濟南地區高應變CASE法阻尼系數Jc值取值的研究

楊志琛 齊明

摘要：本文通過對濟南市大量基樁的靜載試驗結果和高應變CASE法結果的對比分析，總結出靜載法和高應變CASE法的關系，確定出濟南市各種地質條件下CASE法阻尼系數Jc值的合理取值范圍。

關鍵詞：高應變CASE法、靜載試驗、阻尼系數

中圖分類號：C35文獻標識碼： A

高應變法以設備輕便、檢測速度快、費用低等的特點獲得廣泛應用，它可以有效的補充和部分取代傳統的靜載荷試驗，降低檢測的費用、縮短檢測的時間、增加檢測樁的數量，是目前得到肯定和推廣的主要動測方法[1-4]。本文通過對濟南市的基樁進行大量的靜動對比，確定出濟南市各種地質條件下CASE法阻尼系數Jc值的合理取值范圍。

1阻尼系數Jc值的研究意

CASE法判定單樁極限承載力的關鍵是選取合理的阻尼系數Jc值，而Jc值就是一種沒有物理含義的經驗修正系數，要想準確確定Jc值，就只有通過基樁靜動對比試驗得到：

（1-1）

其中RS為靜載極限承載力，R、F(t1)由動測波形得到，由此可計算出Jc值。通過大量的靜動對比試驗，PDI公司于1975年提出的Jc值取值參考表見表1-1。

表1-1，PDI公司提供的CASE法阻尼系數Jc值

國內許多單位均參照表1-1選用Jc值，但此表系美國經驗，而且是在柴油錘沖擊預制樁和鋼管樁的條件下獲得[1-4],不完全適用我國多種樁型的具體情況。不顧具體情況，無限制地使用CASE法并套用表1-1，非常危險，尤其當樁的土阻力沒有充分激發時。因此研究確定適合本地區的CASE法阻尼系數Jc值的取值范圍就顯得尤為迫切和重要。

2阻尼系數Jc值的研究

高應變CASE法是把樁作為連續性的彈性桿件進行應力波分析的，通過一些假設將其變成一維波動問題。它主要基于以下假設：樁為一細長均質等截面彈性桿件；應力波在傳播過程中，沒有能量損耗，且信號沒有畸變；采用Smith土模型；動阻力主要集中于樁尖，只與樁底質點運動速度成正比，忽略樁周動阻力[3]。符合這些假設的樁主要為預制管樁、鋼管樁等，但濟南地區很少用鋼管樁且它的承載力也比較低，故本文主要通過預制管樁的靜動對比試驗確定出本地區不同地質條件下的阻尼系數取值范圍。

靜載試驗時樁的沉降量很大、壓到破壞等的樁已經得到樁的極限承載力，高應變檢測時樁的位移很大，作用時間也長，樁側和樁端巖土阻力充分發揮，能得到樁的極限承載力[4]，由這種情況下通過靜動對比得到的阻尼系數是比較準確可靠的。

2.1樁端持力層為粘土的阻尼系數Jc值取值

1）粘土地質概況

粘土一般為硬塑～堅硬，局部可塑，無搖振反應，切面光滑，干強度、韌性高。預制管樁在其中的極限側阻力標準值qsik及極限端阻力標準值qpk一般分別為80~85 kPa和 4000~4500 kPa左右。

2）檢測結果分析

a）靜載試驗結果

本工程1#、2#樓及設備用房均有一根樁的抗壓靜載試驗壓到破壞極限，靜載Q-s曲線見圖2-1。

b）高應變CASE法結果

規范[5]規定，采用高應變法進行承載力檢測時，錘的重量與單樁豎向抗壓承載力特征值的比例不得小于0.02，而本工程為0.11，樁產生足夠的的位移，通過靜動對比能確定能CASE法阻尼系數的取值范圍。

本工程1#、2#樓及設備用房的樁高應變CASE法檢測結果匯總表見表2-1。 表2-1

c）小結

通過上述靜動對比分析，計算出了粘土中CASE法的阻尼系數Jc值的取值范圍為0.55~0.90。

2.2樁端持力層為粉質粘土的阻尼系數Jc值取值

1）粉質粘土地質概況

粉質粘土一般為可塑，含個別小姜石，稍有光澤，無搖振反應，干強度及韌性中等。預制管樁在其中的qsik及qpk一般分別為75~85kPa和2500~3500 kPa左右。

2）檢測結果分析

a）本工程1號樓檢測結果

1號樓靜載試驗時雖未壓到破壞，但是高應變試驗時，樁的單擊貫入度在2～6mm之間，故也能進行樁的靜動對比。

①靜載試驗結果

1號樓共完成了兩根樁的抗壓靜載試驗，靜載Q-s曲線見圖2-2。

②高應變CASE法結果

規范[5]規定，采用高應變發進行承載力檢測時，錘的重量與單樁豎向抗壓承載力特征值的比例不得小于0.02，而本工程1號樓為0.066，樁產生足夠的的位移，通過靜動對比能確定能CASE法阻尼系數的取值范圍。

本工程1#樓的樁高應變CASE法檢測結果匯總表見表2-2。 表2-2

b）本工程2號樓檢測結果

①靜載試驗結果

2#樓共完成了三根樁的抗壓靜載試驗且均壓到破壞極限，靜載Q-s曲線見圖2-3。

②高應變CASE法結果

規范[5]規定，采用高應變發進行承載力檢測時，錘的重量與單樁豎向抗壓承載力特征值的比例不得小于0.02，而本工程2號樓為0.056，樁產生足夠的的位移，通過靜動對比能確定能CASE法阻尼系數的取值范圍。

