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歐美大地 基樁檢測
基樁檢測
高應(yīng)變測試現(xiàn)場檢測階段的五個關(guān)鍵問題
發(fā)布時間:2021-11-30 瀏覽次數(shù):131547 來源:歐美大地

自從上個世紀(jì)90年代EPC引進(jìn)美國基樁動力學(xué)公司PDI動力測樁技術(shù)開始,就一直受到國內(nèi)檢測同行的信賴。PIT低應(yīng)變檢測是基樁完整性普檢的有效手段,PDA高應(yīng)變測試在各個不同的應(yīng)用場景如承載力復(fù)核、打樁監(jiān)控、巖土勘察中占有重要的地位。還有一些新的前沿技術(shù)如熱法樁身完整性測試TIP、混凝土厚度測試ACT、沉渣厚度定量測試SQUID等,在國外應(yīng)用廣泛,我們EPC也正在積極的做國內(nèi)推廣,目的是為了更好的服務(wù)基樁檢測客戶、更好的服務(wù)國內(nèi)建設(shè)項目。

如同所有的物探方法論一樣,基樁動力測試也需要在滿足一定的應(yīng)用場景、滿足合適的應(yīng)用條件下,才能得出符合實際的結(jié)果。不能背離了這個前提,不能濫用。為了讓大家更好的理解動力測試技術(shù),我們將分10期來詳細(xì)討論一下基樁動力檢測的一些細(xì)節(jié)問題。

今天講第一期,PDA高應(yīng)變測試現(xiàn)場檢測階段問答整理,下一期我們探討一下PIT測試問題,后面我們會講到PDA高應(yīng)變測試數(shù)據(jù)解析、沉渣定量測試及成孔質(zhì)量測試、TIP熱法樁身完整性測試等。請大家關(guān)注。

大家都很清楚,高應(yīng)變測試結(jié)果的可靠性100%依賴現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)質(zhì)量,高質(zhì)量數(shù)據(jù)才能得出可靠的結(jié)果。下面就各位同行咨詢的現(xiàn)場測試階段的問題整理回答如下。


Q1 傳感器的安裝

安裝位置

1丨首先傳感器的安裝位置應(yīng)避免樁身中可能會產(chǎn)生應(yīng)力集中效應(yīng)部位,如鋼樁變徑變壁厚處、焊點、吊耳、接樁、排氣孔等。

2丨傳感器對稱安裝在距樁頂不小于2D處。如果是大直徑樁比如海上風(fēng)電樁基礎(chǔ),可以稍微放寬點限制,但不應(yīng)小于1D。(D為樁直徑),同側(cè)的加速度傳感器與應(yīng)變傳感器距離不宜大于8公分,推薦5公分以內(nèi)。

3丨這里強(qiáng)調(diào)一下必須對稱安裝,海上風(fēng)電測試中,有時由于現(xiàn)場測試環(huán)境比較惡劣,有些同行將4或8只傳感器都安裝在同一側(cè),采集信號當(dāng)然理想,但其實這不符合測試要求。

4丨樁頂測力裝置傳感器安裝

PDI的樁頂測力裝置是灌注樁PDA測試的一個輔助設(shè)備,可以解決灌注樁測力不精準(zhǔn)與開挖、接樁等準(zhǔn)備工作繁雜的問題。由于預(yù)先打了孔,直接安裝傳感器即可。


傳感器安裝的松緊度

這是PDA用戶問的最多的一個問題,松緊度有兩個方面

1丨傳感器自身的松緊度,這個主要是應(yīng)變傳感器打眼問題。

PDI應(yīng)變傳感器上下安裝孔標(biāo)準(zhǔn)76mm,如果現(xiàn)場打孔小了或大了,那么傳感器就會產(chǎn)生一個初始應(yīng)變值,小了處于受壓狀態(tài),反之大了處于受拉狀態(tài)。

