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高应变检测在工程基桩检测上应用和注意点分析摘要：高应变检测技术在现阶段已经广泛应用与基桩承载力的检测过程中，在实际应用过程中需要注意相关的注意事项。
检测人员需要合理选择检测时间及锤击能量，还需要对原始材料进行收集，并且对桩头进行处理，增强检测结果的准确性。
本文主要是对于高应变检测在工程基桩检测上应用和注意方面进行分析，提供给实践工作重要的依据。
关键词：高应变检测；工程基桩检测；应用情况；注意点1.基本原理高应变检测的基本原理就是往桩顶滞轴向施加一个冲击力，使桩产生足够的贯入度，实测由此产生的桩身质点应力和加速度的响应，通过波动理论分析，判定单桩竖向抗压承载力及桩身完整性的检测方法。
用重锤冲击桩顶，使桩~土之间产生足够的相对位移，以充分激发桩周土阻力和桩端支承力．从桩身运动方向来说，有产生向下运动和向上运动之分。
习惯把桩身受压(无论是内力、应力还是应变)看作正的，把桩身受拉看作是负的；把向下运动(不论是位移、速度还是加速度)看作正的，而把向上的运动看作负的。
由于应力波在其沿着桩身的传播过程中将产生十分复杂的透射和反射，因此，有必要把桩身内运动的各种应力波划分为上行波和下行波。
由于下行波的行进方向和规定的正向运动方向一致，在下行波的作用下正的作用力(即压力)将产生正向的运动，而负的作用力(拉力)则产生负向的运动。
上行波则正好相反，上行的压力波(其力的符号为正)将使桩产生负向的运动，而上行波的拉力(力的符号为负)则产生正向的运动。
由于锤击所产生的压力波向下传播，在有桩侧摩阻力或桩截面突然增大处会产生一个压力同波，这一压力回到桩顶时，将使桩顶处的力增加，速度减少。
同时，下行的压力波在桩截面突然减小处或有负摩阻力处，将产生一个拉力回波。
拉力波返回桩顶时，将使桩顶处的力值减小，速度增加。
掌握这一基本概念就可以在实测的力波曲线和速度曲线中根据两者变化关系来判断桩身的各种情况。
2.高应变检测方法的概况伴随着高应变检测技术的不断发展，很多学者在研究以后均提出诸多的高应变确定基桩承载力举措，而且方法不一，应用的范围较为广泛，主要的方法概括为以下的几方面：(1)凯斯法（Case法）桩身受一向下的锤击力后，桩身向下运动，桩身产生压应力波P（T），在桩身的每一载面Xi处作用有土的摩阻力R（I,t），应力波到达该处后产生生一新的压力波向上和向下传播。
基桩高应变动力检测在端承桩工程中的应用及动静对比分析摘要：文中针对高应变法在端承桩检测时的实际应用以及高应变法与静载法的实际对比。
关键词：高应变法工程应用，动静对比。
1概述随着我国工程建设的蓬勃发展，在高层建筑、厂房、桥梁、港口等工程中大量采用预应力管桩基础，实践证明它是一种极为有效的、安全可靠的基础形式。
如此大的用桩量如何保证施工质量，一直倍受各参建单位的关注。
因此如何在检测中合理地确定桩的承载力，是一件具有十分重要意义的工作。
基桩检测的主要目的之一是确定单桩承载力，常用的方法有静载试验和高应变法，公认的检测单桩承载力最直接、最可靠的方法就是静载试验，但静载试验存在检测速度慢、时间长、设备笨重、费用大等缺点。
我国现行《建筑基桩检测技术规范》规定，预应力管桩可采用高应变法检测承载力，当本地区有相近条件的对比验证资料时，高应变法可作为单桩竖向抗压承载力验收检测的补充。
在我国南方软土地区，工程地质条件和桩型比较适合采用高应变法检测，因此高应变法在南方使用时间较长，经验积累较多。
