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摘要：高強度頇應力菅樁具有自身強度高、穿透力強、使用單樁承載力高、綜合造價低、節能環保等優點。通過對8根高強度預應力管樁的靜載試驗和高應變試驗的對比分析，探討了成都地區高強度預應力管樁以密賓卵石層為持力層時，采用高應變試驗測試其單柱豎向承栽力，其舟析結果與靜載試驗結果相比其誤差在20％以內，其試驗結果還是基本可靠的。...

高強度預應力管樁靜載試驗與高應變試驗的對比

蔣志軍，王建中

(四川省建筑科學研究院，四川成都610081)

    高強度預應力混凝土管樁代號為PHC(簡稱PHC管樁)，是采用先張預應力離心成型工藝，并經過l MPa，I80。C左右的蒸汽養護，制成一種空心圓筒形混疑土預制構件。目前四川省內的管樁直徑多為300mm～500mm，混凝土強度等級c80。它具有如下優點：單樁承載力高應用范圍廣、沉樁質量可靠、工程造價相對便宜、機械化施工程度高、施工質量有保證等。由于PHc管樁具有以上優點，所以在四川省發展比較迅速。2003年引進推廣，2004年下半年就開始大量使用，至今每年管樁的用量已近1500000m。

    管樁的單樁豎向承載力的測試目前還主要依靠靜載試驗，高應變測試技術因在四川境內缺乏足夠的動靜對比而使用很少，在成都地區基本不采用高應變測試方法對管樁進行竣工驗收。筆者對8根3種樁徑規格的高強度預應力管樁的動靜試驗結果進行對比分析，提出對于以密實卵石層做樁端持力層的高強度預應力管樁，通過高應變試驗確定其單樁豎向承載力時參數的設置、誤差分析以及應注意的事項，供大家探討。

1.高強度預應力管樁的現場靜載試驗

    1.1工程地質概況

    場地位于成都市，試驗場地地勢平坦、開闊．相對高差0.2m，地貌位處成都平原岷江水系楊柳河l級階地。

    據鉆探揭露，場地地層自上而下主要為雜填土、素填土、粉質黏土、粉細砂，中砂、卵石。各地基土層主要物理力學性質指標見表l。

    1.2工程概況

    本次試驗共設計有l2根高強度預應力混凝土管樁，其中,自300有4根，φ400有4根，φ500有4根。施工采用三菱 HD一5.0型筒式柴油打樁機施打樁徑為300mm和400mm的試樁；HD一6.2型筒式柴油打樁機施打樁徑為500mm的試樁。最后3陣貫入度控制：φ300控制在3.2—3.6cm，6409控制在25…35 m，6500控制在45—55cm。樁端均進入密實卵石層。

    1.3靜栽試驗

    注：試柱3、試樁7、試樁9樁頭壓壞；試樁4因戴不足未做出極限承栽力。

    試驗加載反力裝置采用壓重平臺反力裝置，用6300kN液壓千斤頂分級加壓，樁頂沉降由兩只綜合精度為0.3％的位移計測定并由位移數顯儀自動采集，安裝位移計的基準粱具有足夠剛度，整個試驗過程避免陽光照射。

    靜載試驗在試樁施工完畢休止14d以后進行，試驗采用慢速維持荷載法，試驗按照行業標準《建筑基樁檢測技術規范》(JGJl06—2003)的相關規定進行。

    1.4試驗結果分析

    12根試樁的靜載試驗結果匯總見表2。

2.高強度預應力管樁的高應變試驗

    2.1高應變測試方法簡介

    高應變是利用一定重量的重錘，在一定落距下沖擊樁頂，使樁產生一定貫入度而測出單樁豎向承載力。CASE法采用應變傳感器、加速度傳感器和采集儀，通過測量樁頂在重錘錘擊下的力F(I)和質點速度V(f)而對樁的極限承載力進行計算；實測曲線擬合法是利用測量的樁頂在重錘錘擊下產生的力和速度來計算土阻力及其分布的計算程序，它是從一條實測曲線[F(I)曲線或V（t）曲線]出發，對樁身各段的土阻力和其它動力參數進行設定，然后進行波動方程擬合分析計算，即可求得另一條曲線[V(l)曲線或F(l)曲線]的計算結果，把計算結果與實測曲線相比較，經過多次循環直到獲得滿意的擬合結果。

    2.2高應變試驗

    本次試驗錘擊系統為5 000 kN的自由落錘，帶垂直導向和自由脫鉤，24t吊車。測試儀器為美國PDl公司(Pile Dy-  namics,Inc)生產的打樁分析儀(PDA，Pile Driving Anaiyhzer)。