一般情況下,孔間距與76mm輕微的偏差,不會影響實際應(yīng)變測量結(jié)果和測量精度,但是會影響傳感器的測試量程。

但一些特殊情況下,比如初始應(yīng)變值直接超過極限測試量程8000με了,那么傳感器可能會被破壞掉。所以盡量使孔間距保持在76mm。

2丨傳感器與樁身緊貼的松緊度。

有些同行擔(dān)心傳感器在高能量錘擊下產(chǎn)生松動問題,所以在緊固螺栓的時候,使勁擰,在遇到安裝面不平整又沒有打磨的時候,甚至都把傳感器擰到變形了。我們統(tǒng)計過傳感器損壞的原因,90%以上的傳感器損壞都是這種情況導(dǎo)致的。

其實只要將傳感器緊貼住混凝土或鋼安裝面,左右不能晃動或轉(zhuǎn)動即可。

傳感器的安裝工具

這里主要講一下鋼樁的傳感器安裝工具,因為鋼樁應(yīng)用場景稍微少一些,有些同行是第一次接觸。一般情況下,鋼樁上安裝傳感器的流程是:先用5.2或5.3的鉆頭鉆孔,再用6個的攻絲錐攻絲,最后用螺桿安裝傳感器即可。


海上測試的時候,由于在船上,安裝設(shè)備盡量在陸上調(diào)試好或多配置幾套,以免現(xiàn)場出現(xiàn)狀況就麻煩了。

另外,很多同行用一些其他的方法在鋼管樁上安裝傳感器。比如將螺桿或螺帽焊在樁身上,不建議使用這種方法,如果焊點沒處理好,會影響測試的精度。

Q2 試驗錘的選擇

錘型及高徑比

如果是采用打樁錘,液壓錘和柴油錘都是很好的選擇,對中性好,錘重足夠。這里要注意:一般情況下,導(dǎo)桿式柴油錘不適合PDA測試。

自由落錘一般建議錘的高徑比不小于1,一個是為了保證測試安全,另一個重要的原因是能保證沖擊應(yīng)力在錘中傳播的時候,錘體的各個橫截面運動不均勻性比較小,錘體可近視看成是剛體。

對于過于細(xì)長的錘體,錘內(nèi)各個橫截面運動不均勻性增強(qiáng),此時,錘體應(yīng)視為一個彈性桿件進(jìn)行沖擊響應(yīng)分析。

組合錘,中間連接部位要緊密,保證測試安全,盡量不要采用片式組合錘。


錘重

一般規(guī)定,錘重為期望承載力或極限承載力的2%較合適。

采用重錘低擊更好。

輕錘高擊即提高落距雖然也能提高輸入能量,但在充分激發(fā)承載力的前提條件下,可能會造成樁頂局部受力過大而破壞,特別是混凝土樁。另外,輕錘的沖擊脈沖相比重錘窄,應(yīng)力波傳播的不均勻性增強(qiáng),即樁身受力和運動的不均勻性明顯,動阻力影響加劇,與位移相關(guān)的靜阻力分段發(fā)揮,使數(shù)據(jù)分析誤差增加。

另外,國外有些經(jīng)驗,打鋼樁的錘重易大于樁身自重的8%,大家也可以參考一下。


Q3 錘擊信號的選取

我們測試的時候一般有初打與復(fù)打兩種情況。進(jìn)行承載力分析時,初打信號一般選取停錘前EMX或FMX最大的幾錘進(jìn)行擬合分析較適宜。

復(fù)打,即樁經(jīng)過一定時長的休止期后再進(jìn)行PDA測試,如果復(fù)打的錘擊數(shù)過多,可能會造成樁土重新被擾動,此時承載力會急劇下降。所以承載力復(fù)打測試建議錘擊數(shù)不要過多,滿沖程下20-30錘以內(nèi)即可。一般以連續(xù)擊打能量發(fā)揮最大的前幾錘作為分析數(shù)據(jù)較合適。


