前言
高應變法檢測不但可以檢測樁身的完整性，而已可以檢測承載力，其承載力檢測和傳統(tǒng)的靜載法相比，不但經(jīng)濟快捷，而且可以填補由于受條件和環(huán)境限制無法進行靜載檢測或進行大面積普查等許多靜載無法做到的空白，并且自從80年代我國引進了高應變檢測法后，對其經(jīng)過多年的消化和吸收，該方法的準確性已經(jīng)比較可靠了，因此在確定各種樁型尤其是PHC管樁的承載力檢測中，高應變法也被越來越廣泛使用。但是由于高應變法受自身理論和假設條件的限制，樁長較短的PHC管樁在沙質(zhì)土等某些特別的地質(zhì)條件結合下，其檢測結果似乎并不準確，本文將使用工程實例對此進行分析。
基本原理
高應變法是一種對樁頂施加較高能量的沖擊脈沖，沖擊脈沖沿樁身向下傳播的過程中使樁—土之間產(chǎn)生足夠的現(xiàn)對位移，從而自上而下依次激發(fā)樁周土阻力和樁端巖土支承力的一種動力檢測基樁承載力的方法。目前我國最廣泛使用的計算方法是case法和實測曲線擬合法。其中，case法是建立在幾個基本假定上的：1、樁身的等阻抗的，阻抗沿樁身不變；2、動阻力集中在樁底，忽略側阻力；3、忽略應力波在傳播過程中的能量損耗，包括樁身內(nèi)阻尼損耗和向樁周土的逸散。
工程實例
廣州某工地，采用樁基礎為Ø500PHC靜壓管樁，設計承載力為1400kN，樁長均為8～13m，地質(zhì)情況為：0m～2.6m為素填土，2.6m～6.5m為淤泥質(zhì)土，6.5m～8.0m為粉砂，8.0m～10.1m為強風化泥質(zhì)粉砂巖，10.1m～10.7m為中風化泥質(zhì)粉砂巖，10.7m～11.3m為強風化泥質(zhì)粉砂巖。試驗采用自由落錘，錘重40kN，落距0.8m，共檢測27根樁，其中15根判定為：樁底附近存在嚴重缺陷，動測承載力未達到設計承載力的2倍。該15根不合格樁實測case曲線大致相同，如下：
高應變檢測的動測承載力為1406.2kN～2250.8kN區(qū)間，由于該工地設計樁長較短，業(yè)主和監(jiān)理擔心承載力不夠，所以要求施工過程靜壓機終壓值為2.8倍設計值，既3920kN，且在施工過程中全程跟蹤記錄，終壓值均為3920kN不存在施工方違規(guī)施工現(xiàn)象。施工方為了證明自己施工質(zhì)量并無問題，在多方見證下對隨機抽取的幾根樁進行復壓，復壓結果為：壓力達到2800kN樁身幾乎沒有沉降；壓力到達3400kN左右開始出現(xiàn)沉降；壓力到達終壓值時各樁的沉降為2cm～8cm不等。
經(jīng)多方專家研究，認為出現(xiàn)這種現(xiàn)象是由于高應變的加載方式與靜壓機加載方式不同，高應變?yōu)閯虞d荷，因此承載力結果不太準確，一致決定采用靜載法對其進行復檢。
靜載結果：在加載到最大試驗荷載2800kN，樁頂累計沉降為6～15mm區(qū)間，承載力均滿足設計要求。見下圖：
分析
砂性土層中沉樁時，該工地使用的成樁方式為靜壓樁，靜壓管樁和錘擊管樁成樁效果不同，當土層遇到較厚緊密砂層時，錘擊樁樁端可以穿過強風化、砂層，甚至可以進入中風化的淺部，而靜壓樁在成樁過程中，砂層在剪切變形中會產(chǎn)生松弛，并出現(xiàn)剪脹，產(chǎn)生負的孔壓，當負的孔壓到達一定程度時將不再增長，靜壓管樁將無法再進入砂層了，因此靜壓樁經(jīng)常無法穿透較厚的砂層，而樁端就僅僅停留在砂層的表面，而不能“嵌入”砂層。待一段時間過去后，負的孔壓消散后，樁端砂層又再松弛，在此時進行高應變時就很容易出現(xiàn)樁低曲線信號同向反射強烈的情況，導致檢測不合格，但是該工地進行復壓過程中在超過設計承載力2.4倍壓力時才出現(xiàn)沉降增大現(xiàn)象，就說明引起該工程高應變檢測不合格的原因并非如此。