在东北地区，由于基桩承载力较高，桩长较短，实际工程地质条件和桩型与高应变法检测理论基础存在一定差异，因此高应变法使用时间较短、经验积累较少，个别检测单位，为了经济利益，不按规范要求进行检测，特别是在锤击设备的重量选择上，粗制滥造，造成各参建单位认为高应变法得出的检测数据不可靠，不愿意使用该检测方法！如何快速、准确采用高应变法检测得出实际单桩竖向抗压承载力，如何进行动静对比分析等问题是长期困扰测试人员的一大难题。
2高应变法分析系统简介我们采用中国建筑科学研究院生产的BETC桩基动测仪，该系统采用2支压电式加速度传感器，2支应变式力传感器。
锤击装置为导向架和重锤。
检验方法为将2支加速度计和2支应变计分别对称安装在距桩顶2D的桩侧表面。
锤下落瞬时冲击产生的加速度和力信号经过软件的处理后存入磁盘，同时显示实测波形；原理及分析方法为利用FEIPWAPC软件进行波形拟合分析。
浅议高应变法在桩基检测中的应用目前高应变法主要有动力打桩公式法、波动方程法、Case法、曲线拟合法、锤击贯入法和动静法等。
桩基动测具有费用低、快速、轻便、适于普查等优点，这大大地促进了桩基动测技术的研究和应用。
一、现场测试技术高应变动力测试数据采集质量直接关系到计算结果的准确性。
正确采集信号是良好结果的前提条件。
1、桩头处理对数据曲线的影响。
桩头质量好坏直接影响波的传播效果，对于桩头的处理应先凿掉桩顶部的破碎层和软弱混凝土，对灌注桩、桩头严重破损的混凝土预制桩和桩头已出现屈服变形的钢桩，试验前应对桩头进行修复或加固处理。
桩头顶面应水平、平整，桩头中轴线与桩身中轴线应重合，桩头截面积应与原桩身截面积相同，桩头主筋应全部直通至桩顶混凝土保护层之下，各主筋应在同一高度上。
距桩顶上1倍桩径范围内，宜用3mm—5mm钢板围裹或距桩顶1.5倍桩径范围内设箍筋，间距不宜大于100mm。
桩顶应设置钢筋网片2—3层，间距60mm—100mm，桩头混凝土强度等级宜比桩身混凝土提高1—2级，且不得低于C30。
桩头应高出桩周土2—3倍桩径，桩周1.2m以内应平整夯实。
桩头混凝土强度等级宜比桩身混凝土提高1～2级，且不得低于C30。
2、锤击能量对高应变测试的影响。
高应变动力测试时，锤击能量大，对桩头的处理要求也更高，一定要高度重视认真对待。
对于混凝土钻孔灌注桩，要認真截除污浆或不密实部分，然后外接一段等截面桩头，其长度一般不小于2倍桩径，混凝土强度等级提高1—2级（不得低于C30）。
外接桩头时要将桩身主筋延伸至桩顶，桩顶还应设置二三层钢筋网片，网片间距5cm左右，顶层网片要有适当的混凝土保护层（一般5cm）这样既可防止桩头开裂，保证试验成功，又可保护传感器不至损伤。
桩头几何轴线要求与桩身重合，桩头表面要水平，桩头外壁要求光滑密实，以利于安装传感器并采集到良好的应力应变信号。
3、传感器的安装对高应变测试的影响。
传感器直接测到的信号是检测面上的应变和加速度的信号，要根据其他参数设定值计算后才能得到力和速度信号。
基桩检测中的静载试验法与高应变法的应用探讨摘要：随着我国时代的发展，对建筑工程质量越来越重视。
目前在我国的建筑行业中，对基桩承载力检测常用的两种方法是静载试验法与高应变法。
本篇文章主要讲述了基桩检测中静载试验法与高应变法的应用探讨。
关键词：基桩检测；静载试验；高应变法在建筑工程中，桩基础是工程建设中最常见的一种基础形式。
由于桩基工程属于地下高度隐蔽工程，其质量受工程地质条件、施工工艺等诸多因素影响，相对难以控制，更加容易存在安全隐患。
