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【摘要】内力测试是获取桩侧和桩端阻力的最直接的手段。振弦式传感器和滑动测微计是工程中常用的内力测试工具，测量桩身内力后，换算为桩侧和桩端阻力，为桩基设计提供依据。在摩擦桩中，内力测试一般可获得较准确的桩侧和桩端阻力，但对于嵌岩桩而言，嵌岩段的内力测试值很小，不符合概念中岩体侧摩和端阻相当大的印象。本文通过对一个在建工程的桩身内力测试过程，探讨分析了嵌岩段内力测试结果的处理方法。
【关键词】嵌岩桩；内力测试；卡颈效应
1、引言
电力工程设计中，嵌岩桩因沉降小、能提供的竖向承载力大而受结构设计者的青睐，但目前对嵌岩段的受力机理研究的不够清楚[1-2]，原体试验仍是确定嵌岩桩竖向承载力的重要手段。为了方便设计者根据需要调整嵌岩深度，在原体试验中就必须进行桩身内力测试，确定桩的侧摩阻力和端阻力。
在摩擦桩中，内力测试一般可获得较准确的桩侧和桩端阻力，但对于嵌岩桩而言，嵌岩段的内力测试值很小，不符合概念中岩体侧摩和端阻相当大的印象。
2、桩身内力测试方法
桩身内力测试可采用应变式传感器、钢弦式传感器或者滑动测微计等。传感器应设置在两种不同性质土层的界面处。在地面处或以上应设置一个测量断面作为传感器标定断面。传感器埋设断面距桩顶和桩底的距离不宜小于1倍桩径。在同一断面处可对称设置2～4个传感器。
2.1钢弦式传感器测试内力原理
2.2钢弦式传感器内力测试方法
原体试验时，根据试验区勘测资料，确定安装钢筋计的断面，将钢筋计与主筋绑扎，通过电缆线与测试仪器连接，静载试验时测量在各级荷载作用下钢筋测力计的频率大小，通过试验前标定的钢筋测力计的频率和荷载关系，分析计算确定不同截面的桩侧及桩底各部分的阻力。
3、某嵌岩桩内力测试
在某电厂的原体试验过程中，基岩埋深较浅，按嵌岩桩设计。在竖向加载的过程中，采用钢筋计进行内力测试，获得桩基设计参数。
3.1地层岩性
试验区内覆盖层主要为第四系全新统、上更新统冲洪积的淤泥质粉质粘土、粘性土，下伏侏罗系泥质砂岩。各地层自上而下描述如下。
①杂填土（Q4ml）：杂色，稍湿，松散～稍密，主要成分为碎石、粘性土和砖渣等，为近期人类活动形成。该层层厚为2.20m。
②1层粉质粘土（Q4al） ：黄褐色，灰黄色，稍湿～湿，可塑偏软，局部软塑，含少量高岭土团块。该层层厚为0.20m。
②2层淤泥质粉质粘土（Q4al） ：青灰、灰黄色，饱和～湿，软塑～流塑，略有腥味，该层土为欠固结土，灵敏度较高，有机质含量约在1.10～2.58%之间。该层层厚为4.30m。
⑥1层泥质砂岩（J）：灰白、灰褐色，全风化，泥质胶结，块状构造，岩体风化呈粘性土混砂土状，可见原岩构造，手捏可碎，遇水易软化，岩体基本质量等级为V类。厚度约为5.20m。
⑥2层泥质砂岩（J）：灰白、灰褐色，强风化，泥质胶结，块状构造，岩芯呈短柱状，裂隙较发育，遇水易软化和崩解，岩体基本质量等级为V类。该层厚度为1.10m。
⑥3层泥质砂岩（J）：灰白、灰褐、红褐色，中风化，泥质胶结，块状构造，岩芯呈长柱状或短柱状，裂隙较发育，遇水易软化，岩体基本质量等级为V类。该处未揭穿。
3.2 试验桩设计
采用旋挖成孔工艺，两组共6根试验桩，桩径600mm和800mm的桩长分别为16m、17m，以中风化泥质砂岩作为桩端持力层，桩端进入持力层深度5d分别3m、4m。
