高应变法在桩基检测过程中的应用

张锐民

【摘要】高应变动力法在桩基检测中应用比较普遍，其能够对大吨位的桩基进行检测。相较于静载荷实验，它具有经济效益和时间优势的优势。笔者对高应变法在桩基检测过程中的应用进行分析，并提出相关检测措施，通过具体的工程实例，对高应变动力法在桩基检测中的应用效果进行阐释。

【关键词】高应变法；桩基检测；应用

高应变动力试桩法的应用原理是借助高能量的动力荷载对单桩承载力进行确定。近年来，随着我国建筑行业的快速发展，对建筑工程质量的要求越来越高，混凝土灌注桩的大量应用，使得桩基础应用过程中存在诸多质量问题，对桩基础检测提出了更高的要求。传统建筑工程施工过程中，业内人士普遍应用桩的静荷载试验对桩基础进行检测，但是其不具备经济效益和时间优势，严重制约了桩基础检测效率。高应变动力检测，具有技术和操作双重优势。目前，已经逐渐被应用到建筑工程桩基础检测中。

1、应用原理和方法

高应变动力法测试技术在我国的应用始于上世纪九十年代初。随着我国城市化进程的加快和建筑工程数量日益增多，该技术已经被广泛应用到建筑工程施工中。其通过在桩顶对被激发阻力产生的应力波和速度波进行量测，对承载力进行确定。阻力系数法和曲线拟合法等高应变动力试桩法应用比较普遍。

1.1阻力系数法

阻力系数法通过对一维波动方程进行计算，得出岩土对桩的支撑阻力。其假定包括以下三个方面：桩身为等阻抗；桩周和桩尖土对桩的运动阻力包括动阻力和静阻力，动阻力一般集中在桩尖，不包括桩侧土的阻力；静阻力不需要对应力波在传播过程中的能量损耗进行考虑，其包括桩身中内阻力损耗和向桩周土的逸散。

1.2波形拟合法

波形拟合法能够对单桩承载力进行准确的确定和评估。其应用原理是：在施工现场应用计算机对实测立波和速度波进行迭代计算，应用离散的至弹模型对桩土系统进行表示，并对各单元桩和土参数进行假设，进而对桩顶的速度波进行测试，并将其作为边界条件，用特征线方法对波动方程进行计算，得出速度波，从而使计算波形和实测波形拟合。如果两者存在偏差，要对桩土参数进行调整之后，再次进行计算。最终得出承载力、侧阻分布和计算曲线。

2、影响因素分析

2.1原始资料掌握情况

桩基检测的根本目的是检验是否达到或者超出桩基设计承载力。其需要对原始工程地质条件进行详细的掌握。高应变动力试桩过程中，技术人员能够结合可靠的原始资料对相关结果进行判断。在地质勘察报告中，应用土层静力触探曲线对贯入阻力分布、砂土密实度、粘性土稠度和土层埋深等相关指标对计算土相关参数进行选取和确定。技术人员需要应用原始资料对实测分析结果进行验证，从而对参数的相关取值进行确定。

2.2锤击能量影响

高应变动力检测背景下桩基承载力与实验结果中的土阻力性质相同。技术人员要注重对锤种和落距进行选择，最大程度对土阻力进行激发。如果锤击能量低，无法对桩周土阻力进行全面激发，影响检测结果；如果锤击能量过高，会使桩身产生较大的位移，对薄弱截面造成破坏。锤击能量的选择会对桩基检测精度产生影响。在高应变动力检测过程中，要延长冲击力持续时间，并确保对土阻力进行充分发挥。增加锤重能够延长冲击力作用时间，进而提高试桩准确性。落距增大不会对冲击力持续时间产生影响。检测过程中，技术人员要对锤击能量进行控制。

2.3传感器安装影响

技术人员在桩顶附近对桩身力信号和运动速度信号进行采集，并通过相关计算得出桩周土对桩产生的阻力。在实际检测过程中，传感器能够对安装截面和加速度进行获取。并通过对相关计算参数的输入，获取相关的速度信号和力信号。这些数据与传感器安装截面积的实际情况相关度越高，力信号和速度信号的定量也会越发精确[3]。

