眾所周知，在大面積沉樁作業(yè)之前，都要進(jìn)行試樁項目。那么什么是試樁？簡而言之，就是根據(jù)地勘報告或者當(dāng)?shù)仡愃祈椖康氖┕そ?jīng)驗，通過試樁測試來選定樁型、確定打樁設(shè)備及單樁的豎向承載力，從而指導(dǎo)下一步施工。
試樁的目的是為了避免全面動工之后，發(fā)現(xiàn)樁型、打樁設(shè)備不匹配，或者承載力不滿足設(shè)計要求造成的經(jīng)濟(jì)損失。一般來講，試樁項目要解決或者回答以下幾個問題：
（1）錘的性能判定，利用現(xiàn)有打樁設(shè)備，能不能將樁打到設(shè)計標(biāo)高？
（2）在打樁過程中，樁身應(yīng)力在不在可控范圍內(nèi)？通俗來說，就是打樁過程中樁會不會被打壞掉？
（3）停錘標(biāo)準(zhǔn)是什么？打到設(shè)計標(biāo)高后，單樁豎向承載力滿不滿足設(shè)計要求？
打樁監(jiān)控是高應(yīng)變測試的一項重要功能，將傳感器預(yù)先安裝在樁身上，從起錘到終錘的每一次錘擊相當(dāng)于做一次高應(yīng)變，由于在整個打樁過程中持續(xù)的進(jìn)行測試，那么得出的樣本數(shù)據(jù)多，巖土工程師獲得的信息也比常規(guī)的承載力復(fù)核更豐富。再結(jié)合PDI公司的GRLWEAP模擬打樁過程軟件，可以很好的回答以上幾個問題。
一、錘的性能判定
樁作為連接上部結(jié)構(gòu)與下部持力層的構(gòu)件，它是需要滿足一定的尺寸要求，也就是說我這個樁要打到設(shè)計標(biāo)高，否則上部結(jié)構(gòu)施工就無法開展。
在打樁前，我們可以通過GRLWEAP軟件試算一下，在現(xiàn)有的錘擊設(shè)備下，樁能不能打到設(shè)計標(biāo)高。
在錘模型界面（圖1），選好錘的編號，輸入實際的錘墊與樁墊等裝配件參數(shù)，錘模型即刻建立好，簡單快捷。在輸入好土模型、樁模型后，經(jīng)過試算就能模擬出詳細(xì)的打樁過程。我們觀察每米的錘擊數(shù)，就能得知樁是否能打到設(shè)計標(biāo)高。如圖1所以，在30米處每米錘擊數(shù)就有1200擊，32米1900擊，34米直接為9999，可見在此錘擊設(shè)備下，樁是不能打到標(biāo)高的，需要更換。
當(dāng)然，GRLWEAP軟件是一個建模軟件，其模擬的準(zhǔn)確程度取決與土模型、樁模型、錘模型建立的是否正確，所以，準(zhǔn)確的地勘報告與錘參數(shù)資料是必不可少的資料。經(jīng)過大量實際工程案例的應(yīng)用支撐，只要地勘報告詳實準(zhǔn)確，錘參數(shù)可靠，GRLWEAP軟件模擬結(jié)果與實際打樁過程非常的匹配。
圖1：GRLWEAP軟件錘模型建立界面與報告輸出界面
在實際的打樁過程中，我們可以利用PDA-S軟件直接讀出每次錘擊作用下，實際傳輸?shù)綐渡碇械哪芰縀MX以及錘的實際效率ETR，獲取這些參數(shù)可以幫助我們更好的了解錘的實際工作狀況。
由于沖程可變，以及樁墊、錘墊在打樁過程中厚度變化，加上設(shè)備使用周期問題，所以即使同一臺樁機(jī)，他每一錘的實際效率也是不一樣的。
EMX，含義為傳輸?shù)綐渡碇械淖畲竽芰?。這個參數(shù)非常的重要，是評價錘性能最直觀的指標(biāo)，其物理意義其實就是錘對樁實際做的功。需要注意的是，這個EMX并不是指錘的額定能量，由于碰撞、機(jī)械損耗，錘在作業(yè)時實際做的功是要小于錘的額定能量ER的。那么EMX/ER的比值就是ETR，意義為能量傳輸比。舉個例子見圖2，EMX為212.3KN-m，即212千焦，該錘在1米的沖程下的額定能量為350KJ，故能量傳輸比ETR為：212/350=60.6%。
