高应变培训课件

建筑工程质量专项检测培训地基基础工程检测

高应变法动力试桩

刘兴录

目录

1.高、底应变法动力试桩的区分.

2. 高应变法动力试桩的主要功能.

3.《建筑基桩检测技术规范》JGJ106-2003对高应变法动力试桩适用范围的具体规定.

4. 高应变法动力试桩的进展和主要方法.

5.国外有关规范、标准和文献对桩动测法的规定.

6. 高应变法动力试桩的基本理论.

7.仪器设备.

8.Case法.

9.波形拟合法.

10.工程实例.

11.高应变法还不能解决的桩基工程问题.

12. 高应变法动力试桩的目前存在的问题.

1、高、低应变法动力试桩的区分

（1）动力试桩是在桩顶作用一动态力（动荷载），在桩顶量测桩土系统的动力响应，如位移，速度或加速度信号，对信号的时域和频域进行分析，可以对单桩承载力和桩身完整性进行评价。

（2）高应变法，用重锤（重量为预估单桩极限承载力的1%~1.5%）自由下落锤击桩顶，使其应力和应变水平接近静力试桩的水平，使桩土之间的土产生塑性变形，即使桩产生贯入度，一般贯入度≦2mm,但≧6mm.桩对外有抗力（承载力）是通过位移产生，有了位移，桩侧土强度得到充分发挥，桩端土强度也得到一定程度的发挥，此时,量测的信号含有承载力的因素。但对于嵌岩桩和超长的摩擦桩，要使桩端土强度发挥几乎是不可能的。

（3）低应变法，用手锤、力棒敲击桩顶，或用激振器在桩顶激振，其产生的能量小，动应变约10-5（高应变动应变为10-3），通过桩顶量测速度时域波形，对桩身完整性进行判定。

2、高应变法动力试桩的主要功能

（1）判定单桩竖向抗压承载力（简称单桩承载力）。单桩承载力是指单桩所具有的承受荷载的能力，其最大的承载能力称为单桩极限承载力。

高应变法判定单桩承载力是桩身结构强度满足轴向荷载的前提下判定地基土对桩的支承能力。

（2）判定桩身完整性。高应变作用在桩顶的能量大，检测桩的有效深度大。对预制方桩和预应力管桩接头是否焊缝开裂等缺陷判断优于低应变法；对等截面桩可以由截面完整系数β定量判定缺陷程度，从而判定缺陷是否影响桩身结构的承载力。

（3）打入式预制桩的打桩应力监控；桩锤效率、锤击能量的传递检测，为沉桩工艺、选择锤击设备提供依据。

（4）对桩身侧阻力和端阻力进行估算。

3、《建筑基桩检测技术规范》JGJ106-2003对高应变法动力试桩适用范围的具体规定。（1）高应变法动力试桩只能作为检验性试桩（校核单桩承载力是否满足设计要求），不能作为设计性试桩（为设计提供单桩承载力依据）。

（2）当有本地区相近条件的对比验证资料时，可以作为单桩竖向抗压承载力验收检测的补

充。

（3）用于灌注桩时，应具有现场实测和本地相近条件下的可靠对比验证资料。

（4）大直径扩底桩和Q~s曲线缓变形的大直径灌注桩不宜采用。

4、高应变动力试桩的进展和主要方法。

●100多年前有学者假定桩、锤为刚体，利用牛顿碰撞理论推导得到打桩公式，用于打桩施工质量的监控；有成熟经验的地区，也用于单桩承载力的估算；

●1931年有学者认识到打桩是个应力波传播过程。将埋入土中的一维杆引入波动方程，研究应力波在杆中的传播，但是限于当时的电子技术发展水平和计算机技术，无法用于实际工程，致使应力波理论在桩基工程中的实际应用晚于应力波理论足有100年；

●1960年A·Smith提出了差分数值解法模型，该模型将锤体、铁砧、桩帽简化为刚性质量块；锤垫和桩垫简化为无质量的弹簧；桩离散为许多桩段单元，单元间用弹簧连接；桩单元周围土体用弹簧和摩擦键模拟其弹、塑性静阻力、动阻力用黏壶模拟，建立了较完整的锤—桩—土系统的打桩波动问题，用电子计算机进行迭代运算，从而使打桩的波动方程分析进入实用阶段；

●1970年美国G·G·Goblt教授发表了《关于桩承载力的动测研究》一文，1975年发表了《根据动测确定桩的承载力》研究报告；

●1978年美国PDI公司生产PDA打桩分析仪，为高应变动力试桩的专用仪器，并用Case 法判定单桩承载力，仅80年代我国从美国购进PDA打桩分析仪有10多台；

●80年代美国又把桩作为连续模型，研制成波形拟合分析软件（CAPWAP软件），根据实测波形进行桩侧阻和端阻的计算分析；相继荷兰生产了TNO测桩仪，在国际上有一定的销量；

●1989年加拿大伯明翰公司和荷兰皇家科学院建工研究所（TNO）联合研究静—动法试桩；

●1972年湖南大学周光龙教授研制动力参数测桩法；

●1976年四川建筑科学研究所和中国建筑科学研究院共同研制了锤击贯入法高应变动力试桩；

●1978年以东南大学唐念慈教授为主的多家单位在渤海12号储油罐平台进行2根钢管桩波动方程打桩分析，编制BF81计算程序，并和静载试验结果进行对比；

●1980年西安公路研究所研究了稳态激振机械阻抗法和水电效应法测桩方法，并生产我国最早的低应变测桩仪；

●1985年甘肃建筑科学研究所和上海铁道学院共同研制了我国最早的高应变测桩仪；

●1986年中国科学院武汉岩土力学所研制了RSM桩基动测仪；

●1992年中国建筑科学研究院研制FEI桩基动测分析系统，并编制EFIPWAPC波形拟合分析软件；

●80年代交通部三航局科研所研制了SDF—1 型打桩分析仪；

●90年代成都工程检测研究所研制了ZK系列测桩仪；

●1992年武汉岩海工程技术开发公司研制了RS系列测桩仪；

●1993年颁布了中国工程建设标准化协会标准《贯击贯入试桩法规程》；

●1995年颁布了行业标准《基桩低应变动力检测规程》（JGJ/T93-95）；

●1997年颁布了行业标准《基桩高应变动力检测规程》（JGJ106-97）；

●1999年颁布了地方标准《深圳地区基桩质量检测技术规程》（SJG09-99）；

●2000年颁布了广东省地方标准《建筑基桩检测技术规程》（DBJ15-27-2000）；

●2002年颁布了天津市地方标准《建筑基桩检测技术规程》（DBJ29-38-2002）；

●2003年颁布了行业标准《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003）；

●1994年～1998年建设部委托国家建筑工程质量监督检验中心分别在北京龙爪树、郑州荥阳进行三批足尺桩的现场动测考试，参加单位400多家，参加桩基有关规范和桩动测基本理论和原理笔试的近4000人；

●桩的动测技术在计算机技术发展前提下，近二三十年发展相当迅速，主要在计算软件的完善和测桩设备的更新和改进，致于土的模型、参数、基本原理和测试方法等方面没太大进展，主要原因土是具有弹、塑性性质的三相物质（土颗粒、水和空气），其应力—应变关系的非线性，加上地基土的复杂性、分布不均匀性以及土的动态本构关系极为复杂等所致；

●高应变动力试桩有以下几种方法：

（1）动力打桩公式法；

（2）锤击贯入法；

（3）Smith波动方程分析法；

（4）Case法；

（5）波形拟合法；

（6）静—动试桩法。