高桩码头试桩动载静载对比分析

汤广伟 中铁广州工程局集团港航工程有限公司

某工程虽然缺乏相邻的沉桩经验，但技术人员在克服该地区深厚软土的特殊地质条件下，于沉桩作业前对桩基础展开了静载试桩试验，并从该试验中得出试桩的轴向静压承载具体数值，为后续沉桩作业中施工机械和方案的选择提供了可靠的技术支撑。

1.工程概况

1.1 建设情况

此次静载试桩试验中，受工期及地质条件等因素作用，技术人员只抽取码头中的1组桩基作为试桩的静载试验体，具体涵盖预应力钢混空心管桩2根、锚桩6根以及基准桩2根，以上桩身尺寸均为700mm×700mm，而由于锚桩具备一定的特殊性，因此技术人员特选用工程桩作为锚桩以更好地展开试验分析。

1.2 地质条件

项目试桩区域分布较多的深厚软土，经过专业的勘察后可知，该地区的土体分布形式为自上而下的层状且土质均匀状况良好，而深部区域的软土主要以淤泥、粉质粘土及部分粉砂构成，虽为海陆交互沉积地段，但对试桩作业的影响作用并不是很大，也适合施工人员在此处展开静载试桩试验。

2.试桩荷载试验方法分析

2.1 静载荷试验

开展试桩静载试验前要先完成试验平台的搭建工作，具体操作为：

（1）主梁搭建：整体采用型钢以焊接的形式完成，并将牛腿支撑在锚桩的夹桩部位，以达到稳固主梁的作用。此外，主、次梁所采用的工字钢材质型号要根据施工中的实际情况去选择，并将厚度0.5m的木板以正方形的形式铺设于次梁的上部段，以便加固。

（2）焊接：根据项目要求，试验平台的顶面高程以+0.5cm为标准时最佳，其次展开各部位的焊接工作，以确保平台的小主梁和锚桩的夹桩部位及次粱之间的连接稳固。焊接期间，还需注意铺设好的方形木板与小次梁体及木板的相互绑扎，另外施工人员还需提前在平台周边安装不≤1m的护栏用以保障焊接工作时的人员安全。

（3）设备材料：此次试桩静载试验所用设备为锚桩反力梁装置，另外在荷载施加阶段还需结合6OOt的千斤顶才可一起完成。荷载的曲线变化值要根据千斤顶的实际率定压力值来控制，并以基准梁为参照物利用50cm的传感器对桩体的沉降情况做随时的观测和记录。需注意的是试验平台搭建所用施工材料不可与试桩及基准桩有密切接触，以确保材料的完整性，方可开展试桩的静载试验。

2.2 高应变动力检测

作为试桩荷载试验中的一部分，高应变动力试桩检测具备一定的原理性。该项工作是借助重锤以冲击桩顶的方式好让桩身下部的土体产生位移，用以改变桩身周边土体的阻力和桩身端部的支撑力，并利用之前埋在桩身两侧的传感器来接收桩体的应力波信息，之后通过对该应力波信息的分析结果绘制应力与速度时程的曲线图，以此来判定桩身的最终承载力。另外，桩身的竖向承载力也不容忽视，这就需要技术人员通过运用建立桩-土力学模型的方式，对操作中实际的应力及速度以及在不同荷载情况下桩身的变动情况进行相互拟合，之后便可得出模型计算结果是否与实测结果相近，也得出桩身土体摩擦力与最初勘察资料的符合程度，以此对桩身质量的合格程度加以分析与确认。

3.结果分析

3.1 静载试验结果分析

在开展试桩静载荷试验时，荷载的加载情况直接决定着数值变化的高低。就本次试验中共加载10级，每级加荷情况在700kN左右，且加至7000kN时桩身顶部的沉降量直接上升了15.28mm，加载值也完全达到了初始的设计要求，并在随后的分级卸载操作中，残余沉降量只保持到了3.58mm左右，变化较为明显。