3.3 钢筋计安装
钢筋计安装在6根试验桩的主筋上，每根桩测试5个断面，每个断面对称安装3个钢筋计。Φ600mm桩安装在1m、7m、10m、13m、15m深度处；Φ800mm桩安装在1m、7m、10m、13m、16m深度处。
3.4 测试结果——轴力
通过对测试数据计算并根据孔径测量结果进行校正，试验桩S1～S6共计6根试验桩在各级荷载作用下轴力分布情况见图1～6。
3.5 測试结果分析
从3.4节可以看出，桩端附近轴力很小，对于桩径800的S4～S6来说，桩端处轴力接近于零，桩顶荷载无法传递到桩端。结合地层岩性来分析，当嵌岩段岩体完整性好、强度高时，桩体混凝土与周围岩体变为一个整体，在进入嵌岩段后，轴力迅速传入周围岩体，形成“卡颈”效应，桩端轴力变得很小。由于“卡颈”效应的存在，在嵌岩桩的内力测试中，针对嵌岩段不适合单独提侧阻力和端阻力，而是给出一个综合的承载力值，这与《建筑桩基技术规范》JGJ94的提法一致。在此次原体试验中，最终推荐的内力测试值如表1。
结论：
本文通过一个在建电厂桩基原体试验中的内力测试过程，分析了嵌岩段内力的特点，提出针对岩体完整性好、强度高的岩体时会产生轴力的“卡颈”效应，在测试成果中不宜单独提侧阻力和端阻力，而是提供嵌岩段的综合承载力，设计桩基时可以直接采用。
参考文献：
[1]宋进国，刘利民.嵌岩桩桩侧阻力特征的研究[J].四川建筑科学研究，2004，30（2）：56-57.
[2]雷勇.嵌岩桩竖向承载机理及其承载力计算方法研究[D].长沙：湖南大学，2011.
[3]JGJ94-2008.建筑桩基技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2008.
作者简介：
张立新（1980.5-），男，汉，内蒙古宁城县，河北国华沧东发电有限责任公司工程师，工程硕士，研究方向：动力工程。
【关键词】嵌岩桩；内力测试；卡颈效应
1、引言
电力工程设计中，嵌岩桩因沉降小、能提供的竖向承载力大而受结构设计者的青睐，但目前对嵌岩段的受力机理研究的不够清楚[1-2]，原体试验仍是确定嵌岩桩竖向承载力的重要手段。为了方便设计者根据需要调整嵌岩深度，在原体试验中就必须进行桩身内力测试，确定桩的侧摩阻力和端阻力。
在摩擦桩中，内力测试一般可获得较准确的桩侧和桩端阻力，但对于嵌岩桩而言，嵌岩段的内力测试值很小，不符合概念中岩体侧摩和端阻相当大的印象。
2、桩身内力测试方法
桩身内力测试可采用应变式传感器、钢弦式传感器或者滑动测微计等。传感器应设置在两种不同性质土层的界面处。在地面处或以上应设置一个测量断面作为传感器标定断面。传感器埋设断面距桩顶和桩底的距离不宜小于1倍桩径。在同一断面处可对称设置2～4个传感器。
2.1钢弦式传感器测试内力原理
2.2钢弦式传感器内力测试方法
原体试验时，根据试验区勘测资料，确定安装钢筋计的断面，将钢筋计与主筋绑扎，通过电缆线与测试仪器连接，静载试验时测量在各级荷载作用下钢筋测力计的频率大小，通过试验前标定的钢筋测力计的频率和荷载关系，分析计算确定不同截面的桩侧及桩底各部分的阻力。
3、某嵌岩桩内力测试
在某电厂的原体试验过程中，基岩埋深较浅，按嵌岩桩设计。在竖向加载的过程中，采用钢筋计进行内力测试，获得桩基设计参数。
