桩基础的测试与检测(2)

桩基础的测试与检测•桩基础是一种应用十分广泛的基础形式，桩基的质量直接关系到整个建筑物的安危。•桩的施工具有高度的隐蔽性，发现质量问题难，事故处理更难。•桩基础检测工作是整个桩基工程中不可缺少的重要环节。基桩静力荷载试验基桩低应变动测试验基桩的高应变动测试验静力载荷试验根据桩的受力情况，静载荷试验可分为单桩竖向抗压静载试验、单桩竖向抗拔静载试验、单桩水平向静载试验。桩的静荷载试验是确定单桩承载能力、提供合理设计参数以及检验桩基质量最直观、最可靠的方法。基桩动测试验20世纪80年代以来，我国的基桩动测技术得到了飞速发展。基桩的动力测试，一般是在桩顶施加一激振能量，引起桩身的振动，利用特定的仪器记录下桩身的振动信号并加以分析，从中提取能够反映桩身性质的信息，从而达到确定桩身材料强度、检查桩身的完整性、评价桩身施工质量和桩身承载力等目的。♣按照测试时桩身和桩周土所产生的相对位移大小的不同。基桩的动力测试又可分为低应变法和高应变法。♣基桩的低应变动测试验♣基桩的高应变动测试验单桩竖向抗压静载荷试验☼桩基础是以承受竖向下压荷载为主的。单桩竖向抗压静载荷试验采用接近于竖向抗压桩实际工作条件的试验方法，确定单桩的竖向承载力。当桩身中埋设有量测元件时，还可以实测桩周各土层的侧阻力和桩端阻力。同一条件下的试桩数量不应少于总桩数的1%，并不少于3根，工程总桩数在50根以内时，不应少于2根。？抽取多少根桩进行载荷试验试验设备۞加载装置加载反力装置可根据现场条件选择锚桩横梁反力装置、压重平台反力装置、锚桩压重联合反力装置。锚桩反力架检测桩基承载力预制块堆载法桩基静载检测大吨位砂包堆载法桩基静载检测试桩、锚桩和基准桩之间的中心距离反力系统试桩与锚桩试桩与基准桩基准桩与锚桩压重平台支力墩边压重平台支力墩边锚杆横梁反力装置≥4d≥4d≥4d压重平台反力装置≮2.0m≮2.0m≮2.0m基准梁要支撑在其它工程桩上并远离沉降影响范围。压重、基准梁长度۞压重施加于地基的压应力不宜大于地基承载力特征值的1.5倍。۞作为基准梁的工字钢应尽量长些，但其高跨比以不小于1/40为宜。荷载可用放置于千斤顶上的应力环、应变式压力传感器直接测定，或采用并联于千斤顶油路的高精度压力表或压力传感器测定，并根据千斤顶的率定曲线换算成荷载。传感器的测量误差不应大于1％，压力表精度等级应优于或等于0.4级。重要的桩基试验尚须在千斤顶上放置应力环或压力传感器，实行双控校正。测试仪表沉降测量一般采用位移传感器或大量程百分表，测量误差不大于0.1％FS，分辨力优于或等于0.01mm。☼对于直径和宽边大于500mm的桩，应在桩的两个正交直径方向对称安装4个位移测试仪表；☼直径和宽边小于等于500mm的桩可对称安装2个位移测试仪表。☼沉降测定平面宜在桩顶200mm以下位置，测点应牢固地固定于桩身。☼当采用堆载反力装置时，为了防止堆载引起的地面下沉影响测读精度，应采用水准仪对基准梁进行监控。测试仪表桩身轴力为了比较准确地了解桩顶荷载作用下桩侧土的阻力及桩端土阻力的变化情况，需要在桩身中土层变化部位和桩端埋设量测元件。这些元件主要有振弦式钢筋应力计、电阻应变片和测杆式应变计。测试仪表测杆式应变计1―荷载2―千分表3―空心钢管或空心箱形钢柱4―测杆15―测杆26―测杆3试验方法1.试桩要求为了保证试验能够最大限度地模拟实际工作条件，使试验结果更准确、更具有代表性，进行载荷试验的试桩必须满足一定要求。主要有以下几个方面：（1）试桩的成桩工艺和质量控制标准应与工程桩一致；（2）混凝土桩应凿掉桩顶部的破碎层和软弱混凝土，桩头顶面应平整，桩头中轴线与桩身上部的中轴线应重合；（3）桩头主筋应全部直通至桩顶混凝土保护层之下，各主筋应在同一高度上。（4）距桩顶一倍桩径范围内，宜用厚度为3～5mm的钢板围裹或距桩顶1.5倍桩径范围内设置箍筋，间距不宜大于100mm。桩顶应设置钢筋网片2～3层，间距60～100mm；试验方法1.