1、1高应变法一、定义、适用范围1、定义：用重锤冲击桩顶，实测基桩上部的速度和力时程曲线，通过波动理论分析，对单桩竖向抗压承载力和桩身完整性进行判定的检测方法。2、适用范围/不适用范围：适用于：检测基桩的竖向抗压承载力和桩身完整性；监测预制桩打入时的桩身应力和锤击能量传递比，为沉桩工艺参数及桩长选择提供依据。进行灌注桩的竖向抗压承载力检测时，应具有现场实测经验和本地区相近条件下的可靠对比验证资料。 （灌注桩的截面尺寸和材质的非均匀性、施工的隐蔽性（干作业成孔桩除外）及由此引起的承载力变异性普遍高于打入式预制桩，导致灌注桩检测采集的波形 质量低于预制桩，波形分析中的不确定性和复杂性又明显高于预制桩。
2、与静载试验结果对比，灌注 桩高 应变检测判定的承载力误差也如此。 ）不适用：对于大直径扩底桩和预估 Q-s 曲线具有缓变型特征的大直径灌注桩，不宜采用本方法进行竖向抗压承载力检测。3、可以采用高应变法进行单桩竖向抗压承载力验收检测的范围有哪些？抽检数量如何确定？对于确定混凝土灌注桩单桩竖向抗压承载力时，应符合下列规定：1 符合下列条件之一时，应采用静载试验：1）地基基础设计等级为甲级和乙级的；2）施工过程变更施工工艺参数或施工出现异常；3）场地地质条件复杂的；4）新桩型或采用新工艺施工的；5）桩身有明显缺陷，对桩身结构承载力有影响，难以确定其影响程度；6）设计单位认为必须通过静载试验确定单桩竖
3、向抗压承载力的工程或具体桩位；对于预制桩，处上六款规定之外，还应包括“引孔法”施工的预制桩。对于以上几种情况以外的预制桩和满足高应变适用检测范围的灌注桩，可采用高应变法进行单桩竖向抗压承载力验收检测。对已进行为设计提供依据静载荷试验、且具有高应变检测与静载荷试验比对资料的桩基工程，可采用高应变法。抽检数量：不应少于同条件下总桩数的 5%，且不得少于 10 根。( 省规)（国标里不得2少于 5 根。）二、仪器设备4、检测仪器的性能指标：不应低于基桩动测仪JG/T 3055 中规定的 2 级标准，且应具有保存、显示实测力与速度信号和信号处理与分析的功能。 【条文说明】建议根据实测经验来合理选择，宜
4、使选择的量程大于预估最大冲击加速度值的一倍以上。如对钢桩，宜 选择 2000030000m/s 2 量程的加速度计。2 级标准： 单通道采样频率20kHz 加速度传感器安装谐振频率10kHz 系统动态范围 66dB (分贝) 应变传感器2kHz5、锤击设备的选择：锤击设备应具有稳固的导向装置，除导杆式柴油锤、振动锤外，筒式柴油锤、液压锤、蒸汽锤等具有导向装置的打桩机械都可作为锤击设备。 【条文说明】导杆式柴油锤荷载上升时间过于缓慢，容易造成速度响应信号失真。重锤应材质均匀、形状对称、锤底平整，高径（宽）比不得小于 1，并采用铸铁或铸钢制作。当采取落锤上安装加速度传感器的方式实测锤击力时，重锤的
5、高径（宽）比应在1.01.5 范围内。进行高应变承载力检测时，锤的重量应大于预估单桩竖向抗压承载力特征值的1.0%1.5%，混凝土桩的桩径大于 600mm 或桩长大于 30m 时取高值。三、现场检测6、现场检测要点：（1）试桩数量：工程总桩数的 5%，并且不少于 5 根。省规中为 5%，并不小于 10 根。（2）充分的体止时间：砂土 7 天，粉土 10 天，非饱和黏性土 15 天，饱和黏性土 25 天，且对于泥浆护壁灌注桩宜适当延长休止时间。（3）桩锤的选择：锤体的质量必须大于预估单桩极限承力的 1.01.5%，桩径大于600mm 或桩长 30m 的取高值（4）锤击信号的测量：在距桩顶 2 倍
6、桩径下桩侧面对称安装应变传感器和加速度传感器各 2 支，减少锤击应力集中和锤击偏心。 （安装谐振频率：压电式加速度传感器不小于10000Hz，工具式应变式力传感器不小于 2000Hz）（5）打桩监控：预制桩打入过程中连续测量，要求仪器具有保存、显示实测力与速度信是以和信号实时处理与分析的能力。7、检测前的准备工作应符合下列规定：预制桩承载力的时间效应应通过复打确定。桩顶面应平整，桩顶高度应满足锤击装置的要求，桩锤重心应与桩顶对中，锤击装置3架立应垂直。对不能承受锤击的桩头应加固处理，混凝土桩的桩头处理按本规程附录 B 执行。(见后)传感器的安装应符合本规程附录 D 的规定。桩头顶部应设置桩垫，
