宋富新，郭寶園

（廣東省建筑科學(xué)研究院集團(tuán)股份有限公司 廣州510500）

0 引言

根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)檢測(cè)規(guī)范：廣東省標(biāo)準(zhǔn)DBJ 15-60-2008》[1]的3.3.2 條第3 款規(guī)定，各類別巖土中樁基承載力檢測(cè)的間歇時(shí)間為7～25 d。根據(jù)巖土特性，PHC樁施工完成后，由于施工對(duì)巖土的擾動(dòng)，造成樁側(cè)摩阻力和端承力均有不同程度的損失，隨著間歇時(shí)間的延長(zhǎng)，受擾動(dòng)的巖土再固結(jié)，樁側(cè)摩阻力和端承力均會(huì)緩慢恢復(fù)，隨間歇時(shí)間的延長(zhǎng)而增長(zhǎng)。關(guān)于樁土界面的作用機(jī)理許多學(xué)者做了樁土界面的剪切試驗(yàn)（SSI 試驗(yàn)），Alonso等人[2]通過(guò)混凝土與重塑低塑性淤質(zhì)黏土的SSI 試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，界面抗剪強(qiáng)度隨法向應(yīng)力增加而線性增加。張嘎[3]采用大型土與結(jié)構(gòu)接觸面循環(huán)加載剪切儀進(jìn)行了粗粒土與鋼板的SSI 試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)抗剪強(qiáng)度與法向應(yīng)力成線性關(guān)系。上述試驗(yàn)結(jié)果揭示了施工對(duì)樁周土擾動(dòng)后，樁基承載力隨著間歇時(shí)間的延長(zhǎng)而增長(zhǎng)的規(guī)律[4]，但未有關(guān)于量化的研究。本文通過(guò)對(duì)10 根PHC樁進(jìn)行2 d、6～8 d、14～16 d、24～26 d、30～32 d 的不同間歇時(shí)間進(jìn)行高應(yīng)變法承載力試驗(yàn)，進(jìn)一步揭示樁基承載力隨間歇時(shí)間延長(zhǎng)而變化的規(guī)律，并得出修正函數(shù)。

1 樁土作用機(jī)理與高應(yīng)變動(dòng)力試樁

樁基礎(chǔ)工作原理是通過(guò)樁土相互作用，把上部施加在樁頂?shù)暮奢d，以樁側(cè)面與樁周土的摩擦力以及樁端土對(duì)樁的支撐力的方式傳遞，表現(xiàn)為樁土共同承擔(dān)荷載[5]，其承載能力取決于樁身結(jié)構(gòu)承載能力和巖土對(duì)樁的抗力[6]。高應(yīng)變動(dòng)力試樁是在樁頂施加瞬態(tài)沖擊力，通過(guò)測(cè)試樁側(cè)及樁端巖土阻力的一種動(dòng)力檢測(cè)樁基承載力及完整性的方法[7]，不能定量評(píng)價(jià)樁身結(jié)構(gòu)承載能力，因此高應(yīng)變動(dòng)力試樁測(cè)定的樁基承載力是指樁周土和樁端土對(duì)樁的阻力[8]。

2 試驗(yàn)項(xiàng)目概況

2.1 成樁情況

試驗(yàn)樁為樁徑500 mm 的PHC管樁，樁的設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C80，采用柴油錘打樁施工，各試驗(yàn)樁有關(guān)成樁參數(shù)如表1 所示。

2.2 地質(zhì)情況

工程地質(zhì)情況復(fù)雜，部分淤泥層較厚，地下水位高，持力層埋深變化大，大部分樁基持力層均為遇水易軟化的風(fēng)化泥巖。試驗(yàn)樁區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)情況如表2 所示。

