浅谈桩基动力检测技术

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　　摘要：桩基础是工程实际中常见的一种基础形式，而桩基的质量捡测则是其中的重要环节。本文主要阐述目前桩基动力检测技术的主要方法及存在的问题。
　　关键词：桩基 动力检测 高应变法 低应变法
　　
　　前言：桩基础依据其实隐蔽工程，在高层建筑、铁路、公路、港口码头、电力、海上石油钻井平台、水利等工程领域得到了广泛的应用。。桩基动力检测技术具有费用低、快速、轻便等优点，越来越受到工程检测人员的喜欢。
　　 桩基动测技术研究在我国始于20世纪70年代。1972年，湖南大学学者周光龙提出了“桩基参数动测法”，对开创我国桩的动测方法研究起了积极的推动作用。1978年东南大学学者唐念慈应用波动方程法对渤海12号平台钢管桩进行了动力测试，并获得成功。自20世纪80年代以来，机械阻抗法、水电效应法、共振法、锤击贯入法等10余种方法相继推出，并在我国的许多地区纷纷进行试验研究和应用。
　　
　　1、高应变法
　　 高应变法是当作用在桩顶上的能量较大，直接测得的打击力与设计极限值相当时。目前高应变法主要有动力打桩公式法、波动方程法、Case法、曲线拟合法、锤击贯入法和动静法等，但工程界应用最广泛的高应变法是CASE法和波形拟合法。
　　1.1 CASE法及其局限性
　　 CASE法是一种通过一维波动方程计算而获得岩土对桩的支撑阻力的新方法。它有三条基本假定：桩身是等阻抗的；桩周与桩尖土对桩的运动阻力分为动阻力和静阻力两部分，动阻力全部集中在桩尖，忽略了桩侧土阻力；静阻力模型为理想刚塑性体，忽略了应力波在传播过程中的能量损耗，包括桩身中内阻尼损耗和向桩周土的逸散。基于以上三条基本假设,由行波理论和波动方程推导出CASE法单桩极限承载力公式： Ｒs=Ｒ－JＣ(2Ｆｔ1－Ｒ)其中Jc是地区性经验系数，土质不同， Jc凭经验取值的变异性会很大。
　　 由于CASE法的假定条件与部分桩基的实际施工条件差别较大。导致CASE仅适用于钢桩、预制桩和预应力管桩的测试。
　　1.2波形拟合法及其局限性
　　 波形拟合法波形拟合法目前被认为是确定单桩承载力最准确的方法。它是通过现场把实测力波和速度波输入计算机进行迭代计算，把桩―土系统变为离散的质弹模型，假定各单元桩和土参数，以实测的桩顶速度波(或力波)作为边界条件，用特征线法求解波动方程，反算桩顶力波(或速度波)，使计算的波形和实测波形拟合。若两者不吻合，调整桩土参数，再次计算,直至吻合。此时各参数是最佳估算值。最终求得承载力、侧阻分布和计算的Ｑ－Ｓ曲线。
　　 波形拟合法取样严格要求贯人度、侧面光滑性及截面的一致性，因此，当桩问土变形不够充分时，承载力计算值偏于保守。而且它假定桩周土体内无变形存在，也极不合理。桩土间的理想弹塑性模型和牛顿粘性体模型与灌注桩、预制桩等桩型存在较大偏差。
　　1.3低应变法
　　 低应变法是作用在桩上的能量较小，仅能使桩土间产生微小扰动。现在国内低应变动测法主要用于检测桩身完整性。我国低应变动测桩法主要是应力波反射法，其次还有机械阻抗法、动力参数法、水电效应法、共振法等。其中应力波反射法在桩身质量检测中应用最广泛。
　　 应力反射波法是以应力波在桩身中的传播反射特征为理论基础的一种方法。该方法将桩假定为连续弹性的一维截面均质杆件，并且不考虑桩周土体对沿桩身传播应力波的影响。当在桩顶施加一瞬态锤击振力，将在桩内激发应力波，由于桩与周土之间的波阻抗差异悬殊，应力波的大部分能量将在桩内传播，当波长Ｌ＞＞桩径Ｄ，应力波波长λ＞＞Ｄ时，桩可以看作一维杆件，应力波在桩内传播可以采用一维杆波动方程计算。垂直入射的应力波在桩内传播过程中，当桩内存在有波阻抗差异界面时，波将产生反射波和透射波，反射波将沿桩身反向传播到桩顶，而透射波继续向下传播。
