高应变检测方案

基桩高应变检测方案

南京东南建筑结构技术研究所

年月日

目录

一、工程概况 (1)

二、方案编制依据 (1)

三、试验目的、数量 (1)

四、地质概况 (1)

五、检测工作面要求................................... 错误!未定义书签。

六、高应变动测法试验方法 (2)

七、检测仪器与设备 (3)

八、检测结果的分析和判断 (3)

九、试验进度及成果提交 (5)

十、试验配合要求 (6)

十一、安全措施 (6)

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基桩高应变动测试验技术方案

一、工程概况

二、方案编制依据

本次实验依据中华人民共和国行业标准《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106-2014)

三、试验目的、数量

1、试验目的

本工程高应变检测目的是检测工程桩的竖向抗压承载力和桩身结构完整性，并对基桩的质量进行评价。

2、试验数量

根据规范规定及设计要求，经业主、监理现场确认后，确定本次高应变检测数量为根，具体桩位见下表：

四、地质概况

根据提供的地质报告，该场地地层土分布如下：

①1层：

①2层：

②层：

③层：

④层：

⑤层：

五、检测的工作面要求

1)为确保试验时锤击力的正常传递和提高工作效率，应先凿掉桩顶部的破碎层和软弱混凝土，对灌注桩、桩头严重破损的混凝土预制桩和桩头已出现屈服变形的钢桩，试验前应对桩头进行修复或加固处理；

2) 桩头顶面应水平、平整，桩头中轴线与桩身中轴线应重合，桩头截面积应与原桩身截面积相同，桩头主筋应全部直通至桩顶混凝土保护层之下，各主筋应在同一高度上。

3) 距桩顶上1倍桩径范围内，宜用3～5mm钢板围裹或距桩顶1.5倍桩径范围内设箍筋，间距不宜大于150mm。桩顶应设置钢筋网片2～3层，间距60～100mm，桩头混凝土强度等级宜比桩身混凝土提高1～2级，且不得低于C30；

4)桩头应高出桩周土2～3倍桩径，桩周1.2m以内应平整夯实；

5)从成桩到开始试验的休止时间：在桩身强度达到设计要求的前提下，一般对于砂类土不应少于7d；粉土不应少于10d；非饱和粘性土不应少于15d；饱和粘性土，不应少于25d，预制桩承载力的时间效应可通过复打试验确定。对于泥浆护壁灌注桩，宜适当延长休止时间。

六、高应变动测法试验方法

确认桩位后，接桩至桩顶高度满足安装传感器的要求。

1、检测前的桩头处理应符合下列规定：

①桩顶面应平整，桩头高度应满足安装锤击装置和传感器的要求，锤重心应与桩顶对中。

②加固处理桩头时应满足下列要求：

新接桩头顶面应平整且垂直于被检桩轴线，侧面应平直，截面积应与原桩顶钢护筒相同，所用混凝土强度应高于不低于C30。被检桩主筋应全部接至新接桩头内，并设置间距不大于150mm的箍筋及上下间距不应大于120mm的2～3层钢筋网片。

（3）检测时在桩顶面应铺设锤垫。锤垫宜由10～30mm厚的模板或胶合板等匀质材料制作，垫面略大于桩顶面积。

（4）传感器的安装应符合下列规定：

①桩顶下两侧面应对称安装加速度与传感器和应变传感器各1只，其与桩顶的距离不应小于1.5倍的桩径或边长。传感器安装平面应平整，所在截面的材质和尺寸与被检桩相同。

②应变传感器与加速度传感器的中心应位于同一水平线上，同侧两种传感器间的水平距离不宜大于100mm。传感器的中轴线应与桩的轴线保持平行。

在安装应变式传感器时，应对初始应变进行监测，其值不得超过规定的限值。

激振应符合下列要求：

采用自由落锤为激振设备时，宜重锤低击，锤的最大落距不宜大于2.0m。

实测桩的单击贯入度应确认与所采集的振动信号相对应。用于推算桩的极限承载力时，桩的单击贯入度不得低于2mm且不宜大于6mm。

检测桩的极限承载力时，锤击次数宜为2～3击。

（6）检测桩身完整性和承载力时，应及时分析实测信号质量、桩顶最大锤击力和动位移。贯入度一级桩身最大拉（压）应力、桩身缺陷程度及其发展情况等，并由此综合判定本次采集信号的有效性。每根被检桩的有效信号数不应少于2组。

