樁基礎(chǔ)檢測技術(shù)-高應(yīng)變法檢測

樁基質(zhì)量檢測技術(shù)高應(yīng)變動力試樁的基本原理：用重錘沖擊樁頂，使樁土產(chǎn)生足夠的相對位移，以充分激發(fā)樁周土阻力和樁端支承力，通過安裝在樁頂以下樁身兩側(cè)的力和加速度傳感器接收樁的應(yīng)力波信號，應(yīng)用應(yīng)力波理論分析處理力和速度時程曲線，從而判定樁的承載力和評價樁身質(zhì)量完整性.已有的方法1、打樁公式法，用于預(yù)制樁施工時的同步測試，采用剛體碰撞過程中的動量與能量守恒原理，打樁公式法以工程新聞公式和海利打樁公式最為流行；2．錘擊貫人法，簡稱錘貫法，曾在我國許多地方得到應(yīng)用，仿照靜載荷試驗法獲得動態(tài)打擊力與相應(yīng)沉降之間的曲線，通過動靜對比系數(shù)計算靜承載力，也有人采用波動方程法和經(jīng)驗公式法計算承載力；3．Smith波動方程法，設(shè)樁為一維彈性桿，樁土問符合牛頓粘性體和理想彈塑性體模型，將錘、沖擊塊、錘墊、樁墊、樁等離散化為一系列單元，編程求解離散系統(tǒng)的差分方程組，得到打樁反應(yīng)曲線，根據(jù)實測貫人度，考慮土的吸著系數(shù)，求得樁的極限承載力；4．波動方程半經(jīng)驗解析解法，也稱CASE法，將樁假定為一維彈性桿件，土體靜阻力不隨時間變化，動阻力僅集中在樁尖。根據(jù)應(yīng)力波理論，同時分析樁身完整性和樁土系統(tǒng)承載力；5．波動方程擬合法，即CAPWAP法，其模型較為復(fù)雜，只能編程計算，是目前廣泛應(yīng)用的一種較合理的方法；6．靜動法，也稱偽靜力法，其意義在于延長沖擊力作用時間（100ms）使之更接近于靜載荷試驗狀態(tài)。CASE法和CAPWAP法CASE法和CAPWAP法是目前最常用的兩種高應(yīng)變動力試樁方法，也是狹義的高應(yīng)變動力試樁法。它們的現(xiàn)場測試方法和測試系統(tǒng)完全相同，通過重錘沖擊樁頭，產(chǎn)生沿樁身向下傳播的應(yīng)力波和一定的樁土位移，利用對稱安裝于樁頂兩側(cè)的加速度計和特制工具式應(yīng)變計記錄沖擊波作用下的加速度與應(yīng)變，并通過長線電纜傳輸給樁基動測儀；然后采用不同軟件求得相應(yīng)承載力和基樁質(zhì)量完整性指數(shù).CASE法由于分析較為簡單，可在現(xiàn)場提交，高應(yīng)變動力試樁現(xiàn)場測試示意圖結(jié)果，因而也稱波動方程實時分析法；而擬合法因要進行大量擬合反演運算，一般只能在室內(nèi)進行。激振設(shè)備：預(yù)制樁打樁機械自制自由落錘錘重應(yīng)大于預(yù)估的單樁極限承載力的1.0％——1.5％◆如圖采用美國PDI公司PAL型基樁高應(yīng)變動測儀檢測樁基，檢測結(jié)果可提供基樁的極限承載力指標(biāo)和樁身結(jié)構(gòu)完整性評價。

檢測目的:

１、判定單樁豎向承載力是否滿足設(shè)計要求

２、檢測樁身缺陷及位置，判定樁身完整性

３、分析樁側(cè)和樁端阻力

CASE法

凱司法是美國凱司技術(shù)學(xué)院Goble教授等人經(jīng)十余年努力，逐步形成的一套以行波理論為基礎(chǔ)的樁動力測量和分析方法。這個方法從行波理論出發(fā)，導(dǎo)出了一套簡潔的分析計算公式并改善了相應(yīng)的測量儀器，使之能在打樁現(xiàn)場立即得到關(guān)于樁的承載力。樁身完整性、樁身應(yīng)力和錘擊能量傳遞等分析結(jié)果其優(yōu)點是具有很強的實時測量分析功能。

