桩基承载力检测方法研究(2)
假设土阻力是由静阻力和动阻力两部分组成:
推导可得桩的一维波动方程:
分析方法采用Case法和实测曲线拟合法:
记冲击速度峰对应时间为t1,t2=t1+2L/C为桩底反射对应时间,根据实测的力、速度曲线F(t)、v(t)推导可得case法判定桩的承载力的计算公式为:
实测曲线拟合法采用了较复杂的桩-土力学模型,选择实测力或速度或上行波作为边界条件进行拟合,拟合完成时计算曲线应与实测曲线基本吻合,桩侧土摩阻力应与地质资料基本相符,贯入度的计算值应与实测值基本吻合,从而获得桩的承载力。
某工程Φ1400mm的混凝土灌注桩,承载力的特征值Ra为3500kN。高应变法采用16吨重锤,1.5m落距,弹性波速为3900m/s的自由落锤方式进行,试验参数及测试结果见表1。
由测试结果可知,该工程桩基极限承载力均>7000kN,符合设计要求。
1.3钻芯法
钻芯法是通过单动双管金刚石钻具抽取砼芯和岩芯,能够直观观察桩身砼质量、桩底沉渣、持力层情况、桩长等情况;同时通过砼芯样和岩芯样饱和和天然强度抗压试验,或标准贯入试验,就能判断桩身砼强度和持力层岩芯强度是否符合设计要求,从而综合判定基桩的质量。
某工程为人工挖孔灌注桩,桩径为Φ1500mm,混凝土强度为C35,设计基础持力层为中风化岩层,地基承载力特征值?r≥7.36MPa,单桩承载力的特征值Ra为15700kN。钻芯法检测结果见表2。
由检测结果可知,该工程混凝土强度及桩端持力层均超出设计要求,故可推断单桩承载力均>15700kN,满足设计要求。
2三种检测方法的优缺点
每种方法和理论都有着自己的闪光点和不足之处,上面三种检测方法同样有着自己的优缺点,下面进行分别论述。
2.1静载试验的优缺点
静载试验的优点在于在试验的过程中,所应用到的技术方法都比较简单,因此对于工作人员的要求不高;静载试验所得出的结果通常情况下都比较准确,误差都比较小,这使得静载试验拥有得天独厚的优势。但静载试验也有着自身的不足,其缺点在于在试验过程中,要花费大量的人力物力财力,对试验场地要求较高,同时对于大吨位载荷试验存在着一定的安全隐患。因此在检测采用次数上就比其他的检测方法要少得多。
2.2高应变法的优缺点
高应变法的优点在于在试验的过程中,所用到的设备比较轻巧方便,不笨重;在检测速度上也比其他检测方法的速度快;与其他检测方法相比,高应变法在资金的使用上也比较节省;与静载试验相比,在检测范围上也要大很多,而且一些静载试验无法做到的事,高应变法也能够轻而易举地完成,比如说在桩基打桩的过程中,高应变法就能够随时检测到桩身的应力,可以随时了解锤击效率的高低,可以指明确定桩基长度的方法,可以告知该如何选择沉桩工艺参数。高应变法的缺点在于如果在试验过程中掌握不好力道,就会使桩基受到破坏。
2.3钻芯法的优缺点
钻芯法的优点在于比较科学、直观,而且实用性强。在实际检测的过程中,可以做到一次通过,就可以知道桩基及持力层各方面的状况,比如桩身砼质量、桩底沉渣、持力层情况、桩长等情况。钻芯法的缺点在于用于检测的时间比较多,在资金使用上花费比较多,而且在检测的过程中没有做到面面俱到,通常只是以点带面,这就很容易造成在检测过程中漏掉重要的信息;最为致命的缺点是钻芯法属于破坏性的试验,容易对于桩基产生不良影响。
3对于大直径端承桩,采用钻芯法代替静载试验或高应变法进行检测的可行性
从上面我们已经了解了三种检测方法的优缺点,对于静载检测或者高应变法的缺点已经了然于心。那么在进行大直径端承桩承载力检测的时候,受工程场地及荷载吨位的限制,一般难以采用静载试验或高应变法进行,故不妨采用钻芯法进行。在钻芯法检测过程中,沿长度方向在桩身上钻取桩身混凝土芯样及桩端岩土芯样,然后观看和测试钻取的芯样,根据测试结果评价成桩质量、持力层情况,从而推断桩基承载力是否满足设计要求。大量的工程实践证实了钻芯法用于检测大直径端承桩的成桩质量是符合要求的。由于大直径端承桩只受桩端端承力的影响而不受桩周土摩擦阻力影响,这样一来我们就可以通过观察桩身砼质量、桩长、桩底沉渣、持力层情况、砼芯样及岩土芯样抗压强度值等情况,推断出桩基的承载力。综合上述分析表明,对于大直径端承桩,采用钻芯法代替静载试验或高应变法进行桩承载力检测是具有可行性的。
4结语
综上所述,我们已经对三种检测方法有了详细的了解,在检测桩基承载力的过程中,要根据工程实际的情况,实事求是,采用不同的检测方法,这样才能够做到检测的科学性、针对性,而绝不能够照本宣科。
参考文献
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