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歐美大地 基樁檢測
基樁檢測
15個高低應變檢測中的常見問題
發布時間:2022-09-20 瀏覽次數:67428 來源:歐美大地
基于PDI產品,我們整理了一些巖土工程師在高低應變檢測中經常咨詢我們的產品和技術問題,并做了解答,其中有一些問題是關于高低應變在國外項目上的應用。

Q1 相比與靜載試驗,PDA動力測試一般建議采取多大的安全系數?
通常情況下,安全系數的選取取決于相關的地基基礎設計標準、規范或者業主和設計的具體要求。
在國內的規范中沒有明確的區分動力測試與靜載測試給定值的選取標準。但在國際上如美標,一些規范規定動力測試與靜載試驗的安全系數相同,如《美國建筑規范》,一些規范則要求動力測試的安全系數選取略高于靜載試驗,如美國國家公路與運輸官員協會(AASHTO)的公路橋梁標準規范,要求動力測試安全系數比靜載試驗高出10%。

Q2 斜樁可以做PDA測試嗎?
當然可以。斜樁基礎在港口碼頭、海上石油導管架平臺以及一些抗拔樁中應用的非常廣泛。就PDA測試而言,斜樁與垂直樁沒有什么區別,只需要注意,傳感器安裝須平行于樁軸線即可。

Q3 PIT測試可以做完整性的定量分析嗎?
在PIT早期引進國內的時候,很多專家曾經做過用PIT測試驗證承載力、定量判定樁身完整性方面的工作,一旦有突破,對于整個基樁檢測工作將是一個無比巨大的改進,因為那個時候PIT測試實在太方便了。
如同高應變曲線擬合法一樣,低應變曾經也出現過曲線擬合法,但樁的尺寸效應、幅頻相頻響應、高頻波的彌散、濾波處理等造成實測波形的畸變,以及樁側土阻力、樁身阻尼的偶合影響,使得低應變的檢測措施很難達到理想的結果,不能像高應變一樣,給出豐富精準的樁土信息。因此,JGJ-106-2014規范里對PIT完整性檢測的結果也僅要求給出定性的結論即可。
最近,有同行反饋,在東南亞如印尼、斯里蘭卡等地,當地的咨詢單位或監理要求使用PIT來定量判定樁身完整性,依據是在PDI廠家的PIT說明書中,介紹了一種測剖面分析,該分析方法里講到了PIT做定量判定。
我們PIT測試專業版里確實有這么一個功能,但偏科研性質,需要準備的測試條件、工程師對當地地質情況的經驗、詳細的施工記錄過程都有很高的要求,比較麻煩,如果用測剖面分析去對每一根樁進行測試,那么就背離了低應變快速普檢的意義了。
所以,建議大家,如果是科研工作,可以嘗試一下測剖面分析,常規的基樁檢測我們PIT的基本功能就可以滿足。如果想要得到豐富的完整性信息,可以用其他檢測手段如TIP、CHAMP、鉆芯去驗證。

Q4 國外項目中,PDA、PIT、CHAMP傳感器需多久標定一次?
Pile Dynamics Inc(PDI)公司和美國材料與試驗學會(ASTM)D4945建議不管使用頻率如何,每兩年重新校準一次傳感器。
PDI公司建議,即使傳感器沒有過已校準時間,如果出現測試信號異?;蚩梢蓴祿?,應立即重新校準。
為了保險起見,PIT的傳感器與內置傳感器的力錘、CHAMP的超聲波探頭同樣建議2年重新標定一次。

Q5 國外項目中,PDA、PIT測試主機需多久標定一次?
目前為止,ASTM規范里沒有明確規定高應變PDA與低應變PIT的重新校準周期。
如果在測試過程中發現非典型信號,可以將設備郵寄回PDI或者當地的供應商進行維修。

Q6 關于能量的計算,在PDA-8G里有EMX, EFV, ETR and ETH,在SPT Analyzer有EMX, EFV, ETR, E2E, E2F, EF0, EF2, EV2,這些參數怎么計算來的?有什么區別呢?
PDA高應變測試功能強,除了承載力復核,打樁時的樁身應力監測和能量監測也經常使用到。
關于能量的計算,在PDA-8G與SPT Analyzer里有很多關于能量定義的參數,這些參數計算方法以及區別給大家詳細解釋一下:
①應用最多的EMX,其定義為傳遞到樁身里的最大能量。計算方法是整個數據樣本記錄的力乘以速度在時程積分的最大值,美國材料試驗協會(ASTM) 4633和歐洲標準ISO 22476-3只批準EMX用于能量計算。EMX與長度(LE)設置無關,因為它搜索整個記錄。ETR(%)是通過比較EMX值和錘的額定能量計算出來的。
計算公式:ETR(%) = 100% * EMX/PE 式中,PE為錘的最大額定勢能
②PDA-8G可以計算出ETH值,只能與開口柴油錘配合使用。 
計算公式:ETH(%) = 100 * EMX/(Wr * STK) ,Wr是錘芯的重量。STK為開口柴油機沖程,PDA-8G根據打擊間隔時間來計算STK。
③EFV與EMX相同。它與ASTM D4633的專用術語。
④E2E與EMX的計算方法相同,但積分的區間只在2L/C范圍內,在2L/C處就停止積分,所以更改LE值,E2E的值就會改變,因為積分的區間產生了變化,這是E2E與EMX最大的區別。由于ASTM 4633和歐洲標準ISO 22476-3不建議在記錄結束之前停止積分,所以應用較少。

