特大型高应变重锤在大直径灌注桩完整性和承载力评价中的应用研究

特大型高应变重锤在大直径灌注桩完整性和承载力评价中的应
用研究
徐通
【摘要】特大型组合式高应变重锤的研制成功,带来了高应变动力试桩激振系统的质的飞跃,大大提升了大直径灌注桩的完整性和承载力检测能力。

为评价特大型高应变重锤的测试效果,本文以云浮某工程为例,先后对同一条大直径灌注桩进行了钻芯法、静载和高应变试验,试验结果表明高应变测试结果与钻芯法和静载试验结果具有很好的一致性,证明了特大型高应变重锤在基桩完整性和承载力评价中的准确性和有效性。

【期刊名称】《建筑监督检测与造价》
【年(卷),期】2015(000)004
【总页数】5页(P20-24)
【关键词】特大型重锤;高应变;大直径灌注桩;承载力
【作者】徐通
【作者单位】广东省建筑科学研究院集团股份有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TU473.1
随着国民经济水平的提高和社会基础设施建设的迅猛发展，大直径灌注桩在普通民用建筑乃至高层建筑、大型市政工程、桥梁、公路工程中被广泛采用。

大直径灌注
桩质量检测包括两个方面：桩的承载力及桩身结构完整性。

目前，常用的检测方法有五种：静载法、高应变法、低应变法、声波透射法、钻芯法。

高应变法是唯一一种可以同时检测基桩承载力和桩身结构完整性的试验方法。

在桩身结构完整性检测方面，与其它完整性检测方法相比，高应变法具备较高的冲击能量，桩身截面受力可达到工程桩的工作荷载量级，能够较全面、客观地反映桩身结构完整性状况，同时可判定单桩竖向抗压承载力，并且与静载试验相比它的试验费用相对比较低，可以提高比例进行抽检，较全面地反映整个工程的质量情况。

在高应变动力试验中，冲击设备必须具备足够的能量（较大的锤体质量和合理的锤体形状和结构），使桩～土之间产生足够的相对位移，从而充分激发桩周和桩端岩土对桩的阻力，这是保证试验成功的重要前提条件。

2005年，广东省建科院经过多年的研究和探讨，研制成功了（14t+6t）的组合式动力试桩重锤，极限检测能力达到了2000t，可满足常用大直径灌注桩的承载力检测要求。

随着国家对建设领域投资力度的加大，大量工程建设项目蓬勃发展，桩径
1500mm以上，极限承载力达2000t以上的大直径灌注桩越来越多的使用于重要工程，（14t+6t）的组合式重锤已无法满足高应变承载力检测的要求。

鉴于以上原因，广东省建科院在（14t+6t）组合式重锤的基础上研制了50吨（30t+20t）特大型高应变动力试桩重锤，50t特大型组合式重锤的推广和应用，带来了高应变动力试桩激振系统的质的飞跃，完善和发展高应变基桩测试技术，大大拓宽高应变的检测领域，节省大量的检测费用，对国内外桩基检测技术的创新发展有很大的推动作用，本项目的实施将创造巨大的经济效益和社会效益。

本文以云浮某工程为例先后对同一条大直径灌注桩进行了钻芯法、静载和高应变试验，试验结果表明高应变测试结果与钻芯法和静载试验结果具有很好的一致性，证明了特大型高应变重锤在基桩完整性和承载力评价中的准确性和有效性。

云浮某工地位于广东省云浮市新兴县，拟建水泥厂厂房，厂房均采用冲孔灌注桩作
为基础。

拟检测的76#基桩桩径1500mm，入土桩长61.80m，单桩抗压承载力特征值14000kN，桩端持力层为中风化页岩。

76#基桩桩位处地质情况为：0～2.70m素填土层，2.70～30.60m 为粉质粘土层，30.60～48.80m为全风化页岩，48.80～63.20为强风化页岩。

2012年5月，我单位对76#基桩进行了钻芯法试验，钻芯法试验结果反映桩身存在一定质量问题，为了进一步检测76#基桩的承载力，在随后对该条基桩进行了静载和特大型组合式重锤高应变试验，测试结果真实有效。

3.1钻芯法试验
钻芯法检测采用北京探矿厂生产的XY-1A-4型高速液压钻机、101mm单动双管金刚石钻具，按规范要求，共钻取两孔。

3.2静载试验试验
本次试验采用压重平台反力装置。

压重平台反力装置作为荷载反力，将大于最大试验荷载的荷重在试验开始前一次性加上平台，试验时用油压千斤顶分级加载。

采用快速维持荷载法进行，加载时每级荷载维持时间不应小于一小时，最后15min时间间隔的桩顶沉降增量小于相邻15min时间间隔的桩顶沉降增量，当桩顶沉降速率达到相对收敛标准时，再施加下一级荷载。