　　 低应变法的缺陷主要体现在桩周土层对波形曲线的影响、桩身浅部的缺陷难识别、缺乏对缺陷的定量分析、第二缺陷的判断识别困难、难以分辨渐变的缺陷等几方面。
　　
　　2、桩基础动力检测技术的未来走向
　　 新的世纪 ，桩基动测技术也应向高质量、规范化、标准化的方向发展，除了不断开发和改善动测分析的硬件设备外，更应不断完善理论研究和软件分析。
　　2.1 分析方法
　　 目前桩基动测数据分析的方法主要有时域分析或频域分析法。时域分析考察的是以时间为横坐标的桩身波动曲线，可以根据理论分析写出其传递函数及桩头的位移方程， 但无法确定函数中若干系数的取值。频域分析是应用 FFT（快速傅立叶变换) 和频谱分析来研究其特征，能得出更多的分析结果，但是对于结果的解释主要靠测试人员的工程经验。
　　2.2 信号分析
　　 测试结果的信号分析包括两个内容 ： 一是信号处理技术； 二是信号分析结果的正确解释，两者同时又是密切相关的。
　　现在为止，桩基础动力检测技术尚未完全成熟，随着桩基检测理论和实践的不断发展 ， 在建立桩一土体系动力作用下的力学机理及相关理论的同时，发展先进的测量技术和对测试信号的正确解释，桩基动测技术在工程中的应用将会越来越广泛。

　　
　　在互动生成教学中，掌握并使用适当的课堂教学方法就有可能以较快的速度，完成预定的教学内容，有效地发挥各种教学组织形式的作用，顺利地实现教学目的和任务。[4]因此，在语文互动生成教学中，教师应该根据学科性质、教学目标和学生身心发展规律，合理选用教学方法，以此实现课堂生成。
　　首先，要结合初中阶段语文教学的要求和学生的特点，针对不同的课型，选择相应的教学方法。在初中语文教学中，教师必须在遵循学生身心发展规律和语文学习规律的基础上，区别对待不同的课型，选用不同的教学方法，以此把握好语文教学中的动态“生长点”。阅读课，要求教师在问答和讨论的过程中，对学生的反馈信息进行确切的分析和判断，找出矛盾的关键，让学生对知识的理解更到位，更深刻。这里，教师比较适合采用讲述法、问答法、讲解法和讨论法。单元指导课，由于它不是简单的知识重复，在课堂上教师应重在与学生交流学习心得，交换学习经验，通过同类比较或异类比较的方法，帮助学生学会根据语文学科的内在逻辑结构对知识进行分类和归纳，弥补学习中的缺漏，实现智能结构的优化。这里，教师可以采取讲解法和练习法。技能训练课中的写作课，要求教师积极与学生展开交往活动，让学生在联想和想象中充分调动自己的生活经验，对话题发表自己的看法和理解，从而实现写文、讲评和修改中的动态生成。这里，教师则可以运用讨论法和练习法。当然，以上所说的讲述法、问答法、讲解法、讨论法和练习法只是几种基本的教学方法，在具体的教学中，教师还要根据交往互动的实际情况，研究与之相适应教学变式，给课堂注入新鲜的活力，如适合阅读课的讲解法变式就有：侧面引导式、比较解疑式、指点式和归纳式等。
　　其次，要整合运用选定的多种教学方法，即对它们进行一定的逻辑组合。如《行道树》一文，它的教学重点是在精心品味语言中，走进行道树的精神境界。为此，教师可以选用精读法、问答法和比较法，使学生在生本、师生交流中体味到散文语言优美凝练的特点，并在这一过程中，认识到行道树不同与其它的树，它为神圣事业而承受痛苦，却为自己的奉献而自豪快乐，进而感悟到行道树无私奉献的精神和作者寄予其中的人生哲理思考，从而提高学生的鉴赏能力。而本文的教学难点是要求教师引导学生把握主旨，学习奉献精神，培养奉献意识。为此，教师又可以选用讨论法、介绍法，让学生在经验交流中，体会到这种崇高的人生价值观，从而陶冶学生美好的情操。
