1、樁基動力檢測是指在樁頂施加一個動態(tài)力（可以是瞬態(tài)沖擊力或穩(wěn)態(tài)激振力）。樁土系統(tǒng)在動態(tài)力的作用下產(chǎn)生動態(tài)響應(yīng)信號（位移、速度、加速度信號），通過對信號的時域分析、頻域分析或傳遞函數(shù)分析，判斷樁身結(jié)構(gòu)的完整性，推斷單樁承載力。 根據(jù)作用在樁頂上的動荷載能量能否使樁土之間發(fā)生一定彈性位移或塑性位移，把動力測樁分為低應(yīng)變、高應(yīng)變兩種方法。低應(yīng)變作用在樁頂上的動荷載遠(yuǎn)小于樁的使用荷載，能量小，只能使樁土產(chǎn)生彈性變形。,一 樁基低應(yīng)變動力檢測,低應(yīng)變動測技術(shù),反射波法 機(jī)械阻抗法 水電效應(yīng)法 動力參數(shù)法 共振法 球擊法,青藏線基樁檢測,原理,基樁反射波法檢測樁身結(jié)構(gòu)完整性的基本原理是：通過在樁頂施加激振信

2、號產(chǎn)生應(yīng)力波，該應(yīng)力波沿樁身傳播過程中，遇到不連續(xù)界面（如蜂窩、夾泥、斷裂、孔洞等缺陷）和樁底面時，將產(chǎn)生反射波，檢測分析反射波的傳播時間、幅值和波形特征，就能判斷樁的完整性。,低應(yīng)變動測儀器,激振設(shè)備、傳感器、放大器、信號采集分析儀。,FDP204(B)掌上動測儀,目前傾向于低應(yīng)變法僅能檢測樁身完整性,樁身完整性定義,樁身完整性類別是按缺陷對樁身結(jié)構(gòu)承載力的影響程度，統(tǒng)一劃分為四類的： 一類樁身完整。， 二類樁身有輕微缺陷，不會影響樁身結(jié)構(gòu)承載力的發(fā)揮。 三類樁身有明顯缺陷，對樁身結(jié)構(gòu)承載力有影響，一般應(yīng)采用其他方法驗(yàn)證其可用性，或根據(jù)具體情況進(jìn)行設(shè)計復(fù)核或補(bǔ)強(qiáng)處理。 四類樁身存在嚴(yán)重缺陷，

3、一般應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理。,檢測實(shí)例,1. 湖南省長沙市黃興路步行街人工挖孔樁無損檢測 湖南省長沙市黃興路步行街人工挖孔擴(kuò)底灌注樁，樁長7米、樁徑1.2米，混凝土設(shè)計強(qiáng)度C30。采用FDP204PDA一體化掌上動測儀。從檢測波形來看，在5.9米左右出現(xiàn)明顯的擴(kuò)頸，屬工程設(shè)計的擴(kuò)底位置。對應(yīng)地質(zhì)資料及人工挖空出露的巖層來看，已經(jīng)到中風(fēng)化巖層。經(jīng)工程質(zhì)量監(jiān)督站證明，檢測結(jié)果符合工程實(shí)際情況。,2云南鋼鐵廠嵌巖樁建筑工程檢測 云南省昆明鋼廠二廠區(qū)擴(kuò)建工程鉆孔灌注樁，樁長22米、樁徑800mm、砼強(qiáng)度等級C25，本次工程樁試驗(yàn)采用FDP204PDA掌上動測儀，同時作對比實(shí)驗(yàn)的是美國PIT型低應(yīng)變動測儀，PI

