基于PDI產(chǎn)品，我們整理了一些巖土工程師在高低應(yīng)變檢測中經(jīng)常咨詢我們的產(chǎn)品和技術(shù)問題，并做了解答，其中有一些問題是關(guān)于高低應(yīng)變在國外項(xiàng)目上的應(yīng)用。
Q1 相比與靜載試驗(yàn)，PDA動力測試一般建議采取多大的安全系數(shù)？
通常情況下，安全系數(shù)的選取取決于相關(guān)的地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范或者業(yè)主和設(shè)計(jì)的具體要求。
在國內(nèi)的規(guī)范中沒有明確的區(qū)分動力測試與靜載測試給定值的選取標(biāo)準(zhǔn)。但在國際上如美標(biāo)，一些規(guī)范規(guī)定動力測試與靜載試驗(yàn)的安全系數(shù)相同，如《美國建筑規(guī)范》，一些規(guī)范則要求動力測試的安全系數(shù)選取略高于靜載試驗(yàn)，如美國國家公路與運(yùn)輸官員協(xié)會（AASHTO）的公路橋梁標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，要求動力測試安全系數(shù)比靜載試驗(yàn)高出10%。
Q2 斜樁可以做PDA測試嗎？
當(dāng)然可以。斜樁基礎(chǔ)在港口碼頭、海上石油導(dǎo)管架平臺以及一些抗拔樁中應(yīng)用的非常廣泛。就PDA測試而言，斜樁與垂直樁沒有什么區(qū)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(jìn)國內(nèi)的時候，很多專家曾經(jīng)做過用PIT測試驗(yàn)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(jìn)，因?yàn)槟莻€時候PIT測試實(shí)在太方便了。
如同高應(yīng)變曲線擬合法一樣，低應(yīng)變曾經(jīng)也出現(xiàn)過曲線擬合法，但樁的尺寸效應(yīng)、幅頻相頻響應(yīng)、高頻波的彌散、濾波處理等造成實(shí)測波形的畸變，以及樁側(cè)土阻力、樁身阻尼的偶合影響，使得低應(yīng)變的檢測措施很難達(dá)到理想的結(jié)果，不能像高應(yīng)變一樣，給出豐富精準(zhǔn)的樁土信息。因此，JGJ-106-2014規(guī)范里對PIT完整性檢測的結(jié)果也僅要求給出定性的結(jié)論即可。
最近，有同行反饋，在東南亞如印尼、斯里蘭卡等地，當(dāng)?shù)氐淖稍儐挝换虮O(jiān)理要求使用PIT來定量判定樁身完整性，依據(jù)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(yè)版里確實(shí)有這么一個功能，但偏科研性質(zhì)，需要準(zhǔn)備的測試條件、工程師對當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)情況的經(jīng)驗(yàn)、詳細(xì)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(jìn)行測試，那么就背離了低應(yīng)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(guī)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(yàn)證。
Q4 國外項(xiàng)目中，PDA、PIT、CHAMP傳感器需多久標(biāo)定一次？
Pile Dynamics Inc（PDI）公司和美國材料與試驗(yàn)學(xué)會（ASTM）D4945建議不管使用頻率如何，每兩年重新校準(zhǔn)一次傳感器。
PDI公司建議，即使傳感器沒有過已校準(zhǔn)時間，如果出現(xiàn)測試信號異常或可疑數(shù)據(jù)，應(yīng)立即重新校準(zhǔn)。
為了保險起見，PIT的傳感器與內(nèi)置傳感器的力錘、CHAMP的超聲波探頭同樣建議2年重新標(biāo)定一次。
Q5 國外項(xiàng)目中，PDA、PIT測試主機(jī)需多久標(biāo)定一次？
目前為止，ASTM規(guī)范里沒有明確規(guī)定高應(yīng)變PDA與低應(yīng)變PIT的重新校準(zhǔn)周期。
如果在測試過程中發(fā)現(xiàn)非典型信號，可以將設(shè)備郵寄回PDI或者當(dāng)?shù)氐墓?yīng)商進(jìn)行維修。
Q6 關(guān)于能量的計(jì)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(shù)怎么計(jì)算來的？有什么區(qū)別呢？
PDA高應(yīng)變測試功能強(qiáng)，除了承載力復(fù)核，打樁時的樁身應(yīng)力監(jiān)測和能量監(jiān)測也經(jīng)常使用到。
關(guān)于能量的計(jì)算，在PDA-8G與SPT Analyzer里有很多關(guān)于能量定義的參數(shù)，這些參數(shù)計(jì)算方法以及區(qū)別給大家詳細(xì)解釋一下：
①應(yīng)用最多的EMX，其定義為傳遞到樁身里的最大能量。計(jì)算方法是整個數(shù)據(jù)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(yàn)協(xié)會(ASTM) 4633和歐洲標(biāo)準(zhǔn)ISO 22476-3只批準(zhǔn)EMX用于能量計(jì)算。EMX與長度(LE)設(shè)置無關(guān)，因?yàn)樗阉髡麄€記錄。ETR(%)是通過比較EMX值和錘的額定能量計(jì)算出來的。