桩基础施工若控制不好，会出现质量问题，对上部结构有直接的影响，后果也不堪设想。
因此，桩基检测是桩基工程中一个必不可少的关键环节。
基桩常见的承载力检测方法是静载试验法与高应变法，由于这两种方法检测的原理与使用范围都有着一定的区别，两种方法各有自身的优点和各自的不足之处。
本文主要分析了静载试验法与高应变法两种检测方法应用的探讨，讨论其在基桩检测中各自的一些优缺点。
1、静载试验法的应用探讨静载试验法是通过反力装置给试验桩施加荷载，反力装置一般为堆重平台或者锚桩等，并同时监测桩的位移，获得基桩的位移—荷载曲线，从而判断基桩的承载力。
确定单桩竖向极限承载力，作为设计依据，或对工程桩的承载力进行抽样检验和评价。
当埋设有桩底反力和桩身应力、应变测量元件时，尚可直接测定桩周各土层的极限侧阻力和极限端阻力。
该方法在目前是一种最直观、可靠的检验单桩极限承载力的方法。
关于静载试验的检测方法，大致分为以下三种：堆载法、锚桩法和自平衡法。
本文将三种检测方法的优缺点，进行了较详细的比较，以及优缺点分别探讨如下： 1.1、堆载法优点：堆载反力梁装置使用比较广泛，其承重平台搭建简单，适合于不同荷载量试验，及不配筋或少配筋的桩，可对工程桩进行随机抽样检测。
在千斤顶配合下，该装置可以将力比较均匀而缓慢地施加到桩上，能明显改善电动油泵加载中的过冲现象，从而使荷载量的大小比较容易控制。
缺点：由于开始试验前，堆重物的重量由支撑墩传递到地面，使桩周土受到了一定的影响，而且大吨位试验时，若用袋装砂石或场地土等作为堆重物，由于上部荷载较大，造成安装时间较长，而且需要进行技术处理，以防鼓凸倒塌。
高应变动力测桩法在桩基检测中的应用【摘要】：桩基检测是保证桩基质量的重要技术措施，本文以下内容根据笔者多年的工作实践经验，对高应变动力测桩法在桩基检测中的应用进行了简要的介绍，仅供参考。
【关键词】：高层建筑；混凝土；施工技术Abstract: Pile testing is an important technical measure to ensure pile quality, the content of this article the author many years of practical experience, a brief introduction to the high strain dynamic testing of piles in pile testing, only reference.Key words: high-rise buildings; concrete; construction technology1、前言改革开放以来，随着经济和科技的不断发展，桩基的检测方法和技术不断更新，极大的保证了桩基质量。
高应变动力测桩法作为桩基的检测方法中的一种，其是通过分析桩在冲击力作用下产生的力和加速度，确定桩的轴向承载力，评价桩身的完整性，并分析土的阻力分布、桩锤的性能指标、打桩时桩身应力及瞬时沉降特性，其在桩基检测中已经得到了广泛的应用。
本文以下内容根据笔者多年的工作实践经验，对高应变动力测桩法在桩基检测中的应用进行了简要的介绍，仅供参考。
2、高应变动力测桩法概述动力试桩法是在打桩动力学研究的基础上发展起来的，是以重锤锤击桩顶，产生应力波以一定速度沿桩身轴向传播，引起桩身各截面运动，产生速度和位移，激发桩周的土阻力；土阻力对桩周的反作用，在桩内形成向上传播的压缩波和向下传播的拉伸波。
