變電站工程樁基高應(yīng)變法測試研究

黃興懷 張明瑞中國能源建設(shè)集團安徽省電力設(shè)計院有限公司（230601）

0 引言

近年來PHC管樁在電力工程的設(shè)計施工中得到了推廣和應(yīng)用。為保證電力構(gòu)筑物的安全性，管樁承載力的檢測至關(guān)重要。高應(yīng)變動力檢測法具有檢測速度快、費用低等優(yōu)點，但其評價樁基承載力的準確性存在較大爭議。為此，國內(nèi)外學(xué)者對樁基承載力高應(yīng)變法檢測和靜載試驗結(jié)果進行了對比。以下結(jié)合PHC管樁工程實例，采用高應(yīng)變法試驗檢測管樁承載力，為管樁的承載力檢測提供參考依據(jù)[1-4]。

1 工程概況

某220kV輸變電工程場地設(shè)計±0.00m標高為18.30m（黃海高程系，下同）。站內(nèi)主要建筑(構(gòu))物包括：主變、生產(chǎn)綜合樓、GIS設(shè)備、220kV構(gòu)架、110kV構(gòu)架、10kV開關(guān)室、電容器等。根據(jù)勘測資料，站址場地上部廣泛分布有稍密狀②層、③層粉土（夾粉砂）和中密狀④層粉土（夾粉砂）。在地震作用下，②層、③層和④層粉土均可能發(fā)生液化，場地液化等級為中等～嚴重，根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011—2010），對于乙類、丙類建筑（構(gòu)）物需采取措施全部或部分消除液化沉陷，采用PHC管樁進行液化處理。文章重點研究該工程樁基高應(yīng)變法測試結(jié)果，并結(jié)合靜載荷測試結(jié)果確定各層土的樁側(cè)摩阻力、樁端持力層的端阻力，進而分析樁基設(shè)計參數(shù)和樁端進入持力層的合理深度，為工程樁設(shè)計和施工提供依據(jù)。試樁規(guī)格和參數(shù)見表1。

2 測試方法

高應(yīng)變測試是將兩支加速度傳感器和兩支應(yīng)變式力傳感器分別對稱安裝在距樁頂1～2倍樁徑的樁側(cè)表面，兩組傳感器處于同一水平面內(nèi)呈對稱分布。錘擊開始后，錘以自由下落方式錘擊樁頂，瞬時沖擊產(chǎn)生的加速度和力信號通過樁基動測系統(tǒng)放大和A/D轉(zhuǎn)換，變成數(shù)字信號傳給微機，信號經(jīng)過計算機軟件的處理(故障診斷、雙邊平均、加速度積分及CASE法計算等)后存入磁盤，同時顯示實測波形曲線。

表1 試樁規(guī)格和參數(shù)表

室內(nèi)分析方法是將存儲在磁盤上的原始信號回放，利用CAPWAP—C軟件進行波形擬合分析。具體做法是：先假設(shè)樁—土模型及其參數(shù)，以實測速度信號作為邊界條件輸入，求解波動方程，反算樁頂?shù)牧?。如果計算的力曲線與實測的力波形不符合，則繼續(xù)調(diào)整樁—土模型及參數(shù)，進行迭代擬合計算，直到計算的力曲線與實測力曲線的吻合程度達到最佳狀態(tài)為止，最終給出樁的極限承載力、荷載—沉降曲線及土阻力沿樁分布圖。

文章高應(yīng)變動力測試采集設(shè)備采用美國PDI公司PAL-L型樁基動測分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)由PALL型PDA(由信號采集放大系統(tǒng)、信號處理部件與微處理器構(gòu)建而成)、應(yīng)變式力傳感器、內(nèi)裝放大式壓電加速度傳感器、電纜等組成。擊振裝置使用1.5T鐵錘。

高應(yīng)變測試資料的分析是采用CAPWAPC曲線擬合法，采用了復(fù)雜的樁—土計算模型，考慮了多種因素對計算結(jié)果的影響，計算結(jié)果更加接近實際。CAPWAPC法采用迭代計算的方法，進行計算曲線與實測曲線的擬合。CAPWAPC法的內(nèi)容較多，在此不作介紹。

3 測試結(jié)果

試樁高應(yīng)變測試CAPWAPC擬合結(jié)果見表2。

表2 高應(yīng)變測試擬合結(jié)果一覽表

通過CAPWAPC分析計算得出各土層極限側(cè)摩阻力和極限端阻力，見表3。

表3 土層（預(yù)制樁）極限側(cè)摩阻力和極限端阻力計算值表

4 結(jié)論

根據(jù)高應(yīng)變測試結(jié)果，結(jié)合勘測資料和規(guī)范建議值，推薦各土層極限側(cè)摩阻力和極限端阻力值，供設(shè)計計算使用。

高應(yīng)變檢測方法操作得當，結(jié)果準確性較高，在本項目中可以作為普查手段推廣使用。