每级加载为要求最大试验荷载的
1/10，采用逐级等量加载，第一级荷载和第二级荷载取分级荷载的2倍。

桩的沉降观测采用在桩顶两个正交直径方向均匀对称安装4个百分表，按规定时间测定沉降量，百分表分辨力0.01m。

3.3 高应变动力测试
采用50t组合式重锤冲击桩顶，使桩～土产生足够的相对位移，以充分激发桩周土阻力和桩端支撑力，通过安装在桩顶以下桩身两侧的力和加速度传感器接收桩的应力波信号，应用应力波理论分析处理力和速度时程曲线，从而判定桩的承载力和评价桩身质量完整性。

图1为50t高应变组合式重锤锤体。

3.4 检测标准
中华人民共和国行业标准《建筑基桩检测技术规范》（JGJ 106-2003）
4.1钻芯法
76#基桩钻芯法芯样照片如图2～图5所示。

76#桩之一孔，混凝土芯样连续、完整呈柱状，表面光滑，混凝土交接好，粗细骨料分布均匀，断口吻合。

76#桩之二孔， 6.05m～6.13m 夹泥，6.13m～7.18m粗细骨料分布不均匀，其余部分芯样连续、完整呈柱状，表面光滑，混凝土交接好，粗细骨料分布均匀，断口吻合。

根据规范JGJ 106-2003，76#基桩综合评判为Ⅳ类。

4.2 静载试验结果
检测结果见表1，荷载-沉降数据汇总表见表2，检测桩的Q～s曲线和s～lgt曲
线见图6。

从试验结果可看出当试验加载到11200kN时，总沉降量为5.30mm，沉降量不大，加下一级荷载14000kN时，沉降量增大到102.66mm，而且Q～s曲线出现明显陡降段，停止加载试验。

综合分析，该桩极限承载力为Qu=11200kN，不满足设计要求。

4.3高应变试验结果
高应变实测曲线见图7，capwap拟合曲线见图8，高应变试验结果见表3。

从高
应变试验结果可以看出，该桩的计算承载力远小于承载力极限值，且曲线反映
6.0m左右有明显缺陷，完整性类别为Ⅲ类。

高应变计算承载力值为10513kN，
与静载试验结果极为接近。

（1）本次钻芯法、高应变、静载比对试验共检测一根桩，高应变计算承载力为10513kN，静载试验结果为11200kN，两者结果较为一致，高应变法曲线显示
6.0m左右有明显缺陷，这与钻芯法判断结果完全一致，50t特大型组合式重锤高应变测试的准确性和有效性。

（2）使用特大型组合式高应变动力试桩重锤进行动力试桩，不仅得到了单桩承载力检测值，并且能够对其桩身完整性进行评价，通过曲线拟合分析，对桩周土阻力的发挥和桩端持力层受力状况有着比较客观的描述，使检测结果提供的信息量更加丰富，更能够反应设计的要求和意图。

（3）使用特大型组合式高应变动力试桩重锤进行动力试桩，由于能够提供较大的冲击荷载，因而能够充分激发桩周土的摩阻力和桩端持力层的端承力，得到的单桩竖向承载力检测值也就更加接近桩的实际单桩竖向承载力值。

【相关文献】
［1］潘林有.深基坑开挖后桩基高应变动测实践和理论探讨［J］.浙江建筑：1993（3）.-32-33. ［2］南京理工大学.大吨位桩基准静载试验系统［J］.中国科技成果数据库，2002.
［3］汪鸿熙，杨志华.高应变动测自制桩锤的选用与实例分析［J］.造船工业建设：2000（4）.-24-28，40.
［4］陈舜展.自由落锤上安装加速度传感器的高应变动力检测法及其应用［J］.广东土木与建筑.：2004（5）.-51-52，61
［5］Denver.H.TEST WITH AN INSTRUMENTED MODEL PILE.Danish Geotechnical Inst，lyngby，Den：19840527，p143-153.
［6］ Rausche，Frank（Globe&Assoc Inc）.PILE DRIVING MEASUREMENTSON THE HEATHER PLATFORM INSTALLATION.Ground Engineering，V 13，n 4，May，1980，p 34-35，37-38，43.
［7］建筑基桩检测技术规范（JGJ 106-2003）［S］.北京：中国建筑工业出版社，2003. ［8］杨桂通，张善元.弹性动力学［M］.北京：中国铁道出版社，1988.
［9］ CAPWAP for Windows Manual［M］.Pile Dynamics，Inc. 2000.
［10］陈凡，徐天平，陈久照，关立军.基桩质量检测技术［M］.北京：中国建筑工业出版社，2003.。