高应变动力测试技术与静载测试技术的对比

第３２卷第１Ｏ期　Ｖ０１．３２　Ｎｏ．ｉ０　２　Ｏ　０　６年５月　山　西　建　筑　ＳＨＡＮＸＩ　ＡＲＣＨＩＴＥＣｒＩ乐Ｅ　Ｍａｙ．２００６　・８３・　文章编号：１００９．６８２５（２００６）１０　００８３　０２　高应变动力测试技术与静载测试技术的对比　周正飞　李　宇　摘要：通过对大量的桩基静载荷试验和同一根桩上高应变的对比研究，总结了高应变测试极限承载力的准确性与可靠　性，分析了引起高应变测试结果误差的原因，提出了消除高应变测试误差的一些方法和注意事项。　关键词：桩，高应变，承载力，可靠性　中图分类号：ｎＪ４７３．１１　文献标识码：Ａ　桩基工程中单桩垂直承载力是否满足设计要求是桩基工程　母为主，颗粒组成均匀，层理不太明显。该层在厂区普遍存在。　质量检测中的主要问题之一。目前检测单桩垂直承载力是否满　③粉质粘土：灰褐色、深灰色，软塑～流塑，含氧化铁及少量云母，　足设计要求所采用的主要方法有静载荷试验法和高应变动力检　局部与粉土呈互层状。该层在煤场地段普遍存在。④粉质粘土：　测法。高应变动力检测法确定单桩垂直极限承载力具有独特的　灰色、灰褐色，软塑～可塑，含少量氧化铁及云母，层理明显。该　优点，即无需静载试验中的锚桩或堆载物，时间短、费用低、效率　层在整个厂区广泛存在。⑤粘土：灰色、褐灰色、灰黄色，可塑～　高，因此应用越来越广泛。文中结合桩基工程检测实践，介绍了　硬塑，含氧化铁、氧化铝和少量云母。该层在厂区普遍存在。⑥　高应变动力测试技术在工程检测的应用，并对提高高应变动力测　粘土：深灰色、褐灰色，软塑～可塑，含少量氧化铁及云母，在垂直　桩技术的可靠性进行了探讨ｕ　Ｊ。　方向上状态略有变化，层理较明显。该层在厂区普遍存在。⑦粘　１工程概况　土：深灰色、灰色、灰褐色，可塑～硬塑，含氧化铁及少量云母，层　文中选取的工程实例检测试桩位置选在岩土工程条件有代　理较明显。该层在厂区普遍存在。⑧粘土：上部杂色，下部为灰　表性的两个地段进行，均采用预应力钢筋混凝土管桩，锤击式施　黄色、灰白色等，硬塑～坚硬，含氧化铁、氧化铝及铁锰结核。该　工。设计桩径嘶００　ｎ－ｉｆｎ，有效桩长４０　ｍ，设计桩身混凝土强度等级　层在厂区普遍存在。　为Ｃ２０，共计４根。高应变动力检测的工程桩桩号分别为Ｔｌｌ号。　２高应变动力测桩原理及方法　Ｔ１２号，Ｔ１３号，三根被检测的工程桩单桩设计荷载为３　０００　ｋＮ。　２．１　高应变动力测桩原理　根据工程地质勘测资料，主厂房（烟囱）地段各层地基土白上　高应变动力检测是用重锤冲击桩顶，使桩周土产生塑性变形，　而下依次为：①粉土：黄褐色、灰色，稍湿～很湿，松散，级配一般，　实测的力和速度时程曲线将全面反映岩土对桩的阻力作用和桩　较均匀。含少量氧化铁和云母，层理不太明显。厂区局部地段缺　身力学阻抗的变化。通过波动理论分析得到桩土体系有关性状，　失。②粉砂：黄褐色、褐灰色，很湿，松散～稍密，成分以长石、云　具体操作时分两个阶段，一是现场进行数据采集及凯斯法（Ｃ　ｓＥ　根据静力触探比贯入阻力　和标贯击数Ｎ６３．５与钻孔取芯无　明显地反映，复搅和不复搅相比，其强度可提高６０％以上，空搅　测限抗压强度Ｑ　测试结果，采用数理统计方法可得出以下统计　不喷灰ＣＰＴ测试结果与原地基土区别不大。因此，ＣＰＴ法测试　关系：　曲线也能较好地反映掺灰量的情况。　１）静力触探比贯入阻力　与无侧限抗压强度Ｑ　之间的关　２）ｓＰＴ法能较好地反映不同龄期、不同掺灰量对喷粉桩强度　系：　的影响，Ｎ６３．５与Ｑ　之间有良好的线性关系，采用这一关系能较　Ｑ　＝３９．３＋４．１７只（７　ｄ龄期）。　好地确定喷粉桩２８　ｄ的强度，以作为设计和检验的标准。　２）标贯击数Ｎ６３　５与无侧限抗压强度Ｑ　之间的关系：　３）在目前尚没有公认的有效且经济的喷粉桩质量检测方法　Ｑ　＝１７．