当试桩的静载荷试验加载到7000kN时，沉降-荷载的曲线没有超过相关规定中的极限承载力判定标准，由此可知本次试桩的最终承载力就是7000kN。而在不断加荷的情况下，桩身顶部的沉降量也在随着荷载等级的不同而浮动且变化较为明显，所以也可知在加荷情况下，桩身的顶部的最终承载力是大于8400kN的。

3.2 高应变动力检测结果分析

该项结果的分析是借助试桩的2根方桩在沉桩时情况下展开的，沉桩操作中技术人员首先对试桩的方桩进行初打工作，待桩身稳固半个月之后再次展开复打，以时间为基准结合CA5E法和波动方程拟合法对桩身的承载力予以数值分析，由此得出的两根方桩承载力结果如下：（1）方桩1：初打承载力在4828kN左右，复打承载力在9356kN左右；（2）方桩2：初打承载力为4653kN，复打承载力为92588kN。

3.3 动静荷载结果对比分析

由之前阐述的结果可得出试桩中的两根方桩初打与复打的承载力恢复系数，具体分别是1.92和1.98。而上述的试桩静载荷试验也展现了方桩1的最大承载力超过7000kN，恢复系数大于1.46；方桩2的最终承载力大于8400kN的，恢复系数也在1.90以上。因此可知试桩中的静载试验对桩身的破坏程度几乎为零，它的最终承载力数值明显没有高应变动测值高，技术人员通过具体的对比分析后，决定将1.97作为该区域的桩身承载力恢复系数。

4.对比试验中可能存在的问题

在具体的试桩荷载试验中，由于技术人员的忽视和专业技能掌握的不娴熟等，会出现以下几种情况：

（1）蠕变地层的存在。与陆地施工相似，高桩码头的试桩工作也受限于地质条件作用，在具体的试桩区域，由于部分土体存在蠕变的灵活特性，亦或持力层偏薄甚至伴有软夹层，在此条件下展开加荷工作，短时间内桩身尚可接受，时间一长便可发生破坏的现象。可见快速加荷试验和动力检测结果，都和慢速静载试验的结果存在一定的区别。

（2）部分桩身存在缺陷。该现象的发生几率较为平常且多见于高应变动力检测当中，主要出现的形式为裂缝并存在于桩与桩的连接部位以及桩身的混凝土部位，裂缝尺寸大概在几毫米上下不相等，具体以实际情况为准。而在试桩的静载试验中，桩身的混凝土强度较高时也会产生一定的裂缝，但该现象不会对桩身的竖向承载力造成太大的影响，反而借助该裂缝的力量，试验后的桩身承载力也还是满足最初的设计要求。另外，在桩身的底部由于管桩的预应力操作而发生的挤土现象，更会直接导致桩身上浮，因此出现细缝，这不利于桩身的稳固。

（3）灌注桩持力层薄。受限于土体及位置不同等因素作用，桩基与桩基的底部持力层强弱程度也不一。而对于持力层偏弱的灌注桩，往往会存在单击贯入度大的超级现象，且桩底的速度曲线在同一方向进行反射时，其反射峰值也较宽，侧阻力波和端阻力波的反射却相对较弱，这就会造成实际情况与最初的勘察报告中资料不统一。对此技术人员要格外注意并采取一定的措施进行调整，以达到实际情况与设计要求相吻合的状态，这样才能为后续的沉桩作业提供可靠的支撑。

5.结束语

综上所述，在水上开展高桩码头的试桩动静载试验并对此展开分析的困难程度不容小觑。本文全面分析了实例中的高桩码头试桩中的荷载试验相关技术问题。通过分析指出，该过程中应保证动静荷载试验的稳定性及精准程度，并运用对比的方法对沉桩方案予以定制或调整，来确保高桩码头桩基础施工的精准程度。此外对于所需的设备和仪器也需反复确认和检查，主观及客观因素都兼顾，只有这样才能最大程度保证试桩结果的精确程度，为后续的沉桩施工奠定良好的基础。