7、桩垫可采用 1030mm 厚的木板或胶合板等材料。（锤垫选择目的：防止重锤与桩帽直接接触，缓减重锤的冲击能量，保持桩帽不被重锤击烂。 ）8、附录 B：竖向承载力试件处理技术要求：（1）对混凝土桩（包含灌注桩和桩顶已破损的预制桩） ，应先凿掉桩顶部的松散破碎层和软弱混凝土，至混凝土密实处，露出竖向钢筋，冲洗干净桩头，然后再重新浇注桩帽，并符合下列规定：桩顶面水平、平整，桩帽中轴线与原桩身上部的中轴线应重合；桩身主筋应全部直通至桩帽混凝土保护层之下，如原桩身露出主筋长度不够时，应焊接加长，使各竖向钢筋在同一高度上；桩帽截面形状可为圆形或方形，静载荷试验时桩帽截面尺寸可大于原桩身，高应变检测时桩帽截
8、面尺寸应等于原桩身。桩帽高度 L 控制在 1-2 倍桩径范围内，宜用厚度 35 mm 的钢板围裹或设置箍筋，间距不大于 100mm，上部设置钢筋网片 35 层，网筋为 6-8，网格为 80mm80mm，网片间距 60100mm；桩帽的混凝土强度等级宜比桩身混凝土提高 12 级，且不得低于 C30。浇注时应振捣密实，在混凝土初凝前将桩顶面抹平，并用水平尺校核，保持桩帽顶面水平。（2）对于预估竖向承载力较高的预制桩和预应力管桩，即使桩头无破损、质量正常，也应用钢板夹具箍紧桩头。（3）对已截桩的预应力管桩，应先用钢夹具箍住桩头，然后填混凝土芯，填芯高度一般为 12m，混凝土不得低于 C30，填芯后的
9、桩顶面保持密实、水平。4（4）技术处理后的试桩桩顶（桩帽顶面） ，静载荷试验宜高出承台底（或试坑底）30mm，高应变检测宜高出承台底（或试坑底）2 倍桩径。（5）每个试样之间必须留有载重汽车与大型吊桩机车通行的道路。试坑的尺寸应符合试验设备的安装要求，地耐力不低于 200kN/m2 。当试件的标高低于自然地面时，开挖试坑形成的边坡应稳定可靠，坑底边缘离反力平台的距离大于 0.8 米。开挖深度超过 4.0 米的试坑应进行专项设计，以确保试验过程的安全。9、高应变法传感器安装要求？ 附录 D检测时至少应对称安装冲击力和冲击响应（质点运动速度）测量传感器各 2 个。(1)、在桩顶下的桩侧表面分别对称
10、安装加速度传感器和应变式力传感器，直接测量桩身测点处的响应和应变，并将应变换算成冲击力。传感器宜分别对称安装在距桩顶不小于 2D 的桩侧表面处（D 为试桩的边宽或外径） ；对于大直径桩，传感器与桩顶之间的距离可适当减小，但不得小于 1D。安装面处的材质和截面尺寸应与原桩身相同，传感器不得安装在截面突变处附近。应变传感器与加速度传感器的中心应位于同一水平线上，同侧的力传感器和加速度传感器间的水平距离不宜大于 80mm(省规 100mm).安装完毕后，传感器的中心轴应与桩中心轴保持平行。各传感器的安装面材质应均匀、密实、平整，并与桩轴线平行，否则应采用磨光机将其磨平。安装螺栓的钻孔应与桩侧表面垂直
11、。安装完毕后的传感器应紧贴桩身表面，锤击时传感器不得产生滑动。安装应变式传感器时应能保证锤击时的可测轴向变形余量。当连续锤击监测时，应将传感器链接电缆有效固定。（2） 、在桩顶下的桩侧表面对称安装加速度传感器直接测量响应，在自由落锤锤体0.5Hr 处（ Hr 为锤体高度）对称安装加速度传感器直接测量冲击力。对称安装在桩侧表面的加速度传感器距桩顶的距离不得小于 0.4Hr 或 1D，并取两者高值。10、参数设定和计算应符合下列规定：采样时间间隔宜为 50200s，信号采样点数不宜少于 1024 点。传感器的设定值应按计量检定或校准结果设定。自由落锤安装加速度传感器测力时，力的设定值由加速度传感器
12、设定值与重锤质量的乘积确定。测点处的桩截面尺寸应按实际测量确定。测点以下桩长和截面积可采用设计文件或施工记录提供的数据作为设定值。桩身材料质量密度应按下表取值。表 17.3.2 桩身材料质量密度（t/m 3）钢桩 混凝土预制桩 离心管桩 混凝土灌注桩7.85 2.452.50 2.552.60 2.405桩身波速可结合本地经验或按同场地同类型已检桩的平均波速初步设定，现场检测完成后应按第 17.4.3 条调整。桩身材料弹性模量应按下式计算：E = c 2 式中：E桩身材料弹性模量（kPa） ；c 桩身应力波传播速度（m/s） ； 桩身材料质量密度（t/m3） 。11、现场检测应符合下列要求：交
