隨著高層建筑、橋梁工程、海洋工程建設(shè)項(xiàng)目的增多,樁基礎(chǔ)的應(yīng)用量越來越大。如何正確評價單樁的承載能力,選擇合理的設(shè)計參數(shù)是關(guān)系到樁基礎(chǔ)是否安全與經(jīng)濟(jì)的重要問題。
確定樁承載力的方法大體可非為兩類。(1)單樁承載力直接試驗(yàn)法、(2)通過其他手段,分別得到樁端阻力和樁側(cè)阻力然后相加得到,如靜力分析計算方法、原位測試中的標(biāo)準(zhǔn)貫入法、靜力觸探法和旁壓試驗(yàn)法、十字板剪切試驗(yàn)、圓錐動力觸探等。由于后者不是從具體樁上取得的數(shù)據(jù),可靠性較差,因此本文主要分析單樁承載力直接試驗(yàn)法。
1.動力測樁法
動力測樁法一般是在樁頂作用一動荷載,如瞬態(tài)豎向作用力,使樁產(chǎn)生顯著的加速度和土阻尼效應(yīng)。在樁側(cè)安裝力、速度、加速度和位移傳感器,以量測樁土系統(tǒng)的振動響應(yīng),用波動理論分析和研究應(yīng)力波沿樁土系統(tǒng)的傳遞和反射,采用時域或頻域波形分析和傳遞函數(shù)方法,從而判斷樁身阻抗變化和確定單樁承載力。
動測法又分為低應(yīng)變動測法、高應(yīng)變動測法和動靜試樁法(Briaud J.L.,et aL.,2000)。低應(yīng)變動測法主要有球擊頻率分析法、共振法、機(jī)械阻抗法、水電效應(yīng)法和動力參數(shù)法等。高應(yīng)變動測法主要有波動方程法、錘貫法、波形擬合法、動力打樁公式法、CASE法、TNO法等。
由于低應(yīng)變無法在一定程度上激化樁周土的阻力并加以測實(shí),實(shí)測的僅是樁土系統(tǒng)的某些動力參數(shù),然后通過經(jīng)驗(yàn)來估算承載力,所提供的承載力絕非實(shí)測的承載力。高應(yīng)變動測法是建立在一維桿件中應(yīng)力波傳遞原理的基礎(chǔ)上,試驗(yàn)方法相對于靜載荷試驗(yàn)方法簡單,費(fèi)用低,宜于增加檢測比例,提高檢測結(jié)果的代表性,但其依據(jù)應(yīng)力波傳播原理,動態(tài)成分高,測試結(jié)果的可靠性差。動靜試樁法兼有靜載荷試驗(yàn)和高應(yīng)變測試的優(yōu)點(diǎn),試驗(yàn)原理簡單、費(fèi)用低、歷史短、方便靈活、由于采用簡單的牛頓運(yùn)動定律使方法本身非直觀可信,費(fèi)用僅為傳統(tǒng)荷載試驗(yàn)的1/4~1/2,對于承載力高或要進(jìn)行多次重復(fù)試驗(yàn),節(jié)約費(fèi)用會更可觀,需要的反力物僅為施加荷載的5%~10%,移動起來非常方便。因?yàn)閯雍奢d,試驗(yàn)時間相當(dāng)短,大大節(jié)約工期。另外,用實(shí)測樁頂位移的光電激光器可以消除靜荷載試驗(yàn)中通過基準(zhǔn)梁實(shí)測樁頂位移帶來的誤差,單在我國尚未推廣應(yīng)用,還需要進(jìn)一步眼球其與傳靜荷載試驗(yàn)的相關(guān)性并改進(jìn)其分析過程。和靜荷載試驗(yàn)相比,100ms的荷載持續(xù)時間顯然不理想,雖然對比高應(yīng)變動測,已經(jīng)延長了8~10倍,克服了應(yīng)力波傳播現(xiàn)象,打打減少了動態(tài)成份,但從本質(zhì)上講,仍是一種動測方法,動態(tài)現(xiàn)象的存在使得必須通過一些假定來調(diào)整實(shí)測數(shù)據(jù),致使分析方法帶有一定的限制條件。例如,當(dāng)空隙水壓力較大時,現(xiàn)在的分析方法必須用實(shí)測空隙水壓力對結(jié)果進(jìn)行修正。(未完待續(xù))