2.4桩土时间效应影响

高应变动力检测过程中，涉及到的相关要素比较多，需要对桩身强度和桩土时间效应等进行考虑，并分析其对检测结果的影响。成桩之后，时间越长，岩土对桩的阻力也会逐渐增大。其根源是成桩过程中，土体强度逐渐恢复、孔隙水消散、桩土截面上相关物理化学过程的影响。同时，施工过程中对桩端持力层的侵扰和地下水侵入等，也会影响桩基强度。

3、提高检测精度的主要措施

（1）在桩基检测过程中应用高应变法，其检测过程比较复杂，涉及到的相关因素也比较多。技术人员在桩基检测过程中，对其涉及到的工程地质条件、桩基设计和施工情况等进行全面分析和了解，并结合实际诉求对计算模型进行科学合理的选择和应用。

（2）锤击能量是影响桩基检测结果的重要因素。技术人员要结合桩基实际情况，对锤击能量进行控制，将锤的重量控制在超出预估单桩极限承载力的1%，并坚持重锤低击的原则，对贯入度进行合理控制的前提下，最大程度提升确保落锤重度。

（3）对传感器进行安装，将其安装在桩顶下部的桩侧表面，并确保其对称性，对其离桩顶的距离进行控制，确保其超出2倍桩径距离。同时，在条件许可范围内，要尽量往下进行安装。

（4）桩基检测精确度受到桩土的时间因素影响。

在桩基检测过程中应用高应变动力法，技术人员要对桩土的时间因素进行考虑，确保充分恢复土体强度之后，对检测时间进行科学合理的选择和确定。

（5）检测人员的专业素质直接关系到高应变动力法在桩基检测过程中的应用效果和检测精度。工程负责人要结合桩基检测的需求，对检测人员进行定期和不定期的培训，从根本上提高技术人员的专业技能和综合素质。

4、应用实例

4.1工程概况

某地區工厂周围有很多公路和铁路，交通比较发达。总体地势比较开阔和平坦，呈现南高北低的分布状态，在其北部存在一定的倾斜度。地基土层的特性为洪积相沉积。在垂直和水平方向上，岩相会存在比较大的变化，其形式主要包括交互层和过度相以及透镜体等。该工程的地形构成要素是粘性土和砂，因为其岩性比较弱，不能够将其作为主体建筑物的天然地基，技术人员要结合实际工程诉求，应用桩基对其进行处理，以最大程度改善施工环境。

4.2测试结果和分析

对6根工程桩的高应变动力进行测试。在检测过程中，技术人员要对6根工程桩高应变进行检测，并对锤击力作用下桩的贯入度进行测试，发现其贯入度都超过了2.5mm，表明桩周土发生了塑性变形，而桩周土的阻力也得到相应的发挥。测试结果表明，6根工程桩的单桩垂直极限承载力都符合设计荷载。

结语：

高应变法的适用范围比较广，经济性也比较好。在桩基检测过程中应用高应变法能够提高检测速度和质量。相较于传统的静载荷实验，其具备广阔的应用空间。但是，高应变动力检测过程中的影响因素比较多，检测过程中的可靠性和准确度很难保障。在桩基检测过程中，应用高应变动力检测方法，需要对实验过程中的动态因素和静态因素进行对比，并与传统静载荷实验进行比较，最大程度确保高应变动力检测的准确度。桩基检测过程中，桩身的混凝土强度值趋近于单桩自身的极限承载力，或者与单桩承载力相比比较低。实验过程中，技术人员要注重结合桩身的混凝土强度值对桩锤的锤重和锤距进行选择，最大程度确保桩体质量。

参考文献：

[1]秦凡.高应变动力测试技术在桩基质量检测中的应用[J].中国水运（下半月），2012（09）.

[2]黎明，黎晨.动态应变测试技术在桩基承载力和完整性检测中的应用[J].土工基础，2012（05）.

[3]尚耀宪.分析高应变动力测试技术在桩基检测中的应用[J].科技与企业，2015（12）.

[4]徐兴松，张鸣，李允忠.基桩高应变动力测试技术在某电厂的工程应用实例分析[J].电力勘测设计，2011（02）.