本發(fā)明涉及建筑基樁檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種測量建筑基樁承載力的低應(yīng)變方法。

背景技術(shù)：

關(guān)于建筑基樁承載力的檢測方法，國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》(jgj106-2003)著重規(guī)定了豎向抗壓靜載試驗和高應(yīng)變法。而國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》(jgj94－2008)則進(jìn)一步規(guī)定了原位試驗法、土體力學(xué)參數(shù)經(jīng)驗公式法等檢測建筑基樁承載力的方法。

上述兩件國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)均未將低應(yīng)變方法(低應(yīng)變法)作為檢測建筑基樁承載力的方法予以規(guī)定。其實，早在1995年之前，低應(yīng)變方法就曾經(jīng)被我國建筑行業(yè)用來檢測建筑基樁的承載力，并于1995年列入我國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《基樁低應(yīng)變動力檢測規(guī)程》(jgj/t93-95)中。

作為一種檢測建筑基樁承載力的方法，低應(yīng)變方法具有快捷簡便，且對基樁沒有破壞性的優(yōu)點(diǎn)，然而，在實際運(yùn)用低應(yīng)變方法檢測建筑基樁承載力的過程中，該方法也存在測量結(jié)果的可靠性較差和可重復(fù)性較低的問題，以致在行業(yè)內(nèi)備受爭議，并最終導(dǎo)致2003以后實施的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不再將該方法作為檢測建筑基樁承載力的方法予以規(guī)定。

總之，現(xiàn)有的低應(yīng)變方法在檢測建筑基樁的承載力方面的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)都很明顯，怎樣克服其缺點(diǎn)，以便更加經(jīng)濟(jì)、便捷、準(zhǔn)確地檢測檢測建筑基樁的承載力，這是本領(lǐng)域技術(shù)人員多年來一直在探索的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出了一種測量建筑基樁承載力的低應(yīng)變方法，其目的在于克服現(xiàn)有的低應(yīng)變方法在測量建筑基樁承載力方面所存在可靠性較差和可重復(fù)性較低的缺陷，從而經(jīng)濟(jì)、便捷、準(zhǔn)確地檢測檢測建筑基樁的承載力。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案之一是一種測量建筑基樁承載力的低應(yīng)變方法,包括以下步驟：步驟一，在被測基樁的樁頂面以等腰三角形布三個敲擊點(diǎn)；步驟二，在被測基樁的樁頂面中心安裝加速度傳感器；步驟三，采用機(jī)械阻抗法獲取測試數(shù)據(jù)，所述測試數(shù)據(jù)包括：f0，f0為基樁以剛體形式振動的固有頻率，δf，δf為基樁導(dǎo)納曲線上波峰的頻率差值，p，p為基樁導(dǎo)納曲線上的波峰值，q，q為基樁導(dǎo)納曲線上的波谷值，b，b為基樁的樁型系數(shù)；步驟四，計算處理測試數(shù)據(jù)，包括：

(1)計算基樁的剛度k，計算公式為：

(2)計算建筑基樁的承載力r，計算公式為：r＝s*k，其中式中s為沉降控制值。

作為改進(jìn)，所述機(jī)械阻抗法為瞬態(tài)機(jī)械阻抗法，通過用激振錘垂直敲擊被測基樁的樁頂面，應(yīng)力波由樁頂向樁底傳播,在樁底產(chǎn)生反射后又傳到樁頂,如果樁身內(nèi)有缺陷處,應(yīng)力波首先在缺陷處產(chǎn)生反射,由安裝在樁頂面的加速度傳感器檢測力信號和速度信號，力信號和速度信號經(jīng)傅立葉頻譜分析儀的快速傅立葉變換軟件運(yùn)算后，得到基樁導(dǎo)納曲線。

作為改進(jìn)，在所述步驟三，采用機(jī)械阻抗法獲取測試數(shù)據(jù)時，測試并收集三次以上的f0，δf，p，q，b數(shù)值。

作為改進(jìn)，在所述步驟四，對三次以上獲取的f0(n)，δf(n)，p(n)，q(n)，b(n)數(shù)值

(1)分別計算基樁的剛度k1，k2，k3……kn，其中

(2)計算平均值k，k＝(k1+k2+k3……+kn)/n

(3)計算建筑基樁的承載力r，計算公式為：r＝s*k，其中式中s為沉降控制值。

作為改進(jìn)，s取值為4mm。在本發(fā)明的技術(shù)方案中，沉降控制值s可以采用與現(xiàn)有的低應(yīng)變方法完全相同的方式。檢測實踐中，若有可信的靜載荷數(shù)據(jù)，沉降控制值s由確定靜動對比結(jié)果來確定，否則s取值為4mm。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案之二是一種測量建筑基樁承載力裝置，包括激振單元、接收單元和處理單元，所述激振單元為激振錘，所述接收單元為加速度傳感器，所述處理單元為低通濾波器、傅立葉頻譜分析儀，加速度傳感器與低通濾波器電連接，所述低通濾波器與傅立葉頻譜分析儀電連接。

