前言

 

　　 高应变法检测不但可以检测桩身的完整性，而已可以检测承载力，其承载力检测和传统的静载法相比，不但经济快捷，而且可以填补由于受条件和环境限制无法进行静载检测或进行大面积普查等许多静载无法做到的空白，并且自从80年代我国引进了高应变检测法后，对其经过多年的消化和吸收，该方法的准确性已经比较可靠了，因此在确定各种桩型尤其是PHC管桩的承载力检测中，高应变法也被越来越广泛使用。但是由于高应变法受自身理论和假设条件的限制，桩长较短的PHC管桩在沙质土等某些特别的地质条件结合下，其检测结果似乎并不准确，本文将使用工程实例对此进行分析。

 

　　基本原理

 

　　 高应变法是一种对桩顶施加较高能量的冲击脉冲，冲击脉冲沿桩身向下传播的过程中使桩—土之间产生足够的现对位移，从而自上而下依次激发桩周土阻力和桩端岩土支承力的一种动力检测基桩承载力的方法。目前我国最广泛使用的计算方法是case法和实测曲线拟合法。其中，case法是建立在几个基本假定上的：1、桩身的等阻抗的，阻抗沿桩身不变；2、动阻力集中在桩底，忽略侧阻力；3、忽略应力波在传播过程中的能量损耗，包括桩身内阻尼损耗和向桩周土的逸散。

 

　　工程实例

 

　　 广州某工地，采用桩基础为Ø500PHC静压管桩，设计承载力为1400kN，桩长均为8～13m，地质情况为：0m～2.6m为素填土，2.6m～6.5m为淤泥质土，6.5m～8.0m为粉砂，8.0m～10.1m为强风化泥质粉砂岩，10.1m～10.7m为中风化泥质粉砂岩，10.7m～11.3m为强风化泥质粉砂岩。试验采用自由落锤，锤重40kN，落距0.8m，共检测27根桩，其中15根判定为：桩底附近存在严重缺陷，动测承载力未达到设计承载力的2倍。该15根不合格桩实测case曲线大致相同，如下：

 

　　 高应变检测的动测承载力为1406.2kN～2250.8kN区间，由于该工地设计桩长较短，业主和监理担心承载力不够，所以要求施工过程静压机终压值为2.8倍设计值，既3920kN，且在施工过程中全程跟踪记录，终压值均为3920kN不存在施工方违规施工现象。施工方为了证明自己施工质量并无问题，在多方见证下对随机抽取的几根桩进行复压，复压结果为：压力达到2800kN桩身几乎没有沉降；压力到达3400kN左右开始出现沉降；压力到达终压值时各桩的沉降为2cm～8cm不等。

 

　　 经多方专家研究，认为出现这种现象是由于高应变的加载方式与静压机加载方式不同，高应变为动载荷，因此承载力结果不太准确，一致决定采用静载法对其进行复检。

 

　　 静载结果：在加载到最大试验荷载2800kN，桩顶累计沉降为6～15mm区间，承载力均满足设计要求。见下图：

 

　　分析

 

　　 砂性土层中沉桩时，该工地使用的成桩方式为静压桩，静压管桩和锤击管桩成桩效果不同，当土层遇到较厚紧密砂层时，锤击桩桩端可以穿过强风化、砂层，甚至可以进入中风化的浅部，而静压桩在成桩过程中，砂层在剪切变形中会产生松弛，并出现剪胀，产生负的孔压，当负的孔压到达一定程度时将不再增长，静压管桩将无法再进入砂层了，因此静压桩经常无法穿透较厚的砂层，而桩端就仅仅停留在砂层的表面，而不能“嵌入”砂层。待一段时间过去后，负的孔压消散后，桩端砂层又再松弛，在此时进行高应变时就很容易出现桩低曲线信号同向反射强烈的情况，导致检测不合格，但是该工地进行复压过程中在超过设计承载力2.4倍压力时才出现沉降增大现象，就说明引起该工程高应变检测不合格的原因并非如此。

 

　　 继续分析该工地的设计桩长均较短，且根据地质报告反映，桩身大部分区域为素填土、淤泥等，桩周土阻力很小，所打入的管桩基本上只是“埋”在土层中而已，横向的约束力较小。因此使用类似高应变这种对桩身施加动载荷检测的方法对其进行检测会导致检测数据不准的情况，这种情况主要有以下二个原因引起：

 

　　 1、中短型摩擦端承桩在高应变检测中，重锤容易把桩“打动”，并且单击贯入度比较大，实测信号曲线桩底同向反射强烈，桩侧阻力波、端阻力波反射弱。贯入度大会造成桩周土扰动大，高应变承载力分析所用的土力学模型跟真实的桩—土相互作用的模拟接近程度差，实测曲线拟合分析的承载力明显低于静载试验结果，桩底反射波强烈，采用常规的粘—弹—塑土阻力模型拟合效果差，若考虑桩端附加质量引起的能量耗散机制不当，桩端运动强烈，也会引起计算承载力明显偏低。

 

　　2、由于压力脉冲在自由面或者软弱面反射会造成的动态断裂，通常称为层裂。层裂过程产生的必要条件是在层裂之前须经受压缩脉冲，然后，由于自由面或者软弱面的存在使得入射压缩脉冲反射变成拉伸脉冲，当两种脉冲叠加到净拉应力区，其强度达到材料的动态抗拉强度时产生破坏。该工程在10.0m～11.3m左右存在中风化、强风化夹层，极有可能由于压力脉冲的反射对中风化底层造成破坏从而造成实测信号曲线桩底同向反射强烈，承载力下降的情况。另外岩石等脆性材料的层裂破坏规律，不但要根据最大拉应力瞬间断裂准则分析入射加载波和反射卸载波相互作用所产生的破坏效应，而且还要考虑后续产生的层裂是由于入射加载过程中已经对岩石产生了损伤，以致在很弱的残余反射波作用下继续产生破坏而出现多层层裂损伤对岩层的影响，同样大大加剧了实测信号曲线桩底同向反射强烈，承载力计算结果偏低的情况。

 

　　 静载对桩施加载荷为静载荷，就不会出现上述动载荷对桩及桩端土层的影响，与建筑物实际施加的载荷更为相似，因此就出现了上述对承载力判断高应变不准而静载准的情况，

 

　　结论

 

　　 高应变通过这多年的发展和多方面经验的总结，在绝大部分区域使用是其检测结果与静载结果可以说是相差无几的，是十分准确的，但是根据以上分析，桩长较短的静压管桩在较厚砂层地区及桩端底层存在夹层的区域成桩，使用高应变检测其承载力所得出的检测结果似乎还存在一定的不准确性，因此建议建设单位在选择检测方法的时候应结合实际的工程状况使用检测方法，不要光考虑经济原因和为了抓紧工期而盲目确定检测方法，否则容易出现类似上述出现的情况，既增加了费用，有拖延了检测周期。检测单位也要首先对工程地层有所掌握、掌握物探知识、多积累经验，及时提醒建设单位可能会遇到的问题，对检测方法的选择提出指导性建议。