浅谈桩基础的检测

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桩基础的承载力与所在土层有性质直接关系，在设计过程中，通过地质勘察资料中的地层参数计算的单桩承载力只是理论值，跟实际值往往有一定差距，因此，在设计之前必须通过现场试验得到真实的单桩承载力以对理论值进行校核，如此才能得到适合工程需要的设计值，才能进行下一步设计。目前，工程中最可靠的传统试验方法是单桩静载试验，这种方法直观、有效，经过国内外多年的工程实践和经验积累已经成为一种通用且不可或缺的设计过程，其他方法只能作为该方法的补充和参考。

一、试桩静载试验分类

目前，试桩的静载检测主要方法有单桩竖向抗压静载试验、桩身应力测试、单桩水平静载试验、单桩竖向抗拔静载试验、高应变法动力测试、低应变法动力测试的测试方法。

二、试桩静载试验工作的目的

1)确定单桩竖向抗压极限承载力；

2)测定桩周各土层的极限侧阻力和极限端阻力；

3)确定单桩水平极限承载力；

4)确定单桩抗拔极限值；

5)通过试桩的低应变动力测试，检验其桩身完整性；

6)通过试桩的高应变动力测试，并与静载试验结果对照，为工程桩的测试提供动力测试参数；

7)通过试桩确定工程桩的施工工艺及测试方法。

三、试桩静载的试验方法

静力荷载测试

1．桩身应力测试

桩身埋设钢筋应力计，测试钢筋应力计需在钢筋笼制作时，将钢筋应力计焊接在主筋上，然后连接杆与主筋相匹配对齐，两边相应长的钢筋与其满焊。焊钢筋笼、混凝土灌注时，注意保护钢筋应力计的信号屏蔽导线。根据场地地层勘察结果，设置钢筋应力计的埋设位置，每个断面设两个钢筋应力计。

（1）桩身轴力

在地层界限处，同一截面埋设2个应力感应装置。一般应将有效观测数据代入事先标定的应力表达公式计算该应力计的应力值，然后对计算结果进行平均处理，计算实际的钢筋应力。

钢筋的自振频率与作用应力的关系：Ss=kv(fo-fi)(1.1)

式中：Ss—钢筋应力，kPa；

kv—传感器系数，其数值与承压膜和钢弦的尺寸及材料性质有关，通过标定确定；

f0—零压力(大气压力)下钢弦的自振频率；

fi—某时刻的钢筋压力作用下钢弦的自振频率。

将钢筋应力计的标定结果进行回归整理，确定各钢筋应力计的应力和振动频率或者和应变值之间的函数关系，然后将工程中测到的振动频率通过上述的函数关系转换成各钢筋应力计的应力，计算桩身的各截面的轴力。由于传感器的标定状态和其实际工作状态有一定区别，可能造成其零点的漂移，但并不影响其标定关系，因此在其工作状态下必须在受力前测读新的零点f0，据此计算Pi。

桩身内力的计算实质上是计算桩身各观测截面的钢筋应力q1与混凝土应力q2之和，则可根据K值法直接计算桩身内力，即q1+q2=SsK，根据计算结果可绘制桩身轴力分布图。

（2）桩侧摩阻力

桩侧阻力在某级荷载作用下只要计算出q3

q3=q-ssk

式中：q3—计算截面以上的总摩阻力；

q—桩顶总阻力。

将计算截面处的q3增量除以计算段的桩身侧面积，即可得到该级荷载作用下计算截面所代表的分层侧摩阻力。

各级荷载下，相邻两个量测断面桩身轴力的差值即等于土体作用在该段桩身侧壁上的总侧摩阻力Fi。因此，在n级荷载下，第i段土层的单位侧摩阻力Tin值即为：

式中：u—桩周长；

li—量测断面间距。

各分层的极限侧摩阻力可根据分级荷载作用下摩阻的变化特征进行判断，一般达到极限侧摩阻力时，摩阻力将不随分级荷载的增大而增大，反而会有所减小。根据摩阻计算结果可绘制桩身摩阻分布图。

（3）桩端阻力

桩顶荷载减掉桩身侧摩阻力后即为桩端阻力。通过分析应力测试成果绘制试桩桩身轴力及桩侧摩阻力曲线。

动力荷载测试

1. 高应变法试验

上世纪70年代形成的“锤击贯入法”已经有了高应变法的雏形[43]，到了上世纪80年代的时候高应变动力测试分析方法就已经成形了[44～45]。

高应变动力测试确定桩的单桩极限承载力、桩端阻力和桩侧摩阻力；高应变现场工作时，将一对加速度/应变传感器组成一组传感器，两组传感器用螺丝固定在距桩顶下侧面处，且处于同一水平面呈对称分布。打桩锤击开始后，传感器将拾得的锤击信息传至PDA机内，加速度经积分变成速度—时间变化曲线，同时由应变传感器测得的应变，乘以桩的弹性模量E和截面积A，成为锤击力—时间变化曲线，现场可用Case法对量测信息作初步分析，同时将信息存在PDA机内，在室内作进一步分析计算。对测试成果进行Case法、CAPWAP-C法分别进行分析。高应变动力测试实施流程见图2.1。

2． 低应变法试验

低应变动力测桩技术具有周期短、耗资少以及对桩身质量测试效果明显等优点，所以日益受到土木工程界的关注[46]。上世纪60年代“机械抗阻法”的产生使得低应变法动力测试开始得到发展，Davis这方面的做了大量的实验研究[47]。低应变动力测试在理论上属弹性波反射法。现场测试时，将加速度传感器安置在桩顶平面上，用特制的锤子敲击桩顶，经PRT(T)桩身完整性测试仪接收、存储、并采用相关软件进行分析、计算、打印。