８５＋６．８№．５，２≤Ｎ６３　５≤１８（７　ｄ龄期）；　的情况下，建议采用ＣＰＴ法结合ＳＰＴ法对喷粉桩工程质量进行　Ｑ　＝２６８．４＋１０．６Ｎ６３．５，ｌ６≤Ｎ６３　５≤３０（２８　ｄ龄期）。　检测和控制，在施工过程中采用ＣｔｒＦ法，以对喷粉桩质量进行动　３结语　态控制，防止秋后算账；而在工程完工验收时，进行２８　ｄ龄期的标　１）ＣＰＴ法能较好地反映喷粉桩成桩后前期强度的情况，对不　贯试验；这样可以较好地保证喷粉桩施工质量在有效的控制之　同掺灰量、不同龄期的喷粉桩强度以及复搅和不复搅的情况都有　中，确保喷粉桩处理软基的效果。　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｎ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｏｆ　ｊ　ｅｔ　ｐｏｗｄｅｒｉｎｇ　ｐｉｌｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ＣＡＯ　Ｈｅ－ｅｎ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｔ　ｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｓ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｃｈｅｃｋｉｎｇ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｏｆ　ｄｒｙ　ｊｅｔ　ｍｉｘｉｎｇ　ｐｉｌｅ．Ｏｎ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｓ　ｏｆ　ｔｅｓｔｓ，ｔｈｅ　ａｕｔｈｏｒ　ｐｒｏｐｏｓｅｓ　ＣＰＴ　ｍｅｔｈｏｄ　ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｗｉｔｈ　ＳＰＴ　ｍｅｔｈｏｄ　ｔｏ　ｃｈｅｃｋ　ａｎｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｊｅｔ　ｐｏｗｄｅｒｉｎｇ　ｐｉｌｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｑｕａｌｉｔｙ．Ｔｈｉｓ　ｍｅｔｈｏｄ　ｈａｓ　ｓｔｒｏｎｇ　ａｄａｐｔａｂｉｌｉｔｙ　ｎａｄ　ｈａｓ　ｃｅｒｔａｉｎ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｍｅａｎｉｎｇ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｋｉｎｄ　ｏｆ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｊｅｔ　ｐｏｗｄｅｒｉｇｎ　ｐｉｌｅ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｑｕａｌｉｔｙ，ｍｅａｓｕｒｉｇｎ　ｔｃｅｈｎｉｑｕｅ　收稿日期：２００５—１０　３１　作者简介：周正飞（１９７９一），男，助工，中航勘察设计研究院，北京１０００８６　李字（１９８０一）。男，河海大学土木工程学院硕士研究生，江苏南京２１００９８　维普资讯 http://www.cqvip.com