圖2
在數(shù)據(jù)采集前或過程中，我們可以打開數(shù)據(jù)限制設(shè)置框，對能量進(jìn)行實時觀察，選中Display Line選項，如果超限了，就會在采集屏幕上發(fā)出警告，提醒更改錘擊能量，能量限制見圖3。
圖3
二、樁身應(yīng)力觀察與控制
上一節(jié)我們講到錘擊能量問題，也就是說樁機(jī)提供的能量要足夠，以確保樁能克服土阻力沉到設(shè)計標(biāo)高，那么是不是錘擊能量越高越好呢？顯然不是的，越高的錘擊能量，打擊力就會越大，樁身的應(yīng)力也會增大，如果樁身應(yīng)力超過樁身材質(zhì)的屈服強(qiáng)度，樁就會被打壞掉。如混凝土樁比較關(guān)注樁身的拉應(yīng)力，我們就可以在PDA-S軟件中實時觀察TSX參數(shù)（圖4）。
表1 C60~C80混凝土的軸心抗拉強(qiáng)度（28d）MPa
圖4
如果在打樁監(jiān)控中發(fā)現(xiàn)壓拉應(yīng)力一直超限，那么就要采取一定的措施來減小這種趨勢，壓力應(yīng)力限制見圖5，如更改設(shè)計樁型，增大樁身截面積，或者在保證順利沉樁的前提下，減小錘的打擊能量。同樣，為了方便觀察數(shù)據(jù)，我們也可以在數(shù)據(jù)限制欄里輸入相應(yīng)的壓拉應(yīng)力限值，如果打樁過程中應(yīng)力超限，就會在屏幕上發(fā)出警告信息。
圖5
三、停錘標(biāo)準(zhǔn)及承載力監(jiān)控
根據(jù)各個項目的實際情況，設(shè)計方案的不同要求，停錘標(biāo)準(zhǔn)也是多種多樣，有的以控制標(biāo)高為主，有的以進(jìn)入持力層深度為主，有的以最終貫入度為主，有的以最后1米的錘擊數(shù)為主，甚至在某些特殊情況下，還要考慮總錘擊數(shù)不超過多少錘。由于貫入度與錘擊數(shù)在施工現(xiàn)場容易獲取，也比較直觀，所以一般以它兩作為停錘標(biāo)準(zhǔn)的情況比較多。
那么這里面就有一些細(xì)節(jié)問題需要討論：
（1）如果以貫入度或錘擊數(shù)作為停錘標(biāo)準(zhǔn)，必須有一個前提，就是錘的輸入能量要一定。很多設(shè)計方案里只給出了錘擊數(shù)，并沒有給出輸入能量，其實這是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?。比如說以最后1米總錘擊數(shù)超過300擊作為停錘標(biāo)準(zhǔn)，那么這個1米300擊是在液壓錘的哪個沖程或者柴油錘的幾檔下的300擊呢？假設(shè)用液壓錘1米沖程符合停錘標(biāo)準(zhǔn)，1.5的沖程下錘擊數(shù)又低于300擊了，這時候該不該停錘呢？所以我們做打樁監(jiān)控的時候也要注意這一點，最好提前與設(shè)計單位進(jìn)行確認(rèn)。
（2）符合停錘標(biāo)準(zhǔn)后，我們就可以做承載力驗收了。一般情況下，我們挑選終錘前的1-2錘PDA測試信號進(jìn)行CAPWAP擬合，得出初打承載力值即短期承載力。經(jīng)過一定時間的休止期后，樁周土重新固結(jié)，再進(jìn)行高應(yīng)變測試，此時得出我們的復(fù)打承載力值即長期承載力。
