利用高應(yīng)變CASE法判定單樁豎向抗壓極限承載力

徐金寧

摘 要：風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)區(qū)地形一般較為復(fù)雜，如只利用傳統(tǒng)的單樁豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)確定風(fēng)機(jī)樁基礎(chǔ)的承載力，設(shè)備運(yùn)輸有諸多不便，工作效率偏低。在寧夏中衛(wèi)香山200 MW風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)中，嘗試?yán)昧斯こ涛锾街械母邞?yīng)變（CASE法）對(duì)風(fēng)機(jī)樁基礎(chǔ)進(jìn)行了補(bǔ)充檢測(cè)，通過(guò)對(duì)比相同樁用單樁豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)和高應(yīng)變（CASE法）判定的單樁豎向抗壓極限承載力，發(fā)現(xiàn)高應(yīng)變（CASE法）可作為判定單樁豎向抗壓極限承載力的一種高效方法。

關(guān)鍵詞：高應(yīng)變（CASE法） 單樁豎向抗壓靜載荷試驗(yàn) 單樁豎向抗壓極限承載力

中圖分類號(hào)：U44 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）09（a）-0039-02

國(guó)家實(shí)施西部大開發(fā)戰(zhàn)略以來(lái)，寧夏進(jìn)入快速發(fā)展期，在此過(guò)程中，寧夏新建了很多風(fēng)電場(chǎng)。但由于風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)區(qū)地形一般較為復(fù)雜，如只利用傳統(tǒng)的單樁豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)對(duì)風(fēng)機(jī)樁基礎(chǔ)的單樁豎向抗壓極限承載力進(jìn)行確定，不僅施工難度大，而且費(fèi)時(shí)。但如利用工程物探中的高應(yīng)變（CASE法）對(duì)風(fēng)機(jī)樁基礎(chǔ)進(jìn)行補(bǔ)充檢測(cè)，有時(shí)間短、費(fèi)用低以及效率高的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。該文介紹了寧夏中衛(wèi)香山200 MW風(fēng)電場(chǎng)嘗試?yán)霉こ涛锾街械母邞?yīng)變（CASE法）對(duì)風(fēng)機(jī)樁基礎(chǔ)的單樁豎向抗壓極限承載力進(jìn)行了判定，通過(guò)對(duì)同一根利用高應(yīng)變（CASE法）和單樁豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)確定的承載力進(jìn)行對(duì)比，證實(shí)了在寧夏中衛(wèi)香山200 MW風(fēng)電場(chǎng)利用高應(yīng)變（CASE法）進(jìn)行單樁豎向抗壓極限承載力的確定是可行的。

1 高應(yīng)變（CASE法）原理

高應(yīng)變現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)時(shí)，加速度傳感器和應(yīng)變環(huán)一般對(duì)稱安裝在距樁頂不小于2D（D為樁徑）的樁側(cè)表面處，習(xí)慣上忽略這段距離，將傳感器安裝的截面稱為樁頂（x=0截面），傳感器安裝截面至樁底的距離稱為實(shí)際樁長(zhǎng)L。試驗(yàn)時(shí)，樁頭撞擊產(chǎn)生的應(yīng)力波在t=L/C時(shí)刻傳到樁底，并于t =2L/C 時(shí)刻經(jīng)反射回傳到樁頂。

實(shí)際工作中，樁在整個(gè)深度L 的樁段上連續(xù)作用有側(cè)阻力，樁底作用有端阻力，并且土阻力是自上而下被依次激發(fā)的。計(jì)算樁基承載力時(shí)，一般取速度曲線的起始峰值對(duì)應(yīng)的時(shí)刻為t 1，應(yīng)力波經(jīng)反射在t 2=t 1+2L/C 時(shí)刻回傳至樁頂。在樁頂實(shí)測(cè)的力和速度曲線中將包含以下4種影響。

