关于高应变法在桩基检测中的应用实践

我国国民经济的迅速发展推动了建筑企业的突飞猛进，城市现代化建设中，各种工程项目施工重点不断涌现，其中桩基施工是工程项目中非常重要的环节。桩基检测技术能够提高桩基施工质量，排除安全隐患，对此展开探究，概述了高应变动力测桩法的基本原理，并进行了现场测试与应用，最后分析与讨论结果，以期为端承桩桩基施工技术提供理论依据。

高应变荷试验； 桩基检测； 应用探论

TU473.1+6 B

［定稿日期］2022-04-06

［作者简介］杨栋廷（1983—），男，本科，工程师，从事地基基础检测工作。

工程建设中桩基检测方法多种多样，根据我国建筑行业相关技术标准的规定，桩基检测方法主要有静载法、钻芯法、高应变法、低应变法等技术［1］。相比较而言，通过静载荷试验检测承载力特征值或极限值是最复杂、最直接、更准确，但是实际工作中有时会因为工期、现场场地限制等原因放弃使用；钻芯法具有直观性，有较强的可操作性，对桩径有一定要求，但目前仅对现场灌注桩使用；高应变法主要是对桩基竖向抗压承载力极限值进行检测，并判断其是否满足设计要求，也可对桩身完整性进行判别，检测速度较静载荷试验有很大幅度提高，还可以运用低应变法进行辅助操作，互为补充验证。

1 高应变动力测桩法的基本检测原理

高應变动力测桩法的基本检测原理是应力波理论，在桩基施工检测中运用应力波和速度波来判断桩身完整性、单桩竖向极限承载力等。高应变动力测桩法主要是通过对顶部施加一个瞬时的冲击力来激发桩土对桩体的阻力，进而对截面速度信号与应力信号进行接收，根据计算公式进行计算，通过拟合得出桩基P-S曲线，极限承载力以及桩侧各段阻力的分布等信息，并与之对应地质工程勘察报告中所提及相关分层和参数进行对比。高应变动力测桩法具有检测速度快的特点，同时也不会对桩基造成影响与破坏，此外根据实际操作情况，当现场实际工程条件满足高应变法适用条件时，这种检测方法的误差也比较小，大多在可控范围之内，检测过程中可以通过利用其他技术手段来提高检测精准度。但是高应变动力测桩法的准确性受到多方面因素的影响，比如桩身的性质、测量仪器的精准度、测试条件的配合程度、传感器的安装质量、重锤偏心、桩帽处理质量、测试人员专业水平等，因此在应用实战中应当按照规范操作，减小检测误差［2］。

2 现场测试与应用

高应变动力测桩法的数据采集准确度直接影响计算结果的精度，因此应力和速度信号的质量采集是首要前提，影响信号的因素有桩头处理质量、锤击位置与能量大小、传感器的安装、外界干扰、仪器质量等［3］。

2.1 桩头处理对数据曲线的影响

现场实际测试过程中，通过重锤锤击桩头，产生瞬时冲击力与压力波，压力波顺桩体向下传递，并通过传感器的测量，获取应力波与速度波的信号，计算桩基的极限承载力。测试中，首先对灌注桩桩头的浮浆或软弱或不密实混凝土，必须进行全面清除处理，并用比桩身强度等级高1～2级混凝土进行浇灌，主筋直接通到桩顶混凝土保护层下方，各主筋应在同一高度上，外面设置箍筋，间距不宜大于100 mm。在桩顶装设钢筋网片1～2层，间距60～10 mm。进行处理后，严格按照标准进行养护。桩帽尺寸与桩身一致。

测试发现，灌注桩桩头如果处理不到位，残余量较大的浮浆或软弱、或不密实混凝土就会抑制应力波的传递，无法有效发挥桩的极限承载力，进而影响检测效果。此外，如果仅仅提高落锤高度增加能量，将会导致桩头强度不够，最终出现断裂现象，导致检测失败，甚至损坏传感器，还可能发生安全事故。

检测中进行了对比试验，发现在浮浆或软弱、或不密实混凝土清除未彻底的情况下，最大承载力无法满足设计要求。因此对桩头重新进行处理，得到了新的测试结果，数据对比如表1所示。

2.2 锤击能量对高应变测试的影响

高应变动力测桩法要求锤击能力必须满足一定的要求，才能够充分激发桩端土的阻力，一般按预估单桩竖向极限承载力的1%～1.5%配置整体锤及导向保护装置。通常来说，经过锤击后，桩顶如果出现了3.0 mm左右的位移，则表明桩最大承载力已经全部得到发挥。但是实际操作中很难测量这种位移，一般都是根据专业人员的经验来判断。如果测试曲线出现较为明显的桩底反射，同一桩在不同锤击情况下承载力大体相同，则基本说明达到了承载力极限值。