13、流供电的测试系统应良好接地；检测时测试系统应处于正常状态。采用自由落锤为锤击设备时，应重锤低击，最大锤击落距不宜大于 2.5m。 试验目的为确定预制桩打桩过程中的桩身应力、沉桩设备匹配能力和选择桩长时，应按本规程附录 E 执行。检测时应及时检查采集数据的质量；每根受检桩记录的有效锤击信号应根据桩顶最大动位移贯入度以及桩身最大拉、压应力和缺陷程度及其发展情况综合确定。发现测试波形紊乱，应分析原因；桩身有明显缺陷或缺陷程度加剧，应停止检测。12、承载力检测时应实测桩的贯入度，单击贯入度宜在 26mm 之间。13、 “重锤低击”有哪些好处？“轻锤高击”为什么不利于拟合分析？“重锤低击”的好处： （2
14、012 年考）“重锤低击”可避免“轻锤高击”产生的应力集中，而应力集中容易使桩身材料产生塑性变形甚至破坏；“重锤低击”荷载脉冲时间作用长，且荷载变化缓慢，可以使桩产生较大的沉降位移；“重锤低击” ，桩体产生的速度较小，速度变化率也比较小，因此动阻尼的影响较小，可减少动阻尼参数误差对拟合分析的影响，提高拟合分析精度；“重锤低击”的作用类似静载试验中快速维持荷载法或静动法试验。“轻锤高击”不利于拟合分析的原因：“轻锤高击”产生的应力集中容易使桩身材料塑性变形甚至破坏；由于冲击脉冲窄小，应力波在向下传播时，桩的一部分处于加载状态，另一部分处于卸载状态，桩的沉降位移一般是很小的，桩甚至没有沉降位移；由
15、于加载速率过高，动阻尼及惯性力较大，使用阻尼系数误差对结果影响很大，同时应力波衰减也比较快，到达桩深部甚至变得比较微弱。6四、检测数据分析与判定14、检测承载力时选取锤击信号，宜取锤击能量较大的击次。15、当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。16、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式 E =c 2重新计算。2 对于通过应变式力传感器测量应变
16、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 对于采取自由落锤安装加速度传感器实测锤击力的方式，无论桩身材料弹性模量是否调整，均不得对原始实测力值进行调整，但应扣除响应传感器安装测点以上的桩头惯性力影响。 17、高应变实测的力和速度信号第一峰起始比例失调时，不得进行比例调整。 为什么？在多数情况下，正常施打的预制桩，力和速度信号第一峰应基本成比例。但在以下几种情况下比例失调属于正常：1 桩浅部阻抗变化和土阻力影响。2 采用应变式传感器测力时，测点处混凝土的非线性造成力值明显偏高。3 锤击力波上升缓慢或桩很短时，土阻力波或桩底反射波的影响。除第
17、 2 种情况减小力值，可避免计算的承载力过高外，其他情况的随意比例调整均是对实测信号的歪曲，并产生虚假的结果。因此，禁止将实测力或速度信号重新标定。18、以下五种情况应采用静载法进一步验证：（2012 年考）桩身存在缺陷，无法判定桩的竖向承载力。 桩身缺陷对水平承载力有影响。触变效应的影响，预制桩在多次锤击下承载力下降。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，即波形表现出竖向承载性状明显与勘察报告中的地质条件不符合。7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。19、如何判定高应变采集信号的优劣？（1）连续锤击下，信号应具有稳