（1）由土阻力產(chǎn)生的上行壓力波。

（2） 由土阻力產(chǎn)生的下行拉力波經(jīng)樁底反射產(chǎn)生的上行壓力波。

（3）由初始下行壓力波經(jīng)樁底反射產(chǎn)生的上行拉力波。

（4）全部的上行波在樁頂反射面形成的下行波。

對(duì)于t 1+2L/C 時(shí)刻樁側(cè)和樁端土阻力均已充分發(fā)揮的摩擦型樁，可按以下CASE法公式的計(jì)算結(jié)果，判定單樁承載力：

Rc 為由CASE法判定的單樁極限承載力實(shí)測(cè)值（kN）；Jc 為CASE法阻尼系數(shù)；t 1為速度峰值對(duì)應(yīng)的時(shí)刻（s）；F （t 1 ）為t 1 時(shí)刻測(cè)點(diǎn)處實(shí)測(cè)的錘擊力（kN）；V （t 1 ）為t 1 時(shí)刻的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度（m/s）；Z為樁身截面廣義波阻抗（kN·s/m）；A為樁的截面積（m2） ；L為測(cè)點(diǎn)下樁長(zhǎng)（m）。

2 應(yīng)用實(shí)例

2.1 工區(qū)概況

工區(qū)位于中衛(wèi)香山，為擬建的中衛(wèi)香山200 MW風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)區(qū)，在地貌上屬于黃土中山地貌，黃土梁一般梁背寬闊，頂部較平坦，下部沖溝發(fā)育。根據(jù)中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)華北電力設(shè)計(jì)院工程有限公司提供的勘測(cè)成果，場(chǎng)區(qū)地表以下28.0 m深度范圍內(nèi)地層自上而下依次如下。

（1）黃土狀粉土，褐黃色～淺黃色，干～稍濕，稍密，局部密實(shí)，粉粒結(jié)構(gòu)為主，搖震反應(yīng)迅速，無(wú)光澤反應(yīng)，干強(qiáng)度及韌性低，含蟲孔構(gòu)造及白色菌絲狀斑點(diǎn)，土質(zhì)較均勻。（2）粉土，褐黃色，稍密，稍濕，搖震反應(yīng)迅速，無(wú)光澤反應(yīng)，干強(qiáng)度及韌性低，粘粒含量較低，土質(zhì)均勻。該層在局部有分布，厚度3.0～6.5 m。（3）粉土，淺黃色，中密，稍濕，無(wú)光澤反應(yīng)，干強(qiáng)度及韌性低，粘粒含量低，土質(zhì)均勻。（4）基巖，場(chǎng)地局部地段有分布，主要為石英砂巖，砂巖及板巖。風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)區(qū)地基處理采用干作業(yè)混凝土灌注樁，設(shè)計(jì)樁徑600 mm，有效樁長(zhǎng)15 m，設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40。

2.2 試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)高應(yīng)變動(dòng)力試驗(yàn)曲線（見圖1），利用CASE法計(jì)算可得，試驗(yàn)樁的單樁抗壓極限承載力為3 089.26 kN，單樁豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)確定的試驗(yàn)樁單樁豎向抗壓極限承載力為3 000 kN，高應(yīng)變（CASE法）試驗(yàn)結(jié)果較為準(zhǔn)確。

3 結(jié)語(yǔ)

高應(yīng)變法作為一種工程物探新技術(shù)新方法，其在基樁承載力檢測(cè)中雖然存在試驗(yàn)參數(shù)不確定這一劣勢(shì)，但通過(guò)靜載荷試驗(yàn)和高應(yīng)變法的聯(lián)合應(yīng)用及對(duì)比，可以很好地應(yīng)用于基樁承載力檢測(cè)中，從而減少樁基檢測(cè)所需的時(shí)間和費(fèi)用，并一定程度上增加了抽檢的數(shù)量，不失為一種高效的基樁檢測(cè)手段。

參考文獻(xiàn)

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