3 測(cè)試結(jié)果研究

3.1 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試情況

試驗(yàn)沖擊設(shè)備采用自由落錘，錘重5 t；試驗(yàn)儀器設(shè)備采用美國(guó)PDA 公司生產(chǎn)的PAL 動(dòng)測(cè)儀。為了提高多次試驗(yàn)的可比性，選取了相同的儀器，相同的沖擊設(shè)備，基本相同的沖擊高度等。每根樁每次完成高應(yīng)變?cè)囼?yàn)后，間歇時(shí)間達(dá)到3 d 再進(jìn)行靜載荷試驗(yàn)，驗(yàn)證試驗(yàn)樁的承載狀態(tài)。采用曲線擬合法分析，樁側(cè)摩阻力和端阻力隨著間歇時(shí)間的延長(zhǎng)而明顯增長(zhǎng)。

表1 成樁參數(shù)Tab.1 Piling Parameters

3.2 測(cè)試結(jié)果相關(guān)性分析

⑴計(jì)算思路是將10 根樁的第一次測(cè)試時(shí)間統(tǒng)一定在第2 天，計(jì)算其他時(shí)間相對(duì)于第2 天承載力的增長(zhǎng)比例，增長(zhǎng)率是用（Rt-R2）/R2計(jì)算，而不是Rt/R2計(jì)算，因?yàn)镽t/R2擬合的到的對(duì)數(shù)曲線隨著增長(zhǎng)比例減緩會(huì)出現(xiàn)向下趨勢(shì)，隨著時(shí)間推移可能出現(xiàn)Rt/R2＜1，不符合工程實(shí)際。

表2 地質(zhì)情況表Tab.2 Geological Information Table

⑵根據(jù)實(shí)測(cè)承載力與驗(yàn)算承載力計(jì)算表（見(jiàn)表3），采用線性擬合法得出修正函數(shù)為y=0.0101x-0.0096，采用對(duì)數(shù)擬合法得出修正函數(shù)為y=0.0901lnx-0.0808，采用多項(xiàng)式擬合法得出修正函數(shù)為y=-0.0001x2+0.0133x-0.0228，3 條擬合曲線及其計(jì)算式如圖1 所示，驗(yàn)證算式計(jì)算得到的承載力與高應(yīng)變測(cè)得承載力之間的誤差，僅有個(gè)別驗(yàn)算數(shù)據(jù)誤差超過(guò)了5%，大部分誤差均在1%以下。

表3 實(shí)測(cè)承載力與驗(yàn)算承載力計(jì)算表Tab.3 Comparing Table of Measured and Checked Bearing Capacity

圖1 3 種擬合曲線示意圖Fig.1 Three Kinds of Fitting Curve Diagrams

⑶從表3 和圖1 可以看出，線性擬合誤差較小，平均誤差線性擬合為0.0999%，而對(duì)數(shù)擬合的平均誤差為0.1297%；但從工程實(shí)際的合理性來(lái)看線性擬合不合理，承載力不會(huì)無(wú)限制的線性增長(zhǎng)，對(duì)數(shù)擬合結(jié)果反映后期承載力緩慢增長(zhǎng)符合實(shí)際情況。

4 總結(jié)

本試驗(yàn)研究是基于間歇時(shí)間達(dá)到7 d 為基礎(chǔ)，主要考慮施工對(duì)巖土的擾動(dòng)、擠土效應(yīng)、孔隙水壓力等因素對(duì)樁基承載力的影響。根據(jù)巖土特性分析，間歇時(shí)間達(dá)到7 d 后，各影響因素均處于相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，因而得出以下結(jié)論：

⑴根據(jù)樁基承載力隨間歇時(shí)間延長(zhǎng)而增長(zhǎng)的相關(guān)性，通過(guò)曲線擬合法，得出承載力修正函數(shù)y=0.0901lnx-0.0808，符合巖土工程特性及工程實(shí)際。

⑵檢測(cè)時(shí)歇時(shí)間不滿足檢測(cè)規(guī)范要求時(shí)，如果高應(yīng)變實(shí)測(cè)曲線沒(méi)有出現(xiàn)樁身缺陷反射信號(hào)、樁底軟弱等情況，認(rèn)為是由于間歇時(shí)間不足影響樁基承載力時(shí)，檢測(cè)承載力可按修正函數(shù)y=0.0901lnx-0.0808 修正后使用。