静载荷法及高应变法在渡槽基桩承载力检测中的应用

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(1.陕西省渭河综合治理办公室，陕西 西安 710004；2.西安卫光科技有限公司，陕西 西安 710000)

1 工程概况

宝鸡峡灌区漆水河渡槽工程位于杨凌示范区东北3.5 km，塬下北干渠23 km+567 m处，新建渡槽跨越漆水河河漫滩、一级阶地、二级阶地，地质条件复杂，土层层数多、分布均匀性差、部分土层具有自重湿陷性,并且埋深大，故渡槽基础采用桩基。基桩为C25混凝土钻孔灌注桩，桩径1.2 m，桩长23～40 m不等，共计84根。为保证施工质量，选取3根基桩先后采用高应变法和静载荷试验法进行单桩承载力检测。通过检测判定单桩承载力是否满足设计要求，同时建立静载荷试验检测结果与高应变法检测结果的对应关系，为后期其它基桩承载力的检测提供参考。

2 地质情况

基桩地层和地质情况根据地质勘察报告及施工记录确定，详见表1。

表1 试验桩地质分布情况

3 静载荷试验

根据《建筑基桩检测技术规范》，进行现场静载荷试验，可以采用慢速维持荷载法，将油泵采用手动的方式分成十级进行逐级加载，而取8 330 KN作为最大的加载量，取1 666 kN作为第一级的加载值，其它的采用833 kN作为每一级的加载量，可分为五级进行卸载，卸载量取2倍的加载量。将主梁、工字钢和跳板搭成压重平台反力装置，并采取该装置进行加载，将混凝土预制块进行堆积后，最大的压重量可以达到10 000 kN。

图1 静载荷试验反力装置示意图

图2 高应变动测试桩示意图

荷载值通过0.4级精密压力表测量，再由千斤顶的标定曲线换算给出。试桩沉降则通过对称正向布置与桩头的0～50 mm机电式百分表测量，所有百分表均用磁性表座固定于基准梁上，并连接数据线牵引至堆载平台外安全范围内，确保试验人员读数时的安全。在进行荷载加载时，在前1 h内，测读桩沉降量的时间间隔应该为15 min,具体为：在第5 min、15 min、30 min、45 min、60 min时分别读数，记下沉降量，而在1 h后，读数的时间间隔应调整在30 min，每30 min读一次桩顶沉降量。在桩顶沉降速率处于相对稳定状态时，才可以施加下一级荷载。而在卸载阶段，每一级的荷载维持时间应为1 h，应该在第15 min、30 min和60 min读数，记录桩顶沉降量后，才可以将下一级荷载卸载。当卸载到0时，可以测读出桩顶残余沉降量的具体值，时间维持在3 h，测读时间在第15 min和30 min，以后可以每隔30 min进行读数，读出一次桩顶残余沉降量。档3根基桩加载至2倍的设计单桩承载力特征值时，桩上没有出现明显的破坏。基于检测出的数据可以分别绘制Q-s和s-lgt曲线，由曲线图可以看出，Q-s和s-lgt曲线上没有出现陡降和先下弯曲现象，则取最大加载值为单桩竖向抗压极限承载力。试验结果见表2。

4 高应变动测法

高应变动测法的具体做法为：在桩顶下1.8 m处，沿轴对称方向采用砂轮磨平和细纱布刨光的方法对桩面进行抛光，在与桩身平行的方向用膨胀螺栓固定加速度计和环式应变传感器，空隙部位采用石膏泥填充。在桩顶中心位置架设一个重9 t的重锤，让重锤分别在1.1 m、1.2 m、1.1 m高度自由下落打击桩顶，使桩土产生塑性形变位移，接受其加速度和应变信号。选择实测力或速度作为边界条件进行拟合，通过曲线拟合法，推算桩周土对桩的阻力分布及土的力学参数，在充分的冲击作用下，获得岩土体对桩的极限阻力。根据岩土体极限阻力分布和其它力学参数，进行分级加载模拟计算，得静荷载下的Q-s曲线，确定单桩竖向抗压极限承载力。高应变动测试桩检测拟合结果见表3。

表2 静载荷试验成果表

表3 高应变动测试桩检测拟合成果表

5 结语

(1)由试验结果可知3根基桩在静载荷试验及高应变实测极限承载力均满足设计和规范要求，单桩最大沉降量为13.79 mm，满足规范要求。

(2)通过两种检测方法结果比对，两种方法存在一定的误差，但误差很小，可见采用高应变动测法也是可行的。特别是用静载法验证高应变拟合分析所选择的桩土模型、参数的合理性以后，再把其扩展应用到同条件下的其它基桩的承载力检测中是可行的。在基桩动静对比试验基础上，采用高应变动测法检测基桩极限承载力是满足工程需求的。

(3)静载荷试验法检测周期长、成本高、对场地要求高，但是这种方法在现有的检测方法中检测基桩竖向抗压承载力最直接和准确的方法。高应变动测法检测周期快、成本小的特点，但其受测试人员的经验和技术能力等较多因素影响，其精确性比静载试验的结果差。在比选检测方法时应根据场地条件、基桩类型、荷载大小等条件综合考虑，扬长避短，选择最优方法。