PHC管樁高應變和靜載試驗對比研究

摘要：近年來，高強度預應力PHC管樁在建筑工程項目地基中應用效果突出。鑒于此，為了提高施工可靠性，最大程度確保樁基工程的安全和質量，以高應變和靜載試驗為切入點，通過相關數據的對比分析和具體的檢測結果，分析判斷實例分析法和數據分析法兩種檢測方法的誤差，為具體的施工應用提供參考。

關鍵詞：PHC管樁；高應變；靜載試驗；極限承載力PHC管樁具有施工周期短、施工方法簡單、強度高、穩定性好、污染少，造價低廉等特點，是工程中常用的一種管樁。PHC管樁在實際應用過程中常作為建筑結構底板下的樁基礎。因此，必須要明確高應變檢測結果的準確性。高應變法和靜載檢測是目前兩種較為常見的檢測高應變的手段。在實際應用過程中，兩種方法效果各異，可以通過對比分析確定具體方式，為設計提供參考依據，讓施工順利進行。

1工程項目

以某房建工程項目為例，在對施工場地進行調查分析的過程中發現，該場地地貌是沖積平原，地形、地勢起伏不大，總體平坦開闊，總體地形地貌條件屬中等。考慮到該項目所處的施工環境及地質條件，擬選用PHC管樁作為樁基。

為了確保施工順利進行，必須要對PHC管樁承載力進行測試。靜載荷試驗法和高應變動力法是最為常見的兩種。然而，在實際單樁的豎向承載力測試過程中，還需要對動靜對比的誤差展開分析，為具體的高應變參數選擇提供參考，并根據分析結果判斷施工情況。

2測試方法

PHC管樁具有造價低廉、運輸方便、施工時效快、樁身強度高、成樁質量穩定等優點，已被廣泛用于樁基礎施工。樁基的主要功能是通過樁向持力層傳導上部荷載，以確保結構的完整性。可以看出，樁基礎承載能力的好壞直接關系到結構的安全和穩定，所以對其進行承載能力的測試是十分必要的。目前，單樁豎向受壓承載能力測試一般都是通過單樁豎向抗壓和高應變測試來進行。本文通過具體的工程實踐，比較了兩者的利弊和承載能力，為測試工作者和施工單位提供一些參考。

在工程實踐中，為了確保安全，會對PHC管樁承載力進行測試，靜載荷試驗法和高應變動力法是較為常見的兩種。從過往的應用效果上看，兩種方法各有優缺點。從具體的應用效果來看，靜載荷試驗法具有直接、可靠的特點，但時間成本、經濟成本相對較高，對一些工期要求相對緊張的項目而言適用性較低。相較于靜態載荷試驗法，高應變動態測試方法快速、成本低廉，但是它對樁基礎承載能力的評估和準確性很難得到保證。因此，在實際應用過程中可以混合應用兩種方法對 PHC管樁承載力進行測試，并通過對比分析判斷具體的承載力情況。

3施工分析

為了進一步分析高應變法和靜載試驗法之間的誤差并明確檢測數據、抽檢比例等方面情況，本文結合實際施工案例展開了綜合性分析。在明確具體的地質條件和施工材料后，開展了相應的檢測對比實驗，旨在明確外界環境對檢測方法、檢測結果帶來的影響。

3.1地質條件分析

為了確保施工效果，在施工前對工程所在地進行了系統的勘探，根據項目場地鉆探揭露，按巖（土）性、地質時代和成因類型來劃分，可將該地區的地層劃分為7個層次：

第1層層厚1.3～9.4 m，是人工充填的素填土褐黃色、褐紅色，不考慮摩阻力和承載力；第2層為粉質黏土，層厚1.0～6.5 m，摩阻力和承載力分別為25 kPa、120 kPa；第3層分為兩個部分，其中包括了淤泥質粉質黏土，層厚2.8～8.6 m以及層厚2.0～14.0 m的粉細砂，摩阻力和承載力分別為11～40 kPa、50～160 kPa；第4層為粉細砂與粉質黏土互層，厚度為3.9～16.8 m，摩阻力和承載力分別為25～40 kPa、120～160 kPa；第5層為砂質黏土，厚度為4.2～10.7 m，摩阻力和承載力分別為35～40 kPa、160～220 kPa；第6層為全風化花崗巖厚度約1.8～8.3 m，摩阻力和承載力分別為80 kPa、300 kPa；第7層為強風化花崗巖，摩阻力和承載力分別為120 kPa、500 kPa。

3.2施工材料分析

在工程項目中，使用的PHC管樁規格為PHC500。為了檢驗樁基的設計指標和可實現性，對其進行了優選并在典型的現場進行測試。一共準備了4個PHC管樁樣品，各項性能指標數據列于表1中。施工過程中采用混凝土強度為C80的PHC混凝土管樁。樁身直徑500 mm，樁身長度17.0～22.0 m，樁身間隔2.0 m，樁頭與基底螺栓固定，基座高度15.0 m，下至液化層段4.0～4.5 m。在整體施工過程中，共計使用了219個PHC管樁。在滿足設計指標條件下，單樁的豎向承載力特征值應在1 400 kN以上。