作為改進(jìn)，在所述激振錘上設(shè)有壓電式壓力傳感器。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

其一，檢測過程快捷簡便，且對基樁沒有破壞性，亦即兼具便捷性和經(jīng)濟(jì)性。該有益效果是本發(fā)明與現(xiàn)有的低應(yīng)變方法所共有的。

其二，檢測結(jié)果準(zhǔn)確、可靠且具有可重復(fù)性。該有益效果是現(xiàn)有的低應(yīng)變方法所不具備的。本發(fā)明之所以能產(chǎn)生該有益效果，是因為：

(1)本發(fā)明所采用的計算公式是在固體力學(xué)、巖土力學(xué)原理的指導(dǎo)下，經(jīng)過發(fā)明人反復(fù)試驗、推理和修正所獲得的經(jīng)驗公式，具有高度的科學(xué)性——科學(xué)地反映了基樁承載力與實測數(shù)據(jù)之間的函數(shù)關(guān)系，這也是本發(fā)明對現(xiàn)有技術(shù)的突出貢獻(xiàn)之所在。

(2)本發(fā)明采用機(jī)械阻抗法對基樁進(jìn)行測試，測得它的速度導(dǎo)納曲線，所有的測試數(shù)據(jù)都直接取自這條曲線，不存在任何人為因素的干擾，故測試數(shù)據(jù)客觀真實。

總之，高度科學(xué)性的計算公式與客觀真實的測試數(shù)據(jù)相結(jié)合，使得本發(fā)明能夠克服現(xiàn)有的低應(yīng)變方法所固有的缺陷。

需要進(jìn)一步說明的是，雖然機(jī)械阻抗法本身屬于現(xiàn)有技術(shù)的范疇，其應(yīng)用已經(jīng)相對成熟，但是，根據(jù)發(fā)明人的反復(fù)試驗，只有把機(jī)械阻抗法與本發(fā)明中的計算公式結(jié)合起來，才能有效克服現(xiàn)有的低應(yīng)變方法所固有的缺陷。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。

實施例1：

運(yùn)用本發(fā)明的方法對某高速公路臨河過境線k11標(biāo)段k5+140.5橋一號橋墩2號樁基礎(chǔ)進(jìn)行檢測。

在本實施例中，基樁設(shè)計參數(shù)為：樁長：32米；樁徑：1.2米，沖擊鉆成孔。測試種測量建筑基樁承載力裝置包括激振單元、接收單元和處理單元，激振單元為激振錘，接收單元為加速度傳感器，處理單元為低通濾波器、傅立葉頻譜分析儀，加速度傳感器與低通濾波器電連接，所述低通濾波器與傅立葉頻譜分析儀電連接。數(shù)據(jù)采用下述方法獲得：

測試時在樁頂面以等腰三角形布三個敲擊點(diǎn)，在樁頂面中心安裝加速度傳感器，通過用激振錘垂直敲擊被測基樁的樁頂面，應(yīng)力波由樁頂向樁底傳播,在樁底產(chǎn)生反射后又傳到樁頂,如果樁身內(nèi)有缺陷處,應(yīng)力波首先在缺陷處產(chǎn)生反射,由安裝在樁頂面的加速度傳感器檢測力信號和速度信號，力信號和速度信號經(jīng)低通濾波器濾波后，由傅立葉頻譜分析儀的快速傅立葉變換軟件運(yùn)算，得到基樁導(dǎo)納曲線?；鶚秾?dǎo)納曲線顯示，三次試驗結(jié)果的剛體振動頻率相同，均為：f0＝21hz；各諧振峰之間的頻率差相同，均為：δf＝58.9hz；三次試驗的導(dǎo)納曲線波峰值(p)和波谷值(q)各不相同，分別為：

p1＝0.178×10^-6m/s·n^-1，q1＝0.0577×10^-6m/s·n^-1；

p2＝0.151×10^-6m/s·n^-1，q2＝0.0687×10^-6m/s·n^-1；

p3＝0.130×10^-6m/s·n^-1，q3＝0.0732×10^-6m/s·n^-1。

獲得上述測試數(shù)據(jù)后，運(yùn)用本發(fā)明中的計算公式進(jìn)行數(shù)據(jù)處理：

(1)基樁剛度

平均值：k＝1477kn/mm

(2)承載力：(按4毫米沉降值控制值計算)

r＝k·s＝1477×4≈5900kn

實施例2：

運(yùn)用本發(fā)明的方法對某縣電廠試驗用樁基礎(chǔ)進(jìn)行檢測，通過對濕陷性黃土地基做浸水試驗，比較浸水前后單樁承載力的變化。

在本實施例中，基樁設(shè)計參數(shù)為：樁長：13.3米；樁徑：800毫米，樁底帶擴(kuò)大頭為1.6米；為人工挖孔樁。

其中，測試種測量建筑基樁承載力裝置包括激振單元、接收單元和處理單元，激振單元為激振錘，接收單元為加速度傳感器，處理單元為低通濾波器、傅立葉頻譜分析儀，加速度傳感器與低通濾波器電連接，低通濾波器與傅立葉頻譜分析儀電連接。

