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钻孔灌注桩高应变动测试试验
提要：钻孔灌注桩具有不排上和施工时对周围环境影响小优点，因而在建筑物留集城区桩基工程中
得到广泛应用，相应地，钻孔灌注桩高应变动测也越来越多，但是与打入桩相比，钻孔灌主桩在
诸多方面是有其特殊性，钻孔灌注桩高应变动测试技术也更加复杂，笔者根据十多年钻孔灌
注，钻孔灌注桩高应变动测试验技术也更加复杂，笔者根据十多年钻孔灌注桩高应变动测试
验以验和体会，初步提出了在数据采集、资料分析等几主面应采取相应措施。
关键词：高应变动测、钻孔灌注桩、实测信息、凯斯法、曲线拟合法、辐射阻尼、单桩承载力、桩身构造
完整性。

1．钻孔灌注桩高应变动测试验数据采集
能否采集到优质实测原始信息是高应变动测试验成败关键，因为高应变动测所有室内资料分析方法都是以实测原始信息为根底。实测原始信息质量差，势必导致最终试验结果可靠性差。
实测原始信息质量是否高，主要看所采集实测信息是否满足以下两个根本要求：

1.1 实测信息是正常
这里“正常实测曲线〞是相对与“异常实测曲线〞而言。一般认为，正常实测曲线应具备能上能下下条件：a、曲线具有良好一致性。无论锤击击数有多少，实测曲线根本形态应该是稳定：b、曲线该是根本光滑，没有高频震荡；c、在曲线起始段，F与ZV曲线是重合；d、在曲线尾部，F与ZV曲线都归零〔在有足够长采样时间下〕。典型正常曲线如图1所示。

图1 典型正常曲线
1.2 实测信息满足试验目
在不同情况下，委托方〔业主或设计人员〕所提出试验最终目是会有所不同。但是，就钻也灌注桩而言，最常见试验目通常有两类：一是试桩，确定其单桩极限承载力：二是工程桩，验证其承载力是否满足设计要求。动测试验工程师必须确保实测信息是在满足委托方所提出试验后试验过程中所采集到。
为此，在高应变动测试验时应该做到：
〔1〕     为满足试验目，应合理选择锤重量、合理选择锤落高，以充分发挥桩周土阻力：应合理选择桩垫层材料，以保护头免遭锤击破损。
〔2〕   为保证实测信息正常，应加固试验桩桩头。钻也灌注桩施工过程中，在桩顶会产生厚厚强度较低浮浆。即使除去该层浮浆，露出桩顶混凝土层面，往往也难以抵御几千千件冲击力作用，而使桩顶开裂，直接后果是使得实测曲线产生畸变，因此必须加固桩头。加固桩头另一个好处是大大改善了安装传感器位置桩身截面材料物理特性，从而大大提高了实测信息质量。
〔3〕    为保证实测信息质量，还应该控制自由落锤偏心影响。自由落锤中心与桩顶而中心应根本在同一垂直线上，使得作用在桩顶面上冲击力分布根本均匀。如果桩顶面不平或自由落锤中心与桩顶面中心不在同一垂线上，那么会产生锤击偏心。严重偏心作用会使用实测曲线F和ZV曲线不成比例关系；或者打裂桩头，使得实测曲线中F曲线尾部不归零。

2．资料分析
高应变动测试验资料分析方法有凯斯法和曲线拟合法两种。从高应变动测试验开展和历史来看，从开展初期直到前几年，在相当长时期里，高应变动测所研究对象都是打入桩。其资料分析方法根本理论都是以打入桩性质为基准。
通常，打入桩根本特征是：桩身材料根本均匀，特别是桩身截面几何尺是根本不变。
从凯斯法公式推导过程和根本假定可知，斯凯法只适用于桩身材料根本均匀，且桩身内阻尼较小可忽略不计桩。最典型就是各种打入桩，如钢管桩、H型钢桩、预应力钢筋混凝土管桩和钢筋混凝土方桩等。
而上海地区钻也灌注桩特点是直径大〔通常为ф600mm~ф800mm〕、桩较长〔通常30~60米〕。在软土中成桩施工，钻孔灌注桩桩身常常会发生严重扩径、缩颈、夹泥等现象，或混凝土及内骨料搅拌、灌注不均匀，都使得桩身阻抗截面不均匀。当这种现象比拟明显时，这类桩就不符合凯斯法根本假定，严格来讲就不能用凯斯法进展计算分析，而必须采用曲线拟合法进展计算分析。
曲线拟合法在理论上比凯斯法要严格，根本假定少，应用限制少，应用范围要广泛得多。曲线拟合法允许桩身波阻抗截面是不均匀，也充分考虑到了桩身材料内阻尼以及锤击过程中锤击能量向桩周土中辐射损耗辐射阻尼等问题。使得计逄可靠性大大提高。
一般来说，钻孔灌注桩桩身或多或少地会产生扩缩颈以及桩身不均匀现象，为保证试验成果可靠性，科学处理方法是对所有动测试验桩都采用曲线拟合法进展计算分析。当然，在采用曲线拟合法进展计算分析时，还应根据钻孔灌注桩现场施工情装饰品和局部桩孔径测试结果，事先了解试验桩桩身变化情况，并将了解到桩身变化情况作为桩身根本参数。
如果同一工地中试验桩数量较多，需要作局部桩凯斯法计算话，凯斯阻尼系数确定方法应该是：根据该工地中同类型桩静载荷试验或曲线拟合计算结果，反算得到适用于本工程这种类型桩凯斯阻尼系数。
钻孔灌注桩高应变动测试验中一个尚需进一步研究解决问题是桩侧土辐射阻尼。由于钻孔灌注桩桩侧常常是凹凸不平，特别是对于大直径长桩，在高应变试验时常常锤击贯入度很小，加上桩侧凹凸不平作用，会使得桩周土与桩在锤击力作用下共同运动，锤击能量以辐射形式消耗在桩周土中，通常称之为辐射阻尼。在进展曲线拟合时，如何根据不同具体情况桩，选择适宜大小辐射阻尼，是一个有待解决问题。
高应变动测试验另一个功能是可以定量地确定桩身构造完整性，但对于钻孔灌注桩，在判定桩身截面缩小时应慎重对待。我们知道，高应变中桩身构造完整是由桩身构造完整性系数BTA来表征，而桩身构造完整性系数BTA定义是桩身中某处下部桩身波阻抗与上部桩身波阻抗之比。根据桩身截面变化不同形式和与桩身设计桩径比拟，对于钻孔灌注桩我们可以把桩身截面缩小分为“缩颈〞和“缩径〞两种情况。
当桩身截面直径普遍大于设计桩径，桩身某处产生截面缩小现象，但缩小局部截面直径仍然大于设计桩径时；或当桩身某处截面先扩颈，然后再截面缩小，但缩小局部截在直径仍然大于设计桩径。这两种情况我们都称之为“缩颈〞，这类桩缩径影响了桩身设计构造强度。
“缩颈〞和“缩径〞对于桩身设计构造强度甚至单桩极限承载力影响是大不一样。动测工程师不能仅仅根据桩身完整性系数一个参数就对桩身构造完整性作出判定，而必须结合场地工程地质情况、同一工程中可能有孔径测试资料、所测桩充盈系数和高应变实测曲线综合判定，对“缩颈〞和“缩径〞作出明确区分。

