工程地质资料在基桩高应变动力检测中的作用__期刊目录网,论文发表,
所属栏目：应用电子技术论文发表 发布时间：2011-02-25浏览量:115
副标题#e#摘要：工程地质资料贯穿于桩基础工程的设计、施工、检测验收的各个过程，本文从检测的角度阐述了工程地质资料在基桩高应变动力检测中的重要作用，并通过工程实例
予以说明。
关键字：基桩，高应变动力检测，工程地质资料
一、前言
基桩承担着将建筑物上部结构的荷载传递到地面以下的地层中的重要作用，基桩按承载性状可分为两类：
1.摩檫型桩：
摩檫桩：在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载由桩侧阻力承受，桩端力小到可以忽略不计；
端承摩檫桩：在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载主要由桩侧阻力承受。
2.端承型桩：
端承桩：在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载由桩端阻力承受，桩侧阻力小到可以忽略不计；
摩檫端承桩：在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载主要由桩端阻力承受。
桩的承载能力决定于两个方面，即“双控”的：一是桩体自身强度，二是桩周土及桩端土的支承力。一个普遍的事实是，一根混凝土强度等为C30或C80的同规格桩，其承载力可以达到相同的6000kN的值，可见桩身强度往往不起主导作用，桩身强度可以通过混凝土配合比以及施工工艺加以控制。而土的支承力就不同了，地质情况千差万别，取决于桩侧摩阻力和桩端阻力，两者都与土的岩土性状密切相关。
目前检测基桩承载力的方法有：静载荷试验，高应变动力试验，还有针对于中、微风化岩或单桩承载力＞8000kN的灌注桩，采用钻芯法对桩底持力层岩土性状进行校验。
二、工程地质资料在高应变动力试桩中的实际应用
高应变动力试桩法，因其能快速、准确地检测单桩的桩身完整性和承载力，在工程试桩中被广泛利用。高应变动力试桩为我国的工程建设节约了大量的时间和财力。
高应变动力试桩，从大的方面可分为CASE法和拟合法两种。
（一）、CASE法:CASE法主要依赖于Jc值的选取，利用曲线上的两个点四个数值确定承载力。承载力公式如下：
Rc=1/2[F(t1)+F(t1+2L/C)]-1/2(MC/L)•[V(t1+2L/C)-V(t1)]
Jc值是一个经验参数，武汉岩海公司的推荐参数如下：砂：0.05；粉砂或粉质粘土：0.15；粉土：0.30；粉质粘土或粘质粉土：0.55；粘土：1.10。
美国PDA公司的推荐参数如下：砂土：0.1-0.15；粉砂：0.15～0.25；粉土：0.25～0.4；粘质粉土：0.4～0.7；粘土：0.7～1.0。
一般随着塑性指数的增加，Jc值逐渐增大，根据大量的工程实践，在深圳地区的强风化岩，Jc值一般为0.3～0.5之间。CASE法又分为六种子方法，见下表。
CASE子方法 阻尼系数法(RSP) 最大阻力法
(RMX) 最小阻力法
(RMN) 卸载法
(RSU) 自动法(RAU) 自动法(RA2)
适用范围 一般情况 大弹限 摩擦桩 桩较长、摩阻力较大的桩 摩阻力很小的桩 中等摩擦桩
上表中,只有第五、第六种方法是与Jc无关,即便如此,其应用条件仅为“摩阻很小的端承桩”或者”具有中等摩擦的桩”。