4、T動測儀設(shè)置參數(shù)放大50倍，預(yù)設(shè)樁長和波速， FDP204PDA采集時未做樁底放大和冪放大，樁底清晰，波形歸零情況良好，與 PIT動測儀的測試結(jié)果一致。,3貴州省遵義市萬里路某建筑工程檢測 貴州省遵義市萬里路某建筑工程人工挖孔灌注樁，樁長11.5米、樁徑1200mm、砼強(qiáng)度等級C20，本次工程樁試驗(yàn)采用FDP204(B)動測儀，下圖樁底很清晰，有明顯的擴(kuò)大頭反射，而且波形的歸零情況良好。,高應(yīng)變動力試樁的基本原理： 用重錘沖擊樁頂，使樁土產(chǎn)生足夠的相對位移，以充分激發(fā)樁周土阻力和樁端支承力，通過安裝在樁頂以下樁身兩側(cè)的力和加速度傳感器接收樁的應(yīng)力波信號，應(yīng)用應(yīng)力波理論分析處理力和速度時程曲線，

5、從而判定樁的承載力和評價樁身質(zhì)量完整性.,五 樁基高應(yīng)變動力檢測,已有的方法,1、打樁公式法，用于預(yù)制樁施工時的同步測試，采用剛體碰撞過程中的動量與能量守恒原理，打樁公式法以工程新聞公式和海利打樁公式最為流行； 2錘擊貫人法，簡稱錘貫法，曾在我國許多地方得到應(yīng)用，仿照靜載荷試驗(yàn)法獲得動態(tài)打擊力與相應(yīng)沉降之間的曲線，通過動靜對比系數(shù)計算靜承載力，也有人采用波動方程法和經(jīng)驗(yàn)公式法計算承載力； 3Smith波動方程法，設(shè)樁為一維彈性桿，樁土問符合牛頓粘性體和理想彈塑性體模型，將錘、沖擊塊、錘墊、樁墊、樁等離散化為一系列單元，編程求解離散系統(tǒng)的差分方程組，得到打樁反應(yīng)曲線，根據(jù)實(shí)測貫人度，考慮土的吸著

6、系數(shù)，求得樁的極限承載力； 4波動方程半經(jīng)驗(yàn)解析解法，也稱CASE法，將樁假定為一維彈性桿件，土體靜阻力不隨時間變化，動阻力僅集中在樁尖。根據(jù)應(yīng)力波理論，同時分析樁身完整性和樁土系統(tǒng)承載力； 5波動方程擬合法，即 CAPWAP法，其模型較為復(fù)雜，只能編程計算，是目前廣泛應(yīng)用的一種較合理的方法； 6靜動法，也稱偽靜力法，其意義在于延長沖擊力作用時間（100ms）使之更接近于靜載荷試驗(yàn)狀態(tài)。,CASE法和CAPWAP法,CASE法和CAPWAP法是目前最常用的兩種高應(yīng)變動力試樁方法，也是狹義的高應(yīng)變動力試樁法。 它們的現(xiàn)場測試方法和測試系統(tǒng)完全相同，通過重錘沖擊樁頭，產(chǎn)生沿樁身向下傳播的應(yīng)力波和一

7、定的樁土位移，利用對稱安裝于樁頂兩側(cè)的加速度計和特制工具式應(yīng)變計記錄沖擊波作用下的加速度與應(yīng)變，并通過長線電纜傳輸給樁基動測儀；然后采用不同軟件求得相應(yīng)承載力和基樁質(zhì)量完整性指數(shù).CASE法由于分析較為簡單，可在現(xiàn)場提交，高應(yīng)變動力試樁現(xiàn)場測試示意圖結(jié)果，因而也稱波動方程實(shí)時分析法；而擬合法因要進(jìn)行大量擬合反演運(yùn)算，一般只能在室內(nèi)進(jìn)行。,激振設(shè)備： 預(yù)制樁打樁機(jī)械 自制自由落錘 錘重應(yīng)大于預(yù)估的單樁極限承載力的1.01.5,如圖采用美國PDI公司PAL型基樁高應(yīng)變動測儀檢測樁基，檢測結(jié)果可提供基樁的極限承載力指標(biāo)和樁身結(jié)構(gòu)完整性評價。 檢測目的: 、判定單樁豎向承載力是否滿足設(shè)計要求 、檢測樁

