灌注桩高应变测试若干问题探讨与实例分析_黄敏华

弹-理想塑性土阻力模型， 土阻力被充分激发的前 拟合分析的桩单元模型，考虑到桩身 6.0m 处存在缺
提是桩的最大动位移大于或等于土层的弹限值。 而 陷，故拟合分析采用了变阻呈缓变型的灌注桩没有明显的陡降点，即 为拟合分析的土阻力分布曲线。
使增大桩顶冲击能量也无法达到使桩端岩土产生破
概况如下：0~3.8m 为粉质粘土，硬 塑 ，局 部 含 细 砂 ； 法推定单桩极限承载力是可行的， 通过在桩身缺陷
3.8~6.2m 为粉砂， 偶见石英颗粒；6.2~9.1m 为强风 部位引入变阻抗， 拟合分析法可以较好地模拟缺陷
化粉质砂岩，原岩结构大部分破坏，矿物成分已显著 灌注桩的承载性状。 实例中两根桩的实测贯入度都
时间段内都与冲击速度峰同向且幅值与冲击峰接近
该工程采用静载试验测试基桩竖向抗压承载力，
或更大，这表明桩体在重锤冲击作用下呈现出显著 单桩静载试验曲线如图 1a， 当加载到 14000kN 时，总
的刚体运动，而波动效应不明显。 曲线拟合分析时 沉降量增大到 102.66mm， 且 Q-s 曲线出现明显陡降
关键词：高应变检测； 动静对比； 极限承载力； 曲线拟合
Discussion on the Various Problems in the High Strain Dynamic Testing of Cast-in-place Piles and Case Analysis
Huang Minhua
为微风化砂岩，细粒结构，层状构造，泥、钙质胶结， 动，影响拟合分析的质量和承载力的精度。在实际工
胶结良好，局部少量裂隙发育，岩芯完整，呈短柱状。 程中逐步积累灌注桩的静动对比资料以形成数据
该工程按检测方案采用高应变法检测单桩承载 库，并加以分析和总结，对于检测人员准确推定单桩
力，高应变实测力-速度曲线如图 3b 所示。 可见，该钻 极限承载力是非常重要的， 对于灌注桩高应变理论
1.5
了拟合分析的不确定性。
-1
0.0
2 工程实例
-1.5
0
0.56
1.12
1.40
訳
0.00
2.1 某厂房工程
Q ×104 kN
20.00
3.0 ×104kN
某厂房工程采用冲孔灌注桩
40.00
基础，其中 76# 桩为 f 1500，入土
60.00
1.5
60 m 3 LC
For. Msd Vel. Msd
往往力曲线随速度曲线漂移，拟合效果欠佳，动阻力 过大，拟合得到的动测承载力误差较大，因此，高应
段，单桩极限承载力 Qu=11200kN，不满足设计要求。 该桩在静载试验结束后用 30t 重锤进行高应变
变试验时单击贯入度不宜过大。
测 试 ，Case 法 计 算 的 动 测 极 限 承 载 力 为 12215kN，
1.3 土阻力激发问题
实测桩顶贯入度 2.0mm，动测曲线如图 1b。 该桩钻
岩土阻力激发的程度与桩在土中的位移有关， 芯结果显示桩身 6.0m 处夹泥，完整性为Ⅳ类。 拟合
一般认为当桩顶的单击贯入度为 2.5~6.0mm 时，冲 分析得到的曲线如图 2，其中图 2a 为由实测速度曲
击作用能充分激发土阻力 。 实测 曲 线 拟 合 法 采 用 线拟合得到的力曲线与实测力曲线的对比，图 2b 为
载试验结果如 3a。 当加载到 9600kN 时，总沉降量达
到 26.5mm，且 Q-s 曲线出现明显陡降段，单桩极限
承载力 Qu=8400kN，不满足设计要求。
由图 3b 该桩实测速度曲线看，桩底位置速度出
现明显的同向反射， 但紧随其后
速度迅速反向即桩顶出现反弹， 说明桩底处存在沉渣但厚度不会 很大或者强度不太低， 当下行应
桩 长 58.0m， 单 桩 承 载 力 特 征 值 14000kN。 地质概况如下：0~7.8m 为素填土， 主要由粘性土及页岩 风化土组成；7.8~20.0m 为粉质粘 土，硬塑局部可塑，土质粗糙，局 部 含 较 多 砾 石 ， 角 砾 ；20.0~38.8m 为全风化页岩， 岩石风化作用剧 烈，砂质结构，薄层状构造，岩芯 呈坚硬土柱状，遇水易软化，局部 间 有 薄 层 强 风 化 岩 ；38.8 ~55.4m 为强风化岩，岩石风化作用剧烈，
孔灌注桩桩底出现明显的正向反射，Case 法判定的单 体系的完善和发展也具有非常重要的价值。
桩极限承载力为 9018kN，桩顶实测贯入度 5.0mm。 曲
线拟合分析结果如图 4，其中图 4b 为拟合分析得到
参考文献
的桩顶荷载-沉降曲线。 拟合分析的单桩极限承载
力为 7890kN，其中桩侧摩阻力为 4758kN，桩端土阻 ［1］ 赵 海 生. 高 应 变 法 模 拟 Q-s 曲 线 误 差 分 析 ［J］. 岩 土 力
Keywords：high strain dynamic testing； dynamic statistic ratio； bearing capacity； curve match
