高低应变检测技术分析与在港口工程桩基中的应用实例.pdf

CMK
质量控制与检测
高低应变检测技术分析
与在港口工程桩基中的应用实例
范伟
摘要】高低应变检测可实现对体缺陷位置与完整性的检修,在港口工程中般都需要对栟
体进行缺陷性检測。以某码头为例,详细阐述了高低应变检测的原理,并结合工程实践进行检验。实验
结果与际较为吻合,对于该方法的推广应用具有定的可借鉴性。
关键词】高应变:低应变:PHC:完整性
方程理论下的 Smith法、CASE法和 CAPWAP法在实际
桩基检测中都有普遍的应用,本文选择CAS法计算桩
随着我国大型和特大型的海洋工程的建造开发,需
基承载
要采収大直径的桩基设计,其中大长度钢管桩使用普
在港口码头的水下测试中,一般是选用的是大直径
?海洋港口工程通常位于地质条件略为复杂的区域,钢管桩,约50~-160m的桩长,最高达到几十N的单柱
再加上采取水下施工,影响了海洋平台基的设计与安。承載力,其打柱作业需要通过浮吊和打桩设备来进行,
装,其技术要求较高,此时需要对桩基质量进行检测。应并且需要借助送桩器。安装桩基需要选抒合适的天气状
用高低应变动力检测技术対桩基进行检测,确保工程安况,需要通过对天气、海況的评估,从而采取对应的施工
全顺利的进行
风险应对措施。我国的高应变动力检测技术至今有几十
某港口码头所用的是高桩码头,其桩基础所用的是年的发展,在桩基打桩过程进行监测,从而将单桩的竖
预制混凝土桩和钢管桩,其中的混凝土桩存在沉桩的桩
向抗压承载力、上阻力沿桩身的分布、桩身完整性、选择
身完整性缺陷。通常用丁完整性缺陷检测的办法为沉粧打桩锤等进行明确判定。打桩监测采用高应变动力检测
过程中的高应变检测和沉完成后的低应变检測,后者技术,实际操作简单,成本较低,能够实时监测以及对结
用于校核,通过综合应用高低应变检測法,能够更加合果进行准确评估,已经在国内外的海洋平台耕某监测、
理地判定基桩的完整性。
检测中得到广泛应用。
2高低应变动力检测理论和水下检测准备2.2高应变动力检测应月于打桩监測的准备工作
2.1高应变动力检测理论
在进行高应变动力检测时,具体的步骤如下
(1)对打桩过程中或停锤后的复打过程中的钢柱上
对基承载力进行动力试验法检测时,需要川实际。方安装应力应变、加速度传感器。
激发的动态阻力対静载下的静阻力进行间接地推算。研
(2)对打柱锤的锤击能量、锸击数所对的钢柱入泥速
究表明,锤击情况下,其激发出来的动态土阻力和静载
度数据进行采集。
时的静力存在枚大的关联。用下列公式表示动态总阻
(3)匀质桩的桩身的应力需要用CASE法进行计算,
力、动阻力、静阻力的关系:
从而将钢桩的完整性、打桩锤打击能量评估出米,最后
R2(1)-ド。(1)+R。(1)
将打桩时的静态土阻力(SRD)计算出来。
这就是高应变动力检测理论,其中锤击产生的动态
(4)数据采集需要用到 CAPWAP信号拟合软件的分
总阻力用R,(t)表示,总阻力的静阻力分量也就是静载
土阻力用R(t)表示,动阻力分量也就是动载中的上
在打桩监测时需要做的准备工作如下
力用R。(t)表示。高成变动力检测理论公式能够转化
(1)选择钢桩。
成动力打桩公式法、波动方程理论等检测法,对于波动
(2)明装载钢的驳船,对钢桩安装位置的确定
万数据
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位置选定的要求在离柱顶2个柱径内,并且要比打锤3高低应变检测技术在桩身完整性检测
套筒外壁低,要尽量靠近桩顶,不能让接线箱、传感器进
到导管架裙喇叭口里面。
方面的应用
