当延长加载时间，而且能使桩头受力均匀，满足理论计算中的边界条件。它也可用于去除桩头薄弱部分后的冲击载荷。特别注意的是，长线段的阻抗应与原桩相同，否则会在接缝处产生明显的反射，影响检测。延伸的长度应控制在桩径的2到2.5倍之间，以便安装传感器。

3、结语

在实际工作中，应采用基柱高应变检测的方法，对分析方法的选择和解释进行系统化、理论化。为不同的施工环境保证了分析方法的适用性和客观精度。同时，应严格遵守在测试过程的相关规定，在实际的现场环境中，要注意截面选择和传感器安装对桩身完整性、抗倒塌能力和极限承载力的理论研究成果的影响。进行必要的修正或改进，完善检测和评价机制，促进高应变检测技术的快速发展。

参考文献：

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[2]梁如福.浅谈高应变检测在工程基桩检测上.应用以及注意的事项[J].科学之友：下，2010（6）：52-54.

[3]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，1999，11.

作者信息：

赵龙，身份证号：130530198812020017

李媛媛，身份证号：13063219901118062x