PDA打桩分析仪通过装在离桩顶至少二倍直径的桩身上的一对力传感器和一对加速度传感器，测量桩身顶部的力和速度，用波动方程计算出与桩运动相关的土的静阻力、动阻力及桩身的缺陷程度，从而预测桩的极限承载力，并对桩身的完整性进行评价。
高应变法1 适用范围1.1本方法适用于检测基桩的竖向抗压承载力和桩身完整性；监测预制桩打入时的桩身应力和锤击能量传递比，为选择沉桩工艺参数及桩长提供依据。
1.2进行灌注桩的竖向抗压承载力检测时，应具有现场实测经验和本地区相近条件下的可靠对比验证资料。
1.3对于大直径扩底桩和预估Q-s曲线具有缓变型特征的大直径灌注桩，不宜采用本方法进行竖向抗压承载力检测。
2 仪器设备2.1检测仪器的主要技术性能指标不应低于现行行业标准《基桩动测仪》JG/T 3055规定的2级标准，且应具有保存、显示实测力与速度信号处理与分析的功能。
2.2锤击设备应具有稳固的导向装置；打桩机械或类似的装置（导杆式柴油锤除外）都可作为锤击设备。
2.3高应变检测用重锤应材质均匀、形状对称、锤底平整，高径（宽）比不得小于1，并采用铸铁或铸钢制作。
当采取自由落锤安装加速度传感器的方式实测锤击力时，重锤应整体铸造且高径（宽）比应为1.0～1.5范围内。
2.4进行高应变承载力检测时，锤的重量应大于预估单桩极限承载力的1.0%~1.5%，混凝土桩的桩径大于600mm或桩桩长大于30m时取高值。
2.5桩的贯入度可采用精密水准仪等仪器测定。
3 现场检测3.1检测前的准备工作，应符合下列规定：1 预制桩承载能力的时间效应应通过复打确定。
2 桩顶面应平整，桩顶高度应满足锤击装置的要求，桩锤重心应与桩顶对中，锤击装置架立应垂直；3 对不能承受锤击的桩头应进行加固处理，混凝土桩的桩头处理应符合本规范附录B的规定；4 传感器的安装应符合本规范附录F的规定；5 桩头顶部应设置桩垫，桩垫可采用10mm～30mm厚的木板或胶合板等材料。
3.2参数设定和计算应符合下列规定：1 采样时间间隔宜为50μs～200μs，信号采样点数不宜少于1024点；2 传感器的设定值应按计量检定或校准结果设定；3 自由落锤安装加速度传感器测力时，力的设定值由加速度传感器设定值与重锤质量的乘积确定；4 测点处的桩截面尺寸应按实际测量确定；5 测点以下桩长和截面积可采用设计文件或施工记录提供的数据作为设定值；6 桩身材料质量密度应按表3.2取值；表3.2 桩身材料质量密度（t/m3）7 桩身波速可结合本地经验或按同场地同类型已检桩的平均波速初步设定，现场检测完成后应按本规范第4.3条进行调整；8 桩身材料弹性模量应按下式计算：2E（3.2）=ρ∙c式中：E——桩身材料弹性模量（kPa）；c ——桩身应力波传播速度（m/s）；ρ——桩身材料质量密度（t/m3）。
浅谈高应变动测法在基桩检测中的应用摘要：本文结合桩基工程检测实践，简要介绍了高应变动力测试技术的原理与方法以及影响桩基测试结果的因素，通过具体的检测工作，对高应变检测技术在工程上的应用进行分析探讨，可供同类工程技术人员参考。
关键词:基桩；高应变检测
1前言
近年来，随着我国高层建筑数量的增多，各种类型混凝土灌注桩的大量应用，出现了许多新的质量问题。
桩基是隐蔽工程，支撑着地面上的构筑物，它是建筑物的基础，其质量优劣直接影响到这些建筑物的安全。
在桩基础的施工过程中，桩基检测是一个不可缺少的环节。
高应变动测法是用一种高能量的动态冲击荷载代替静态维持荷载，使桩周土的阻力充分发挥，通过波动方程求解单桩极限承载力的方法。
该方法用时短、费用低、效率很高，有其无可比拟的优点，在世界范围内得到了广泛的应用。
