您的项目现场是否有支持桥梁或建筑物的深地基的文件?您是否曾经想过是否可以重用现有的深地基来进行新的结构，或者从改造中承受更多的负荷?有多种测试方法可以帮助确定未记录的或未知的深基础的一些特征，如:估计安装长度，评估完整性，和评估负载阻力。我们在Braun Intertec雷竞技好Newbee赞助商所采用的方法取决于项目的需求和对深地基的接近程度。在这篇由两部分组成的文章中，我们将讨论测试方法的方法，我们分析收集的数据的方法，测试方法的优缺点，并进行案例研究。在第1部分中，我们将重点关注通常称为PIT或SE-IR的低应变完整性测试。
低应变完整性测试
低应变完整性测试是基于一维应力波传播理论。在深基础的一端施加冲击，传递应力波，用加速度计或检波器测量应力波的响应。通常，加速度计和撞击点都在深地基的顶部或附近。如图1所示，应力波沿深基础传播，直到深基础的性质(截面积、弹性模量或密度)或土阻力发生变化。一旦遇到性质或土壤条件的变化，应力波的部分或全部反射到深地基的顶部。我们可以利用这个试验来确定桩的相对完整性和估计深基础的长度。
图1:桩完整性冲击脉冲效应
基于该方法对深地基完整性进行评估时，我们寻找应力波在预期长度之前的反射或反射。完整性良好的深基础从桩趾处反射较清晰，冲击时间与桩趾反射时间之间应力波变化较小。一个具有良好完整性的深基础也可能有负速度反射，通常是由软土的“凸起”、螺旋摆动或鹅卵石清除导致更大的截面积。另一方面，正速度反射表明由于空隙、土包体、颈缩、开裂或劣质混凝土的阻抗减少。尽管评估可以识别出显著的阻抗变化，但仅通过低应变完整性测试无法确定阻抗变化的原因。此外，看似显著的阻抗变化可能并不代表深基础承载能力的显著变化。
由于该测试方法是基于一维应力波传播的，因此在深地基长度未知的情况下，准确估计波速对于估算深地基长度至关重要。如果我们知道弹性模量和材料的密度，我们就可以计算出波速。对于钢，我们知道波速大约是16800英尺每秒(fps)。然而，估计木材、灌浆和混凝土的准确波速可能是棘手的。不同的木桩或混凝土配合比设计和强度对深基础的密度和弹性模量有很大的影响。通常情况下，高质量混凝土的波速在11000到15000 fps之间。木材桩有更大的范围，8000到15000 fps，一些出版物甚至更高。我们可以从这些深地基中获得样本，并进行实验室测试，以更好地估计给定深地基的密度和/或弹性模量。这使我们能够更好地估计深基础的波速。
估计波速的一种更简单、更准确的方法是使用一个多通道数据收集设备，该设备同时使用一个加速度计和一个仪器式撞击装置，或者两个加速度计。无论是哪种选择，我们都暴露了深地基的一面。如果我们将加速度计安装在深基础顶部以下一个已知距离，然后用仪器锤冲击深基础顶部，我们可以测量冲击到应力波触发加速度计的时间。然后计算通过深地基的实际波速，并以此来估算深地基的长度。同样，我们可以在深地基一侧安装两个已知距离的加速度计，测量应力波在两个加速度计之间传递的时间，然后计算应力波的波速。
除了能够确切地识别为什么存在阻抗变化，以下是低应变完整性测试的一些额外考虑因素。
- 在深地基长径比大于30的深度获取可用数据是不可靠的。
- 低应变完整性测试不能提供关于深地基抗力的信息。
- 由于凸起或相对强大的土壤/岩石产生的显着阻抗变化，沿着深基础的长度可能会掩盖脚趾反射或其他，阻抗的更大变化。
- 低应变完整性测试只能确定主要的缺陷或完整性问题。
- 当结果没有产生明确的脚趾响应时，测试可以不确定。
- 由于这些深基础类型的阻抗性质的固有变化，对具有H型“刺刀”或单管桩的复合深层基础部分的评估，例如具有H型桩“刺刀”或单管桩，通常是复杂的并且通常是不可靠的。
案例研究 - 红翼回收和RDF项目
在火灾破坏现有的红翼的回收和RDF（垃圾衍生燃料）设施之后要求将该结构置于2017年的建筑面板，这座城市选择重建现场。在重建之前，需要解决三个具有挑战性的问题：安装在1982年的木材打桩的状况是什么，现有的木材打桩机根据当前代码修改设计要求，以及如何支持对现有设施的建议扩展。我们进行了低应变的完整性测试，以验证实际的桩长与承包商的桩记录匹配。
图2:板结构下暴露的木桩
为实现这一点，我们挖掘了与外部基础线相邻的两个测试坑，以暴露木材桩。一旦桩被曝光，我们就会响起，探测，目视检查桩，以确认它们状况良好。对于对该项目的低应变完整性测试，我们使用连接润滑脂和机加工铝块直接将加速度计直接安装到暴露的木材桩上。我们将基础顶部直接撞到每个木材桩位置，仪表锤至少需要三次，以允许我们平均计算收集的计算数据。
如上所述，撞击基础顶部，在加速度计上方的已知距离允许我们更准确地确定桩的波速和长度，这也改善了我们对堆的完整性的评估。低应变完整性测试数据，如图3所示，导致计算出的桩长度在报告的桩长的一英尺内，并表示桩具有良好的完整性。我们调查和分析的最终结果是在现有建筑下不需要额外的打桩，从而节省了巨大的成本。
图3：木材桩声波回声脉冲响应数据
案例研究 - 查尔斯湖港
该项目包括修复查尔斯湖港的现有泊位。我们被要求评估码头现有木桩的长度、完整性和桩阻力。我们将在本文的第2部分讨论如何评估桩阻力。为了完成请求的前两部分，我们对三根桩进行了低应变完整性测试。
我们首先在将承包商提取的木材桩上进行低应变完整性测试，并将其切割成已知长度。图5的顶部图显示了此数据。测试一堆已知长度允许我们估计木材桩的波速。然后，我们对三个额外桩进行了相同的测试，以评估完整性和估计桩长度。图5中的底部曲线图显示了其中一个测试桩的数据。利用木材桩的可能波速的变化相对较大，对已知长度进行低应变完整性测试，然后在三个附加桩上获得明显的脚趾响应，具有类似的波速，给我们对我们使用的波速相对较高的置信度。
这一结束了我们对低应变完整性测试的讨论的第1部分，可以使用如何利用如何确定未知的深基础元素的桩长和完整性。请寻找本系列的第2部分，其中将讨论额外的测试方法和案例研究未知或未记录的深度基础。
图5:桩完整性测试数据
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