高應變檢測在大直徑灌注樁中的應用研究

楊志琛 劉春青

摘要：本文對高應變檢測在大直徑灌注樁中的應用進行研究。通過對大直徑灌注樁的靜動對比及高應變曲線擬合法、CASE法和靜載試驗三者之的對比，討論高應變檢測大直徑灌注樁的可行性及如何提高高應變檢測大直徑灌注樁的極限承載力的準確度。

關鍵詞：高應變法、靜載試驗、靜動對比、大直徑灌注樁

中圖分類號：C93文獻標識碼： A

檢測單樁豎向抗壓承載力最常用的方法有靜載試驗法和高應變動測法。前者原理簡單，結果可靠，但場地要求高，費用昂貴，周期長，易出安全事故[1]。后者對場地要求少，時間短，費用低，難出安全生產事故，但它是一種間接的分析法，若基樁的實際造型與理論模型相符合，樁土的相對位移充分，能完全激發土的阻力，則試驗結果與靜載結果相近，否則誤差很大[2]。本文對規范[2]中不宜采用高應變法進行豎向抗壓承載力檢測的大直徑灌注樁的承載力檢測進行研究。

1高應變在大直徑灌注樁檢測中方法的探討

高應變法一般分為CASE法和曲線擬合法兩種，基本理論都是以打入樁的性質為基準的。打入樁的基本特征是：樁身材料基本均勻，特別是樁身截面的幾何尺是基本不變的，因此截面均勻的中小直徑樁，高應變法是比較準確、可靠[2]，尤其適合CASE法。

曲線擬合法在理論上比CASE法要嚴格，基本假定及應用限制更少，應用范圍要廣泛得多。它允許樁身波阻抗截面是不均勻的，也充分考慮到了樁身材料內阻尼以及錘擊能量向樁周土中輻射損耗的輻射阻尼等問題，使得計算的可靠性大大提高[2]。

一般來說，大直徑鉆孔灌注樁的樁身或多或少地會產生擴縮頸以及樁身不均勻現象，而使樁身截面阻抗不均勻。當樁身阻抗變化明顯時，嚴格來講CASE法是不適用的。為保證結果的可靠，筆者認為合理的處理方法是對所有的動測試樁都采用曲線擬合法進行計算分析（或者進行大量的靜動對比，分析靜載試驗結果、曲線擬合法及CASE法計算結果，積累可靠的經驗后再用CSAE法計算）,還應根據樁的現場施工情況和部分樁的孔徑測試結果，了解試樁樁身變化情況，并將其作為已知的樁身基本參數進行分析。

2大直徑灌注樁高應變試驗時錘重的選擇

高應變測試的目的是確定樁土對樁的靜阻力（靜極限承載力），而非樁在使用過程中并不存在的動阻力，但動阻力在高應變測試中是不可避免的。土的靜阻力和樁土之間的相對位移有關，因此在高應變測試時，使樁土之間產生足夠的位移而非速度。為了測到真實的極限承載力，即讓土的靜阻力完全發揮，就必須使樁土之間產生足夠大的位移，而為了避免計算動阻力而造成誤差，應盡量降低樁身速度。另外由波動理論可知錘擊作用時間越長，和靜載作用下的承載力性狀就越接近，越有利高應變承載力的測試[2]。

因此在高應變測試中，只要樁有足夠大的位移及足夠的作用時間，其承載力結果與靜載試驗所測的結果才會接近，就能取代靜載試驗，這就是我們通常要求高應變試驗時的“重錘低落”，單擊貫入度宜在2～6mm之間[2]。對于大直徑灌注的高應變檢測時錘重要越重越好，錘重應最少大于預估單樁極限承載力的1.5%。

3大直徑灌注樁承載力檢測的對比研究及應用

3.1 工程概況

場區各巖土層的地基承載力特征值fak、壓縮模量Es1-2建議值、樁的極限側阻力標準值qsik及極限端阻力標準值qpk、巖石單軸飽和抗壓強度frc建議值見表3-1，持力層為中風化石灰巖。 表3-1

3.2檢測結果分析

1）靜載試驗結果

本工程共完成6根樁的抗壓靜載試驗，靜載Q-s曲線見圖3-1。

2）高應變試驗擬合結果

本工程高應變試驗所用的錘為15t，為所測樁極限承載力的1.7%，試驗時樁能夠有足夠大的位移，作用時間也比較長，這樣測得的限承載力能夠真實的反應樁的實際極限承載力。高應變采用實測曲線擬合法進行分析，結果匯總表見表3-2，其中試5#樁的實測曲線及擬合分析成果見圖3-2。表3-2

圖3-2試5#樁實測、擬合、模擬Q~s曲線、樁身剖面及土阻力分布

3）高應變試驗擬合結果和靜載試驗結果的對比

本工程的大直徑灌注樁靜載試驗時雖未壓到破壞，但是高應變試驗時實測樁的貫入度在2～6mm之間，故也能進行樁的靜動對比。由上述可知高應變擬合結果跟靜載試驗結果基本是一致的。這說明只要高應變試驗時樁能夠有足夠大的位移，作用時間也比較長，大直徑灌注樁（含Q-s曲線具有緩變型特征的大直徑灌注樁），也能用高應變檢測其極限承載力，且高應變曲線擬合結果跟實際極限承載力比較接近，結果準確、真實、可靠的。

3.3大直徑灌注樁檢測時高應變CASE法和曲線擬合法的對比研究

上述工程有部分樁承載力不合格，高應變試驗時的位移非常大，因曲線擬合結果跟靜載結果非常相吻合，故能用曲線擬合的結果推算出CASE法的結果，進而推算出CASE的阻尼系數。高應變曲線擬合法和CASE法計算結果對比見表3-3，其中試8#樁的高應變曲線擬合法成果圖和CASE法成果圖的計算見圖3-3和圖3-4。 表3-3

圖3-3試8#樁實測、擬合、模擬Q~s曲線、樁身剖面及土阻力分布

圖3-4試8#樁高應變擬合曲線和CASE法結果

本工程為大直徑鉆孔灌注樁，錘重足夠大使檢測時樁的位移都非常大，高應變曲線擬合法和CASE法都能較好的反應樁的極限承載力，故大直徑灌注高應變檢測時只要有足夠的位移，還是可以用高應變法檢測樁的極限承載力的。

4結論

采用高應變法檢測大直徑灌注樁經濟效果十分明顯，與靜載試驗相比在設備、人員、效率、工作條件及檢測費等方面都有明顯的優勢。通過對大直徑灌注樁的高應變曲線擬合結果和靜載試驗結果的對比分析，發現只要合理選擇重錘，使高應變試驗時樁能夠有足夠大的位移，作用時間也比較長，即通常說所得“重錘低落”，就能用高應變法檢測大直徑灌注樁的極限承載力。但用高應變檢測大直徑灌注樁的極限承載力時，應盡量用曲線擬合法經行分析，因灌注樁大部分都不符合CASE法的基本假設，用CASE法檢測的承載力可能偏低，且各單位總結出的CASE法阻尼系數Jc值都是以等截面、均勻的樁的基礎上總結出來的，用在灌注樁尤其是大直徑灌注樁上，可能很不準確，Jc值很難選取。

參考文獻：

[1] 李德慶，李澄宇，李澄海.樁基工程質量的診斷技術[M].中國建筑工業出版社，2009.08.

[2] 《建筑基樁檢測技術規程》JGJ106-2014宣貫及基樁檢測疑難問題解析培訓班[J].濟南，2014.6.24.