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土木工程大学岩土结构

2008年第XXX卷1-2期时间对预制压入桩施工后静载荷测试的影响JAROSAWRYBAK弗罗茨瓦夫理工大学岩土测量工程学院波兰弗罗茨瓦夫50-370邮箱：11n*Jar0sla\w,Rybak@p、wr,\wr0c.pl摘要：在基础桩被压入地基后，才能检测到它的不断增加的载荷能力，这是由于地下水与基桩之间的压力（土壤的板结）的不断耗散和基桩周围的内部结构的改变造成的。因此，统一标准和相关条例要求，应该在基桩压入后的几天或者十几天后，才对压入基桩的载荷能力进行检测。在标准条件下所规定的时间之前，此文根据土壤的类型，论述了不同情况下压入基桩的承载能力。自从2004年以来，在波兰修建的一些道路中，这一问题已经在基本的基础工作中得到了验证。1.引言在压入基桩和进行检测这一段时间里（以及整个桩的持续施工作业）可能出现一些问题。一方面是组织的问题，另一方面是延误工期和增加额外费用。预制压入桩的施工，能保证我们以工程的施工过程为基础，以一种动态模式，来评定它的承受载荷能力。随着时间的增加，承受载荷能力的测验也可以依据桩数量的增加。这些基本的数据能够加快桩的承受载荷能力的测试进度，从而就会缩短整个基础建设工程的时间。2.现状当前有这样一种可能：从欧洲联盟基金会处获得资金会导致波兰道路投资的增加。高速公路、普通公路以及连接许多环城路的道路网的发展，就要求建设更多的高架桥梁和高架桥。这些大多数工程都是以基桩为基础的，原因如下：这些建筑物对建设支持物强度和水平位移的严格约束这些建筑有较大的运载能力，其中水平力起重要作用在这些建筑物结构（尤其是桥）下，某些岩土状况不适宜坐落在靠近河主流的桥墩和支柱，必须做好保护，使其不受到可能的冲刷

图1静载荷测试试验台图图1静载荷测试试验台图2液压千斤顶和测量设备根据施工规程，在地面下的垂直建筑的桩结构必须检测，结果就导致了工程的延期。这种情况在整个欧盟就如此普遍，由于地方规范（波兰实务守则）和合同说明书（参照图1），基本承载能力测试包括静态测试。高强度的动态测试（实例，无线接入点的控制和配置，数据连路终端，个人数字助理）和完整性测试作为外加的控制程序有代表的实施。控制程序只规定了质量，而不是数量和评估。动态承载能力测试（静态试桩法）不经常使用的。桩的承载能力评定也不是在施工现场进行的，原因如下：在预制混凝土桩压入的过程中，要计算分析风力。对压入连续的螺旋钻或者整个送入桩，必须测试其能量。当然，这些分析的实施，在工地上对承包人和管理员有着特别的用处。这些理论为先前的假设提供了与实际岩土状况相符合的快速可靠的信息。追溯到上世纪80年代早期，在这里必须涉及波兰业务法规，来调节桩柱和基桩的设计和施工。这导致要更新这些规则和欧洲联盟安装规则标准（欧盟7和施工指导方法）成为本地条款，然而这些的相关工作仍然在进行着。连同高可靠度要求的桩基础施工，迫于时间压力及高精度的施工要求，以至于出现了一些压桩技术不如其它打桩技术的情形。在今天，有必要设计出新型的预制混凝土桩，然而这些桩直到20世纪80年代中期之后才出现。预制混凝土桩在土木工程中变得越来越远频繁使用。压桩机有相对小的规模和重量，正是这样才能保证它们在难以固定的地方得以使用。预制混凝土桩的使用代替了使用重型的桩工机械（这种桩工机械的运输机可能较贵重且技术复杂）。就预制桩而言，在工地上，只要少量的设备就可以了。基本上，在移动式起重机的协作下，基桩已放到预定的位置后，在此时只有压桩机是必不可少的。预制混凝土桩在桥梁工程中的普遍使用也依赖于以下情况：在短时间内（即刚被打入后）对预制桩增加载荷，这就要求增加混凝土硬化所需的