繼續(xù)分析該工地的設計樁長均較短，且根據(jù)地質(zhì)報告反映，樁身大部分區(qū)域為素填土、淤泥等，樁周土阻力很小，所打入的管樁基本上只是“埋”在土層中而已，橫向的約束力較小。因此使用類似高應變這種對樁身施加動載荷檢測的方法對其進行檢測會導致檢測數(shù)據(jù)不準的情況，這種情況主要有以下二個原因引起：
1、中短型摩擦端承樁在高應變檢測中，重錘容易把樁“打動”，并且單擊貫入度比較大，實測信號曲線樁底同向反射強烈，樁側阻力波、端阻力波反射弱。貫入度大會造成樁周土擾動大，高應變承載力分析所用的土力學模型跟真實的樁—土相互作用的模擬接近程度差，實測曲線擬合分析的承載力明顯低于靜載試驗結果，樁底反射波強烈，采用常規(guī)的粘—彈—塑土阻力模型擬合效果差，若考慮樁端附加質(zhì)量引起的能量耗散機制不當，樁端運動強烈，也會引起計算承載力明顯偏低。
2、由于壓力脈沖在自由面或者軟弱面反射會造成的動態(tài)斷裂，通常稱為層裂。層裂過程產(chǎn)生的必要條件是在層裂之前須經(jīng)受壓縮脈沖，然后，由于自由面或者軟弱面的存在使得入射壓縮脈沖反射變成拉伸脈沖，當兩種脈沖疊加到凈拉應力區(qū)，其強度達到材料的動態(tài)抗拉強度時產(chǎn)生破壞。該工程在10.0m～11.3m左右存在中風化、強風化夾層，極有可能由于壓力脈沖的反射對中風化底層造成破壞從而造成實測信號曲線樁底同向反射強烈，承載力下降的情況。另外巖石等脆性材料的層裂破壞規(guī)律，不但要根據(jù)最大拉應力瞬間斷裂準則分析入射加載波和反射卸載波相互作用所產(chǎn)生的破壞效應，而且還要考慮后續(xù)產(chǎn)生的層裂是由于入射加載過程中已經(jīng)對巖石產(chǎn)生了損傷，以致在很弱的殘余反射波作用下繼續(xù)產(chǎn)生破壞而出現(xiàn)多層層裂損傷對巖層的影響，同樣大大加劇了實測信號曲線樁底同向反射強烈，承載力計算結果偏低的情況。
靜載對樁施加載荷為靜載荷，就不會出現(xiàn)上述動載荷對樁及樁端土層的影響，與建筑物實際施加的載荷更為相似，因此就出現(xiàn)了上述對承載力判斷高應變不準而靜載準的情況，
結論
高應變通過這多年的發(fā)展和多方面經(jīng)驗的總結，在絕大部分區(qū)域使用是其檢測結果與靜載結果可以說是相差無幾的，是十分準確的，但是根據(jù)以上分析，樁長較短的靜壓管樁在較厚砂層地區(qū)及樁端底層存在夾層的區(qū)域成樁，使用高應變檢測其承載力所得出的檢測結果似乎還存在一定的不準確性，因此建議建設單位在選擇檢測方法的時候應結合實際的工程狀況使用檢測方法，不要光考慮經(jīng)濟原因和為了抓緊工期而盲目確定檢測方法，否則容易出現(xiàn)類似上述出現(xiàn)的情況，既增加了費用，有拖延了檢測周期。檢測單位也要首先對工程地層有所掌握、掌握物探知識、多積累經(jīng)驗，及時提醒建設單位可能會遇到的問題，對檢測方法的選擇提出指導性建議。
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