本工程2#樓的樁高應變CASE法檢測結果匯總表見表2-3。表2-3

c）小結

通過上述靜動對比分析，計算出了粉質粘土中CASE法的阻尼系數Jc值的取值范圍為0.40~0.55。

2.3樁端持力層為粉土的阻尼系數Jc值取值

1）粉土地質概況

粉土一般稍密，很濕，搖振反應迅速，刀切面無光澤，感強的和韌性低，局部為中密粉細砂薄層及透鏡體。預制管樁在其中的qsik及qpk一般為分別50~75kPa和2000~3000 kPa左右。

2）檢測結果分析

a）靜載試驗結果

本工程1#、2#樓及7號均有一根樁的抗壓靜載試驗壓到破壞極限，靜載Q-s曲線見圖2-4。

b）高應變CASE法結果

規范[5]規定，采用高應變發進行承載力檢測時，錘的重量與單樁豎向抗壓承載力特征值的比例不得小于0.02，而本工程為0.048~0.056，樁產生足夠的的位移，通過靜動對比能確定能CASE法阻尼系數的取值范圍。

本工程1#、2#及7#樓的樁高應變CASE法檢測結果匯總表見表2-4。 表2-4

c）小結

通過上述靜動對比分析，計算出了粉土中CASE法的阻尼系數Jc值的取值范圍為0.20~0.40。

2.4樁端持力層為砂土（全風化巖）的阻尼系數Jc值取值

1）砂土（全風化巖）概況

全風化巖一般中密，風化強烈，原巖結構構造不可辨，風化呈砂土狀，手捏可碎。砂土一般中密，碎石含量約60％～70％，顆粒級配良好，呈棱角狀，粒徑1-6cm，無序不規則狀排列，土質較不均勻，夾飽和粘性土薄層，局部膠結成塊狀、短柱狀。 因全風化巖風化都很強烈，風化也都呈砂土狀且qsik和qpk也多差別多，故將它們為一類。預制管樁在其中的qsik及qpk一般分別為100a和4000 kPa左右。

2）檢測結果分析

a）靜載試驗結果

本工程靜載試驗時雖未壓到破壞，但是高應變試驗時，樁的單擊貫入度在2～6mm之間，故也能進行樁的靜動對比。本工程共完成了三根樁的抗壓靜載試驗，靜載Q-s曲線見圖2-5。

b）高應變CASE法結果

規范[5]規定，采用高應變發進行承載力檢測時，錘的重量與單樁豎向抗壓承載力特征值的比例不得小于0.02，而本工程為0.026，樁產生足夠的的位移，通過靜動對比能確定能CASE法阻尼系數的取值范圍。

本工程樁的高應變CASE法檢測結果匯總表見表2-5。 表2-5

c）小結

通過上述靜動對比分析，計算出了砂土（全風化巖）中CASE法的阻尼系數Jc值的取值范圍為0.10~0.20。

2.5樁端持力層為碎石（強風化巖）的阻尼系數Jc值取值

1）碎石（強風化巖）概況

強風化巖一般為粗粒結構，塊狀構造，風化較強烈，裂隙發育，巖芯多呈塊狀、短柱狀；碎石一般為雜色，中密，呈亞圓狀、次菱角狀，一般粒徑2~7cm，最大粒徑10cm。因為強風化巖風化也都碎石狀，且qsik和qpk也多差別多，故將它們為一類。預制管樁在其中的qsik及qpk一般分別為150~250 kPa和8000~11000 kPa左右。

2）檢測結果分析

a）靜載試驗結果

本工程有兩根樁的抗壓靜載試驗壓到破壞極限，靜載Q-s曲線見圖2-6。

b）高應變CASE法結果

規范[5]規定，采用高應變發進行承載力檢測時，錘的重量與單樁豎向抗壓承載力特征值的比例不得小于0.02，而本工程為0.038，樁產生足夠的的位移，通過靜動對比能確定能CASE法阻尼系數的取值范圍。

本工程樁的高應變CASE法檢測結果匯總表見表2-6。 表2-6

c）小結

通過上述靜動對比分析，計算出碎石（強風化巖）中CASE法的阻尼系數Jc值的取值范圍為0.05~0.10。

3總結

通過以上大量的靜動對比，可以初步得到濟南地區高應變CASE法阻尼系數Jc值的參考范圍，其結論見表3-1

表3-1濟南地區高應CASE法阻尼系數Jc值

樁尖土 碎石（強風化巖） 砂土（全風化巖） 粉土 粉質粘土 粘土

Jc取值 0.05~0.1 0.1~0.2 0.2~0.4 0.4~0.55 0.55~0.9

在濟南地區選取高應CASE法阻尼系數Jc值，可采用表3-1初步選取，后根據靜載試驗結果校核（在沒有靜載試驗結果的情況下采用實測曲線擬合校核）確定，這樣就能選定一個準確的阻尼系數Jc值，這樣計算出來的CASE法結果就相對準確、可靠。

參考文獻：

[1] 李德慶，李澄宇，李澄海.樁基工程質量的診斷技術[M].中國建筑工業出版社，2009.08.

[2] 陳凡，徐天平等.基樁質量檢測技術[M]. 中國建筑工業出版社，2004.07.

[3] 羅騏先．樁基工程檢測手冊（第二版）[M].人民交通出版社，2004.04.

[4]《建筑基樁檢測技術規程》及基樁檢測疑難問題解析研討班[J].青島，2011.5.29.

[5]《建筑基樁檢測技術規范JGJ106-2014》,2014.10.01施行, 中華人民共和國住房和城鄉建設部.