8、身缺陷及位置，判定樁身完整性 、分析樁側(cè)和樁端阻力,CASE法,凱司法是美國凱司技術(shù)學(xué)院Goble教授等人經(jīng)十余年努力，逐步形成的一套以行波理論為基礎(chǔ)的樁動力測量和分析方法。 這個方法從行波理論出發(fā)，導(dǎo)出了一套簡潔的分析計算公式并改善了相應(yīng)的測量儀器，使之能在打樁現(xiàn)場立即得到關(guān)于樁的承載力。樁身完整性、樁身應(yīng)力和錘擊能量傳遞等分析結(jié)果其優(yōu)點(diǎn)是具有很強(qiáng)的實(shí)時測量分析功能。,利用疊加原理的打樁總阻力估算公式,初始速度曲線第一峰的時刻為 t1，則在 t2t12L/C時刻，樁頂實(shí)測的力和速度記錄中將包含以下四種影響： 1）由土阻力產(chǎn)生的全部上行壓縮土阻力波的總和RT/2； 2）由初始的下行壓力波經(jīng)樁底

9、反射產(chǎn)生的上行拉力波，其大小即為Fd(t1) 但符號為負(fù)； 3）由土阻力產(chǎn)生的下行拉力波經(jīng)樁底反射后以壓縮波的形式上行，并與第 (2）項(xiàng)的上行波同時到達(dá)樁頂，其大小也為 RT/2； 4）全部的上行波在樁頂反射而形成的下行波Fd(t2）。,土阻力表達(dá)式,Case承載力計算方法,根據(jù)前式，已經(jīng)得到了應(yīng)力波在2L/C一個完整行程中所遇到的總的土阻力計算公式。但是并不能回答總阻力R，與樁的極限承載力之間的關(guān)系。因?yàn)槠渲邪型磷枘岬挠绊?，也即土的動阻力的影響，是需要扣除的；而根?jù)樁的荷載傳遞機(jī)理，樁的承載力是與豎向位移有關(guān)的，位移的大小決定了樁周土的靜阻力發(fā)揮程度。顯然其中所包含的靜阻力的發(fā)揮程度也需

10、要探究。 所以，需要更具體地考慮以下幾方面問題：,1）去除土阻尼的影響。 2）對給定的F和V曲線，正確選擇t1時刻，使其中所包含的靜阻力充分發(fā)揮。 3）對于樁先于2L/C回彈（速度為負(fù)) 造成樁中上部土阻力凡卸載，需對此做出修正。 4）在試驗(yàn)過程中，樁周土應(yīng)出現(xiàn)塑性變形，即樁出現(xiàn)永久貫人度，以證實(shí)打樁時土的極限阻力充分發(fā)揮；否則不可能得到樁的極限承載力。 5）考慮樁的承載力隨時間變化的因素。,Case承載力計算方法,1)假設(shè)土阻尼存在于樁端，至于樁端運(yùn)動速度有關(guān)； 2）假設(shè)由阻尼引起的樁端土的動阻力預(yù)樁端運(yùn)動速度成正比；Rd=JcZV(toe,t); 3)靜阻力RsRtRd,CASE法判定單樁承載力,凱司法與實(shí)測曲線擬合法在計算承載力上的本質(zhì)區(qū)別是：前者在計算極限承載力時，單擊貫人度與最大位移是參考值，計算過程與它們無關(guān)。另外，凱司法承載力計算公式是基于以下三個假定推導(dǎo)出的： 樁身阻抗基本恒定； 動阻力只與樁底質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動速度成正比，即全部動阻力集中于樁端； 土阻力在時刻t2=t1+2L/C已充分發(fā)揮； Jc值實(shí)際上是一個無明確意義的綜合調(diào)整系數(shù)。,限制條件,1）