3.3檢測分析

在基礎樁基工程中，采取了靜載試驗檢測進行檢測，具體結果見表2。針對不同工況下的承載能力及工程地質情況，選用了不同類型的壓樁機械。確認位置后，將壓樁機就位并進行了平整和焊接。最后，從中心到兩邊進行壓樁。工程的基本步驟如下：清理障礙、平整土地、測樁位置、安裝樁、填樁、喂樁、插樁、初敲、校正、打樁、接樁、送樁、移位、打下一樁。對進場的預埋件進行外表質量檢驗，觀察其外表有無蜂窩狀麻面、裂縫及外壁有無露筋等，并在進場之前測量管樁的外徑、壁厚、長度等數據。確保管樁在搬運、吊裝、堆砌過程中不發生大的晃動，避免對樁體造成損傷；堆場必須平整堅實，并配備排水設施；堆料時應按照不同的管樁數量和型號進行分類。

在實際施工過程中，需要嚴格監控樁的位置、高度和豎向；其次，要對接樁工藝進行焊接質量的管理，確保接頭充分，并盡可能一次完成；使用氣體保護焊接后，應在1 min內進行壓縮；同時，要監控樁身的壓樁法和沉降情況。如果壓樁機的壓樁儀和樁身沉降發生變化，樁身出現傾斜、偏移、樁身混凝土產生裂紋、壓柱長度不符合設計樁長或樁身承載力超過設計值而不能滿足設計指標等情況時，必須立即停止壓樁，并與設計、監理等有關部門進行協調，做好現場記錄工作。

最終壓力的控制是根據設計的需要確定的。通常情況下，在確保樁長度和樁頂進入持力層的基礎上，會對最終壓力的大小進行嚴格的限制。若最終壓差略小于或略高于指定壓差，會導致最終壓差偏低或偏高，應及時向監理及設計部門報告［1］。

4檢測分析

4.1案例結果分析

為了進一步檢驗施工效果，對4個 PHC混凝土管樁單樁的豎向承載能力進行了隨機抽查，并進行了靜載試驗檢測。采用高應變方法對4個單樁進行了實測，得到了樁身受壓的響應曲線，即流場和應力場。在此基礎上，附上一組具有典型意義的單樁，并給出了高應力測試結果。根據高應變測試及擬合分析結果，證明該單樁豎向承載能力指標符合設計規范。PHC管樁成樁后的質量檢驗結果顯示，在進行現場質量檢驗、合理選用樁身方式、施工工藝質量的有效監控下，PHC管樁在工程建設中能取得良好的效果［2］。

在加載實驗中，每根樁基都已達到最大承載量。實測數據顯示，單樁的實際承載量較原設計值多出22%。通過比較高應變實驗和靜載荷實驗的結果，發現總體上具有良好的一致性；在沖擊失穩之前，樁底出現的沉陷跡象并不顯著，并且受壓后承載能力顯著降低，因此在計算中應考慮到安全級別和損傷程度。在PHC管樁的受荷載實驗中，進行了荷載作用機理的實驗，并對其受力機理進行了初步探討。靜荷載測試發現其容許承載量比按規范規定的承載量要高。時間效應對PHC管樁承載能力及樁身沉陷具有重要的影響。在完成的管樁基礎上，靜置時間越久，承載量越大，沉陷越少。本區域內的管樁承載力與沉陷呈陡降特征，而樁周土體則以沖刷方式發生斷裂。當樁周荷載到達最大摩擦力時，樁土的最大變形量為17.89～40.99 mm，比常規數據的計算結果要高。綜上所述，選取高應變法是合適的，測量精度高，可以在工程中推廣應用。

4.2方法應用分析

當荷載水平較低時，樁的抗力與土體強度是相等的，因此沉陷值也相同。在施加載荷時，不同的實驗作用時間會導致不同的沉降量。C工程19樁用兩種試驗方法計算出的最大承載率為9.3%，誤差在10.0%以內。然而，這種誤差更多取決于受檢驗者的技術和經驗。在進行擬合時，各種地質數據參數的準確性對于擬合計算也至關重要。單樁豎向抗壓靜載荷測試具有結果客觀直接、分析簡單、結果準確可靠、可以直接獲得QS圖等優勢。然而，該方法也有準備工作復雜，安全風險大、經濟成本高、測試時間長、結果參數單一等缺點。高應變方法具有簡單就地準備、低經濟成本、低安全風險、縮短試驗時間、提高試驗效果的優勢。但它的缺陷是不能用來直接測定，只能用來進行數值模擬，且其模擬得到的QS曲線是一個近似的綜合數值，缺乏客觀性。此外，高應變方法要求測試人員具有較高的專業知識和豐富的工作經歷。

5結語

高應變法已在國內實施40余年，且在地基基礎檢測中的原理和應用方面也有比較完善的理論和實際支撐。一些不認可的看法，可能與某些實踐者過度依賴高強度相關，或是缺乏足夠的力量，或是缺乏經驗。豎向抗壓靜載荷和高應變測試可以對單樁的豎向抗壓強度進行測試，二者的測試效果是完全吻合的。無論是單樁的豎向抗壓靜載荷測試還是高應變測試，都有其優點和不足之處，因此在工程實踐中應結合實際進行選用，達到科學應用的目的。

參考文獻：

［1］陳秀輝.PHC管樁在深厚軟土地基中施工偏位和傾斜事故分析［J］.重慶建筑，2022，21（12）：5761.

［2］甘梓堅.PHC管樁單樁豎向抗壓承載力試驗對比分析［J］.廣東建材，2022，38（9）：8385，21.

作者簡介：鄒培錚，男，湖南婁底人，工程師，本科，研究方向：建筑工程檢測。