高桩码头基桩静动力学行为研究
朱素霞
（江苏省如皋港集团有限公司，江苏 如皋 226500）
摘 要：为适应社会经济的发展需求，一大批港口码头、铁路、公路等交通航运工程正在施工或者拟建当中，并逐渐向复杂的工程地质区发展。高桩码头的基桩作为整个高桩码头设施的一部分，由于其结构复杂，难以准确监测其承载力，在静动力学共同作用下，其承载性状更加复杂，更可能产生失稳破坏，因而本文对某港口码头的基桩进行了竖向静承载力试验、高应变动力和应变测量试验，以探讨和分析复杂地质区高装码头的静动力学行为特征。 关键词：高装码头基桩；复杂地质区；静动力学；承载力
中图分类号：U656.113 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2017）03-0179-02
在我国，桩基检测这一新兴的技术手段开始于上世纪八十年代，目前已从声波技术逐步向静载试验、高应变、低应变等方法全面发展，在港口码头、桥梁等建设过程中被广泛应用，极大得促进了我国交通航运事业的发展和建设。
高桩码头基桩作为高桩码头体系的结构之一，由于其复杂的构造，往往难以准确检测其承载力，运用区域堆载法和数值模拟可有效得到其承载能力。自平衡静载试验相对于传统的静载试验方法具有简洁、快捷的优势 ，且效果也较为理想。不同的环境下，桩基的承载力随时间的变化也是有较大差异的，其内部损伤速度在海水和淡水中差别较大。为弥补传统基桩检测技术的局限性，神经网络法、基于频响函数变化的损伤诊断法、模态参数法等动力损伤诊断法被逐渐应用于基桩的损伤检测。在静动力学共同作用下，基桩的承载状态更为复杂，因而研究其静动力学行为特征具有重要作用。
本文在前人研究基础上，对某码头高桩基桩进行了复杂地质条件下静动力学情况的承载力试验，以期能够为工程建设和运行提供基础数据。
一、工程概况
该码头位于广东省境内，主要包括5万t级煤码头、引桥及一些配套设施，码头全长280m，宽30m，采用排架式高桩梁板结构；码头引桥全长1,288m，宽12m。经地质勘查，建筑施工地主要为第四纪覆盖层，均质性差，地层自上而下可以分为：种植土、淤泥、淤泥质土、粉砂、粗角砾土、粉质粘土。工程所处地区地质条件较为复杂，设计施工难度大，因此需要对基桩的承载力和变形进行试验检测和监测。
二、试验结果分析
选取2、3、4号基桩为试验桩，进行单桩静载试验和高应变动力试验。由于本次试验桩均为工程桩，因而不允许出现破坏性试验，最大试验荷载根据具体情况应严格控制，根据相关试验规范，规定本次最大试验荷载按容许承载力的
收稿日期：2017-02-10
作者简介：朱素霞（1980-），女，江苏省如皋港集团有限公司，负责集团招投标、审计、投资控制，负责码头建设运
营。
图1 Q-S曲线特征
[5]
[4]
[3]
[2]
[1]
试验桩2# 3# 4#
桩长（m）
45 44
4,600
46
9,000
1.5~2倍加载，试验过程中均取为9,000KN。
表1 试验桩基本设计参数
设计承载力（KN）
拟定最大试验荷载（KN）
1．静载试验结果分析
试验过程中，在桩顶对称安装四个位移计以测量沉降量，并取平均值作为实际沉降量数据，根据数据分析得到了竖向静载试验各桩号的Q~S曲线见图1。从图中可以看到，3根试验桩的沉降量随着荷载的增加而呈指数型函数增大，2#、3#、4#桩最大荷载对应的沉降量分别为25.71mm、27.08mm以及24.5mm；卸载线一缓变形曲线，基本呈幂函数形式，2#、3#、4#卸载残余变形量分别为：11.42mm、12mm、10.95mm，回弹变形量占沉降量的55.6%、55.7%以及55.3%。
试验分析得到各试验桩的S~logt曲线见图2。从图中可以看到，在各应力水平下，各试验桩的沉降量随时间呈缓慢的增加趋势，曲线并无明显的下降（下弯）现象，表明其竖向极限承载力均大于9,000KN。
180 中 国 水 运 第17卷
（a）2#
（b）3#
（c）4# 图2 S~logt曲线特征
2．高应变动力试验结果分析
对高应变初复打阶段的试验数据进行统计整理，得到了动载试验成果，见表2。从表中数据可以看到，试验桩经过7d、9d、11d后的土土阻力恢复系数分别为1.4、1.5和1.6，初打时对土的扰动会减小桩侧阻力，但随着休止时间的逐渐增加，桩侧阻力也会慢慢恢复，桩端阻力相比桩侧则恢复较小，因而桩侧阻力在后期复打时所承载分担的比例提高。3组试验桩复打过后的永久贯入度分别为1.2、0.4和1.0mm，都小于规范规定的2.5mm，表明动载试验结果得到的测试承载力要小于桩本身实际的承载能力。
表2 动载试验结果
试验 桩长 入土深 贯入度 桩侧阻 桩端阻测试承载 检测 休止时恢复桩
/m
度/m
/mm 力/KN 力/KN力/KN 阶段 间/d系数2.2 2,757 1,8544,611 初打 2# 45 37.0 1.2 5,062 2,2557,317 复打 111.6 4.0 2,634 1,8864,520 初打 3# 44 36.5 0.4 4,090 2,2226,312 复打 7 1.4 2.0 2,713 1,8654,716 初打 4#
46
37.5
1.0
6,742
2,240
6,844
复打
9
1.5
3．轴向应力-深度变化分析
根据桩身四周埋设的应力测试元件，总结得到了各荷载下桩身所受应力随深度的变化关系，见图3。从图中可以看到，在各级荷载下，试验桩在种植土、砂土层以及黏土层的变化相对均匀，且斜率较小，而到了强风化安英岩层后（深度>30m），其竖向轴力迅速减小，表明基桩承载力并不是随着嵌岩深度增加而增大，为了减少工程成本可以在一定上程
度上合理减少嵌岩桩嵌岩设计深度。
（a）2#
（b）3#
（c）4# 图3试桩轴力分布
参考文献
[1] 孙熙平，张勇，郑锋勇等.高桩码头基桩竖向承载力原型
试验研究[J].岩土力学，2014，（9）：2609-2615. [2] 闵冬平，张小清.自平衡试桩法在水工码头工程桩基静载
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研究综述[J].水道港口，2012，（5）：416-422.
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都：西南交通大学，2008.
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