近年来高应变法检测基桩承载力技术在国内得 到了广泛的应用，相关行业或部门还制定了相应的 检测规程。 该项技术最早是由打入桩发展起来的， 当前来我国的桩基础中大量地采用了灌注桩，经过 检测单位的研究和实践，此项技术现已开发应用于 灌注桩的承载力检测。 但是用高应变法检测灌注桩 承载力要比预制桩复杂得多，影响测试结果的因素 也较多。 高应变法检测大直径灌注桩的承载力是可 行的，关键在于一方面应使土阻力得到充分发挥，另 一方面要针对灌注桩的特点， 精心设计试验方案，选 择合适的试验设备， 认真仔细地分析测试波形和数 据。 本文首先分析了高应变检测中存在的几个主要问 题，并探讨了进一步提高高应变法检测灌注桩承载力 精度的途径，并对两根灌注桩进行了静动对比分析。
该桩拟合分析的承载力为 12110kN，桩周土阻力
坏的极限变形。 对于细长桩，土的卸载特性参数由 为 9069kN，桩端土阻力为 3041kN，桩身土阻力分布
于桩的提前回弹而在土阻力响应区段内和加载参数 与地质条件基本符合，与静载试验相比，高应变试验
发生耦合，进而对部分发挥的静阻力的计算产生不 单桩极限承载力偏高 910kN，误差率 8.1%，表明灌
变化，风化强烈，裂隙很发育，岩芯呈半岩半土状、块 在合理范围内，与动测理论模型基本相符，所以拟合
状；9.1~10.8m 为中风化砂岩，细粒结构，层状构造， 效果较好、精度较高。因此，在高应变试验中，锤的重
泥质胶结，裂隙发育，岩芯 多 呈 短 柱 状 ；10.8m 以 下 量、冲击能量不宜过大，以免桩身产生明显的刚体运
1 高应变试验中存在的问题
1.1 测试误差问题 误差主要来源于对力的测量，由于混凝土本身
的非线性，低应力水平下的模量高于高应力水平下 的模量，故冲击应力水平愈高，实测力信号中的非线 性成分也就愈大。 预制桩在测试前经受的锤击次数
62
很多，混凝土的非线性很大程度上得以消除，因而预 制桩的测试误差比灌注桩要低。 此外，由于灌注桩的 混凝土标号低、施工条件影响较大、安装传感器的桩 侧表面不平整和锤击偏心等原因， 使实测力曲线不 归零、混凝土产生塑性变形而导致测力误差。
80.00 100.00 120.00 s mm
訳 静载 Q~s 曲线
30000 F kN
V m·s-1 1.89
102.4ms 32.20ms
訴 高应变实测 F-V 曲线 图 1 76# 桩静载、动测试验曲线
-1
60 m
0.0
3LC
-1.5
桩
訴
kN m 800 600 400 200
0 3750 7500 11250 15000
（Conghua Construction Quality and Safety Supervision Station Guangzhou 510900，China）
Abstract：This paper analyzes the various problems in the high strain dynamic testing of cast-in-place piles，and points out the main factors that probably influence the curve match accuracy. According to the dynamic statistic ratio of the testing case，it is proved that the high strain dynamic testing is feasible to test the pile integrity and the ultimate bearing capacity of single pile，therefore，it can be used as an effective supplement of the static load test of the large diameter piles.
kN
图2
土阻力分布
桩身阻力
訵 76# 桩拟合分析结果
63
2013 年 7 月 第 7 期
广东土木与建筑
JUL 2013 No．7
2.2 某学校综合大楼
不确定性，对检测人员的实践经验及理论水平等方面
某学校综合大楼工程采用钻孔灌注桩，65# 桩为 都提出了更高的要求。 本文的两个工程实例表明，对
f 1200，桩长 11.5m，单桩承载力特征值 6000kN。 地质 于 Q-s 曲线呈陡降型的灌注桩，采用曲线拟合分析
利影响。 此外还有“辐射阻尼”问题，辐射阻尼的应 注桩高应变试验拟合分析的承载力是可靠的。
用对那些贯入度不大的桩承载力的提高幅度是有限
的，某种意义上讲是对桩未被打动低估承载力的一 种修正。 并且在采用辐射阻尼时，桩周桩端多大范