3)用准备好的钻孔工具、螺栓等进行安装,钻孔必3.1高应变检测完整性
须在浮起桩前做好。
高应变法的理论基础是应力波在柱体中的传输满
()用鲜艳的油漆在电源接线箱上:看色标记,以使能足一维波动理论。作用在桩顶上的竖向作用力,能够使
够在水下时也能看见。
得桩体本身产生一定的加速度和土阻力效应,所产生的
5监测工程师到位后井始试,要有正常的信号传。惯性力对体的应力以及形变都有着十分显著的影响
输和数据采集工作。
可以在柱顶附近安装阻力和加速度测量传感器,可以对
G6将通讯电魏从数据采集仪上拆除下来并使得其动载荷作用下的桩体产生响应信息,这些信息包含着较
下端导入电缆绞盘。
为丰富的桩体加速度和土阻力信息。以波动学为理论基
2.3低应变检测技术理论和检測准备
础对桩土体系应力变化进行分析,可以刈桩体的完整性
在低应变动力测桩技术中,应用最为广泛的是低应进行判断以放计算出其最大可承受的应力。桩身完整性
变反射波法,其理论是基于波动理论的假设桩为一维弹的描述可以采用桩身完整性系数B米表达。柱身完整
性连续杅,由桩顶部竖直向下激振引发弹性波,通过性系数可以通过桩体两个截面的波阻抗之比米进行计
身向下传播弹性波,使得桩身各部分产生差异界面,或算。
是桩身截面积的变化,从而引起波阻抗的变化面产生反3.2低应变检测完整性
射波,然后再进行反射波的放大、滤波,处理数据,从而
低应变动力测桩一般是通过动力激振引起桩体的
识别出不同桩身部位的反射信息,以此进行桩基的质量弹性振动来实现的。其中反射波法是应用较为广泛的
种。该方法是以波动理论为基础,将桩体假设为弹性连
在应用低应变检测技术前,需要做好相关准备工续杆,通过桩顶的竖向激振产生弾性波,弹性波沿省耕
作。首先,需要检测人员进行現场勘食分析,对港口工程体向下传播,如果桩身发生较为明显的变化,那么相应
的施工情况与技术应用等进行了解,从而合理确定低应的波阻抗会发生相应的变化,导致反射波的产生,通过
变检测技术。其次,对桩基进行打磨,直到出现4个打暦对测得信号的处理,可以接收到来自桩身不同位置的反
光面,且光面直径应大于等于8cm。此外,要将裸落在外射信号。通过波在柱体中传播的波速、桩长与反射时间
的钢筋进行处理,不得有过长的钢筋露在外部,否则容三者之间的关系对反射信思进行综合计算,以此对柱身
易让倒筋裹上沙团而干扰到检测数值的准确性。然后,的完整性作出判断。根据上述关系同时可以确定耕身的
需要将传感器安装在基的光面,必须要确保桩基位置塌陷程度以及具体的位置。桩身塌陷的位置可以通过
的合理性。最后,要检仓分析桩基,对头特征、密实度x=Cmtx/2(3)来计算。其中X为计算点和观测点之间
进行了解,并要检查耕头的杂物和疏松情况,便于确定的距离:Cm为多根已经经过测量的柱体的平均应力波
是否要清除耕头内杂物或者泥土以及加固棋头?対」柱的波速:?x为缺陷位置反射波到达的时间,可以通过
基检测时间的确定,需要检测人员进行合理的安排。通时域波形进行提取。其中对于柱体完整性的评价标准如
常情泥况下是在完成桩某施工29天后安排检测,不能出下:无昇常反射且波动正常,那么柱身完整:如果波形存
现较大的时间差,台则难以保证检测数据的准确性。对在畸变,但是波速相对正常,说明桩身有轻微的缺陷但
丁低应变检测技术应用的合理性,必须要提前对监测人是不会影响使用,属于基本完整柱体:如果波形异常严
员进行培训工作,让检测人员能够通过学习提升自身的重且波速相刈偏低,说明桩身有较为明显的缺陷,会影
专业知识,为检测积累经验:也可以通过外聘专业检测响柱体的使用,属丁较为明显的缺陷桩体;如果波形
人员米保让低应变检测技术的合理应用。为了保让检