时间。这些桩要使用高档次、高质量、能抵抗不确定因素的混凝土，使其有非常高的耐久性的。打桩过程的快速进行不是不重要的。依赖于土壤状况，使用单一的打桩机，也有可能每天连续打入200—350米的桩。有人普遍反对，认为打桩过程可能对周边地区和建筑结构有严重的动力学影响。在密集建筑物以外的地方进行打桩，这种情况下动态影响一般可能忽略。即使在城市中心地区,在打桩过程中进行的测量证明在此过程中产生的噪音和水平振动不会极其严重的影响到附近的建筑物。图3倾斜压桩图4倾斜桩静态试验图图3倾斜压桩图4倾斜桩静态试验图压桩机的桅杆可以在较大范围内改变其倾斜角度。然而，为了机械的稳定性，如果桩长超过12米，桅杆的可能倾斜角度被限制在30度以内。斜桩的设计允许减少盖梁的尺寸，也允许转移桩的重要组成部分的水平力（图3）。倾斜桩的静载测试好像是一项困难的工作，但是可以做到（详见图4）。在压桩过程中,不断的核实桩在原始设计中的假设承载能力是可能的。承载力的基础控制是计算该桩每被压入20厘米所需要的撞打次数。这种测试可以在建筑施工现场立刻测试（评估）出桩承载能力。然而,当岩土状况条件不同于预期的时候，压桩分析可能会导致错误的结果。当桩底的下面出现软弱的岩层时，这种结果就会出现。在压桩分析中，这样的事实可以忽略，但是可能会严重影响到桩的长期性能。因此，桩要在压入后就立刻进行动态或者静动法桩基检测。图5提供了一个相应的所需必要设备的例子。无论如何，静载试验在这个例子中仍然是个参考测试。合理的推测性和验证性动态测的静态测试试需要一些在建筑施工现场进行。极限承载力是信息模型参数所必需的极其有用的信息。在静动法桩基检测下，工程师不得不作为一个分析员，他提供了相应的静态测试的信息。研究的主题由于以上提到的有利条件，使用预制桩能起到缩短压桩工作的时间。桩测试要在桩的压入和静态承载能力测试之间完成，这段时间也是值得注意的。那些时间间隔呈现在图14和代码PN-83/B-02482（见表一）。因此，直到获取净载试验的结果才去决定桩的继续施工是个麻烦的事情。表1 桩的压入和检测之间的时间打桩技术地基状况非粘性土壤20天粘性土壤静力压桩7天30天动力打桩30天30天30天只为了在测试现场进行打桩（打桩机的运输），必须寻找一个合理的施工工地是个问题，另外一个地质的问题也随之出现。特别是当桩的数量少，与合同的价格相比，重新寻找建筑工地的费用或者测试方法在施工中引起工程瘫痪的费用是不切实际的高，这个问题是至关重要的。在桩的打入和桩的静载检测之间的这段时间对检测结果有影响，为了分析这种影响，以上论述了列出的基本的条件。这样一种由那两位科研人员SKOV[5]andSVINKIN[6]所研究的影响有着重大意义。尤其是对于僵硬的粘性，所谓的土壤"设定效应”可以持续多年，这是由于在桩基表面区域的孔隙水压的消散引起的。这种设置在沙里的详细的分析最近有JARDINEetal.[3]andKONIGandGRABE[4]所研究。考虑到费用，即在沙里增加20%的承载力也是值得注意的。测试结果在弗罗茨瓦夫理工大学岩土测量工程研究所进行的预制桩承载能力的测试，得到的数据已经做了分析。在过去两年里已经收集了大量（超过100）静载试验结果。分析包含了一系列桩大范围的桩长度（从6米到26米），不同的桩部位以及不同的土壤状况33桩是桥梁基础主要桩，对桥基的沉降要求严格，此型号桩被选择研究。表格2显示：打桩的日期，静载荷试验日期，岩土状况（粘性或者非粘性底层土）和与桩的计算支持力相比较的负载测试数据。大多数情况下，在桩压入和测试之间的时间要比PN-83/B-02482（波兰实务守则）所引进使用的时间较短。

与桩承载能力相比的分析和测试数据程工*>桩度长一桩切mK吉鬲!wl40X811/1—•LO-%51-O4.11-%51711/376%857L/111OJ111E411%■3-31TJ2Og9%5Og2127%.og8Uli%6511./113o7.w/26o783/311o7%o22Ai驚.1-R■一-4高TO4011.1/32o2.m411%66/2283.6%1i/31io16%56一\4Hl/5261111s7%56/21i311115%45/31i3g7%612A6n路zocm公P-2W.