文中笔者结合桩基工程检测实践，对高应变检测技术在工程上的应用进行分析探讨。
2高应变检测原理及方法
高应变动力法测试技术于20世纪80年代随美国
pdi( piledynamics，inc.) 公司的pda(pile driv-ing analyzer)仪器引入我国，90年代初国内类似的仪器和计算软件也相继面世。
近几年随着国内高层建筑数量的增多，该技术得到了广泛的应用和
发展。
它是通过在桩顶量测被激发的阻力产生的应力波和速度波来确定承载力的。
目前工程界应用最广泛的高应变动力试桩法主要有以下几种：
2.1 波动方程法
波动方程法即史密斯于1960年所提出的方法，在“打桩分析的波动方程法”这一著名的论文中，他对锤——桩——土体系提出了用一系列质量块、弹簧和阻尼器组成的离散化计算模型，以锤心初速度作为边界条件，然后利用差分程序编程计算，求出了精确的数值解。
由于波动方程法便于计算机编程处理，因此现有的基桩高应变动测技术基本上都是采用该方法为基础。
2.2case 法
case法是一种简化分析方法，通过列一些假设条件获得一维波动方程的一个封闭接，建立了土阻力和桩顶波之间的一个简单关系，进而求得基桩极限承载力与桩顶所测得的压力和质点速度值的关系。
2.3波形拟合法
虽然case法具有简单易用的特点，但也具有一定的理论缺陷。
波形拟合采用数值试算的方法，有效地克服了case 法的缺陷。
其基本思路是：在锤击过程中，可以得到两组实测曲线，即力和速度随时间变化曲线。
利用其中一组曲线并对桩身阻抗、土阻力及其他
所有桩土作出假定来推求另一组曲线值，利用推求值与另一组实测曲线值对比。
若不满足则调整假设值继续试算，直到计算值与实测值相符合，此时的桩土参数即为实际的桩土参数值。
该方法充分利用了动测过程中所测得的实测值，辅以计算机试算能够有效地确定基桩承载力。
3高应变检测法中的影响因素分析
3.1原始资料的掌握程度
能否达到或超过桩基设计承载力是检测的最终目的，详细掌握原始工程地质条件则是检测成功的重要保证。
高应变动力试桩的分析过程是一种判断的过程，可靠的原始资料是技术人员进行思考和判断的重要依据。
地质勘察报告中土层静力触探曲线描述的贯入阻力分布、砂土的密实度、黏性土的稠度、土层埋深以及其他一些性质指标是作为计算土参数选取的重要依据。
分析过程中需要不断地拿原始资料同实测分析结果相互验证，从而准确地确定各个参数的取值。
3.2锤击能量的影响
高应变动力检测所测桩的承载力实际上是实测结果中计算求得的试验当时实际激发的土阻力。
锤击能量的选择实际上就是选择合适的锤重和落距，使土阻力能充分激发出来。
如果锤击能量低，则桩周土的阻力不能完全被激发出来，导致结果偏低；如果锤击能量过高，则导致桩身位移过大，易造成薄弱截面的破损。
因此，锤击
能量的选择是影响桩基检测精度的一个重要因素。
在高应变动测过程中，应遵守重锤低击的原则。
理想的冲击力应是能够充分发挥出土的阻力，并且冲击力持续时间应尽可能长。
锤重增加可以延长冲击力的作用时间，这对提高高应变动力试桩的准确性有益；而落距增大后，冲击力的持续时间将不变，因此，盲目地提高重锤的落距，在桩中引起拉应力，容易使桩顶的打击力发生偏心，致使桩顶局部锤击应力过大而可能使桩头打坏。
3.3传感器安装的影响
高应变动力检测是通过在桩顶附近采集得到的桩身力信号和运动速度信号，计算得出桩周土对桩产生的阻力，实际检测中传感器直接获得的是其安装截面的应变和加速度，要获得力信号和速度信号还要人为地输入一些计算参数，如弹性波速、弹性模量和传感器安装截面积等。