与静载荷试验稍有不同，高应变动测所得承载力是地根本对桩竖向支承力，不包含桩身材料强度所控制承载力。
要使桩侧和桩尖土层土阻力充分发挥，得到单桩极限承载力，就必须使桩身贯入度大于土最大弹性形变量。一般认为土最大弹性形变量为2~2.5mm，因此锤击作用下桩身单击贯入度应大于2mm。
为了获得足够桩身强度，通常高应变动测是在桩身混凝土满足养护所需时间后进展〔一般不应少于28天〕。此时成孔时被扰动桩尖、桩侧土已经初步固结恢复。如果试验时锤击作用下桩身单击贯入度大于2mm，那么认为试验所获得承载力就是单桩极限承载力。
但是在大多数情况下，对于大直径及桩较长钻孔灌注桩来讲，要产生大于2mm单击贯入度是困难。原因主要是：〔1〕即使进展了简单桩头加固处理，桩头混凝土强度也显不够，难以抵御所需足够大锤击力作用。〔2〕对于工程桩动测试验，通常要考勤虑到不破坏桩身构造强度。如果一定要使工程在瞬时锤击力作用下产生大于2mm单击贯入度，那么很可能会破坏桩身构造强度。〔3〕对于超长钻孔灌注桩来说，其桩本身就存在着较大弹性形变，要使桩身产生大于2mm单击贯入度是十分困难。在以上单击贯入度小于2mm情况下，动测试验承载力要小于单桩极限承载力，通常那么称其为承载力保证值或承载力下限值。
因此，对于钻孔灌注桩高应变动测，如果一定要得到单桩极限承载力，那么试验前必须要估算试验所需可能大锤击力，验算桩头钢筋混凝土强度，充分加固桩头，并经过足够长时间混凝土养护，确保桩头能以受住锤击力冲击，使桩身产生大于2mm单击贯入度。
对于工程桩，考虑到不破坏桩身构造，试验时可不要要产生大于2mm单击贯入度，从而得到承载力保证值。但是该承载力保证值应满足一定试验要求〔如大于容许承载力2倍〕，超到验证单桩承载力作用。
具体采取何种试验方式，应视委托方要求、现场条件而定。
进展实测曲线拟合分析，可以得到桩侧土阻力分布。在一些情况下，计算所得桩侧土阻力可能与根据标准或静力触探所计算桩侧土阻力不一致。在分析产生这种不一致原因时，应充分注意以下情况：
用标准或静力触探计算桩侧土阻力，常常把实际桩据成是一根设计桩径大小均质桩。而实际上钻孔灌注桩桩径可能要大于设计桩径；在桩侧也可能会产生不规那么扩缩颈现象。而当实际桩径明显大于设计桩径时，那么桩侧土阻力也大；或当桩侧有不规那么扩颈现象，那么在扩颈位置及其下部，由于接触面增大及局部端承力出现，使得该区域土阻力异常大，而在该区域上部，由于局部真空出现，使得该区域土阻力异常小；或当桩侧有不规那么缩颈现象，那么在缩颈位置及其上部，由于接触面增大及局部端承力出现，使得该区域土阻力异常大，而在该区域下部，由于局部真空出现，使得该区域土阻力异常小。
在以上几种常见情况下，曲线拟合法所计算出桩侧土阻力分布可能是不规那么，与根据标准或静力触探所计算桩侧土阻力分布也不一致，但却是反映了客观实际情况，是合理。

4．完毕语
作为一个合格动测工程师，对钻孔灌注桩高应变动测试验特殊性必须予以足够重视，充分认识和研究试验中出现各种问题，并给予合理解决，否那么会大大降低试验结果可靠性