试验证明，不断提高落锤距离并不能保证桩体发挥最大承载力，距离太大会影响误差，引起过大的重锤偏心，甚至造成桩体的破坏。测试中，对桩长8 m、桩径600 mm、持力层为密实卵石层、设计承载力为1 250 kN的灌注桩进行锤击试验，试验采用30 kN落锤距离80 cm，在导向架内自由下落，应力曲线出现异常，对待测桩桩身进行查看后发现，已造成桩头破坏。计划对本桩进行重新测试，采用高强度速强混凝土重新处理桩头，待养护期满足要求后，测试发现曲线起始段良好重合，桩底反射较为明显，承载力极限值大于设计值的2倍，反映桩底部及桩侧具有设计要求的良好的持力性能。

2.3 传感器的安装对高应变测试的影响

传感器安装位置应当与桩身紧贴，经验表明，安装的刚度适中（传感器厂商或仪器厂商基本都会提供参考值），则测试的效果就越好。在测试之前对测点进行严格处理，在桩身上确定2个对称点位，距离桩顶约为2倍的桩径，两点位基本代表桩身性质，安装应力环，将中心连线保持与桩轴线平行，加速度计的安装点位与应力环中心点在同一水平面上。测试中发现，应力值曲线末端无法归零，分析得知是由于传感器安装点位不平行，导致安装过程中受力，因此重新进行安装；发现应力曲线与速度抗阻曲线的起点不同，则说明就力环中心与加速度计不再同一水平面上，须进行重新调整，加速度计基本在应力环2个固定螺丝之间的水平位置70 mm附近。

3 数据分析与讨论

3.1 测试曲线分析

数据曲线主要反映了桩基的极限承载力与完整性等特性。数据合理性分析主要依据有3个方面：

（1）锤击偏心情况、传感器运行情况、应力曲线与速度抗阻曲线是否中和。

（2）桩贯入程度、曲线分离程度、桩底反射情况。

（3）是否能科学解释性能，如果不科学，则进行重新测试，多次测量发现始终不能够科学解释则进行查找原因，分析问题，换桩试验。

3.2 波速的确定

传感器的弹性波传播速度决定了桩阻抗的测量数值大小，即影响桩的最大承载力数值。实际测试中，暂时没有可靠的方法能够对传感器桩身上的弹性波波速进行测量，大多

根据混凝土的等级来推断。测试计算中如果采用低应变反射波法测试波速，是不太合理的，机械波与频率相关，频率差距较大，波速必然具有明显的差距。

测试中对不同波速下桩最大承载力进行测量分析与比较，如表2所示。在桩长确定的情况下，测试中可以采用上下行波判断桩底反射，并求出平均波速，提高计算准确度。或在反射明显的情况下采用桩底反射计算波速。

3.3 Jc的取值

阻尼系数Jc值的正确选取决定了端承桩最大承载力。通常在实际应用中，考虑不同地基土的条件来去确定阻尼系数的取值，Jc值的主要影响因素包括桩型、桩径、地基土类型、力学性质等，是综合参数，在测试中不应当随意选取。根据国际标准，桩尖土阻尼系数的范围在0.15～0.40之间，本测试便根据这一标准在同一场地采用基本相同的Jc值，结果发现结果都普遍偏小，而采用高一级的取值，即高0.1的取值发现，动静对比结果基本保持一致，该取值具有合理性。

4 结论

综合全文，桩基检测技术种类较多，不同的技术特点的检测方法在不同的检测工作中有不同的适应范围及技术要求，本文对高应变动力测桩法进行分析，通过现场测试与应用来探究桩基检测工作中高应变动力测试法的技术要点，实战发现，现场桩基检测过程中，任何一个细节的疏忽都可能会影响检测结果，造成较大的精准度误差，比如落锤高度、桩头处理、Jc值选取等，因此，在实际的应用中，检测人员应当不断提高自身专业技能，同时也要严格按照标准操作，提高检测工作质量。

参考文献

［1］ 刘元辉.高应变法在基桩检测中的应用及实例分析［J］.广州建筑，2015（4）：27-28.

［2］ 李鹏，向明，李学专.高应变法在完整性检測中的应用实例［J］.城市建设理论研究， 2015（19）：45-46.

［3］ 王健.高应变动力测桩法在特殊工程中的应用［J］.土工基础，2014（3）：98.

［4］ 建筑基桩检测技术规范：JGJ106-2014［S］.北京：中国建筑工业出版社，2014.