试桩要求（5）桩头混凝土强度等级宜比桩身混凝土提高1～2级，且不得低于C30；（6）对于预制桩，如果桩头出现破损，其顶部要在外加封闭箍后浇捣高强细石混凝土予以加强；（7）开始试验时间：预制桩在砂土中7天后：粘性土不得少于15天。灌注桩应在桩身混凝土达到设计强度后才能进行；（8）在试桩间歇期内，试桩区周围30cm范围内尽量不要产生能造成桩间土中孔隙水压力上升的干扰，如打桩等。试验方法2.加载要求1）加载总量要求进行单桩竖向抗压静载荷试验时，试桩的加载量应满足以下要求：（1）对于以桩身承载力控制极限承载力的工程桩试验，加荷至设计承载力的1.5～2.0倍；（2）对于嵌岩桩，当桩身沉降量很小时，最大加载量不应小于设计承载力的2倍；（3）当以堆载为反力时，堆载重量不应小于试桩预估极限承载力的1.2倍。试验方法2）加载方式۞单桩竖向抗压静载试验加载方式有慢速法、快速法、等贯入速率法和循环法等。۞慢速法是慢速维持荷载法的简称，即先逐级加载，待该级荷载达到相对稳定后，再加下一级荷载，直到试验破坏，然后按每级加载量的两倍卸载到零。۞慢速法载荷试验的加载分级，一般是按试桩的最大预估极限承载力将荷载等分成10～15级逐级施加。试验方法۞实际试验过程中，也可将开始阶段沉降变化较小时的第一、二级荷载合并，将试验最后一级荷载分成两级施加。卸载应分级进行，每级卸载量取加载时分级荷载的2倍，逐级等量卸载。۞加、卸载时应使荷载传递均匀、连续、无冲击，每级荷载在维持过程中的变化幅度不得超过分级荷载的±10%。为设计提供依据的竖向抗压静载试验应采用慢速维持荷载法。施工后的工程桩验收检测宜采用慢速维持荷载法。试验方法3.慢速法载荷试验沉降测读规定每级加载后按第5、15、30、45、60min测读桩顶沉降量，以后每隔30min测读一次。4.慢速法载荷试验的稳定标准每一小时内桩顶的沉降量不超过0.1mm，并连续出现两次。当桩顶沉降速率达到相对稳定标准时，再施加下一级荷载。试验方法5.慢速载荷试验的试验终止条件当试桩过程中出现下列条件之一时，可终止加荷:（1）某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的5倍；（2）某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的2倍，且经过24h尚未达到相对稳定标准；（3）已达到设计要求的最大加载量；（4）当工程桩作锚桩时，锚桩上拔量已达到允许值；（5）当荷载－沉降曲线呈缓变型时，可加载至桩顶总沉降量60mm～80mm；在特殊情况下，可根据具体要求加载至桩顶累计沉降量超过80mm。慢速法载荷试验1.试桩要求2.加载要求3.沉降测读规定4.稳定标准5.终止条件试验资料的整理1.填写试验记录表为了能够比较准确地描述静载荷试验过程中的现象，便于实际应用和统计，单桩竖向抗压静载荷试验成果宜整理成表格形式，并且对成桩和试验过程中出现的异常现象作必要的补充说明。工程名称地点试验单位试桩编号桩型试验起止时间成桩工艺桩截面尺寸桩长设计灌注桩沉渣厚度配筋混凝土编号实际灌注桩充盈系数情况规格长度配筋率综合柱状图试验平面布置示意图层次土层名称土层描述相对标高桩身剖面12345工程名称桩号日期位移计(百分表)读数加载级油压(MPa)荷载(kN)测读时间1号2号3号4号本级沉降累计沉降(mm)备注检测单位：校核：记录：单桩竖向抗压静载试验概况表试验资料的整理工程名称地点试验单位试桩编号桩型试验起止时间成桩工艺桩截面尺寸桩长设计灌注桩沉渣厚度配筋混凝土编号实际灌注桩充盈系数情况规格长度配筋率综合柱状图试验平面布置示意图层次土层名称土层描述相对标高桩身剖面12345工程名称桩号日期位移计(百分表)读数加载级油压(MPa)荷载(kN)测读时间1号2号3号4号本级沉降累计沉降(mm)备注检测单位：校核：记录：单桩竖向抗压静载荷试验记录表试验资料的整理2.绘制有关试验成果曲线为了确定单桩竖向抗压极限承载力，一般应绘制竖向荷载-沉降（Q-S）、沉降-时间对数（S-lgt）、沉降-荷载对数（S-lgQ）曲线及其它进行辅助分析所需的曲线。