这些数据越接近传感器安装截面的实际情况，力和速度信号的定量精度就越高。
3.4 桩土时间效应的影响
高应变动力检测不能只考虑到桩身强度，还应充分注意到桩土的时间效应对检测结果有很大影响。
成桩后，岩土对桩的阻力是随时间的延长而不断发生变化的，一般情况下，岩土阻力随歇后时间的延长而增大，其原因是受成桩过程中土体强度的恢复、孔隙水消散和桩土界面上的一系列物理化学过程的影响。
除了设计、施工的因素外，某些特殊的桩端持力层由于施工的扰动或地下水的浸入等
其他因素也会使强度下降。
因此，桩的时间效应问题是影响高应变动测结果又一不可忽视的因素。
4提高检测精度的主要措施
1).充分了解掌握工程地质条件和桩基的设计、施工情况，合理地选取计算模型；
2).合理选择锤击能量，锤的重量必须大于预估单桩极限承载力的1 %，要遵守重锤低击的原则，在贯入度合适的情况下，尽可能地选择较重的落锤；
3).传感器应分别对称安装在桩顶下的桩侧表面，且距离桩顶不小于2倍桩径，如条件允许，应尽量往下安装；
4).考虑桩土的时间效应，在土强度充分恢复后，合理选择检测时间；
5).加强培训，提高检测技术人员的素质，积累丰富的实践经验。
5高应变动力法工程检测实例
5.1实例一
江门市某工厂厂址周围公路环绕，交通便利。
地形平坦开阔，总趋势南高北低，大致向北稍有倾斜。
厂区地基土层由第四系全新统(q3) 和晚更新统(q4)松散沉积物组成为洪积相沉积，岩相在垂直、水平方向上有较大变化，常以交互层和过渡相、透镜体形式出现。
地层主要由黏性土局部夹砂组成，岩性相对较弱，不能用作主体建筑物天然地基，需要采用桩基等方法予以处理。
5.1.1测试结果及分析
6根工程桩高应变动力测试结果见表1，6根工程桩高应变检测时，检测了每一锤击力作用下桩的贯入度，单击贯入度都大于2.5 mm，表明桩周土产生塑性变形，桩周土阻力得到了充分的发挥。
表1 桩基高应变动力测试结果
根据高应变动力测试，6根工程桩单桩垂直极限承载力实测结果是:a82号桩为536 kn，a78号桩为626 kn，a79号桩为593 kn，a171号桩为619 kn，a175号桩为527 kn，a177号桩为622 kn，6根工程桩的单桩垂直极限承载力均满足设计荷载220 kn的要求。
5.2实例二
本站使用高应变和静载相结合的方法对江门市某工地的全盘桩基进行检测。
在高应变检测其中一座建筑物的8#桩时出现了数据异常，用波形拟合法进行数据拟合，拟合结果图形见图1。
图1拟合结果图
经过拟合分析，得出8#桩的极限承载力为2 338 kn。
然后再对该8#桩进行静载荷实验，通过q－s曲线图可近似确定在沉降值为4cm 时对应的力值约为2 250 kn，最终极限承载力取值为2 160 kn。
两种检测方法得出结果十分接近，因此证明了高应变检测方法具有相当的可信度和准确性。
6结束语
高应变检测技术已广泛应用于基桩承载力检测中，从总体上讲
高应变动力试桩法是一种有效的试桩方法，具有很大的推广价值。
无论case 法还是波形拟合法都是一种半经验性的试桩方法，所以高应变动力试桩法要求测试人员必须受过专业训练，具有较高的技术素养和丰富的试桩经验。
工程现场的地质资料、桩的设计资料和工程施工的原始记录，对于提高分析结果的精度有着极为重要的意义，应该准确提供和掌握。
在从事高应变动力试桩时，应该注意选择合适的锤重和落高，加固桩头，合理安排锤击顺序和实施细节，以保证取得适当的位移，并使各种不利因素的影响减小到最小。
注：文章内所有公式及图表请用pdf形式查看。