3.1地层岩性
试验区内覆盖层主要为第四系全新统、上更新统冲洪积的淤泥质粉质粘土、粘性土，下伏侏罗系泥质砂岩。各地层自上而下描述如下。
①杂填土（Q4ml）：杂色，稍湿，松散～稍密，主要成分为碎石、粘性土和砖渣等，为近期人类活动形成。该层层厚为2.20m。
②1层粉质粘土（Q4al） ：黄褐色，灰黄色，稍湿～湿，可塑偏软，局部软塑，含少量高岭土团块。该层层厚为0.20m。
②2层淤泥质粉质粘土（Q4al） ：青灰、灰黄色，饱和～湿，软塑～流塑，略有腥味，该层土为欠固结土，灵敏度较高，有机质含量约在1.10～2.58%之间。该层层厚为4.30m。
⑥1层泥质砂岩（J）：灰白、灰褐色，全风化，泥质胶结，块状构造，岩体风化呈粘性土混砂土状，可见原岩构造，手捏可碎，遇水易软化，岩体基本质量等级为V类。厚度约为5.20m。
⑥2层泥质砂岩（J）：灰白、灰褐色，强风化，泥质胶结，块状构造，岩芯呈短柱状，裂隙较发育，遇水易软化和崩解，岩体基本质量等级为V类。该层厚度为1.10m。
⑥3层泥质砂岩（J）：灰白、灰褐、红褐色，中风化，泥质胶结，块状构造，岩芯呈长柱状或短柱状，裂隙较发育，遇水易软化，岩体基本质量等级为V类。该处未揭穿。
3.2 试验桩设计
采用旋挖成孔工艺，两组共6根试验桩，桩径600mm和800mm的桩长分别为16m、17m，以中风化泥质砂岩作为桩端持力层，桩端进入持力层深度5d分别3m、4m。
3.3 钢筋计安装
钢筋计安装在6根试验桩的主筋上，每根桩测试5个断面，每个断面对称安装3个钢筋计。Φ600mm桩安装在1m、7m、10m、13m、15m深度处；Φ800mm桩安装在1m、7m、10m、13m、16m深度处。
3.4 测试结果——轴力
通过对测试数据计算并根据孔径测量结果进行校正，试验桩S1～S6共计6根试验桩在各级荷载作用下轴力分布情况见图1～6。
3.5 測试结果分析
从3.4节可以看出，桩端附近轴力很小，对于桩径800的S4～S6来说，桩端处轴力接近于零，桩顶荷载无法传递到桩端。结合地层岩性来分析，当嵌岩段岩体完整性好、强度高时，桩体混凝土与周围岩体变为一个整体，在进入嵌岩段后，轴力迅速传入周围岩体，形成“卡颈”效应，桩端轴力变得很小。由于“卡颈”效应的存在，在嵌岩桩的内力测试中，针对嵌岩段不适合单独提侧阻力和端阻力，而是给出一个综合的承载力值，这与《建筑桩基技术规范》JGJ94的提法一致。在此次原体试验中，最终推荐的内力测试值如表1。
结论：
本文通过一个在建电厂桩基原体试验中的内力测试过程，分析了嵌岩段内力的特点，提出针对岩体完整性好、强度高的岩体时会产生轴力的“卡颈”效应，在测试成果中不宜单独提侧阻力和端阻力，而是提供嵌岩段的综合承载力，设计桩基时可以直接采用。
参考文献：
[1]宋进国，刘利民.嵌岩桩桩侧阻力特征的研究[J].四川建筑科学研究，2004，30（2）：56-57.
[2]雷勇.嵌岩桩竖向承载机理及其承载力计算方法研究[D].长沙：湖南大学，2011.
[3]JGJ94-2008.建筑桩基技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2008.
作者简介：
张立新（1980.5-），男，汉，内蒙古宁城县，河北国华沧东发电有限责任公司工程师，工程硕士，研究方向：动力工程。