　　
　　四、加强反馈矫正，提高生成质量
　　
　　互动生成教学是教学双方信息传递和反馈矫正的过程。那么，在语文互动生成教学中，如何加强反馈矫正，提高生成质量呢？首先，要加强反馈矫正中的师生情感交流，这是提高生成质量的基本前提。语文互动生成教学中的师生情感交流能给课堂注入丰富的人文情怀，是语文思想、审美和情感教育的根本途径，它对语文的教学进程和教学效果有着直接而重要的影响。在语文课堂教学中，教师的真情实感能感染学生，消除反馈矫正中一部分学生（尤其是学困生）的惧怕、应付和依赖心理，使他们自觉融入到和谐宽松的气氛中去积极主动地学习思考；而学生良好的情绪又能唤醒他们自身的经验，激发他们去感受和体悟，以此增强他们语文学习的动机。因此，在教学过程中，要以互动交流的方式打开学生的心灵，把他们引向实在的知识课堂，引向真挚的情感世界。纳感受交流于一体，熔感知体验为一炉，这样才能使学生产生良好的学习兴趣和心理，提高课堂生成的质量。初中语文课本中有许多包含感情的散文，教学中在品味它的语言时，教师应通过反馈与矫正加强与学生的情感交流，在这个语言品味的过程中，教师的引导和点拨始终贯穿着情感的交流与对话，让学生在形象的情感体验中感受到了语言的非凡魅力，使课堂呈现出了缤纷的生成。
　　其次，要做到适时的反馈矫正，这是提高生成质量的重要条件。这里，适时的反馈矫正包括及时的反馈矫正和延时的反馈矫正。及时的反馈矫正是指教师为保证课堂教学的实效，必须不断借助反馈信息，对教学的进程和方式进行调节，对学生的行为和知识进行矫正。具体表现为在倾听、交流和答疑中，教师要及时发现和捕捉生成信息，并对其进行价值判断，如果符合教学目标并有利于课堂教学就应立即采取相应的措施进行处理。延时反馈矫正是指对于一些开放性和发散性较强的问题，教师应该学会等待，给学生足够的思考交流时间，不做匆忙的最终评判，以延迟评价的方式，促进学生知识的动态生成。这具体表现为师生之间的讨论和生生之间以小组为单位的学习中。此外，还有一些动态生成资源不能依靠及时或延时反馈矫正来利用，往往需要将其搁置，以保证教学目标的顺利完成。
　　最后，加强反馈矫正还应注意各个阶段的协调和配合，这是提高生成质量的重要途径。反馈矫正不仅只限于某一环节，或者是某一堂课，课与课之间也应该加强反馈与矫正。很多教师都有体会，一个班级前后两堂课可能会出现两种不同的教学情景，常常是后一堂课的互动生成比前一堂课的积极、活跃和有效。这是因为在实际的语文教学中，不少教师对前一堂课的学生资源缺乏即时的判断和利用能力，在收集到反馈信息后，难以作出相应的引导和调节。因此，在语文互动生成教学中，教师要根据前一堂课的学生互动反馈信息，有意识地进行教学活动的调整和矫正，目的是为教学活动中碰到的困难或所犯的错误，提供及时的修正和反馈。
　　作者简介：
　　曾琦，浙江海洋学院人文学院2010届毕业生；宋秋前，浙江海洋学院教授。
　　
　　参考文献：
　　曹明海.潘庆玉.语文教育思想论.青岛:青岛海洋大学出版社,2002.1.
　　[2] 陈舒宇.中学语文动态生成教学的实践和研究.吉林:东北师范大学,2008.(9).
　　[3] 曹明海.潘庆玉.语文教育思想论.青岛:青岛海洋大学出版社,2002.1.
　　[4] 张鸿苓.语文教育学.北京:北京师范大学出版社,2007.4.

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