那么設(shè)計單位會采用哪個承載力作為設(shè)計承載力呢？這里面就有一個經(jīng)濟(jì)性與安全性的考量了。
①如果業(yè)主更關(guān)注項目的經(jīng)濟(jì)性，而且結(jié)構(gòu)設(shè)計等級低，那么通常情況下，可以用長期承載力作為最終的設(shè)計承載力。也就是說我們的初打承載力不需一定要滿足設(shè)計值，只需要經(jīng)過一定休止期后的長期承載力滿足即可。比如說，設(shè)計極限值1000噸，經(jīng)過試樁后，測得初打承載力為500噸，復(fù)打承載力可以達(dá)到1000噸，那么我們就可以以初打承載力500噸作為工程樁承載力的驗收標(biāo)準(zhǔn)。 長期承載力與短期承載力的比值，我們稱為恢復(fù)系數(shù)，或稱時間效應(yīng)。
②如果業(yè)主更關(guān)注項目的可靠性，而且結(jié)構(gòu)設(shè)計等級高，可以使用短期承載力作為最終的設(shè)計承載力值。這種情況下，初打承載力就要滿足設(shè)計要求。比如說，設(shè)計極限值為1000噸，測得初打承載力為500噸，那么此時承載力驗收就不合格。設(shè)計單位就要修改設(shè)計方案，重新選擇樁型。
（3）當(dāng)然，試樁結(jié)果只能從宏觀上指導(dǎo)下一步施工，在實際的工程樁施工中，有很多特殊情況發(fā)生。比如說，樁沒到標(biāo)高已經(jīng)打不下去了，如果承載力復(fù)核符合設(shè)計要求，一般會截樁，承載力不符合設(shè)計要求，那要么重新選擇合適的打樁設(shè)備，要么就要更改設(shè)計方案了。還有更特殊的，樁打到標(biāo)號了，但是承載力驗收不合格，這時候就要進(jìn)行補(bǔ)救了，如加一節(jié)或多節(jié)樁。
四、PDI-PLOT軟件的應(yīng)用
一般來說，將樁打到設(shè)計標(biāo)高，所需的錘擊數(shù)都在幾千錘左右，這么龐大的數(shù)據(jù)量整理起來非常困難。為了解決這個難題，PDI公司推出了PLOT軟件，可以將每一錘的詳細(xì)數(shù)據(jù)整理并繪制圖形，讓巖土工程師可以更直觀的觀察各項數(shù)據(jù)在打樁過程的變化情況。
PLOT操作非常簡單，只需要導(dǎo)入PDA文件，軟件就會自動生成表格并繪制趨勢圖。圖6縱坐標(biāo)為錘擊數(shù)，上下橫坐標(biāo)為打樁監(jiān)控中的各項參數(shù)，非常的直觀。圖6中左起第3幅圖，藍(lán)色曲線為最大拉應(yīng)力隨錘擊數(shù)的變化關(guān)系，從1156錘（編號○1）到1658錘（編號○2）拉應(yīng)力一直在升高，這就提醒我們要注意在此土層中打樁拉應(yīng)力增大的問題。
圖6
五、打樁監(jiān)控報告內(nèi)容
綜上所述，巖土工程師在出具打樁監(jiān)控報告里應(yīng)體現(xiàn)以下幾點內(nèi)容：
（1）停錘貫入度或每米錘擊數(shù)，可現(xiàn)場觀測得出
（2）恢復(fù)系數(shù)關(guān)系（或時間效應(yīng)系數(shù)），可通過初打與復(fù)打PDA測試整理得出
（3）拉、壓應(yīng)力與錘擊能量，可通過PDI-PLOT軟件整理得出
（4）單樁豎向極限承載力，可通過CAPWAP擬合得出
所以，利用我們的CAPWAP軟件與PLOT軟件可以非常輕松的生成數(shù)據(jù)表格和繪制趨勢圖。當(dāng)然，你也可以制成以下簡明表格形式方便業(yè)主與設(shè)計查閱。
