浅谈高低应变检测在港口工程桩基中的综合应用.doc

浅谈高低应变检测在港口工程桩基中的综合应用.doc浅谈高低应变检测在港口工程桩基中的综合应用江浙地区的码头常采用高桩码头,而其核心是桩基础。桩基常采用预制混凝土桩和钢管桩, 预制混凝土桩在沉桩过程中经常出现桩身完整性缺陷。目前规范中常用的检测方法有高应变检测和低应变检测。对于易出现完整性缺陷的混凝土预制桩, 可以在沉桩过程中进行高应变检测,沉桩完成后可以用低应变检测进行校核。两种方法综合分析, 对基桩完整性的判定会更加的合理。 1 高应变检测完整性高应变法基本原理是应力波在桩身中的传播满足一维波动理论。在桩顶作用一瞬态的竖向作用力, 使桩身产生一明显的加速度和土阻力效应,由此产生的惯性力对桩身的应力和变形产生显著影响。通过在桩顶附近截面安装力和加速度传感器, 量测出桩土体系在动荷载作用下的动力响应, 这些响应信号包含着丰富的桩身阻抗和土阻力变化信息, 用波动力学理论分析研究应力波沿桩土体系的传递与反射现象,从而可以判断出桩身完整性和单桩极限承载力。高应变动测桩身结构完整性是用完整性系数β 表示。β 定义为下上两个截面的波阻抗 Z2、 Z1 之比。计算公式见式( 1): β = Z2/Z1 =([F( t1) + Z. V( t1) ]- 2ΔR +[ F( tx) + Z. V( tx) ])/([F( t1) + Z. V( t1) ]-[ F( tx) + Z. V( tx) ])( 1) 式中: β-- 桩身完整性系数; F( t1) 、 F( t2) --t1 、 t2 时刻测点处实测的锤击力( kN) ; V( t1) 、 V( t2) --t1 、 t2 时刻测点处实测的速度( m/s) ; tx-- 缺陷反射峰所对应的时刻( ms) ; F( tx) 、 V( tx) -- 缺陷反射峰对应时刻测点处实测的力( kN) 、速度( m/s) ;△ R-- 缺陷以上部位土阻力的估计值, 等于缺陷反射七点的锤击力减去速度与桩身截面力学阻抗的乘积; Z-- 缺桩身截面力学阻抗( kN·s /m) 。桩身缺陷断面位置可按式( 2) 计算: X= c( tx- t) /2( 2) 式中 X--- 计算点与测点间的距离( m); C-- 桩身应力波波速( m/s) ; tx-- 缺陷反射峰所对应的时刻( ms) ; t1-- 速度第一峰所对应的时刻( ms) 。桩身完整性评价标准。β = 1. 0: 完整桩; 0. 8≤β < 1. 0: 基本完整桩; 0. 6≤β < 0. 8: 明显缺陷桩; β < 0. 6: 严重缺陷桩或断桩。 2 低应变检测完整性低应变动力测桩的基本原理是采用动力激振使桩引起弹性振动。低应变反射波法应用最广,反射波法是建立在波动理论基础上, 将桩假设为一维弹性连续杆,在桩顶部进行竖向激振产生弹性波,弹性波沿着桩身向下传播, 当桩身存在明显差异的界面( 如桩底、断桩和严重离析等) 或桩身截面积变化( 如缩径或扩径) 部位, 波阻抗将发生变化, 产生反射波, 经接受放大、滤波和数据处理, 可以识别来自桩身不同部位的反射信息。利用波在桩体内传播时纵波波速、桩长与反射时间之间的对应关系, 通过对反射信息的分析计算, 判断桩身混凝土的完整性及根据平均波速校核桩的实际长度, 判定桩身缺陷程度及位置。桩身缺陷位置断面可按式( 3) 计算: X= Cm. t'x /2( 3) 式中 X-- 计算点与测点间的距离( m); Cm-- 同一场地内多根已测合格桩桩身的应力波平均波速( m/s) ; tx-- 缺陷部位反射波到达时间( ms) ,可由时域波形图上读取。桩身完整性评价标准。Ⅰ: 检测波形无异常反射、波速正常, 桩身完好, 属完整桩; Ⅱ: 检测波形有小畸变,波速基本正常、桩身有轻微缺陷、对桩的使用没有影响,属基本完整桩; Ⅲ: 检测波形出现异常反射、波速偏低、桩身有明显缺陷、对桩的使用有一定影响,属明显缺陷桩; Ⅳ: 检测波形严重畸变、桩身有严重缺陷或断桩,属严重缺陷桩或断桩。 3 工程概况 工程基本资料本码头工程采用高桩梁板式结构, 码头桩基选用Φ1200mm 的预应力混凝土大管桩, 引桥除在大堤处采用Φ1200mm 钻孔灌注桩外,其余采用Φ1000mmPHC 管桩。由于本场地上部为淤泥及软塑粘土,深层分布有⑤1-1层粗砂, ⑤2和⑥层均为粘土, PHC 管桩施工过程中须穿越⑤1-1层粗砂。 沉桩及测试设备本次沉桩采用 DELMAGD100 柴油锤,油门Ⅱ~Ⅲ档。高应变检测采用 PAK 型打桩分析仪系统,低应变检测采用 PIT 桩身完整性检测仪。 检测桩参数本次检测的试验桩桩号为 3-