桩基高应变完整性检测

桩基高应变完整性检测

引言

基础工程是建筑工程的主要组成部分，地基质量直接关系到整个建筑物的机构安全，直接关系到人民生命财产安全。桩基础是主要的基础形式之一，随着高层建筑的层高增加，结构体型复杂、层数相差悬殊的建筑以及地下空间的开发利用越来越广泛，桩基础是许多高层建筑的首选或必选基础形式。而桩基础单桩承载力的测试是保证桩基隐蔽工程的重要保证之一。而高应变检测结合了低应变检测和静载荷实验的功能，既能检测桩基的完整性，又能检测桩基的承载力，高应变检测方法填充了静载荷实验的缺点。

技术原理

高应变检测的目的是检测工程桩的竖向抗压承载力和桩身结构完整性，并对桩基的质量进行评价。其基本原理是：用重锤冲击桩顶，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承载力，通过安装在桩顶以下转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，从而判断桩的承载力和评价桩身质量完整性。

由于应力波在其沿着桩身的传播过程中将产生十分复杂的透射和反射，因此，将桩身运动的各种应力波划分为上行波和下行波。由于下行波的行进方向和规定的正向运动方向一致，在下行波的作用下，正的作用力（压力）将产生正向的运动，而负的作用力（拉力）将产生负向的运动。上行波则正好相反，上行的压力波将使桩产生负向的运动，而上行波的拉力则产生正向的运动。

由于锤击所产生的压力波向下传播，在有桩侧摩阻力或桩截面突然增大处会产生一个压力回波，这一压力回波回到桩顶，将使桩顶处的力增加，速度减少。同时，下行的压力波在桩截面突然减少处或有负摩阻力处，将产生一个拉力回波，将使桩顶处的力减小，速度增加。通过这一基本概念就可在实测的力波曲线和速度曲线中根据二者变化关系来判断桩身的各种情况。

布置方案

图1 高应变动力测桩示意图

检测的工作面要求：

（1）为确保试验时吹激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下，各主筋应在同一高度上。

（3）桩头应高出桩周土2-3倍桩径，桩周1.2m以应平整夯实。

（4）传感器必须对称安装在桩顶以下桩身两侧，对测试信号平均时方可消除锤击偏心的影响。安装的传感器与桩顶的距离一般不小于2D，对大直径桩不得小于1D，以避开桩顶附近复杂应力关系影响。

（5）力传感器中心与加速度器中心应位于同一水平线上，两者间的距离不应大于80mm。安装好的传感器中心轴应与桩中心轴保持平行。

工程案例

勘察容：某建筑场地的桩基检测

装置说明：高应变检测设备

勘查结果：打桩时，应力波沿桩身传播，遇桩身有缺陷时，反射为拉力波。上行拉力波到了测点，使速度波上升，力波下降。图2中（a）波形表明桩身无缺陷；（b）、（c）波形的2L/c 以前速度波位于力波的上面，表明桩身有严重缺陷，该缺陷可能是桩身产生裂缝。而且，裂缝随锤击数的增加而加大。

图2 桩打入过程实测波形图