利用疊加原理的打樁總阻力估算公式

初始速度曲線第一峰的時刻為t1，則在t2＝t1＋2L/C時刻，樁頂實測的力和速度記錄中將包含以下四種影響：1）由土阻力產(chǎn)生的全部上行壓縮土阻力波的總和RT/2；2）由初始的下行壓力波經(jīng)樁底反射產(chǎn)生的上行拉力波，其大小即為Fd(t1)但符號為負(fù)；3）由土阻力產(chǎn)生的下行拉力波經(jīng)樁底反射后以壓縮波的形式上行，并與第(2）項的上行波同時到達樁頂，其大小也為RT/2；4）全部的上行波在樁頂反射而形成的下行波Fd(t2）。土阻力表達式Case承載力計算方法根據(jù)前式，已經(jīng)得到了應(yīng)力波在2L/C一個完整行程中所遇到的總的土阻力計算公式。但是并不能回答總阻力R，與樁的極限承載力之間的關(guān)系。因為其中包含有土阻尼的影響，也即土的動阻力的影響，是需要扣除的；而根據(jù)樁的荷載傳遞機理，樁的承載力是與豎向位移有關(guān)的，位移的大小決定了樁周土的靜阻力發(fā)揮程度。顯然其中所包含的靜阻力的發(fā)揮程度也需要探究。所以，需要更具體地考慮以下幾方面問題：1）去除土阻尼的影響。2）對給定的F和V曲線，正確選擇t1時刻，使其中所包含的靜阻力充分發(fā)揮。3）對于樁先于2L/C回彈（速度為負(fù))造成樁中上部土阻力凡卸載，需對此做出修正。4）在試驗過程中，樁周土應(yīng)出現(xiàn)塑性變形，即樁出現(xiàn)永久貫人度，以證實打樁時土的極限阻力充分發(fā)揮；否則不可能得到樁的極限承載力。5）考慮樁的承載力隨時間變化的因素。Case承載力計算方法1)假設(shè)土阻尼存在于樁端，至于樁端運動速度有關(guān)；2）假設(shè)由阻尼引起的樁端土的動阻力預(yù)樁端運動速度成正比；Rd=JcZV(toe,t);3)靜阻力Rs＝Rt－RdCAPWAP實測曲線擬合法實測曲線擬合法是通過波動問題數(shù)值計算，反演確定樁和土的力學(xué)模型及其參數(shù)值。其過程為：假定各樁單元的樁和土力學(xué)模型及其模型參數(shù)，利用實測的速度（或力、上行波、下行波）曲線作為輸人邊界條件，數(shù)值求解波動方程，反算樁頂?shù)牧Γɑ蛩俣取⑾滦胁?、上行波）曲線。若計算的曲線與實測曲線不吻合，說明假設(shè)的模型或其參數(shù)不合理，有針對性地調(diào)整模型及參數(shù)再行計算，直至計算曲線與實測曲線（以及貫人度的計算值與實測值）的吻合程度良好且不易進一步改善為止。若干規(guī)定1）所采用的力學(xué)模型應(yīng)明確合理，樁和土的力學(xué)模型應(yīng)能分別反映樁和土的實際力學(xué)性狀，模型參數(shù)的取值范圍應(yīng)能限定。2）擬合分析選用的參數(shù)應(yīng)在巖土工程的合理范圍內(nèi)。3）曲線擬合時間段長度在t1＋2L/C時刻后延續(xù)時間不應(yīng)小于20ms;4）各單元所選用的土的最大彈性位移值不應(yīng)超過相應(yīng)樁單元的最大計算位移值。5）擬合完成時，土阻力響應(yīng)區(qū)段的計算曲線與實測曲線應(yīng)吻合，其他區(qū)段的曲線應(yīng)基本吻合。6）貫人度的計算值應(yīng)與實測值接近。

CASE法判定單樁承載力凱司法與實測曲線擬合法在計算承載力上的本質(zhì)區(qū)別是：前者在計算極限承載力時，單擊貫人度與最大位移是參考值，計算過程與它們無關(guān)。另外，凱司法承載力計算公式是基于以下三個假定推導(dǎo)出的：樁身阻抗基本恒定；動阻力只與樁底質(zhì)點運動速度成正比，即全部動阻力集中于樁端；土阻力在時刻t2=t1+2L/C已充分發(fā)揮；Jc值實際上是一個無明確意義的綜合調(diào)整系數(shù)。

限制條件1）樁身存在缺陷，無法判定