Q4 波速的設(shè)置

我們在基樁公眾號里專門寫了一篇文章來分析高應(yīng)變的波速問題。在高應(yīng)變測試中,有兩個波速,一個為平均波速或叫計算波速,用來定義2L/C區(qū)間,另外一個為彈性波速或叫預(yù)設(shè)波速,用來計算彈性模量的。兩者功能不一樣,不要混淆了。

數(shù)據(jù)采集前,我們在儀器里設(shè)置的波速為彈性波速,由傳感器安裝面的材質(zhì)確定。比如說,我們混凝土預(yù)制樁打樁作業(yè),用了鋼替打,將傳感器安裝在鋼替打上,那么此時的波速應(yīng)設(shè)置為鋼的5123或5120,就不能設(shè)置為混凝土的。

另外,很多同行喜歡在做高應(yīng)變測試前做一下低應(yīng)變,這是個很好的措施,可以相互驗證一下樁身完整性信息。但不適宜用低應(yīng)變的波速來替代高應(yīng)變的平均波速。

在滿足一定的長徑比的前提下,樁可視為非線性彈性體,高頻信號的波速會大于低頻,由于沖擊激勵的錘重不同,低應(yīng)變激振頻率比高應(yīng)變高,所以低應(yīng)變測試的波速要比高應(yīng)變測試的波速大一些。而PDA測試又是一個定量分析,波速每增減10%,測得的力就要增減21%,所以不能用低應(yīng)變的波速來替代。


Q5 采樣頻率與采樣點數(shù)的設(shè)置

106-2014規(guī)范里要求曲線擬合時長在T1+2L/c時刻后延續(xù)時間不應(yīng)小于20ms;對于柴油錘打樁信號,在T1+2L/c時刻后延續(xù)時間不應(yīng)小于30ms。

原因有兩個,一是沖擊脈沖持續(xù)的時長一般不超過20ms;二是與位移相關(guān)的總靜阻力一般會不同程度地在2L/C滯后發(fā)揮,特別是端承樁,端阻力的激發(fā)需要很大的位移,所以總土阻力的發(fā)揮嚴(yán)重滯后,因此2L/c后延時足夠的時間,使得曲線擬合能包含全部的土阻力信息。

一般情況下,我們選擇200ms的總采樣時間是可以滿足大部分測試的,采樣頻率這里,如果是鋼對鋼沖擊,采樣頻率可以選大一些,如20KHz。

另外,這里有個pretrigger buffer time,我們一般叫預(yù)觸發(fā)時間,預(yù)觸發(fā)延遲時間設(shè)置的是傳感器觸發(fā)并產(chǎn)生信號之前,儀器提前記錄的時間。對于非柴油錘,這個時間是固定的;而對于柴油錘,儀器會根據(jù)用戶所選擇的采樣時間和采樣頻率以及錘型自動計算一個默認(rèn)值,當(dāng)然,這個值是可以修改的,點擊相應(yīng)區(qū)域就可以進(jìn)行輸入。預(yù)觸發(fā)延遲時間不可以低于其最低限值。


如果這個值設(shè)置的不對,比如說本來是柴油錘,在錘型選擇里設(shè)置成了液壓錘,那么就可能造成以下情況,導(dǎo)致信號前段過長。請見下面案例演示:




總結(jié)

我們在做高應(yīng)變測試有一些誤區(qū),其中最大的誤區(qū)在于注重CAPWAP擬合的技巧,而忽視現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)質(zhì)量。這有一點本末倒置了。數(shù)據(jù)質(zhì)量好,如海上風(fēng)電鋼管樁測試,由于現(xiàn)場測試條件良好,后期的數(shù)據(jù)處理就簡單。請各位工程師一定要將更多的注意力放在現(xiàn)場測試這一塊。如果您遇到更多的現(xiàn)場測試問題,可以隨時來咨詢歐美大地基樁測試部。


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