變電站工程樁基高應變法測試研究

黃興懷 張明瑞中國能源建設集團安徽省電力設計院有限公司（230601）

0 引言

近年來PHC管樁在電力工程的設計施工中得到了推廣和應用。為保證電力構筑物的安全性，管樁承載力的檢測至關重要。高應變動力檢測法具有檢測速度快、費用低等優點，但其評價樁基承載力的準確性存在較大爭議。為此，國內外學者對樁基承載力高應變法檢測和靜載試驗結果進行了對比。以下結合PHC管樁工程實例，采用高應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[1-4]。

1 工程概況

某220kV輸變電工程場地設計±0.00m標高為18.30m（黃海高程系，下同）。站內主要建筑(構)物包括：主變、生產綜合樓、GIS設備、220kV構架、110kV構架、10kV開關室、電容器等。根據勘測資料，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層粉土均可能發生液化，場地液化等級為中等～嚴重，根據《建筑抗震設計規范》（GB50011—2010），對于乙類、丙類建筑（構）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變法測試結果，并結合靜載荷測試結果確定各層土的樁側摩阻力、樁端持力層的端阻力，進而分析樁基設計參數和樁端進入持力層的合理深度，為工程樁設計和施工提供依據。試樁規格和參數見表1。

2 測試方法

高應變測試是將兩支加速度傳感器和兩支應變式力傳感器分別對稱安裝在距樁頂1～2倍樁徑的樁側表面，兩組傳感器處于同一水平面內呈對稱分布。錘擊開始后，錘以自由下落方式錘擊樁頂，瞬時沖擊產生的加速度和力信號通過樁基動測系統放大和A/D轉換，變成數字信號傳給微機，信號經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 試樁規格和參數表

室內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：先假設樁—土模型及其參數，以實測速度信號作為邊界條件輸入，求解波動方程，反算樁頂的力。如果計算的力曲線與實測的力波形不符合，則繼續調整樁—土模型及參數，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。

文章高應變動力測試采集設備采用美國PDI公司PAL-L型樁基動測分析系統。該系統由PALL型PDA(由信號采集放大系統、信號處理部件與微處理器構建而成)、應變式力傳感器、內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。

高應變測試資料的分析是采用CAPWAPC曲線擬合法，采用了復雜的樁—土計算模型，考慮了多種因素對計算結果的影響，計算結果更加接近實際。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法的內容較多，在此不作介紹。

3 測試結果

試樁高應變測試CAPWAPC擬合結果見表2。

表2 高應變測試擬合結果一覽表

通過CAPWAPC分析計算得出各土層極限側摩阻力和極限端阻力，見表3。

表3 土層（預制樁）極限側摩阻力和極限端阻力計算值表

4 結論

根據高應變測試結果，結合勘測資料和規范建議值，推薦各土層極限側摩阻力和極限端阻力值，供設計計算使用。

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