9.4 检测数据分析与判定
9.4.1 检测承载力时选取锤击信号,宜取锤击能量较大的击次。
9.4.2 出现下列情况之一时,高应变锤击信号不得作为承载力分析计算的依据:
1 传感器安装处混凝土开裂或出现严重塑性变形使力曲线最终未归零;
2 严重锤击偏心,两侧力信号幅值相差超过1倍;
3 四通道测试数据不全。
9.4.3 桩底反射明显时,桩身波速可根据速度波第一峰起升沿的起点到速度反射峰起升或下降沿的起点之间的时差与已知桩长值确定(图9.4.3);桩底反射信号不明显时,可根据桩长、混凝土波速的合理取值范围以及邻近桩的桩身波速值综合确定。
图9.4.3 桩身波速的确定
9.4.4 桩身材料弹性模量和锤击力信号的调整应符合下列规定:
1 当测点处原设定波速随调整后的桩身波速改变时,相应的桩身材料弹性模量应按本规范式(9.3.2)重新计算;
2 对于采用应变传感器测量应变并由应变换算冲击力的方式,当原始力信号按速度单位存储时,桩身材料弹性模量调整后尚应对原始实测力值校正;
3 对于采用自由落锤安装加速度传感器实测锤击力的方式,当桩身材料弹性模量或桩身波速改变时,不得对原始实测力值进行调整,但应扣除响应传感器安装点以上的桩头惯性力影响。
9.4.5 高应变实测的力和速度信号第一峰起始段不成比例时,不得对实测力或速度信号进行调整。
9.4.6 承载力分析计算前,应结合地基条件、设计参数,对下列实测波形特征进行定性检查:
1 实测曲线特征反映出的桩承载性状;
2 桩身缺陷程度和位置,连续锤击时缺陷的扩大或逐步闭合情况。
9.4.7 出现下列情况之一时,应采用静载试验方法进一步验证:
1 桩身存在缺陷,无法判定桩的竖向承载力;
2 桩身缺陷对水平承载力有影响;
3 触变效应的影响,预制桩在多次锤击下承载力下降;
4 单击贯入度大,桩底同向反射强烈且反射峰较宽,侧阻力波、端阻力波反射弱,波形表现出的桩竖向承载性状明显与勘察报告中的地基条件不符合;
5 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;也可采用钻芯法核验。
9.4.8 采用凯司法判定中、小直径桩的承载力,应符合下列规定:
1 桩身材质、截面应基本均匀。
2 阻尼系数Jc宜根据同条件下静载试验结果校核,或应在已取得相近条件下可靠对比资料后,采用实测曲线拟合法确定Jc值,拟合计算的桩数不应少于检测总桩数的30%,且不应少于3根。
3 在同一场地、地基条件相近和桩型及其截面积相同情况下,Jc值的极差不宜大于平均值的30%。
4 单桩承载力应按下列凯司法公式计算:
式中:Rc——凯司法单桩承载力计算值(kN);
Jc——凯司法阻尼系数;
t1——速度第一峰对应的时刻;
F(t1)——t1时刻的锤击力(kN);
V(t1)——t1时刻的质点运动速度(m/s);
Z——桩身截面力学阻抗(kN·s/m);
A——桩身截面面积(m2);
L——测点下桩长(m)。
5 对于t1+2L/c时刻桩侧和桩端土阻力均已充分发挥的摩擦型桩,单桩竖向抗压承载力检测值可采用式(9.4.8-1)的计算值。
6 对于土阻力滞后于t1+2L/c时刻明显发挥或先于t1+2L/c时刻发挥并产生桩中上部强烈反弹这两种情况,宜分别采用下列方法对式(9.4.8-1)的计算值进行提高修正,得到单桩竖向抗压承载力检测值:
1)将t1延时,确定Rc的最大值;
2)计入卸载回弹的土阻力,对Rc值进行修正。
9.4.9 采用实测曲线拟合法判定桩承载力,应符合下列规定:
1 所采用的力学模型应明确、合理,桩和土的力学模型应能分别反映桩和土的实际力学性状,模型参数的取值范围应能限定;
2 拟合分析选用的参数应在岩土工程的合理范围内;
3 曲线拟合时间段长度在t1+2L/c时刻后延续时间不应小于20ms;对于柴油锤打桩信号,在t1+2L/c时刻后延续时间不应小于30ms;
4 各单元所选用的土的最大弹性位移sq值不应超过相应桩单元的最大计算位移值;
5 拟合完成时,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;
6 贯入度的计算值应与实测值接近。
9.4.10 单桩竖向抗压承载力特征值Ra应按本方法得到的单桩竖向抗压承载力检测值的50%取值。
9.4.11 桩身完整性可采用下列方法进行判定:
1 采用实测曲线拟合法判定时,拟合所选用的桩、土参数应符合本规范第9.4.9条第1~2款的规定;根据桩的成桩工艺,拟合时可采用桩身阻抗拟合或桩身裂隙以及混凝土预制桩的接桩缝隙拟合;
2 等截面桩且缺陷深度x以上部位的土阻力Rx未出现卸载回弹时,桩身完整性系数β和桩身缺陷位置x应分别按下列公式计算,桩身完整性可按表9.4.11并结合经验判定。
式中:tx——缺陷反射峰对应的时刻(ms);
x——桩身缺陷至传感器安装点的距离(m);
Rx——缺陷以上部位土阻力的估计值,等于缺陷反射波起始点的力与速度乘以桩身截面力学阻抗之差值(图9.4.11);
β——桩身完整性系数,其值等于缺陷x处桩身截面阻抗与x以上桩身截面阻抗的比值。
表9.4.11 桩身完整性判定
图9.4.11 桩身完整性系数计算
9.4.12 出现下列情况之一时,桩身完整性宜按地基条件和施工工艺,结合实测曲线拟合法或其他检测方法综合判定:
1 桩身有扩径;
2 混凝土灌注桩桩身截面渐变或多变;
3 力和速度曲线在第一峰附近不成比例,桩身浅部有缺陷;
4 锤击力波上升缓慢;
5 本规范第9.4.11条第2款的情况:缺陷深度x以上部位的土阻力Rx出现卸载回弹。
9.4.13 桩身最大锤击拉、压应力和桩锤实际传递给桩的能量,应分别按本规范附录G的公式进行计算。
9.4.14 高应变检测报告应给出实测的力与速度信号曲线。
9.4.15 检测报告除应包括本规范第3.5.3条规定的内容外,尚应包括下列内容:
1 计算中实际采用的桩身波速值和Jc值;
2 实测曲线拟合法所选用的各单元桩和土的模型参数、拟合曲线、土阻力沿桩身分布图;
3 实测贯入度;
4 试打桩和打桩监控所采用的桩锤型号、桩垫类型,以及监测得到的锤击数、桩侧和桩端静阻力、桩身锤击拉应力和压应力、桩身完整性以及能量传递比随入土深度的变化。