⑤EF2,EF0,EV2是ASTMD4633上推薦的能量計算方法,用于SPT的能量測量,在實際操作中,由于探桿的不均勻性,接頭的不確定性等原因,在第一個2L/C周期內,其力和速度的良好比例性難以實現,導致了這些測量方法的準確度。所以PDI強調,工程師在進行SPT能量標定的時候,不再使用這些參數,而使用EFV或EMX參數,EF2、EF0E2F或EV2這些參數僅供研究之用。

Q7 當測試球墨鑄鐵樁的時候,在PDA或GRLWEAP里怎么輸入樁參數?
在有些特殊項目中,有些樁身材質是球墨鑄鐵的,比如比較有名的品牌DYWIDAG,(國內叫地偉達),其樁身參數推薦值如下:
※重密度SP:69.2 kN/m3-72 kN/m3
※波速WS:4,400 to 4,800 m/s
※彈性模量EM:140 and 165 GPa

Q8 PIT測試中,最大、最小的長徑比L/D一般推薦多少?
在早期的基樁技術研討會中,PDI一般建議PIT測試中長徑比L/D不小于5,不大于30。最小的長徑比L/D不小于5,這點是比較好確認的,熟知低應變的工程師都知道,PIT測試的前提是基于一維應力波理論成立或近似成立。
一維應力波理論有一個重要的假設-平截面假設(就是假設力和速度等參數只是深度和時間的對應函數)。理論上講,桿的長度L必須遠大于桿的直徑d,才可將其視為一維桿,實際上,如果L>5d,樁就可近似作為一維桿件處理。(注:有的專家認為不小于5比較激進,認為不小于10更合理)
以前,我們PDI推薦最大的長徑比不大于30,這是因為當時的PIT電子設備如傳感器沒有現在這么先進,當大于30的時候,樁底經常會因為土阻力的原因無法觀察到。
剔除儀器的影響,最大的長徑比取決于樁的均勻性、樁周土性狀和樁端土性狀等。在良好的條件下,長徑比可以超過30,甚至達到50-60。

Q9 PDA測試中,什么時候需要用到8通道?
首先說明以下,為什么PDA測試不用F-V雙通道?在我們錘擊過程中,100%的對中性是很難實現的,或者說基本上不可能,那么雙通道數據就會使得測量的誤差放大,進而影響測試結果的準確,所以采用4通道的F-V測量就會使得誤差變小。
但在某些特殊的情況下,4通道的測量也不夠用,如:
①灌注樁測試:我們灌注樁測試中,基本采用的是自由落錘,這種落錘的對中性相比打樁的柴油錘或液壓錘效果要差很多,即使采用了導向架。另外,灌注樁的樁身是現場澆筑的,其材質的穩定性相比預制樁也有不小的差距,所以應變的測量也不穩定。采用4通道就不一定滿足現場測試和數據精度的要求,建議大家采用8通道或更多。
②大直徑樁測試:最近幾年由于海上風電的興起,一些大直徑、超大直徑的單樁平臺被廣泛采用,3-4米直徑的已經很常見了,在有些特殊設計要求下,甚至采用10米以上的直徑,這么大的直徑樁也建議采用8通道。

Q10 可不可以在替打上安裝傳感器進行高應變測試?
在某些特殊的情況下,傳感器不能直接安裝在樁身上,安裝在替打上是一種可選方案,不過為了獲取合理的數據,您還應該注意以下幾點事項:
①傳感器安裝在替打上,那么在PDA-S參數設置里,WS,SP等參數須是傳感器安裝面的參數。
②替打允許選擇不同于樁身的材質,如混凝土樁選用鋼替打,但形狀必須規則,如果是空心的,內部不應有過多的加固件,因為異形替打或者過多的加固件難以求得正確的面積,從而力測量產生偏差。
③確保傳感器安裝位置遠離替打的兩端,至少1D,避免應力集中問題
④在capwap里,將替打和樁看成一整體,建立非均勻樁模型
⑤在capwap里,注意樁與替打之間的不均勻性、縫隙和連接。
⑥8通道測試有助于測試。

