7.1.1 本方法适用于判定单桩竖向抗压承载力、检测桩身完整性及监控预制桩打桩过程。
7.1.2 当桩身有严重缺陷或断桩时不得采用高应变法判定承载力。
7.2 仪器设备
7.2.1 检测仪器应具有信号显示、存储和分析、处理功能,并应符合现行行业标准《基桩动测仪》JG/T3055表1中2级标准的规定。
7.2.2 单击下桩的贯入度宜用精密水准仪等光学仪器测量。
7.2.3 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;锤击设备宜具有稳固的导向装置。检测用的重锤应材质均匀,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。当采用在自由落锤上安装加速度传感器的方式实测锤击力时,重锤应整体铸造,高径(宽)比应在1.0-1.5范围内。进行承载力检测时,锤重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或桩长大于30m时取高值。
7.3 检测工作
7.3.1 检测前准备工作应符合下列规定:
1 桩头露出高度应满足检测装置的要求。桩头顶面应平整,桩锤及桩头中轴线与桩身中轴线应重合。
2 桩头顶部应设置桩垫,桩垫宜采用10-30mm厚的木板或胶合板等材质均匀的材料。
3 对不能承受锤击的桩头应在检测前进行处理,处理应符合本规程附录A的规定。
4 传感器的安装应符合本规程附录B的规定。
5 预制桩承载力的时间效应应通过复打试验确定。
7.3.2 检测前参数的设定应符合下列规定:
1 桩身截面积、桩身波速、桩材质量密度及桩材弹性模量等参数应按测点处桩的实际性状设定。
2 测点下桩长和桩身截面积设定应符合下列规定:
1) 测点下桩长是传感器安装点至桩底的距离。
2) 对于预制桩,可根据建设、监理或施工单位提供的桩长和截面积设定。
3) 对于灌注桩,宜根据建设、监理或施工单位提供的完整施工记录设定。
3 桩身波速的初步设定应符合以下规定:
1) 钢桩为5120m/s。
2) 对于预制桩,可将桩打入前实测的桩身波速作为设定值,并应用实测桩底反射信号进行校核。
3) 对于灌注桩,在桩长已知的情况下,可根据实测桩底反射信号计算桩身波速;如桩底反射信号不明显,可根据桩身混凝土强度等级及实测经验等综合设定。
4 桩材质量密度的设定应符合下列规定:
1) 钢桩为7.85t/m(3上标)。
2) 预制桩为2.45-2.60t/m(3上标)。
3) 灌注桩为2.40t/m(3上标)。
5 桩材弹性模量应按下式计算:
E=P·C(2上标) (7.3.2)
式中 E——桩身材料弹性模量(kPa);
c——桩身波速(m/s);
p——桩身材料质量密度(t/m(3上标))。
6 采样时间间隔宜为50-200μs,采样点数不直少于1024点。
7 应变式力传感器和加速度传感器设定值应按检定或校准结果设定。
7.3.3 现场检测应符合下列规定:
1 检测前应对仪器、电源系统、传感器、连线、接地情况及设定参数等进行全面检查,确认无误后方可进行检测。
2 当采用自由落锤时,宜重锤低击,最大锤击落距不宜大于2.5m。
3 检测时宜实测单次锤击下桩的贯入度,单击贯入度宜在2-6mm之间。
4 当仅检测桩身完整性时,在能观察到桩底反射信号的前提下,可减轻锤重、降低落距、减小桩垫厚度。
5 发现波形紊乱,应分析原因;对有缺陷的桩,应先对实测信号作定性分析,找出桩身缺陷的数量和位置;桩身有明显缺陷或缺陷程度加剧时,应终止检测。
6 打桩监控应符合本规程附录C的规定。
7.3.4 每根受检桩记录的有效锤击信号应根掘单击贯入度、桩顶最大动位移、桩身最大拉(压)应力、缺陷程度及发展趋势等综合确定。
7.3.5 检测时要及时检查信号的质量,发现下列情况之一时应进行检查、调整或停止检测:
1 信号出现异常;或同一根桩进行多锤测试时,信号无规律。
2 传感器安装不良或出现故障;锤击严重偏心,两侧力信号幅值相差超过一倍;测点处混凝土开裂;桩身有明显缺陷并程度加剧。