18、定性、重复性。试验中可能碰到的问题有桩周饱和黏性土在锤击振动下强度剧烈降低，桩的承载力在多次锤击下不断下降，波形曲线变化很大。对此， 建筑基桩检测技术规范9JGJ106-2003)规定不得以高应变信号来提供承载力。（2）力曲线和速度曲线在开始阶段有正比例关系，但峰值不一定重合。这是由波动理论决定的，在没有上行波产生之前，力与加速度应该成正比。如果地表有较大土阻力，或传感器安装截面下不远处有变阻抗，都会使力和速度峰值不重合。（3）力曲线和速度曲线在结束阶段归零。力信号不归零，或者由于安装压力不足，传力过程中产生相对错动，这时需重新拧紧膨胀螺栓；或者由于安装位置的混凝土产生塑性变形或开裂等，这时必
19、须选择适当的位置重新安装传感器。速度信号不归零，一般可看作是低频加速度信号混入的结果。（4）贯入度必须足够大以充分激发集装承载力。 建筑基桩检测技术规范 （JGJ106-2003）建议单击贯入度过大造成的桩周土扰动大，承载力分析所用力学模型与实际情况相差较大，与静载试验对比，统计结果离散性很大。20、采用 CASE 法判定桩承载力应符合哪些规定？（1）只限于中、小直径桩；（2）桩身材质、截面应基本均匀；（3）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；（4
20、）在同一场地、地质条件相近和桩型及其截面积相同的情况下，Jc 值得极差不宜大于平均值的 30%。21、凯司法与实测曲线拟合法在计算承载力上的本质区别：前者在计算极限承载力时，单击贯入度与最大位移是参考值，计算过程与它们无关。另外，凯司法承载力计算公式是基于以下三个假定推导出的：1 桩身阻抗基本恒定。2 动阻力只与桩底质点运动速度成正比，即全部动阻力集中于桩端。3 土阻力在时刻 t2t1+2L/c 已充分发挥。显然，它较适用于摩擦型的中、小直径预制桩和截面较均匀的灌注桩。公式中的唯一未知数凯司法无量纲阻尼系数 Jc 定义为仅与桩端土性有关，一般遵循随土中细粒含量增加阻尼系数增大的规律。Jc 的取
21、值是否合理在很大程度上决定了计算承载力的准确性。所以，缺乏同条件下的静动对比校核、或大量相近条件下的对比资料时，将使其使用范围受到限制。当贯入度达不到规定值或不满足上述三个假定时，Jc 值实际上变成了一个无明确意义的综合调整系数。特别值得一提的是灌注桩，也会在同一工程、相同桩型及持力层时，可能出现 Jc 取值变异过大的情况。为防止凯司法的不合理应用，规定应采用静动对比或实测曲线拟合法校核 Jc 值。22、简述 CASE 法的基本假定、局限性及优缺点。8CASE 法的基本假定是桩身截面没有变化，应力波在传播过程中没有能量耗散和信号畸变，桩周土的侗族里忽略不计，桩底上的洞阻力与桩端的运动速度成正比
22、。CASE 法的局限性如下：假设条件苛刻且桩土模型理想化，与工程桩实际差别较大，计算结果的可靠性降低；CASE 法阻尼系数 JC 为地区性经验系数，物理意义不明确，取值的人为因素较多，需要通过动、静对比试验来确定；桩身阻抗有较大变化时，CASE 法无法考虑，严重影响计算结果；CASE 法不能将桩侧摩阻力与桩端承力，且不能得到桩侧摩阻力分布。CASE 是一个半经验的方法，它的优点是简明快速，可以在锤击的同时计算出承载力值。因此非常适合对打入桩打入过程中的质量控制和对打桩设备性能的测定。它的缺点是选择JC 有一定的随意性，在计算时仅用到实测曲线的几个特征值，有一定的误差。23、请写出 CASE 法
23、判定的单桩承载力计算公式，说明该计算公式的适用范围。哪些情况下不适用该公式？如何进行修正？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，可按以下凯司法公式的计算结果，判定单桩承载力： cLtVZcLtFJtVZtFJR 221212 11c1cc（17.4.9-1） AE. （17.4.9-2）式中： Rc由凯司法计算的单桩竖向抗压承载力（kN） ；Jc凯司法阻尼系数；t1速度第一峰对应的时刻（ms） ；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（kNs/m） ；A桩身截面面积（m2） ；L测点下桩长（m） 。
