眾所周知，在大面積沉樁作業之前，都要進行試樁項目。那么什么是試樁？簡而言之，就是根據地勘報告或者當地類似項目的施工經驗，通過試樁測試來選定樁型、確定打樁設備及單樁的豎向承載力，從而指導下一步施工。

試樁的目的是為了避免全面動工之后，發現樁型、打樁設備不匹配，或者承載力不滿足設計要求造成的經濟損失。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，利用現有打樁設備，能不能將樁打到設計標高？

（2）在打樁過程中，樁身應力在不在可控范圍內？通俗來說，就是打樁過程中樁會不會被打壞掉？

（3）停錘標準是什么？打到設計標高后，單樁豎向承載力滿不滿足設計要求？

打樁監控是高應變測試的一項重要功能，將傳感器預先安裝在樁身上，從起錘到終錘的每一次錘擊相當于做一次高應變，由于在整個打樁過程中持續的進行測試，那么得出的樣本數據多，巖土工程師獲得的信息也比常規的承載力復核更豐富。再結合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

樁作為連接上部結構與下部持力層的構件，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計標高，否則上部結構施工就無法開展。

在打樁前，我們可以通過GRLWEAP軟件試算一下，在現有的錘擊設備下，樁能不能打到設計標高。

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，錘模型即刻建立好，簡單快捷。在輸入好土模型、樁模型后，經過試算就能模擬出詳細的打樁過程。我們觀察每米的錘擊數，就能得知樁是否能打到設計標高。如圖1所以，在30米處每米錘擊數就有1200擊，32米1900擊，34米直接為9999，可見在此錘擊設備下，樁是不能打到標高的，需要更換。

當然，GRLWEAP軟件是一個建模軟件，其模擬的準確程度取決與土模型、樁模型、錘模型建立的是否正確，所以，準確的地勘報告與錘參數資料是必不可少的資料。經過大量實際工程案例的應用支撐，只要地勘報告詳實準確，錘參數可靠，GRLWEAP軟件模擬結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，實際傳輸到樁身中的能量EMX以及錘的實際效率ETR，獲取這些參數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，加上設備使用周期問題，所以即使同一臺樁機，他每一錘的實際效率也是不一樣的。

EMX，含義為傳輸到樁身中的最大能量。這個參數非常的重要，是評價錘性能最直觀的指標，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、機械損耗，錘在作業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

在數據采集前或過程中，我們可以打開數據限制設置框，對能量進行實時觀察，選中Display Line選項，如果超限了，就會在采集屏幕上發出警告，提醒更改錘擊能量，能量限制見圖3。

圖3

二、樁身應力觀察與控制

上一節我們講到錘擊能量問題，也就是說樁機提供的能量要足夠，以確保樁能克服土阻力沉到設計標高，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，樁身的應力也會增大，如果樁身應力超過樁身材質的屈服強度，樁就會被打壞掉。如混凝土樁比較關注樁身的拉應力，我們就可以在PDA-S軟件中實時觀察TSX參數（圖4）。

表1 C60~C80混凝土的軸心抗拉強度（28d）MPa

圖4

如果在打樁監控中發現壓拉應力一直超限，那么就要采取一定的措施來減小這種趨勢，壓力應力限制見圖5，如更改設計樁型，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，為了方便觀察數據，我們也可以在數據限制欄里輸入相應的壓拉應力限值，如果打樁過程中應力超限，就會在屏幕上發出警告信息。

圖5

三、停錘標準及承載力監控

根據各個項目的實際情況，設計方案的不同要求，停錘標準也是多種多樣，有的以控制標高為主，有的以進入持力層深度為主，有的以最終貫入度為主，有的以最后1米的錘擊數為主，甚至在某些特殊情況下，還要考慮總錘擊數不超過多少錘。由于貫入度與錘擊數在施工現場容易獲取，也比較直觀，所以一般以它兩作為停錘標準的情況比較多。

那么這里面就有一些細節問題需要討論：

（1）如果以貫入度或錘擊數作為停錘標準，必須有一個前提，就是錘的輸入能量要一定。很多設計方案里只給出了錘擊數，并沒有給出輸入能量，其實這是不嚴謹的。比如說以最后1米總錘擊數超過300擊作為停錘標準，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？假設用液壓錘1米沖程符合停錘標準，1.5的沖程下錘擊數又低于300擊了，這時候該不該停錘呢？所以我們做打樁監控的時候也要注意這一點，最好提前與設計單位進行確認。

（2）符合停錘標準后，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測試信號進行CAPWAP擬合，得出初打承載力值即短期承載力。經過一定時間的休止期后，樁周土重新固結，再進行高應變測試，此時得出我們的復打承載力值即長期承載力。

那么設計單位會采用哪個承載力作為設計承載力呢？這里面就有一個經濟性與安全性的考量了。

①如果業主更關注項目的經濟性，而且結構設計等級低，那么通常情況下，可以用長期承載力作為最終的設計承載力。也就是說我們的初打承載力不需一定要滿足設計值，只需要經過一定休止期后的長期承載力滿足即可。比如說，設計極限值1000噸，經過試樁后，測得初打承載力為500噸，復打承載力可以達到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準。 長期承載力與短期承載力的比值，我們稱為恢復系數，或稱時間效應。

②如果業主更關注項目的可靠性，而且結構設計等級高，可以使用短期承載力作為最終的設計承載力值。這種情況下，初打承載力就要滿足設計要求。比如說，設計極限值為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。設計單位就要修改設計方案，重新選擇樁型。

（3）當然，試樁結果只能從宏觀上指導下一步施工，在實際的工程樁施工中，有很多特殊情況發生。比如說，樁沒到標高已經打不下去了，如果承載力復核符合設計要求，一般會截樁，承載力不符合設計要求，那要么重新選擇合適的打樁設備，要么就要更改設計方案了。還有更特殊的，樁打到標號了，但是承載力驗收不合格，這時候就要進行補救了，如加一節或多節樁。

四、PDI-PLOT軟件的應用

一般來說，將樁打到設計標高，所需的錘擊數都在幾千錘左右，這么龐大的數據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數據整理并繪制圖形，讓巖土工程師可以更直觀的觀察各項數據在打樁過程的變化情況。

PLOT操作非常簡單，只需要導入PDA文件，軟件就會自動生成表格并繪制趨勢圖。圖6縱坐標為錘擊數，上下橫坐標為打樁監控中的各項參數，非常的直觀。圖6中左起第3幅圖，藍色曲線為最大拉應力隨錘擊數的變化關系，從1156錘（編號○1）到1658錘（編號○2）拉應力一直在升高，這就提醒我們要注意在此土層中打樁拉應力增大的問題。

圖6

五、打樁監控報告內容

綜上所述，巖土工程師在出具打樁監控報告里應體現以下幾點內容：

（1）停錘貫入度或每米錘擊數，可現場觀測得出

（2）恢復系數關系（或時間效應系數），可通過初打與復打PDA測試整理得出

（3）拉、壓應力與錘擊能量，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據表格和繪制趨勢圖。當然，你也可以制成以下簡明表格形式方便業主與設計查閱。