阐述高应变动力测试技术在桩基检测中的应用

于务焘 韩坤 赵彦锦

【摘要】高应变动力测试技术是在七十年代开始发展起来的一种桩基检测方法，它的优点非常多，可以对某些大体积高重量的桩基进行检测，这一点也是传统静荷载试验所不能比拟的。桩基在工程建设中起到了非常重要的作用，所以应用高应变动力测试技术对桩基的质量进行检测是非常有必要的。本文对高应变动力测试技术在桩基检测中的具体方法和原理进行阐述，从检测结果来分析如何能够提高检测的准确度以及可靠性，希望可以让高应变动力测试技术能够得到更加广泛的应用。

【关键词】高应变；动力测试技术；桩基；质量检测

桩基质量是否合格，主要检测桩基工程中单桩竖直的承载力能否达到规定的要求。而对桩基质量的检测传统方法是利用静荷载试验进行检测，但静荷载试验的第一个环节就是要对桩基进行称重，这一环节对于某些大体积高重量的桩基是不易完成的，所以也就意味着静荷载试验法在这些特殊条件的桩基质量检测中无法使用，但是高应变动力测试技术却不同，该技术通过无损探伤的方法，利用传感器、信号处理器等高科技的手段对桩基竖直承载力进行检测，减少了桩基检测的时间和工作量，并且在精度方面也更高，可以为桩基质量提供更好的保障，所以该技术应该得到更加广泛的推广和应用，本文结合某工程实践对高应变动力测试技术进行分析和讨论。

一、高应变动力测试技术的原理

高应变动力检测技术在七十年代起源于美国，我国是在八十年代才开始接触的，随着科学技术的发展，九十年代该技术逐渐的发展起来，并出现了很多与该技术有关的软件和仪器。高应变动力测试技术的主要测试原理是把桩基的应力波和速度波激发出来，并对其进行测量，分析桩基是否可以达到规定要求的承载力。这种检测方法对于桩基检测的要求比较低，能够适应多种环境的桩基质量检测。

二、高应变动力测试技术的方法

（一）CASE法

该方法是建立在对应力波的检测基础上，CASE法进行检测时需要将检测的单桩当成连续的等截面桩，再将检测到的结果应用波形理论进行计算，最终把检测的结果与桩基工程的要求进行比对，看桩基质量是否符合要求。CASE法检测后计算的桩基承载力数据，是单桩承载力的估算值，所以并不是特别精准，但是检测的过程比较简单，适合桩基工程在打桩时进行检测。

（二）阻力系数法

该检测方法是通过一维的波动方程检测桩基周围岩土对桩基的支撑力，在检测时需要设定三种假设结果对桩基进行检测。第一种假设是桩身与岩土是等抗阻状态；第二种假设是忽略桩基周围的岩土阻力，把阻力集中在桩基的顶部；第三种假设是桩基只有静阻力，忽略检测过程中应力波的传播消耗。最终将三种假设的数值规定为桩基承载力的理想数值进行承载力计算。

（三）波形拟合法

波形拟合法是现在所有的桩基承载力检测方法中最精准的一种方法，该方法可以将现场检测到的应力波变化输入到计算机中，由计算机进行综合的迭代计算，计算机会模拟桩基与周围岩土的离散模型，并对桩基和岩土参数进行假设，模拟出波动曲线进行求解，波动曲线会与检测结果曲线进行重复拟合，如果拟合不成功会重新设定桩基和岩土的参数，直至两者完全吻合再得出桩基岩土参数的最佳估算值，求解出桩基的承载力。

三、高应变动力测试技术应用的工程实例

某工厂进行工程技改，厂址周围交通便捷，公路、铁路多处环绕，地形平坦、视野开阔，工厂布局呈南高北低的趋势，并微向北倾斜，技改区域内的地质土层主要由第四系全新统（Q3）和晚更新统（Q4）等松散的沉积物组合构成，岩相方向在垂直和水平这两个角度变化较大，所以地层呈现出过渡相和交互层，经常以透镜体的形式出现，地层的岩相比较脆弱，主要由黏土和砂土构成，不能当做建筑物的地基，所以要通过一定方式的处理设置桩基。

在进行桩基质量的检测时，利用美国的PDA打桩分析仪器，对桩基的锤击利用四吨的柴油打桩机，打桩机锤重40KN，在进行450毫米桩基的锤击时，起锤高度2.5m，进行300毫米桩基的锤击时，起锤高度1.5m，打桩机锤头铺设胶皮保护垫，护垫厚度5cm。

利用高應变动力测试技术主要对4跟桩基进行了质量检测（表1），检测了每根桩基的贯入度，每根桩基的单次贯入都超过了2.5mm，这个检测结果表明了桩基周围岩土已经产生了塑性变形，并且桩基周围岩土的阻力也充分的发挥了出来。检测结果充分的表明了全部桩基都符合质量要求。

四、影响检测结果的原因

（一）原始资料

提高高应变动力检测技术对桩基质量的准确性，首先就要保证原始资料的精准，在利用高应变动力检测技术对桩基进行检测时，会把桩基检测的数据与原始资料进行对比，如果原始资料掌握的不够准确，那么就不能保证检测结果的准确性，所以技术人员要仔细的进行地质勘察，保证原始资料的精准，避免在桩基检测时出现误差。

（二）打桩时锤击的能量

锤击能量指的是打桩时的锤重和起锤高度，锤击能量会影响桩基检测中岩土的阻力值，锤击能量会使检测结果产生变化，所以想要准确的对岩土阻力进行控制，就必须控制好打桩时起锤的高度和锤重，如果锤击能量偏低，就不能激发岩土阻力，但如果锤击能量偏高，就会使桩基位置产生偏移，锤重会影响试桩的准确性，锤重越大打桩的冲击力也就越大，冲击力增大了可能会使打桩偏移预定位置，导致桩基检测结果出现误差，严重的可能会把桩头打坏。

（三）传感器安装

传感器是负责接收桩基在进行高应变动力测试时的应力信号的，计算机通过传感器发出的信号再加入实际的计算参数才能得出最终的检测结果，但参数的输入需要符合传感器的安装情况，例如弹性波速、横截面积等等，这些都与传感器的安装有关，传感器安装的越精确，检测结果也就越接近实际情况。

想要提高桩基检测的精度就要充分的了解桩基工程的原始资料，并在实际的测试过程中控制好打桩时的锤击能量，安装传感器时要保证安装在桩基顶部的侧面，使传感器的高度距离桩顶不小于桩径的两倍，提高所有桩基检测人员的综合素质，加强对桩基检测的实践。

结束语：

在利用高应变动力测试技术对桩基工程进行检测时，要注意检测结果与原始数据的对比，在原始数据不是特别充足的情况下要进行静荷载试验的分析，保证检测数据的准确性。高应变动力测试技术具有检测速度快、方法简单、适用范围广的优点，比传统的静荷载试验更加可靠。

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