（二）、拟合法:CAPWAPC高应变动力试桩技术是美国PDI公司的GOBLE教授等人基于波动力学理论发展起来的一套基桩分析软件系统，通过对实测桩顶力信号与速度信号进行定量拟合分析，计算桩周土力参数，从而达到确定基桩承载能力的目的。在某一区域内，如果详尽地了解工程地质资料,获得客观的桩土作用机理模型，动力试桩是可以取得相当高的准确度,而且比静荷载试验提供更多的检测指标。拟合法用到的土的模型参数见下表。
#p#副标题#e#项目 量纲 建议的最小值 建议的最大值 建议的初始值
桩侧弹限 Cm 0.025 最大位移 0.25
桩底弹限 Cm 0.025 最大位移 0.25
桩侧卸载系数 ---- 0.01 1.0 1.0
桩底卸载系数 ---- 0.01 1.0 1.0
卸载水平 ---- 0 1.0 1.0
侧复载水平 ---- -1.0 1.0 -1.0
底复载水平 ---- 0.0 1.0 0
桩侧CASE阻尼 ---- N/A Ns 0.1
桩侧smith阻尼 s/m 0.08 1.0 N/A
桩底CASE阻尼 ---- N/A 1.0 0.1
桩底smith阻尼 s/m 0.08 1.0 N/A
阻尼选择 ---- 0 2.0 0
桩身内阻 ---- 0 0.03 0
桩侧粘壶 ---- 0.02 N/A 0
桩侧土体质量 kN 0 N/A 0
桩底粘壶 ---- 0.02 N/A 0
桩底土体质量 kN 0 N/A 0
土塞重量 kN 0 3倍桩底单元重量 0
土隙 Cm 0 桩尖最大位移与桩底弹限之差 0
残余应力 ---- 0 5 0
三、工程实例
笔者在汕尾某工地上测试了15根预应力管桩，基桩设计参数为：桩径400mm,壁厚90mm,桩长15～16m，单桩设计极限承载力为≥1600kN。工程地质条件如下：
0～0.60m，素填土：稍密；
0.60～2.20m，粉质粘土：成分以粉粘粒为主，土质均匀，呈可塑状，标贯平均击数为N=12击；
2.20～8.00m，残积粘性土：成分以粉粘粒为主，土质较均匀，呈可-硬塑状，标贯平均击数为N=17击；
8.00#p#副标题#e#～11.10m，全风化泥质粉砂岩：岩芯多已风化成土状、砂状，局部碎块状，标贯平均击数为N=36击；
11.10～15.50m，强风化泥质粉砂岩：岩芯呈半岩半土状至碎块状，局部风化不均匀，标贯击数为N≥50击；
15.50～18.00m，中风化泥质粉砂岩：岩芯呈碎块～短柱状。
高应变测试曲线形态一致性较好。选择具有代表性的4-2#桩，见图（图1），先让计算机进行自动拟合，得到极限承载力为1541.8kN，未达到单桩设计极限承载力，结果如图（图2、图4）所示。
图1某工地4-2#桩原始曲线
图24-2#桩拟合曲线
然后根据该工程地质资料，人工输入桩周土摩阻分布、桩端阻力，进行拟合计算，剔除不合理参数，经过多次反复，达到最佳拟合效果，得到最符合工程实际的拟合结果，极限承载力为1756.4kN，达到单桩设计极限承载力，如下图（图3、图5、图6）所示。
图34-2#桩输入地质资料后的拟合曲线
图44-2#桩输入地质资料前的拟合曲线模拟静载荷试验曲线
图54-2#桩输入地质资料后的拟合曲线模拟静载荷试验曲线
图64-2#桩输入地质资料后的桩周阻力分布图
由图6可见，桩周摩阻及桩端力分布正确反应出地层结构的工程地质性状，该桩经过静载荷试验，极限承载力为1800kN。动静对比结果相当吻合。
四、结束语
工程地质资料贯穿于桩基础工程的设计、施工、检测验收的各个过程，因此必须仔细探明,充分利用,准确应用,才能建造出优良的桩基工程。
参考文献
1《建筑基桩检测技术规范》JGJ106-2003
2深圳市标准《建筑基桩检测规程》SJG09-2007
3《桩基动测理论与实践》武汉岩海公司,武汉：1994
4《土力学与地基基础》张力霆，高等教育出版社,北