24、对于土阻力之后与 2L/c 时刻明显发挥或先于 2L/c 时刻发挥并造成桩中上部强烈反弹这两种情况，应分别采用以下两种方法对 Rc 值进行提高修正：适当将 2L/c 延时，确定 Rc 的最大值；考虑卸载回弹部分土阻力对 RC 值进行修正。24、采用实测曲线拟合法判定桩承载力，应符合哪些规定？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。拟合分析选用的参数应在岩土工程的合理范围内。9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。对于柴油捶打桩信号，在 t1+2L/c 时刻后延续时间不应小于 30ms。各单元所选用
25、的土的最大弹性位移值不应超过相应桩单元的最大计算位移值。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。贯入度的计算值应与实测值接近。25、桩身完整性判定：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 和桩身缺陷位置 x 应分别按下列公式（17.4.12-1）和（17.4.12-2）计算，桩身完整性可按表 17.4.12 并结合经验判定。)()() 2( x1x1 tVtZtFt R（17.4.12-1）20c（17.4.12-2）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
26、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，取值方法见图 18.4.12；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 17.4.12 桩身完整性判定类别 值 1.0 0.81.0 0.60.8 0.610图 18.4.12 桩身完整性系数计算26、出现下列情况之一时，桩身完整性判定宜按工程地质条件和施工工艺，结合实测曲线拟合法或其他检测方法综合进行：1 桩身有扩径。2 混凝土灌注桩桩身截面渐变或多变。3 力和速度曲线在峰值附近比例失调，桩身浅部有缺陷。4 锤击力波上升缓慢，力与速度曲线比例失调。5 本规程第 17.4.1
27、2 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。27、为什么不用拟合质量系数判定拟合质量？ (2012 年考)拟合质量数是衡量拟合效果好坏的一个参数，主要是指计算波形与实测波形匹配程度，它并不能作为衡量拟合结果合理程度参数。拟合质量数小不等于结果好，之所以这么讲，是基于以下几条理由：（1） 实测波形受传感器安装、传感器性能影响或多或少有些失真；（2） 分析是基于一维波动理论，而对一些较特殊的桩，如挖孔桩，其反射的波形用一维近似有很大误差；（3） 桩土相互作用模型虽然在作不断改进，但仍难以模拟实际情况。实际桩基中，桩土相互作用不仅与土层特性有关而且还与桩型、施工工艺等
28、有关；（4） 计算采用离散化方法，即将桩体分成很多单元，每个单元上桩侧作用力认为集中于单元底部，这与实际连续体是有差别的；（5）桩材料是非线性粘弹性介质，不同频率成份波传播速度不同，导致波在传播过程发生弥散，即波形状发生畸变。基于以上理由，拟合质量系数小，并不能代表拟合结果是合理。当然，也并不是说拟合质量系数可以很大，波形匹配程度可以很差。根据测试精度、桩长、桩型、施工工艺、桩周土层情况，最佳拟合质量系数是不同的，它有一个合理范围。这个范围与实际具体情况有关，我们是无法定量来描述它。拟合结果好坏应以拟合趋势而定，即要求计算值与实测值在桩底反射波之后相当一段长时间内变化趋势要一致。28、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程附录 E 相应公式计算。29、高应变检测报告包括哪些内容？ （2012 年考）检测报告应包含以下内容：1 委托方名称，工程名称、工程地点，建设、勘察、设计、监理和施工单位，基础类型，设计要求，检测目的，检测依据，检测数量，检测日期；2 主要岩土工程勘察资料；3 检测点或受检桩的编号、位置和相关施工记录；4 主要检测仪器设备；5 检测方法；