歷-PX4哥™408•;011o20-oo11%47亍O2/47.9%353r23o20.7%6511o5.8%■55o5.2%51o24%2.1.o12%23oJI11吐2%■o4oul118泌85SP/91io411m.62I-P5M2To4.113312P3/91io4.11B33%579P.■5T2.■o4.11JIo-2/3T3o4.1173%o3ZSo4.11B21%o6o4.11411%o6o4.1133%54附加承载能力（以上所需的安全系数）结果分析以静态承载测试分析为基础，如果考虑到测试过程和所得的测试数据，可得出在桩的压入和测试之间的时间也起着次等重要的作用。在桩被打入后，不着重考虑到桩周围的孔隙力的影响是不可取的。从试验中得到桩承载能力的决定性因素已经得到论述，决定性因素陈述如下：岩土状况与桩在设计时状况一致精确的计算方法（设计质量）在一些情况下，应该强调对测试结果分析的负面影响以及被证实压入装是在缺乏承载能力的状况下测试结果。一般情况来说，这是由于在实际岩土状况和桩承载能力计算数据之间不相符合造成的。与此同时由于同样的原因，在大多数情况下，尽管桩没有压到设计中所要求的深度以下，从试验中得到的桩的承载力证实了桩承载能力是合适的。要记住压入粘性下层土基桩的承载能力会随时间(设定影响)的变化而显著增加，因此承包人要冒险加快检验过程中的相关程序。如果静载荷测试结果不理想，即使在业务规范规定的时间之后，检测程序也得从新做起。不理想的结果没必要进行进一步的测试。桩承载能力可能会更进一步增加，这扩大了设计的安全系数。至于沙土层的情况，已得出的承载能力值增加20%左右不会太大的影响桩的承载能力和计算方法。SKOVandDENVER[5]所提提到的一些作者已经发现一种相反的影响，这就是所谓的土壤自然松散，在这里做了重要陈述，这经常出现在粉砂土中。然而，本论文的作者从未提到这种影响。相反，为设计波兰欧来商贸中心而进行的大量基础管桩的静态试验已经证实了在泥沙中桩的承载能力会基于时间的变化而显著增加。6.结论所有静载荷强度试验所呈现的，都不是单一的情况，加快测试过程会影响其他建筑的桩基适应性的评定。根据作者的观点，对于所提供的随后补充进来的承载能力测试数据，测试的进行应该以合同说明书上的数据为基准。这说明书应决定静载荷测试的一般条件，还能有助于划分承包人、客户和设计院的责任。参考文献[1]BRZOZOWSKIT.,BLOCKUSM.,Piledynamictesting.Seminar:Pilefoundationdesign(inPolish),GdanskUniversityofTechnology,2004,25.06.2004.[2]HOLEYMANA.E.,Pilemonitoring,testinganddataprocessing.PilingandDeepFoundations,ConferenceProceedings,DFIEFFC,Amsterdam,2006,86-100.[3]JARDINER.J.,STANDINGJ.R.,CHOWF.C.,Someobservationsoftheeffectoftimeonthecapacityofpilesdriveninsand,Geotechnique,2006,Vol.LVI,No.4.KONIGF.,GRABEJ.,Timedependentincreaseofthebearingcapacityofdisplacementpiles.PilingandDeepFoundations,ConferenceProceedings,DFIEFFC,Amsterdam,2006,709—717.SKOVR.,DENVERH.,Timedependenceofbearingcapacityofpiles,Proc.ThirdInternationalConferenceontheApplicationofStress-WaveTheorytoPiles,Ottawa,25-27May,1988,879-888.SVINKINM.R.,SKOVR.,Set-upeffectofcohesi