变电站工程桩基高应变法测试研究

黄兴怀 张明瑞中国能源建设集团安徽省电力设计院有限公司（230601）

0 引言

近年来PHC管桩在电力工程的设计施工中得到了推广和应用。为保证电力构筑物的安全性，管桩承载力的检测至关重要。高应变动力检测法具有检测速度快、费用低等优点，但其评价桩基承载力的准确性存在较大争议。为此，国内外学者对桩基承载力高应变法检测和静载试验结果进行了对比。以下结合PHC管桩工程实例，采用高应变法试验检测管桩承载力，为管桩的承载力检测提供参考依据[1-4]。

1 工程概况

某220kV输变电工程场地设计±0.00m标高为18.30m（黄海高程系，下同）。站内主要建筑(构)物包括：主变、生产综合楼、GIS设备、220kV构架、110kV构架、10kV开关室、电容器等。根据勘测资料，站址场地上部广泛分布有稍密状②层、③层粉土（夹粉砂）和中密状④层粉土（夹粉砂）。在地震作用下，②层、③层和④层粉土均可能发生液化，场地液化等级为中等～严重，根据《建筑抗震设计规范》（GB50011—2010），对于乙类、丙类建筑（构）物需采取措施全部或部分消除液化沉陷，采用PHC管桩进行液化处理。文章重点研究该工程桩基高应变法测试结果，并结合静载荷测试结果确定各层土的桩侧摩阻力、桩端持力层的端阻力，进而分析桩基设计参数和桩端进入持力层的合理深度，为工程桩设计和施工提供依据。试桩规格和参数见表1。

2 测试方法

高应变测试是将两支加速度传感器和两支应变式力传感器分别对称安装在距桩顶1～2倍桩径的桩侧表面，两组传感器处于同一水平面内呈对称分布。锤击开始后，锤以自由下落方式锤击桩顶，瞬时冲击产生的加速度和力信号通过桩基动测系统放大和A/D转换，变成数字信号传给微机，信号经过计算机软件的处理(故障诊断、双边平均、加速度积分及CASE法计算等)后存入磁盘，同时显示实测波形曲线。

表1 试桩规格和参数表

室内分析方法是将存储在磁盘上的原始信号回放，利用CAPWAP—C软件进行波形拟合分析。具体做法是：先假设桩—土模型及其参数，以实测速度信号作为边界条件输入，求解波动方程，反算桩顶的力。如果计算的力曲线与实测的力波形不符合，则继续调整桩—土模型及参数，进行迭代拟合计算，直到计算的力曲线与实测力曲线的吻合程度达到最佳状态为止，最终给出桩的极限承载力、荷载—沉降曲线及土阻力沿桩分布图。

文章高应变动力测试采集设备采用美国PDI公司PAL-L型桩基动测分析系统。该系统由PALL型PDA(由信号采集放大系统、信号处理部件与微处理器构建而成)、应变式力传感器、内装放大式压电加速度传感器、电缆等组成。击振装置使用1.5T铁锤。

高应变测试资料的分析是采用CAPWAPC曲线拟合法，采用了复杂的桩—土计算模型，考虑了多种因素对计算结果的影响，计算结果更加接近实际。CAPWAPC法采用迭代计算的方法，进行计算曲线与实测曲线的拟合。CAPWAPC法的内容较多，在此不作介绍。

3 测试结果

试桩高应变测试CAPWAPC拟合结果见表2。

表2 高应变测试拟合结果一览表

通过CAPWAPC分析计算得出各土层极限侧摩阻力和极限端阻力，见表3。

表3 土层（预制桩）极限侧摩阻力和极限端阻力计算值表

4 结论

根据高应变测试结果，结合勘测资料和规范建议值，推荐各土层极限侧摩阻力和极限端阻力值，供设计计算使用。

高应变检测方法操作得当，结果准确性较高，在本项目中可以作为普查手段推广使用。