3 力信号未归零。
7.4 检测结果
7.4.1 分析计算前,应对所有信号进行定性检查、分析。观察各信号反映出的桩的承载性状和桩身缺陷的程度,选取锤击能量较大的1-2击进行分析计算。
7.4.2 当出现下列情况之一时,其信号不得作为分析计算的依据:
1 测点处混凝土开裂或有严重塑性变形使力信号未归零。
2 锤击严重偏心,两侧力信号幅值相差超过1倍。
3 四通道信号不全。
4 由于触变效应的影响,预制桩在多次锤击下承载力有所降低。
7.4.3 分析计算前,可按下列方法确定桩身波速。
1 当桩底反射信号较明显时,宜根据实测信号的下行波上升沿的起点到上行波下降沿的起点之间的时差与已知桩长确定桩身波速(图7.4.3)。
2 当桩底反射信号不明显时,可根据桩长、波速的合理取值范围以及邻近桩的桩身波速等综合确定。
3 当确定后的桩身波速与原设定的桩身波速有差别时应将桩材弹性模量和力信号的幅度作相应的调整。
7.4.4 实测的力和速度信号第一峰起始比例失调时,不得进行比例调整。
7.4.5 用实测曲线拟合法分析计算时应符合下列规定:
1 实测曲线拟合法所采用的力学模型应能反映桩-土体系的实际性状。
2 拟合时间段长度在t(1下标)+2L/c后不应少于30ms。
3 拟合中选定的参数应在相应岩土层性状的合理范围内,各单元所选用最大弹性位移s(q下标)值不得超过相应桩单元的最大位移值。
4 拟合结束时,土阻力响应区段的计算曲线与实测曲线应吻合,其他区段的曲线应基本吻合,贯入度的计算值应与实测值接近。
7.4.6 凯司法判定单桩承载力可按下列公式计算:
1 1
R(c下标)=(1-J(C下标))·___·[F(t(1下标))+Z·V(t(1下标))]+(1+J(C下标))·___·[F(t(1下标)+2L/c)-Z·V(t(1下标)+2L/c)]
2 2
(7.4.6-1)
E·A
Z=——
C
(7.4.6-2)
式中 R(C下标)——凯司法判定的单桩承载力(kN);
J(C下标)——凯司法阻尼系数;
t(1下标)——速度波第一峰对应的时刻(ms);
F(t(1下标))—— t(1下标)时刻的锤击力(kN);
V(t(1下标))—— t(1下标)时刻的质点运动速度(m/s);
Z——桩身截面力学阻抗(kN·s/m);
A——桩身截面积(m(2上标));
L——测点下桩长(m)。
注:公式(7.4.6-1)仅适用于t(1下标)+2L/c时刻桩侧、桩端阻力均已充分发挥的桩。
7.4.7 用凯司法判定单桩承载力应符合下列规定:
1 桩径小于800mm,桩身材质、截面基本均匀。
2 J(c下标)值宜通过静动对比试验,结合实测曲线拟合法、桩端岩土层性状综合确定。用实测曲线拟合法确定J(c下标)值时,拟合计算的桩数不应少于受检桩数的30%,并不得少于3根。
3 在同一场地,桩型、截面积相同情况下,J(c下标)值的极差不宜大于平均值的30%。
7.4.8 当出现下列四种情况,应采用静载法进一步验证:
1 桩身存在缺陷,无法判定单桩承载力。
2 桩身缺陷对水平承载力有影响。
3 单击贯入度大,桩底同向反射强烈且反射波峰较宽,侧阻力波、端阻力波反射弱,即波形表现出竖向承载性状明显与勘察报告中的地质条件不相符。
4 嵌岩桩桩底同向反射强烈,且在时间2L/c后无明显端阻力反射。
7.4.9 桩身完整性检测应符合下列规定:
1 桩身完整性可用实测曲线拟合法评价。
2 对于等截面桩,桩顶下第一个缺陷可用桩身完整性系数评价。
3 对有浅部缺陷的桩,扩径桩,锤击力信号上升缓慢、力和速度信号比例失调的桩,其桩身完整性评价宜根据施工工艺、场地地质条件,力与速度信号的比例失调程度,结合实测曲线拟合法或其他检测方法综合评价。
7.4.1 0 桩身缺陷位置应按下式计算:
t(x下标)-t(1下标)
x=c.________________
2000 (7.4.10)
式中 x——缺陷位置与传感器安装点的距离(m);
t(1下标)——速度波第一峰所对应的时刻(ms);
t(x下标)——缺陷反射波峰所对应的时刻(ms)。