PHC桩承载性状随休止时间变化的相关性研究

宋富新，郭宝园

（广东省建筑科学研究院集团股份有限公司 广州510500）

0 引言

根据《建筑地基基础检测规范：广东省标准DBJ 15-60-2008》[1]的3.3.2 条第3 款规定，各类别岩土中桩基承载力检测的间歇时间为7～25 d。根据岩土特性，PHC桩施工完成后，由于施工对岩土的扰动，造成桩侧摩阻力和端承力均有不同程度的损失，随着间歇时间的延长，受扰动的岩土再固结，桩侧摩阻力和端承力均会缓慢恢复，随间歇时间的延长而增长。关于桩土界面的作用机理许多学者做了桩土界面的剪切试验（SSI 试验），Alonso等人[2]通过混凝土与重塑低塑性淤质黏土的SSI 试验发现，界面抗剪强度随法向应力增加而线性增加。张嘎[3]采用大型土与结构接触面循环加载剪切仪进行了粗粒土与钢板的SSI 试验，发现抗剪强度与法向应力成线性关系。上述试验结果揭示了施工对桩周土扰动后，桩基承载力随着间歇时间的延长而增长的规律[4]，但未有关于量化的研究。本文通过对10 根PHC桩进行2 d、6～8 d、14～16 d、24～26 d、30～32 d 的不同间歇时间进行高应变法承载力试验，进一步揭示桩基承载力随间歇时间延长而变化的规律，并得出修正函数。

1 桩土作用机理与高应变动力试桩

桩基础工作原理是通过桩土相互作用，把上部施加在桩顶的荷载，以桩侧面与桩周土的摩擦力以及桩端土对桩的支撑力的方式传递，表现为桩土共同承担荷载[5]，其承载能力取决于桩身结构承载能力和岩土对桩的抗力[6]。高应变动力试桩是在桩顶施加瞬态冲击力，通过测试桩侧及桩端岩土阻力的一种动力检测桩基承载力及完整性的方法[7]，不能定量评价桩身结构承载能力，因此高应变动力试桩测定的桩基承载力是指桩周土和桩端土对桩的阻力[8]。

2 试验项目概况

2.1 成桩情况

试验桩为桩径500 mm 的PHC管桩，桩的设计混凝土强度等级为C80，采用柴油锤打桩施工，各试验桩有关成桩参数如表1 所示。

2.2 地质情况

工程地质情况复杂，部分淤泥层较厚，地下水位高，持力层埋深变化大，大部分桩基持力层均为遇水易软化的风化泥岩。试验桩区域内的地质情况如表2 所示。

3 测试结果研究

3.1 现场测试情况

试验冲击设备采用自由落锤，锤重5 t；试验仪器设备采用美国PDA 公司生产的PAL 动测仪。为了提高多次试验的可比性，选取了相同的仪器，相同的冲击设备，基本相同的冲击高度等。每根桩每次完成高应变试验后，间歇时间达到3 d 再进行静载荷试验，验证试验桩的承载状态。采用曲线拟合法分析，桩侧摩阻力和端阻力随着间歇时间的延长而明显增长。

表1 成桩参数Tab.1 Piling Parameters

3.2 测试结果相关性分析

⑴计算思路是将10 根桩的第一次测试时间统一定在第2 天，计算其他时间相对于第2 天承载力的增长比例，增长率是用（Rt-R2）/R2计算，而不是Rt/R2计算，因为Rt/R2拟合的到的对数曲线随着增长比例减缓会出现向下趋势，随着时间推移可能出现Rt/R2＜1，不符合工程实际。

表2 地质情况表Tab.2 Geological Information Table

⑵根据实测承载力与验算承载力计算表（见表3），采用线性拟合法得出修正函数为y=0.0101x-0.0096，采用对数拟合法得出修正函数为y=0.0901lnx-0.0808，采用多项式拟合法得出修正函数为y=-0.0001x2+0.0133x-0.0228，3 条拟合曲线及其计算式如图1 所示，验证算式计算得到的承载力与高应变测得承载力之间的误差，仅有个别验算数据误差超过了5%，大部分误差均在1%以下。

表3 实测承载力与验算承载力计算表Tab.3 Comparing Table of Measured and Checked Bearing Capacity

图1 3 种拟合曲线示意图Fig.1 Three Kinds of Fitting Curve Diagrams

⑶从表3 和图1 可以看出，线性拟合误差较小，平均误差线性拟合为0.0999%，而对数拟合的平均误差为0.1297%；但从工程实际的合理性来看线性拟合不合理，承载力不会无限制的线性增长，对数拟合结果反映后期承载力缓慢增长符合实际情况。

4 总结

本试验研究是基于间歇时间达到7 d 为基础，主要考虑施工对岩土的扰动、挤土效应、孔隙水压力等因素对桩基承载力的影响。根据岩土特性分析，间歇时间达到7 d 后，各影响因素均处于相对稳定的状态，因而得出以下结论：

⑴根据桩基承载力随间歇时间延长而增长的相关性，通过曲线拟合法，得出承载力修正函数y=0.0901lnx-0.0808，符合岩土工程特性及工程实际。

⑵检测时歇时间不满足检测规范要求时，如果高应变实测曲线没有出现桩身缺陷反射信号、桩底软弱等情况，认为是由于间歇时间不足影响桩基承载力时，检测承载力可按修正函数y=0.0901lnx-0.0808 修正后使用。