Q11 CAPWAP擬合分析后的總靜阻力Ru>最大打擊力FMX,這可能嗎?在哪些情況下會產生這種情況。 
在我們以往介紹波動力學的時候,有一章節專門討論了當應力波傳遞至固定端樁底的情形。理論上,無側阻力與樁端土支撐和剛度無限大的時候,Ru應該為沖擊力的2倍。當然,實際情況與理論模型的匹配不會完全一致,樁端土支撐和剛度不會無限大,達到2倍的情況基本不可能。從經驗上講,Ru為FMX的1.3倍就很少見,不太可能超過1.6倍。

上圖實測數據中,CASE法RX5 值為6639(capwap為7100),FMX為5132,DFN為-9即這根樁在此錘擊能量下沒有打動,且產生了較大的反彈。計算出來的Ru就大于FMX。
所以,Ru大于FMX在PDA測試中是正常的,特別是樁身沒有被打動產生了反彈情況下。

Q12 CAPWAP擬合分析時,經常會警告:WARNING: NOT FULLY ACTIVATED ESISTANCE” 和 “TOTALLY ACTIVATED RESISTANCE,這個警告信息的含義是什么?該怎么調整?
在我們將PDA數據關聯到CAPWAP中,或者在擬合分析過程時,有時會彈出如下圖所示的warning。
這個警告的意思是一個或多個土單元在該錘擊力的作用下產生的最大位移小于該層土的彈限。簡而言之,當該土單元阻力未充分激發時,就會出現該警告。通常這個時候的擬合數據是不能被接受的,因為土單元的極限阻力、彈限或者兩者同時被設定的太高。
比如下圖的Toe,Rult(466.6KN)Ract(305.5KN)的含義就是樁端土單元即端阻,在此時設置的QT值下,如果該土單元的位移等于或超過設定的QT值,那么Rult就為466.6KN,但此時位移并未達到設定的QT值,在該位移下激發的端阻即Ract為305.5KN。
如果發生這個問題,一般情況下,擬合的步驟為繼續減少Ru和Quake,直到相應土單元最大位移大于或者等于彈限。
如果勾中下面的check for proportional Ru and quake reduction復選框,capwap將以相同的折減系數來自動減少土阻力與彈限,有助于程序維持土阻力與彈限的線性關系。不過這個可能會導致某些相同性狀的土單元采用不同的彈限,使得CAPWAP的解為下限解。
注:除了Q-S靜載曲線具有緩變形特征的大直徑灌注樁或大直徑擴底樁,由于其端阻的發揮需要極其大的打擊力,其他PDA測試一般情況下,如果發生該Ru未充分激發的問題,較優的解決方案還是現場測試里增加錘重,確保土阻力能被激發出來。


Q13 為什么有時候DFN值與現場實測的貫入度不匹配?
DFN是通過加速度的雙重積分獲得的最終位移,只定義了一個積分常數(記錄結束時的速度為零)。有時,“DFN”值與現場的實測的貫入度不匹配,因為在沖擊后樁身產生了反彈。在這種情況下,可以使用PDA-W程序的CW或PDA-S中的CAPWAP功能來調整積分的結束時間。如果輸入了“驅動日志Drive Log”,PDA-W或PDA-S程序可以將數據調整為每次沖擊的平均實測貫入度。
還應了解的是,任何單次錘擊(至少對于打入樁而言)的貫入度是很難計算的,并且一般情況下DFN的計算值不同于一組錘擊實測的總貫入度除以總錘擊數而確定的平均貫入度,尤其是當錘擊性能或土壤阻力發生變化時。
另一個潛在原因是使用柴油錘時預觸發時間設置不足,對于柴油錘,在數據采集期間,嘗試將PAX或PDA-8G中的預觸發緩沖時間調整為至少35毫秒。

Q14 PDA測試可以評估樁身豎向抗拔承載力嗎?
我們在討論CAPWAP與靜載比對分析的時候,CAPWAP有一個優點經常會提起到,就是CAPWAP除了可以評價樁的總阻力外,還可以評價阻力分布。在考慮豎向抗拔承載力的時候,阻力分布的計算即分析端阻與每個單元的側阻就非常的重要了。
抗拔試驗不考慮端阻力,假設土體在抬升過程中的阻力與壓縮過程中的阻力相似,那么側阻或側阻乘以一個安全系數(一般為80%)即抗拔承載力。只要樁不短,這個假設是合理的,也有大量的案例驗證。

Q15 傳感器的標定證書丟了,怎么查找標定系數?
經常會有用戶反饋,傳感器的標定證書丟了,然后用的時候就不清楚該傳感器實際的標定系數。即使去問廠家,由于時差問題,常常不能第一時間獲知。

為了解決這一難題,PDI專門在官網建了一個傳感器標定證書數據庫,大家只需要輸入自己傳感器的SN碼就可查找,非常的快捷便利。查詢的網址鏈接:https://www.pile.com/resource-type/calibration-document/。



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