計(jì)算公式：ETR(%) = 100% * EMX/PE 式中，PE為錘的最大額定勢能
②PDA-8G可以計(jì)算出ETH值，只能與開口柴油錘配合使用。
計(jì)算公式：ETH(%) = 100 * EMX/(Wr * STK) ，Wr是錘芯的重量。STK為開口柴油機(jī)沖程，PDA-8G根據(jù)打擊間隔時間來計(jì)算STK。
③EFV與EMX相同。它與ASTM D4633的專用術(shù)語。
④E2E與EMX的計(jì)算方法相同，但積分的區(qū)間只在2L/C范圍內(nèi)，在2L/C處就停止積分，所以更改LE值，E2E的值就會改變，因?yàn)榉e分的區(qū)間產(chǎn)生了變化，這是E2E與EMX最大的區(qū)別。由于ASTM 4633和歐洲標(biāo)準(zhǔn)ISO 22476-3不建議在記錄結(jié)束之前停止積分，所以應(yīng)用較少。
⑤EF2，EF0，EV2是ASTMD4633上推薦的能量計(jì)算方法，用于SPT的能量測量，在實(shí)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(nèi)，其力和速度的良好比例性難以實(shí)現(xiàn)，導(dǎo)致了這些測量方法的準(zhǔn)確度。所以PDI強(qiáng)調(diào)，工程師在進(jìn)行SPT能量標(biāo)定的時候，不再使用這些參數(shù)，而使用EFV或EMX參數(shù)，EF2、EF0E2F或EV2這些參數(shù)僅供研究之用。
Q7 當(dāng)測試球墨鑄鐵樁的時候，在PDA或GRLWEAP里怎么輸入樁參數(shù)？
在有些特殊項(xiàng)目中，有些樁身材質(zhì)是球墨鑄鐵的，比如比較有名的品牌DYWIDAG，（國內(nèi)叫地偉達(dá)），其樁身參數(shù)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(shù)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(diǎn)是比較好確認(rèn)的，熟知低應(yīng)變的工程師都知道，PIT測試的前提是基于一維應(yīng)力波理論成立或近似成立。
一維應(yīng)力波理論有一個重要的假設(shè)-平截面假設(shè)（就是假設(shè)力和速度等參數(shù)只是深度和時間的對應(yīng)函數(shù)）。理論上講，桿的長度L必須遠(yuǎn)大于桿的直徑d，才可將其視為一維桿，實(shí)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(rèn)為不小于5比較激進(jìn)，認(rèn)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?yàn)楫?dāng)時的PIT電子設(shè)備如傳感器沒有現(xiàn)在這么先進(jìn)，當(dāng)大于30的時候，樁底經(jīng)常會因?yàn)橥磷枇Φ脑驘o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(dá)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(shí)現(xiàn)的，或者說基本上不可能，那么雙通道數(shù)據(jù)就會使得測量的誤差放大，進(jìn)而影響測試結(jié)果的準(zhǔn)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(dǎo)向架。另外，灌注樁的樁身是現(xiàn)場澆筑的，其材質(zhì)的穩(wěn)定性相比預(yù)制樁也有不小的差距，所以應(yīng)變的測量也不穩(wěn)定。采用4通道就不一定滿足現(xiàn)場測試和數(shù)據(jù)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(fēng)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(jīng)很常見了，在有些特殊設(shè)計(jì)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(jìn)行高應(yīng)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(shù)據(jù)，您還應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)事項(xiàng)：
①傳感器安裝在替打上，那么在PDA-S參數(shù)設(shè)置里，WS，SP等參數(shù)須是傳感器安裝面的參數(shù)。
②替打允許選擇不同于樁身的材質(zhì)，如混凝土樁選用鋼替打，但形狀必須規(guī)則，如果是空心的，內(nèi)部不應(yīng)有過多的加固件，因?yàn)楫愋翁娲蚧蛘哌^多的加固件難以求得正確的面積，從而力測量產(chǎn)生偏差。
③確保傳感器安裝位置遠(yuǎn)離替打的兩端，至少1D，避免應(yīng)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(chǎn)生這種情況。