具体测试流程见图1。

锤击前后采用水准仪试验桩桩顶标高，记录锤击贯入度。

图1 高应变试验流程图

七、检测仪器与设备

本次实验采用BETC-C6高应变检测仪，检测示意图如下

八、检测结果的分析和判断

本次检测采用CASE法和CAPWAPC法对实测结果进行分析，其基本原理如下：

1、CASE法原理简介：

锤击过程中的最大锤击力，可以从实测到的力随时间变化曲线上的峰值获得。在测量过程中，由应变传感器得到动应变ε，则桩顶安装传感器位置处受到的冲击力由公式(1)算得：F=εEA (1)

其中：E---桩身的动弹性模量；

A---桩身截面积。

桩身最大锤击力FMX由(2)算得：

FMX=maxF(t) 0≤t≤2L/C (2)

其中：L---传感器位置以下桩长；

C---桩身内应力波波速。

单桩极限承载力RMX可由(3)式计算：

RMX=(Ft1+Ft2)/2+Z(Vt1－Vt2)/2－JcZVtoe (3)

其中：t1---力波第一个最大峰值对应的时刻；

t2=t1+2L/C；

Z---桩身材料阻抗；

Jc---CASE阻尼系数；

Vtoe---桩尖速度。

桩顶受到锤的冲击作用后，桩身中的力是以应力波的形式在桩内传播的，假定波速为C。在L/C时间内，应力波以压缩波形式自桩顶向下传播。当应力波到达桩尖，由于桩尖和桩尖下土体在一般情况下是强度截然不同的两种介质，因此应力波在桩尖界面处要发生反射。当桩尖土体较软时，应力波大部分以拉伸波形式从桩尖向桩顶传播并与向下传播的压力波进行叠加，当某一断面拉伸波大于该截面同一时刻压缩波时，就产生拉力。计算桩身拉力必须用速度随时间变化的数据。最大拉力由(4)式确定：

CTN=Fu(t=2L/C)+minFd(t＜2L/C)≤0 (4)

其中：Fu---上行力；

Fd---下行力。

在桩身破损处或截面变化处，由于桩身阻抗的变化，应力波会发生反射，判定桩身的完整性就是根据力波和速度波反射强弱来确定。

桩身完整性系数计算公式见(5)式：

BTA=Z2/Z1 (5)

其中：Z1---传感器位置处的桩身阻抗；

Z2---被测断面处的桩身阻抗。

2、CAPWAPC法原理简介

CAPWAPC(CAse Pile Wave Analysis Program – Continuous version)是一个曲线拟合计算程序。它假定桩和土模型，根据桩顶受冲击力作用时实测的力和速度时程曲线，将力(或速度)时程曲线作为波动方程计算时的输入，并确定一组土模型参数作为计算输入，经程序计算得到计算速度(或力)时程曲线。假如所确定的这组土参数与桩侧和桩尖土实际情况不吻合，则计算的力(或速度)时程曲线与实测的力(或速度)时程曲线一般也不能很好吻合，为了使计算的力(或速度)时程曲线与实测的力(或速度)时程曲线一致，要不断调整土参数，使之与实际情况相接近，使得计算的力(或速度)的时程曲线与实测的力(或速度)的时程曲线匹配达到最佳，这样得到的一组土参数为最终拟合结果。这组土参数包括桩的极限承载力，桩侧摩阻力分布，桩尖阻力，桩侧土和桩尖土的最大弹性变形值和阻尼值等，拟和还能给出模拟静载荷试验的Q～s曲线若试验时桩侧和桩端土阻力能充分发挥，则上述承载力即为单桩垂直抗压极限承载力。

九、试验进度及成果提交

根据试验桩施工进度及现场试验条件安排试验进度，现场高应变试验结束后一周内提交试验速报，内容为最大锤击力、桩身完整性系数、贯入度和单桩垂直极限承载力等数据；试