數(shù)據(jù)采用下述方法獲得：測試時在樁頂面以等腰三角形布三個敲擊點(diǎn)，在樁頂面中心安裝加速度傳感器，通過用激振錘垂直敲擊被測基樁的樁頂面，應(yīng)力波由樁頂向樁底傳播,在樁底產(chǎn)生反射后又傳到樁頂,如果樁身內(nèi)有缺陷處,應(yīng)力波首先在缺陷處產(chǎn)生反射,由安裝在樁頂面的加速度傳感器檢測力信號和速度信號，力信號和速度信號經(jīng)低通濾波器濾波后，由傅立葉頻譜分析儀的快速傅立葉變換軟件運(yùn)算，得到基樁導(dǎo)納曲線?；鶚秾?dǎo)納曲線顯示，(1)浸水前的試驗：三次試驗結(jié)果的剛體振動頻率相同，均為：f0＝27hz；各諧振峰之間的頻率差相同，均為：δf＝139hz；三次試驗的導(dǎo)納曲線波峰值(p)和波谷值(q)各不相同，分別為：

p1＝0.348×10^-6m/s·n^-1，q1＝0.0759×10^-6m/s·n^-1；

p2＝0.313×10^-6m/s·n^-1，q2＝0.0997×10^-6m/s·n^-1；

p3＝0.345×10^-6m/s·n^-1，q3＝0.0891×10^-6m/s·n^-1。

(2)浸水后的試驗：三次試驗結(jié)果的剛體振動頻率相同，均為：f0＝24hz；各諧振峰之間的頻率差相同，均為：δf＝139hz；三次試驗的導(dǎo)納曲線波峰值(p)和波谷值(q)各不相同，分別為：

p1＝0.361×10^-6m/s·n^-1，q1＝0.0820×10^-6m/s·n^-1；

p2＝0.314×10^-6m/s·n^-1，q2＝0.107×10^-6m/s·n^-1；

p3＝0.323×10^-6m/s·n^-1，q3＝0.134×10^-6m/s·n^-1。

獲得上述測試數(shù)據(jù)后，運(yùn)用本發(fā)明中的計算公式進(jìn)行數(shù)據(jù)處理：

(1)浸水前基的基樁剛度：

平均值：k＝605kn/mm

(2)浸水后的基樁剛度：

平均值：k＝450kn/mm

承載力：(按4毫米沉降值控制值計算)

浸水前r＝k·s＝605×4＝2420kn

浸水后r＝k·s＝450×4＝1800kn

浸水前后承載力下降為：

實施例3：

運(yùn)用本發(fā)明的方法對某紡織廠住宅樓166號樁基礎(chǔ)進(jìn)行檢測。

在本實施例中，基樁設(shè)計參數(shù)為：樁長：8米；樁徑：600毫米；沉管灌注樁。測試數(shù)據(jù)的獲取方法與實施例1相同。所獲得的測試數(shù)據(jù)如下：

剛體振動頻率：f0＝50hz；各諧振峰之間的頻率差：δf＝352hz；波峰值：p＝1.85×10^-6m/s·n^-1；波谷值：q＝0.707×10^-6m/s·n^-1。

獲得上述測試數(shù)據(jù)后，運(yùn)用本發(fā)明中的計算公式進(jìn)行數(shù)據(jù)處理：

(1)基樁剛度：

(2)承載力：(按4毫米沉降值控制值計算)

r＝k·s＝123×4＝492kn

檢測結(jié)果與其它方法的比對：

根據(jù)某建筑勘探設(shè)計院提供的靜載荷實驗報告，該樁4mm沉降對應(yīng)的載荷為500kn，因此本發(fā)明的檢測結(jié)果與該實驗報告的檢測結(jié)果之間的相對誤差為δ＝(492-500)÷500＝-1.6％，這表明用本發(fā)明的方法所獲得的檢測結(jié)果是完全可靠的。

以上通過三個實施例對本發(fā)明的具體實施方式作了說明。本發(fā)明的實際應(yīng)用范圍和保護(hù)范圍不受上述三個實施例限制。除以上三個實施例外，發(fā)明人還運(yùn)用本發(fā)明的方法針對多種類型的建筑物、構(gòu)筑物的基樁承載力進(jìn)行了檢測，以便驗證本發(fā)明的可靠性，實踐證明，所有的檢測結(jié)果都是可靠的。另需說明的是，發(fā)明人在運(yùn)用本發(fā)明的方法檢測基樁承載力的過程中，對本發(fā)明中的計算公式采取了相應(yīng)的保密措施。