在我們以往介紹波動力學(xué)的時候，有一章節(jié)專門討論了當(dāng)應(yīng)力波傳遞至固定端樁底的情形。理論上，無側(cè)阻力與樁端土支撐和剛度無限大的時候，Ru應(yīng)該為沖擊力的2倍。當(dāng)然，實(shí)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(dá)到2倍的情況基本不可能。從經(jīng)驗(yàn)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(shí)測數(shù)據(jù)中，CASE法RX5 值為6639（capwap為7100），F(xiàn)MX為5132，DFN為-9即這根樁在此錘擊能量下沒有打動，且產(chǎn)生了較大的反彈。計(jì)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(chǎn)生了反彈情況下。
Q12 CAPWAP擬合分析時，經(jīng)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(diào)整？
在我們將PDA數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)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(chǎn)生的最大位移小于該層土的彈限。簡而言之，當(dāng)該土單元阻力未充分激發(fā)時，就會出現(xiàn)該警告。通常這個時候的擬合數(shù)據(jù)是不能被接受的，因?yàn)橥羻卧臉O限阻力、彈限或者兩者同時被設(shè)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(shè)置的QT值下，如果該土單元的位移等于或超過設(shè)定的QT值，那么Rult就為466.6KN，但此時位移并未達(dá)到設(shè)定的QT值，在該位移下激發(fā)的端阻即Ract為305.5KN。
如果發(fā)生這個問題，一般情況下，擬合的步驟為繼續(xù)減少Ru和Quake，直到相應(yīng)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(fù)選框，capwap將以相同的折減系數(shù)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(guān)系。不過這個可能會導(dǎo)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(kuò)底樁，由于其端阻的發(fā)揮需要極其大的打擊力，其他PDA測試一般情況下，如果發(fā)生該Ru未充分激發(fā)的問題，較優(yōu)的解決方案還是現(xiàn)場測試?yán)镌黾渝N重，確保土阻力能被激發(fā)出來。
Q13 為什么有時候DFN值與現(xiàn)場實(shí)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(shù)（記錄結(jié)束時的速度為零）。有時，“DFN”值與現(xiàn)場的實(shí)測的貫入度不匹配，因?yàn)樵跊_擊后樁身產(chǎn)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(diào)整積分的結(jié)束時間。如果輸入了“驅(qū)動日志Drive Log”，PDA-W或PDA-S程序可以將數(shù)據(jù)調(diào)整為每次沖擊的平均實(shí)測貫入度。
還應(yīng)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(jì)算的，并且一般情況下DFN的計(jì)算值不同于一組錘擊實(shí)測的總貫入度除以總錘擊數(shù)而確定的平均貫入度，尤其是當(dāng)錘擊性能或土壤阻力發(fā)生變化時。
另一個潛在原因是使用柴油錘時預(yù)觸發(fā)時間設(shè)置不足，對于柴油錘，在數(shù)據(jù)采集期間，嘗試將PAX或PDA-8G中的預(yù)觸發(fā)緩沖時間調(diào)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(yōu)點(diǎn)經(jīng)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(jì)算即分析端阻與每個單元的側(cè)阻就非常的重要了。
抗拔試驗(yàn)不考慮端阻力，假設(shè)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(cè)阻或側(cè)阻乘以一個安全系數(shù)（一般為80%）即抗拔承載力。只要樁不短，這個假設(shè)是合理的，也有大量的案例驗(yàn)證。
Q15 傳感器的標(biāo)定證書丟了，怎么查找標(biāo)定系數(shù)？
經(jīng)常會有用戶反饋，傳感器的標(biāo)定證書丟了，然后用的時候就不清楚該傳感器實(shí)際的標(biāo)定系數(shù)。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(wǎng)建了一個傳感器標(biāo)定證書數(shù)據(jù)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(wǎng)址鏈接：https://www.pile.com/resource-type/calibration-document/。
