打擊式PC預力基樁工作載重試驗案例介紹

彭武鵬  技師

一、前言

本報1347期曾刊登「桃園台地基樁工程施作問題之探討」案例介紹，有關 PC預力基樁在打樁期間，因地下層卵礫石層之因素，致打設結果影響基樁施工精度，其缺失必須改善處理後，始能繼續完成後續基礎之施作。

本案例為廠房大樓配置六處耐震核心區，基礎配置全套管場鑄基樁(樁徑2.5m)；其餘區域墩柱對應之基礎，則採配置PC預力基樁。茲將打擊式PC預力基樁承載力之載種試驗、施工過程及結果，提供各位先進參考，尚祈指正。

二、工作載重試驗

本案基礎係採用打擊式PC預力混凝土基樁，為確認基樁是否符合設計預估之靜承載力，需先進行基樁載重能力之測試驗證，在確認符合設計值之後，才全面進行基樁打設作業。本案例係採用靜載重、動載重二種試驗方式，先經由監造單位決定試驗基樁支數並指定試驗之基樁位置。載重試驗為將基樁打設至設計深度後(貫入承載層一倍基樁直徑)，依規定靜置7天，始進行試驗，如恰巧指定為同一支基樁要做二種載重試驗，則須待其一試驗完成後並靜置7天，才可進行另一種試驗。以上二種試驗工作內容，詳表1、表2。

表1  靜載重試驗工作內容表

表2  動載重試驗工作內容表

三、試驗設備與荷重方式介紹

  1.靜載重試驗

採用ASTM D1143快載重試驗法，依據最高試驗載重量，於反力梁上方堆疊足夠之混凝土配重塊，試驗時加載過程中，分20個階段加載至試驗總載重，平均每階段為總載重之5%，持壓時間為10分鐘，過程中樁體及土壤未遭破壞即完成試驗；接下來分5個階段進行減載，每階段減載20%之總載重，同樣持壓時間為10分鐘，完成至零載重並靜置後，紀錄樁頂之反彈量。各支試驗基樁試驗時量測數據及測試結果，詳整理表3、表4，施工照片及配置平、立面圖，詳圖1~3。

圖1  架設反力樑及上方堆疊配重塊		圖2  試驗樁上架設千斤頂及量測儀器設備
圖3  安裝測試設備配置平面、立面圖
表3  加、減載程序與量測頻率表
表4  靜載重承載力試驗評估結果

2.動力載重試驗

依據ASTM D4945-89動力試樁規範進行試驗，動力載重試驗(DLT)只要打樁機可到之處即可進行試驗，不須設置任何反力系統。相關所需軟、硬體、儀器設備及裝設方試，詳表5及圖4、5說明。

表5  試試驗設備內容及相關規劃一覽表

圖4 動力載重試驗(DLT)示意圖		圖5 加速度儀及應變計裝設示意圖

現場局部開挖安裝測量儀器及施作照片，如圖6、圖7所示，各支試驗基樁試驗時，量測數據及測試結果，詳整理表6。

圖6  PC預力基樁裝設動力載重試驗儀器		圖7  PC預力基樁動力載重試驗打設

表6  動力載重承載力試驗評估結果

四、基樁承載力試驗分析採用方法

依據內政部頒佈之「建築物基礎構造設計規範」規定，以研判試驗結果。極限承載力之評估方法有：Davisson、Fuller & Hoy、Vander veen、Chin以及De beer等經驗法；降伏承載力評估則採用日本地盤工學會建議之log P-log S、S-log t及△S/△log t-P等三經驗法綜合研判。(其中P為載重，S為樁位位移，t為試驗時間)。

動力載重試驗(DLT)，係藉由打擊時樁頂荷重與位移量，經應變計及加速度儀間接求得：

Ø 衝擊荷重

P=E*ε*A (E=基樁彈性模數，ε=量測應變，A=樁身斷面積)

Ø 速度—由加速度儀所測得之平均加速度積分

v=∫a*dt，a=加速度

Ø 位移—由速度積分求得

u=∫v*dt

五、結語

進行工程設計之初，皆須在工區內先進行地質鑽探試驗，依實際地層地質資料作為分析依據，再依工程規模評估適合基礎型式。本案採用PC預力基樁之長期容許承載力為232公噸，而於靜載重試驗時總載重加倍採用464公噸進行測驗，依序試驗量測出各次樁頂最大位移量及樁頂殘餘位移量，數據套入各評估計算公式中得出各次極限壓力，彙整後提出極限承載力區間建議值。

而動力載重試驗則需紀錄：打樁樁錘型式與錘重、加速度及應變計安裝位置、樁尖貫入長度、打擊前後之高差、總打擊次數、平均打擊貫入量等資料，以CAPWAP分析總承載力，並計算出樁周摩擦力、樁底點承力之所占百分比。經確認試驗獲得之結果滿足初始假設值，始可全面進行打樁作業。

參考資料

1.         三聯技術-94期-基樁靜力載重試驗之常用監測儀器

http://web.sanlien.com.tw/ad/san_tech.nsf/foundationview/E22F117F2F4FFF5F48257D9E0033E5F4/$FILE/94%E6%9C%9F-%E5%9F%BA%E6%A8%81%E9%9D%9C%E5%8A%9B%E8%BC%89%E9%87%8D%E8%A9%A6%E9%A9%97%E4%B9%8B%E5%B8%B8%E7%94%A8%E7%9B%A3%E6%B8%AC%E5%84%80%E5%99%A8.pdf

2.         淺談基樁之承載力試驗-台安工程技術顧問公司

http://www.geotech.org.tw/upload/e_book_file/20200219154211384.pdf