桥梁施工与修复用足尺桩动载试验

1试验方案

本研究对6根垂直打入单桩进行了7次动载试验，同时进行了DLTWAVE信号匹配。为了比较打桩和二次打桩过程中的桩土相互作用，通过二次打桩对钢桩进行了DLT试验。通过标准贯入试验，在每个试验桩位置附近进行地下土壤勘探。

另外，从粘性层中采集原状土样进行三轴不排水剪切试验。在现场和实验室进行试验的详细方案见 表1。

表1?试验方案

1.1?试验场地

该试验场地位于缅甸仰光市Yangon河附近。韩缅友谊达拉大桥横跨Yangon河，距离Yangon河出海口约34?km处，是Yangon连接Dala之间的市政公路桥。大桥为双向4车道，通航高度46.584?m，根据当地提供的数据，潮水水位高差6.75?m。主塔桩基为摩擦桩，每个墩各23根，引桥桩基桩径为1.5?m，桩长在45~71.8?m变化；因此，采用先进的动载试验技术，选择场地对其中部分桩进行桩的抗力研究。

1.2?土壤条件

在地下勘探期间，标准贯入试验在地下1.5~80?m的深度进行。钻孔记录表明，根据统一的土壤分类方法，试验场地存在不同的土壤表层、土壤下层、土壤表层和土壤下层。SC和CL类型的土壤在试验现场最常见。在深度为65?m或更深的土层处发现其标贯击数为50。根据标准贯入试验阻力，发现深度为45?m的CL土层其稠度为坚硬至极硬，而深度较大的CL土层其稠度为极硬至较硬。而SC土层的稠度为中密型。在实验室中，对原状粘性试样进行了三轴不排水剪切试验，原状剪切强度在45~129?kPa变化。截至2019年6月，水位在河床上方0~5?m变化。在直剪仪上对从SC土层中采集的试样进行测试，内摩擦角在32°~37°变化。标准贯入试验中，土壤表层的N?60值为12~14。

1.3试验桩

对5根混凝土桩和1根钢桩进行了动载试验。桩的尺寸、类型和测试桩的位置见表2。

表2?试验中的试验桩

2?桩的动载试验

在桩头下方一定距离（1.5倍桩径）处，将两对螺栓固定的应变和加速度传感器（传感器）连接到桩的对角两侧，进行动荷载试验。高应变动力桩试验符合ASTM D4945标准。为了将传感器连接到桩 上，锚固螺栓和焊接安装块分别用于混凝土桩和钢桩。由锤击产生的压应力波沿桩身向下传播，并从桩端向上反射。反射应力波由传感器采集，信号存储在计算机中。

当重锤从预定高度落下撞击桩时，连接在桩上的应变传感器测量感应应变，而加速度计记录桩中产生的加速度。打桩分析仪将应变转换为力，将加速度记录转换为速度。记录力和速度x阻抗信号随时间的变化。然后，桩产生的阻力是力和速度的函数，它的影响因素很多，如地震和阻尼参数，以此作为基于土壤类型的输入参数。通过积分桩顶速度得到最大桩顶压力。这些参数的精确值是通过对现场数据进行软件分析得出。

在BV的信号匹配程序DLTWAVE（8.173版）中进行进一步分析。采用一维波动方程理论模拟桩土相互作用。信号匹配过程采用迭代方法，将每次分析的结果与采用波动方程理论的实际测量桩特性（图1）进行比较。

图1用DLTWAVE模拟桩土相互作用的信号匹配

通过现场校准和静载试验与DLT试验结果的比较，验证了DLT试验结果的可靠性。通常，静载试验和DLT试验是在同一根试桩上进行，而DLT试验是在静载试验后一段时间后在同一根试桩上进行；砂土和粘土中的桩的试验间隔时间分别为7d和15d。研究发现，在同一根桩上进行静载试验时，DLT法测得的桩的静力承载力比静载试验法测得的要小。因此，为了进行现场校准，在同一桥墩位置的两个相同桩上进行了这两个试验。

3结果和讨论

本研究测试的4根（5根桩中的4根）混凝土灌注桩的桩端位于粘性土层上。在实验室测定了桩端下方粘土的不排水粘聚力，并观察了cu和N60之间的相关性，如图2所示。

图2不排水内聚力与N60的曲线关系示意

由此可见，含大量细砂的贫粘土的不排水粘聚力大于仅含贫粘土的不排水粘聚力，尽管两者的N60 相同。

在本研究中，通过比较1号桥台处两个相同的灌注桩（直径1.5?m，长度45.1?m）静载和动载试验获得的静态承载力，对动载试验结果进行了校准。两项试验均给出了桩的静载能力，均在可接受范围内：其中静载试验为1?336?t，DLT试验为1?006?t。

在预测低塑性粘土中的桩端阻力时，静态分析公式中的DLT和不排水内聚力（根据SPT?N60估算）在试验场地遵循与N60相同的趋势（图3）。

图3桩端阻力与N60的关系曲线示意

（粘土上混凝土桩的桩端；D=1.5?m）

在分析桩端下方土壤的影响时，发现粘土会比粘质砂产生更大的桩端阻力，尽管N60的值保持不变 （图4）。

图4桩端阻力与N60的关系曲线（D=1.5 m）

对于与“坚硬至极硬”粘土（P5和A2）接触的桩，静态分析和DLT得出的表面摩擦阻力非常一致。对于与“极硬至较硬”粘土（P1和A1）接触的桩，静态分析得出的表面摩擦阻力比DLT得出的更大。

4结论

根据岩土工程勘察（如标准贯入试验）、原状土样实验室试验和动载试验（DLT）确定的不排水粘聚力的结果，得出以下结论。

（1）对于试验场地附近的土壤，DLT和静态分析公式给出了N60的独特趋势线。

（2）尽管N60的值保持不变，但粘土比粘土质砂产生的桩端阻力更大。

（3）桩表面与非常硬的粘土接触的面积越大，根据DLT信号匹配产生的表面摩擦力就越小。与“非常硬至硬”稠度相比，粘土“硬至极硬”稠度的观察结果不太明显。

（4）二次打桩试验中的表面摩擦阻力大于初次打桩时DLT的表面摩擦阻力。

（5）当桩长的很大一部分与“非常硬至硬”的粘土接触时，需要进行更多的二次打桩DLT研究桩表面摩擦阻力的变化。