‘　８４　’　．　．　２第３　０　２卷墓１０　６　５年月０　　山　西　建　筑裹１　高应变估算的单桩竖向极限承藏力和端阻力　桩号　极限承载力　测点下桩　极限土阻力／ｋＮ　单桩僻限　标准值／ｋＮ　桩侧　桩端　承载力／ｋＮ　法）估算基桩承载力；二是室内进行的实测曲线拟合法（ｃｃｗｎ＿ｐｃ　法）确定基桩承载力。文中主要介绍实测曲线拟合法在工程中的　应用『２］。　分析方法　２．１．１凯斯法测定单桩极限承载力　凯斯法假设桩为等截面桩，土阻力模型为刚一塑性，它是一　１１１　Ｔ１２　Ｔ１３　６　０００　６　０００　６　０ｏ０　３９．５　３９　５　３９．５　４　８８３　１　２４７　４　８８３　１　２４７　４　８８３　１　２４７　６　１３０　实测曲线拟合法　６　０１９　实测曲线拟合法　５　９３７　实测曲线拟合法　种建立在一维应力波理论基础上的以确定单桩极限承载力为主　４静载试验与高应变对比分析　的一种高应变动力试桩方法。它主要把桩体作为连续的弹性杆　在测试所得的各项指标中，承载力显得尤为重要。由于静动　件，根据行波理论，将实测到的桩体上部某截面的应变和加速度　两种方法解决问题的原理、途径有根本的不同，高应变依然存在　时程曲线经过一定的简化，并引进其他有关参数。　很多有待解决的问题，它不可能完全取代静载荷试验，所以进行　２．１．２实测曲线拟合法确定单桩极限承载力　．实测曲线拟合法是一种精确的波动方程数值解法。具体做　两种试验方法的对比分析，找出高应变测试的误差原因具有一定　法是：将桩分为若干单元，假定每个单元的桩土模型及其参数以　的实际工作意义。表２是对３根桩径６００　ｒｎｒｎ，桩长为４０　ｍ的试　实测的速度作为桩顶边界条件输入，求解波动方程后反算出桩顶　桩工程静载荷试验结果与高应变动测结果对比情况。对静动对　力曲线并与实测的桩顶力曲线比较（同时校核实测与计算的贯入　比的误差值统计可以得出：高应变相对于静载荷的极限承载力测　度），如果不符合，调整桩土模型及其参数再行计算，直至达到较　试值的误差普遍分布在３％以内，可见高应变测试的精确度还是　好的拟合曲线效果。这种算法是以实测值作为客观标准来反演　比较高的。　桩土参数。经过多次拟合，最终得到桩身剖面形状、土参数分布　裹２静载荷试验结果与高应变动测结果对比情况　（如土阻沿桩身分布）和根据桩土参数进行静力分析模拟出的静　桩号　极限承载力　静裁荷承载力　最大沉降量　高应变承载力　误差　标准值／ｋＮ　ｋＮ　ｌｍ１　ｋＮ　％　荷载沉降曲线。　１　６　ｏ００　６　００ｏ　２１．７３　６　１３０　２．２　２．２高应变动力测桩方法　Ｔ１２　６　０ｏ０　６　０００　２１．７３　６　０１９　０．３　试验采用ＦＥＩ　Ｃ５型桩基动系统，主要由便携式微机、数据采　Ｔ１３　６　Ｏ００　６　０００　２６．５７　５　９３７　～１　１　集放大仪，两只工具式应变力传感器与两只放大式雅典加速度传　５结语　感器、中锤组成。配置流程图如图１所示。　桩基工程高应变动力检测实践表明该法具有速度快、耗资低　等优点，从而得到广泛地应用。但要提高高应变动力测桩技术的　可靠性，仍有许多问题有待研究。　１）高应变动力测试时，锤击能量大，对桩头的处理要求也更　力传　高，一定要高度重视认真对待。　２）在高应变动力测桩过程中要特别重视不同场地、不同桩型　的动静对比试验，对一个工程或一个地区，把高应变检测同静载试　验结合起来，积累经验，在高应变动力测桩的同时做好静载试验。　３）确定一种检测方法的可靠性，必须立足于大量的、可靠的、　圈１　高应变仪器工作流程示意田　全面的对比材料，然后再把这些对比结果放在一起做科学地统计　分析，得出定量的总体评定指标。大量工程实践表明，高应变动　３测试结果及分析　测承载力和静载结果有一定的相关性，在掌握了高应变动测的基　应用行波理论，视所测桩为Ｍａｘｗｅｌｌ材料构成的均匀粘弹性　本理论、相关知识，对波形有正确的判断经验，掌握丰富的动静对　杆。利用ＣＡＰＷＡＰＣ程序，将所测桩分成若干单元，再建立单桩　比、参数的取值经验的情况下，高应变动测和静载结果有较好的　相邻的土阻力模型，以实测的波速作为边界条件，对实测信号进　一致性。　