浅析高应变试验检测基桩极限承载力的适用条件

浅析高应变试验检测基桩极限承载力的适用条件

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摘要:采用高应变试验对基桩极限承载力进行监测,在国内外被广泛应用。该检测试验能够准确地对单桩极限承载力进行测定,并且对桩身结构进行完整性的判定。经过实践证明,由于受到诸多因素影响,有时候检测的结果未必全部准确,因此应该对高应变试验进行原理的分析,对其在基桩极限承载力的应用上需要注意的地方进行深入的研究。

关键词:高应变试验;基桩极限承载力;适用条件

桩基检测的主要内容是单桩的承载力以及桩身的完整性,整个桩基工程中,这两项检测资料和结果决定了整个工程的检测和评定工作的效果。虽然现有的对基桩的桩身和单桩的监测方法有很多,但是高应变检测方法,在对桩身结构以及单桩极限承载力的完整性以及准确性上的判定上,是具有国际认可的权威性的。

1、高应变检测的基本原理和检测方法

1.1进行高应变法进行桩基的监测,使用重锤对桩顶进行冲击,桩周土受力产生强塑变形,通过采集桩顶,形成了速度时程的曲线以及桩顶附近的截面的力,应用应力波理论分析,可以对桩的桩身和承载力进行完整性的计算[1]。

1.2采用1960年史密斯创设的波动方程法,对基桩变动进行监测,提出弹簧、质量块以及阻尼器组成的离散化计算的模型,其以锤心初速度作为临界条件,借助分程序进行编程,得到计算结果,数值解非常精确,用于计算机编程处理所用。

1.3采用case法作为假设条件,对封闭解进行求证,运用一维波动方程,建立桩顶波和土阻力,得到了基桩极限承载力和桩顶压力以及质点速度值之间的函数关系,此方法的特点是简单易用,但是具有一定的理论缺陷,在准确度上稍显逊色[2]。

1.4采用波形拟合法进行数值试算,有效克服case法的缺点,在锤击的过程中,可以采集到两组曲线,这两组曲线实测的结果显示出时间变化曲线和速度的变化曲线,借助其中一组曲线就能推算出桩身的阻抗以及土阻力,进而把得到的曲线值和推求值进行比对,然后试算调整后的假设值,力求实测值和计算值能够吻合。这种检测方法能够对动测方法进行试算,经过采用计算机的方法,测算出基桩的承载力,大量的测试实践证明,这是一种较为成熟的方法,在可信度和准确性上属于高应变动测法的主流,具有很高的可靠性[3]。

2、工程概况

某住宅工程第一期部分的施工,经过对地形地貌的检测,工程所在的区域的岩性为素填土:黄色为主,局部为灰色,稍湿,松散,土质不均匀,主要成分为粘性土,局部含少量碎石,淤泥为深灰色,饱和,以粘粉粒为主,上不含有较多种细粒沙,下部见少量贝壳碎片,偶然见腐殖质。

2.1在工程中采用高应变和静载结合的方法,进行桩基监测,在采用高应变检测的方法的时候,发现建筑物的某个桩基出现了数据异常,因此使用波形拟合法进行了数据拟合。

经过检测,得到该桩号总承载力为2326.6KN,总侧摩阻力为1490.5KN,桩端阻力为836.6KN,最大沉降为68.74mm,最大动位移为22.58mm。

之后又使用了静载荷法进行了测试,两种方法得到的结果十分接近,证明了高应变检测方法的可信度和准确性[4]。

2.2对于现场的测试,需要采集信号以验证测试的准确度,高应变动力测试现场对数据的采集质量的要求,是必须保证计算结果的准确性,由于在采集现场受到的干扰因素较多,因此工地上的人员对于测试结果的因素进行分析和总结的时候,非常注意数据的准确性。

首先,在桩头处理上注意了对测试的影响。由于桩头质量的好坏影响了波的传播效果,因此在桩头的处理上,当进行高应变测试的时候,给予严格的要求,桩头的浮浆必须彻底清除,使用高标号的混凝土将桩头接好,然后保证桩头的主筋通到桩顶,与筋顶位于同一水平面,箍筋的设置间距小于0.15m,并且桩顶设置了钢筋网片,间距保持在60-100mm之间,最后对桩头进行整平的时候要求按照规范进行养护。这是由于如果桩头没有清理干净的话,会导致波出现衰减的状况,而桩的极限承载力就会受到限制,如果能够将落锤的高度提高,则可能会导致桩头由于强度不够发生断裂或者碎裂。这样测试就意味着失败,传感器很可能会受到损坏,出现不必要的损失[5]。

例如在本案例中进行高应变测试的过程中,有部分的桩由于桩头没有清理干净,导致波迅速地衰减,指示极限承载力的真实情况无法达到设计的要求,进行打桩的误差过大,因此在提高了落锤的高度之后,出现了桩头碎裂的结果。

桩头重新处理前后结果对比

2.3采用锤击的时候,还要注意锤击的能量对测试的影响。锤击的能量能够影响桩尖土的阻力,将高应变测试的结果加以激发,产生大量的数据,这些数据表明,多次的锤击使得桩顶发生了永久性位移,宽度达到了3.0mm,进行桩的极限的承载力的测试的时候,可能对这个位移有所忽略,但是可以根据工作经验加以推断,如果发现测试的曲线出现明显的发射,桩底在使用case法进行计算后,出现了3毫米到10毫米不等的位移,则可能是同一根桩在不同锤击能量下产生了不同的承载力,从而使得桩的极限承载力超出了承受的范围。

高应变拟合土参数

3.结语

采用高应变对基桩承载力进行检测,如今在计算机技术的帮助下,已经形成基桩检测方法的主流。现场测试中,桩头的处理的选择和锤击的能量受到的影响因素很多,都会影响检测的精度,因此应该引起监测人员的重视。

参考文献:

[1]杨志琛.基桩高应变动力检测试验参数的研究[D].山东建筑大学,2012.DOI:10.7666/d.y2084915.

[2]梁师俊,诸葛政桦,朱海东等.杭州深厚软土层钻孔灌注桩单桩承载特性研究[J].建筑科学,2013,29(5):44-48.

[3]时磊,陈宝军.干作业钻孔灌注桩在大型储油罐中的应用研究[J].西部探矿工程,2016,28(6):5-7,10.

[4]梁冠军,张秉鹤,刘灿等.浙江省某电厂桩基原体试验研究[C].//2014年全国工程勘察学术大会论文集.2014:598-604.

[5]徐勇,亓军.某工程后压浆钻孔灌注桩承载力异常的原因分析[J].工程建设与设计,2016,(13):48-49.

[6]吴滨.新型高应变基桩检测液压脱锤器简介[J].建筑?建材?装饰,2014,(12):144-144.

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