1  概述

　　甬( 宁波) 台( 州) 温( 州) 高速公路乐清段, 北起乐清市湖雾镇湖雾街, 南至白象镇白鹭屿, 与温州大桥北桥相接, 全长63km。其中: K33+ 620~ K36+ 602, 全长2982m,所经路线均为海相沉积的软弱粘土, 该段25~ 35m 以上为淤泥, 以下为25m 左右厚的软弱粘土, 该粘土含水量大( > 60%) 、孔隙比高( e> 15) 、压缩性高、强度低、地基承载力和稳定性差。因此, 部分路段采用桥梁跨越, 桥梁基础采用钻孔灌注桩, 总计有钻孔桩590 根( 桩径为15m 及12m, 桩长58~ 648m 两种) 。本工程对其中536 根桩基采用了桩底压浆工艺, 占桩基数量的91%。为了检测压浆效果, 优化压浆工艺, 对成桩质量进行了高应变检测。本文选取了其中相同地质条件下桩号为K35+ 44~ K35+ 49 的8 根压浆桩( 桩径及桩长相同) 的高应变检测数据进行了分析。K35+ 44~ K35+ 49 的8 根压浆桩, 桩径为1200mm, 桩长64 8m, 桩身混凝土强度等级为C25。该组桩深度范围内的地层为: 第一层为淤泥( 29m) , 第二层为粘土或亚粘土( 27m) , 第三层为砾卵石层, 桩基持力层位于该层内。

　　2  检测方法

　　本次检测按中华人民共和国建设部批准的高应变动力试桩法规程 ( JGJ106- 97) 进行, 即用CAPWAPC 测试并分析求得单桩极限承载力。

　　2.1 桩头处理

　　在测试前要求打掉桩头浮渣, 见到新鲜桩身混凝土面,桩头要求总体水平, 表面基本平整。桩两侧对称挖, 使桩头露出1.5 倍桩径( 如图1 所示) 。

　　2.2 测试仪器

　　采用CAPWAP 法确定岩土对桩的分层阻力, 实际上是一种实测曲线拟合法。所谓实测曲线拟合法, 就是从一根实测曲线( 例如ZVm ( t) ) 出发, 对各种参数进行设定, 然后进行波动计算, 即可求得另一根曲线的计算结果( Fc ( t )表示) , 把计算结果和相应的实测曲线( 即Fm ( t ) ) 相比较, 使整个过程成为一种实测设定计算比较的循环, 完成一次拟合。然后根据对比中所显示的差别, 修改参数的设定值, 再进行下一次拟合, 经过多次的循环, 直到获得满意的拟合, 最终确定符合实际的参数值。

　　检测时传感器须安放牢稳, 重锤锤击时须与桩顶平面接触。测试时每根桩记录2~ 3 个波形。高应变检测方框图如图2。

　　3  试验结果及分析

　　3.1 试验结果

　　各桩的高应变检测结果见表1, 波形图略。

　　3.2 试验结果分析

　　( 1) 桩端压浆效果

　　从表1 高应变动力检测结果知: 8 根桩的极限承载力在9070kN 至9857kN 之间, 较桩端无压浆静载试验极限承载力值6000kN 提高了50%~ 60%, 效果十分显著。

　　( 2) 桩侧阻力与桩端阻力的关系

　　图3 是分别根据表1 所绘的桩侧阻力随桩端阻力变化的散点图及用最小二乘法拟合的曲线。从该图可知: 压浆桩的桩侧阻力随桩端阻力的增大而减小, 基本符合如图所示的线性关系。

　　桩侧阻力与桩端阻力之所以表现出上述关系, 究其原因主要是因为: 灌注桩桩端压浆后, 桩端土压缩性减小, 进而在桩受力后, 桩与土的相对位移也随之减小, 因而限制了桩侧阻力的充分发挥。

　　另外, 根据相关资料 , 以砾卵石层为持力层的灌注桩, 其极限端阻标准值为2000~ 3000kPa, 考虑深度较大,取大值3000kPa, 则对上述桩径为1.2m 的灌注桩, 易算得其端阻为3300kN 左右, 对应于此端阻值的桩侧阻力值从图3的曲线中查得为6000kN 左右; 而未压浆桩静载试验所得的桩的极限承载力也为6000kN, 由于灌注桩桩端未压浆时存在沉渣或沉淤, 桩端变形较大, 桩端阻力不能发挥, 因而可认为未压浆桩静载试验所得的桩的极限承载力6000kN 即是上述桩侧阻力6000kN。至此, 可看出桩的静载试验与高应变动测试验得到了相互验证, 同时也验证了如图3 所拟合的端阻与侧阻关系的合理性。而对压浆桩, 由于注浆后, 桩底沉渣得以挤出或胶结而密实。桩端变形减小, 端阻力增加,桩与土的相对位移减小, 因而侧阻发挥程度下降。

　　( 3) 桩极限承载力与桩端阻力的关系

　　图4 是根据表1 所绘的桩极限承载力随桩端阻力变化的散点图及用最小二乘法拟合的曲线, 从该图可看出压浆桩的极限承载力在桩端阻力较小时, 随桩端阻力的增大而增大;而当桩端阻力大于某一值时, 桩的极限承载力随桩端阻力的增大而减小。即桩端压浆桩存在最优桩端阻力压浆桩极限承载力取极大值时的桩端阻力。从图4 的拟合曲线方程可求得当桩端阻力为3464.5kN 时, 上述压浆桩极限承载力出现极大值。

　　从上述现象分析可以认为在桩端压浆强度小于一定值时, 在桩受力后, 桩端阻力得到充分发挥时, 由于桩端仍有一定程度的变形, 桩侧阻力也能得到发挥, 此时, 桩的极限状态表现为桩侧阻力极限状态, 因而桩的总极限承载力会随桩端阻力的增大而增大; 而当桩端阻力大于一定值后, 桩端阻力得到充分发挥时, 由于桩端变形较小, 而限制了桩侧阻力发挥程度, 此时, 桩的极限状态表现为桩端阻力极限状态, 因而桩的总极限承载力会随桩端阻力的增大而有所下降。

　　4  结论

　　( 1) 桩底压浆能显著提高桩基承载力, 对于本工程中直径1.2m, 桩长60m 的钻孔桩, 经桩底压浆处理后, 其承载力可提高50%~ 60%。

　　( 2) 压浆桩的桩侧阻力随桩端阻力增大而减小, 基本符合线性关系。主要是因为随着桩端阻力增加, 桩与土的相对位移减小, 桩侧阻力发挥程度下降所致。即在桩端压浆情况下, 桩的极限状态由侧阻极限状态向端阻极限状态转变。

　　( 3) 桩端压浆桩存在最优桩端阻力, 对于上述类型桩端压浆桩最优桩端阻力为3500kN 左右。此时桩端阻力与桩侧阻力能得以协调发挥。