行拟合计算，得出单桩极限承载力【３。对该工程共进行３根工程　３＿参考文献：　桩高应变动载荷试验复核单桩极限承载力，测试严格按照Ｊｑ　［１］汪风泉．基础结构动态诊断［Ｍ］．南京：江苏科技出版社，　１０６—２００３建筑基桩检测技术规范。　１９９２，２９—３０．　测试结果：根据实测Ｆ＿Ｖ曲线，结合该工程的地质情况及施工　［２］ＪＧＪ　１０６—９７，基桩高应变动力检测高程［ｓ］．　记录，利用ＣＡＰＷＡＰＣ软件，以实测波速为边界条件进行拟合计　［３］刘超英．高应变动力测试技术在桩基工程检测中的应用［Ｊ］．　算，得出单桩极限承载力。３根试桩单桩极限承载力均在６　０００　ｋＮ　中国农村水利水电，２００４（５）：８０—８１，　左右。见表１。　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｃｏｍｐａｒｉｎｇ　ｈｉｇｈ　ｓｔｒａｉｎ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｉｎ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ　ｗｉｔｈ　ｓｔａｔｉｃ　ｌｏａｄ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ＺｌｔＯＵ　Ｚｈｅｎｇ．ｆｅｉ　ＬＩ　Ｙｕ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｒｏｕｇｈ　ａ　ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｃｏｍｐａｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｓｔａｔｉｃ　ｌｏａｄ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｈｉｇｈ　ｓｔｒａｉｎ　ｔｅｓｔｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｐｉｌｅ，ｔｈｅ　ａｃｃｕｒａｃｙ　ａｎｄ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　ｆｏｒ　ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　ｕｌｔｉｍａｔｅ　ｂｅａｒｉｎｇ　ｃａｐａｃｉｔｙ　ｏｆ　ａ　ｐｉｌｅ　ｗｉｔｈ　ａ　ｈｉｇｈ　ｓｔｒａｉｎ　ｔｅｓｔ　ａｒｅ　ｗｏｒｋｅｄ　ｏｕｔ　ａｎｄ　ｃａｕｓｅｓ　ｌｅｄ　ｔｏ　ｅｌＴｏｒｓ　ｉｎ　ｈｉｇｈ　ｓｔｒａｉｎ　ｔｅｓｔｓ　ｔｉｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ．　Ａｌｓｏ，ｓｔ３ｑｎｅ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ａｎｄ　ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｆｏｒ　ｒｅｄｕｃｉｎｇ　ｅ玎ｏｒｓ　ｉｎ　ａ　ｈｉｇｈ　ｓｔｒａｉｎ　ｔｅａｔ　８ｒｅ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｐｉｌｅ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ，ｈｉｇｈ　ｓｔｒａｉｎ　ｄｙｎａｍｉｃ，ｂｅａｒｉｎｇ　ｃａｐａｃｉｔｙ，ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