    在距樁頂2倍樁徑處安裝環形應變傳感器和加速度傳感囂，用24t吊車將5t重錘提高l.5m～2.5m，垂直對中樁  軸心,自由落下錘擊樁頂(樁頂加有樁墊)，使樁周土在沖擊荷載下產生塑性變形，通過PDA接收、調制、A／D轉換和運算，得到CASE法實測結果。在CASE測試基礎上，運用實測曲線擬合法進行擬合分析。高應變試驗在靜載試驗結束7 d  后進行，試驗按照行業標準《建筑基樁檢測技術規范》(JGJl06—2003)的相關規定執行。

    2.3 高應變試驗結果

    8根試樁實測曲線擬合法分析結果見表3。

3.高強度預應力管樁動靜試驗對比分析

    3.l  實剎曲線擬合法與靜栽試驗對比分析

    3.2CASE法與靜載試驗對比分析

    阻尼系數J值的確定：根據表3擬合法分析結果，計算J.的平均值為0.26；根據表4 CASE法的分析結果，計算承載力最接近靜載試驗的j值平均值為o.32。綜合以上因索，取0.3為本試驗場地高應變試驗的阻尼系數。當 J.值取0.3時，CASE法測試結果與靜載試驗結果對比分析見表6。

    3.3小  結

    實測曲線擬合法分析結果與靜載試驗所獲得的單樁豎向極限承載力對比,平均相對誤差為l0.2％，最大相對誤差20％。

CASE法分析結果與靜載試驗所獲得的單樁豎向極限承載力對比，平均相對誤差為l4.3％，其中有兩根試樁的對比結果相對誤差大于20％，最大相對誤差達28％。

4.結論及建議

    4.1結論

    由于靜載試驗得出的極限承載力與樁的實際極限最載力相比也有10％一20％的誤差，所以目前行業內對于高應變測試結果與靜載試驗結果的相對誤差能接受的范圍是不超過20％。

    根據本次實測曲線擬合法與靜載試驗的對比分析，擬合法的分析結果與靜載試驗結果吻合較好。CASE法與靜載試驗的對比，CASE法的分析結果與靜載試驗結果相對較差，有6根試樁的分析結果與靜載試驗結果吻合較好，有兩根試樁分析結果超出靜載試驗結果20％。筆者認為造成以上結果的主要原因是實測曲線擬合法與CASE法的本構模型不同。宴測曲線擬合法樁模型采用連續桿件模型，土模型采用彈一塑模型，而CASE法假設樁為一維線彈性桿，動阻力集中在樁尖，實測曲線擬合法的本掏模型更接近樁的實際情況。

    根據8根試樁的動靜試驗對比分析，筆者認為實測曲線擬合法分析結果滿足工程檢測要求，在一定條件下可取代靜載試驗。以密實卵石層為樁端持力層的預應力管樁J值取0.3，CASE法分析結果基本能滿足檢測要求。

    4.2建議

    由于高應變測試中的擬合法分析結果與靜載試驗結果吻合性較好，而EASE分析結果與靜載試驗結果吻合性相對較差，教在實際工程測試中，同一場地高應變測試應按現行相關規范的要求，選取一定數量的樁作擬合法分析，以確定該場地高應變測試的J值，避免單純使用CASE分析而造成較大的測試誤差。

    由于高應變測試因錘重、落距原因可能造成激發不夠充分，成樁時問與試驗時間的時間間隔等因素，會給測試結果帶來誤差，測試人員應加強這方面的認識。

在實際測試工作中，高應變試驗時，應注意選擇試驗錘重、落距、樁頭的加固，樁墊、試樁體止時間，錘擊順序以及傳感器的安裝等等各個細節，以確保取得適當的樁頂位移和良好的測試信號，使各種不利因素的影響減少至最低限度。

    由于CASE法的公式在推導過程中存在一些人為的假定，使得一些推導缺乏足夠的理論依據而顯得比較牽強。在實際的測試工作中，應注意到CASE法的局限性，特別對樁身材質均勻性差、樁身為非均勻直桿、樁身結構存在嚴重缺陷等等，簡單的套用CASE法的公式將會帶來很大的誤差。故在使用CASE法測定單樁豎向承載力時應嚴格按照《建筑基樁檢測技術規范》(JGJl06—2003)的相關規定進行。

參考文獻：

[1]GBl3467—1999先張法預應力混凝土管樁[s]

[2]JGJ l006- 2003建筑基樁檢測技術規范[S]

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：尚雯瀟 溫紅娟 尹維維 編輯  文徑 審核)

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