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岩土研究院

桩基动力检测误差分析

339 2022-07-06 09:50:36

一、概述

近年来,随着科学技术的发展,桩基动测技术在工程中得到广泛的运用。

动力检测技术最早起源于 20世纪 50年代的一些发达国家。我国源于70年代,至今已有二十几年的历史,其技术发展较为迅速。动力检测技术无论理论到实践,还是从设备生产到工程的实际运用,涉及面都比较广泛.与动测技术相关联的技术有力学、机械振动、电子学等领域,因而动测技术是一门新兴技术。动测技术的发展,大大加强了桩基的检测手段,对保证工程质量、节约工程造价等方面也起到了重要的作用。


然而,近年来动力检测的应用也产生了不少问题。测缺方面,经常出现误判。动测提供的承载力误差较大,而且这种误差往往难以控制。 由于动测提供的成果不准确性给工程带来严重影响,有的甚至造成严重的工程事故。


因此,动测成果对于业主设计单位及质量监督部门来说,首先关心的是以下几个问题∶

1检测报告所提出的承载力有没有误差?误差是多少?

2.检测报告提出的缺陷是否准确,成果是否可靠?

3检测报告中试桩的抽检数应是多少,抽样数及其代表性是否充分?


一句话,动测技术发展到今天,动测的成果是否可靠?设计人员及质量监督部门怎样使用动测报告?

在本节中,笔者将根据几年来在试验工作中的一些经验总结及研究成果来探讨这个问题。


二、动测成果误差的成因

众所周知,现有的确定单桩承载力的方法很多,这些方法可分为两大类∶第一类方法是通过实际试桩进行试验测定,称为直接法,第二类方法则是间接根据地质勘察获得的地质参数通过计算而得。

动测方法,有的学者将其归类为直接方法的一种。实质上,动测方法虽然直接对桩进行动测试,但还通过间接的方法来判断桩的质量并确定单桩承载力,只不过是计算单桩承载力时增加了应力、速度、加速度、应变等一些动态参数。由于计算机直接用于采样及计算,所以,能现场采样现场计算出检测成果。


造成动测误差的成因,主要是以下几个方面。

1.测试人员自身素质及经验

任何先进的仪器只能是一种工具。检测工作中,测试人员的自身素质和实践经验是很重要的。测试人员对仪器的熟练程度、测试方法的理解程度、对现场地质情况以及对桩本身的施工情况的了解程度等,都可能直接影响到测试成果的准确性。另外,目前的测试仪器大多采用电子计算机控制,利用计算机进行现场采样、计算结果及分析成果,但计算机是代替不了一些测试参数及一些修正系数的选定,这一点仍由测试人员来确定。因而测试人员的自身素质及实践经验,对造成动测误差是一个相当重要的因素。


2.仪器设备自身的误差

目前,国内投入使用的仪器种类繁多,有直接从国外引进的,有国内自行研制生产的,但由于种种原因.这些仪器都还存在着不尽人意之处。从国外引进的仪器,由于存在着与我国实际情况配套适应问题,从而给用户带来许多不便。有人认为国外引进的、技术起点高,价格也比较高、质量一定有保证.这种想法显然是不成立的。而在国内,虽然生产厂家较多,但是生产的仪器历史不长,不够成熟,有待进一步完善。所有这些因素,都使仪器自身存在着不可避免的误差。


3.测试对象、条件,对测试成果的影响

不同的测试对象及测试条件,对测试成果将会带来一定影响。因为测试时采用的激振力、仪器灵敏度档位,对不同桩径、桩长、不同场地条件应有所不同,才能获得最佳采样精度,获得准确的实验成果。该问题处理不好,测试结果自然会产生误差。


4 .检测方法

目前,在实际运用中小应变测试主要采用反射波法、机械阻抗法、动力参数法等;大应变测试主要采用 case 法、锤贯法等。由于不同方法,测试的参数选定不尽相同,因而在不同的工程情况中,对不同的桩型采用不适应的方法也会对测试成果造成误差。


5环境因素影响

如果测试场地周围有振动、磁场及其他干扰源,那将会对收集到的原始数据造成一定的叠加影响,这类干扰如不在分析判断中加以排除,就会导致判断错误,得不到正确的结果。


6.检测试验报告的表达方式

无论采用何种方法,最终提供给设计部门,质量监督部门及使用单位的成果是书面报告,由于除规程所规定的一些要求外,一些相关因素目前还没有统一标准,现行的报告五花八门,有的不附测试曲线,有的不标明判识点,有的不给出所选参数,所以常常给使用单位的工程技术人员造成一些误解,严重的会给工程带来损失。


以上六方面因素,如有某一点处理不当都会使成果"差之分毫,失之千里",因此准确了解这些因素并正确处理其关系,是检验评价动测成果精度及准确性的关键。


三、结 论

从现有的几种测试手段来看,小应变及大应变等不同方法对工程检测情况,采用反射法对检测桩身质量,准确率比较高,只要安装无误,准确率可达 90%以上。笔者几年的统计开挖验证结果准确率为96%。但小应变检测桩身承载力时,可靠度就比较低,目前小应变承载力的测试误差在 35%左右甚至更高。这里需指出的是,有的仪器生产厂家提出小应变测承载力误差为15%以内甚至更小,从目前的技术来看是靠不住的,对于这个问题应当引起工程界的注意。所以小应变提供的承载力值只能仅供参考。当测试场地内有静载试验桩时,可与其做动、静对比,能取到较好的效果。


而大应变测试桩身承载力时,由于该方法是近似模拟静载试验,采用大吨位锤对桩顶施加一个短暂、快速的冲击力,从而使产生位移,得到的承载力值比较准确,因而误差较小,目前大应变测试承载力误差一般为15%~30%。如同一场地有静载试验测桩作对比修正,精度会更高一些。对于一些重要建筑,应严格按有关规范要求进行静载试验。

虽然动测技术发展较为迅速,目前尽管也存在着许多缺陷,但仍是一种很好的检测手段。有条件时,做部份静载试桩的动测试验,即做进一步的动、静对比,寻找场区内动、静测结果之间的修正系数。在桩身的测缺方面,可采用小应变方法。而对于一些工期时间紧、场地条件不允许做静载试验的工程,则用大应变方法来测试桩身的承载力,也可收到较好的效果。对工程较多的场地,可做部份静载试验,其它用动测来解决。动、静并行,可收到经济、省时、准确的目的。


总之,对于动测,根据工程实践的情况,从目前的技术水平来看,可得到以下几条结论∶

1.小应变,技术较为成熟可以直接使用其成果;

2 .小应变动测承载力结果只能作为参考,不能作为设计依据及验收依据。如有静载试桩作为对比,则参考值把握较大;

3.大应变测出的承载力可以作为设计依据,测试必须明确给出测试数据、参数及结论。


对于动力检测的误差及成果评估,必须给予高度重视。测试单位及成果使用单位应注意以下几点∶


(1)根据行业要求,测试人员必须有上岗证,要重视人员素质、队伍建设;

(2)透彻了解设备性能、参数设置等,谨防设备误事;

(3)注意避免环境因素的影响,避开干扰源;

(4)对不同的测试对象,选择适当的检测方法。桩的抽检比例应严格按行业有关规定执行;

(5)准确表达测试结果,规程中已有的应严格按规定执行,如没有标准的应作好成果的技术交底及一些数据解释工作;

(6)设计单位及质量监督部门,则应对检测单位的资质、测试方法、检测成果进行核查后方能使用。


随着相关技术的发展,动测技术会日趋完善。只要认真总结、不断改进,动测误差及成果应用等问题就会得到很好的解决。

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