在单桩竖向抗压静载荷试验的各种曲线中，不同地基土、不同桩型的Q-S曲线具有不同的特征。典型的单桩竖向抗压静载荷试验曲线a）软至半硬粘土中或松砂中的摩擦桩b）硬粘土中的摩擦桩c）桩端支承在软弱而有孔隙的岩石上d）桩端开始离开了坚硬岩石，当被试验荷载压下后又重新支承在岩石上e）桩身的裂缝被试验的下压荷载闭合f）桩身混凝土被试验荷载剪断1―桩端下岩石结构的破损2―岩土的总剪切破坏3、4―正常曲线单桩竖向抗压承载力的确定1.单桩竖向抗压极限承载力的确定《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003）按下列方法综合分析确定单桩竖向抗压极限承载力Qu：（1）根据沉降随荷载变化的特征确定：对于陡降型的Q-S曲线，取其发生明显陡降的起始点对应的荷载值；（2）根据沉降随时间变化的特征确定：取S-lgt曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值；（3）某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降的2倍，且经24h尚未达到相对稳定标准，则取前一级荷载值；（4）对于缓变型Q-S曲线可根据沉降量确定，宜取S=40mm对应的荷载值；当桩长大于40m时，宜考虑桩身弹性压缩量；对于直径大于或等于800mm的桩，可取S=0.05D（D为桩端直径）对应的荷载值。单桩竖向抗压承载力的确定2.单桩竖向抗压承载力特征值的确定《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)规定的单桩竖向抗压承载力特征值是按单桩竖向抗压极限承载力统计值除以安全系数2得到。单桩竖向抗压承载力的确定单桩竖向抗压极限承载力统计值的确定应符合下列规定：（1）参加统计的试桩结果，当满足其极差不超过平均值的30%时，取其平均值为单桩竖向抗压极限承载力。（2）当其极差超过平均值的30%时，应分析级差过大的原因，结合工程具体情况综合确定，必要时可增加试桩数量。（3）对桩数为3根或3根以下的柱下承台，或工程桩抽检数量少于3根，应取低值。工程实例一、概况某大厦上部结构为两幢33层写字楼，下部结构采用大直径钻孔灌注桩。经业主、设计和试桩负责人三方共同商定，对施工编号为148的桩进行单桩竖向静载荷试验。试桩施工编号桩长(m)桩底标高(m)桩顶标高(m)混凝土灌注量(m3)充盈系数实际桩径(m)14861.62-62.61-1.0093.01.141.39工程实例一、概况某大厦上部结构为两幢33层写字楼，下部结构采用大直径钻孔灌注桩。经业主、设计和试桩负责人三方共同商定，对施工编号为148的桩进行单桩竖向静载荷试验。试桩纵向钢筋为18φ25通长配置，采用300#商品混凝土灌注。试桩施工编号桩长(m)桩底标高(m)桩顶标高(m)混凝土灌注量(m3)充盈系数实际桩径(m)14861.62-62.61-1.0093.01.141.39工程实例二、试验简介本试验按国标GBJ7-89有关规定进行；加荷设备采用液压千斤顶和锚桩反力梁装置；采用位移百分表测量桩顶位移，固定百分表的基准梁安置在工程桩上；桩身应变采用YJ18型电阻应变仪测量。试桩的钢筋笼上都安装有电阻应变式钢筋计，沿轴线共布置9个应变量测截面，每个截面上安装4个钢筋计，对称均匀分布，应变测量截面基本上位桩周各主要土层的分界面上。本试验采用慢速维持荷载，148#桩每级荷载增量为1500kN，加荷至12000kN时，试桩产生急剧沉降而终止加荷。工程实例1.单桩竖向极限承载力按GBJ7-89和JGJ4-80规范，取Q-S曲线明显陡降的起始点所对应的荷载为单桩竖向极限荷载，148#桩的极限荷载为10500kN。2.桩身钢筋混凝土应力应变关系由试验实测各级荷载下标定面的轴向应变值和对应的应力计算值，可得各试桩标定面钢筋混凝土的轴向应力和应变关系，回归分析表明，二次方程可较为准确地表达这种非线性关系，方程形式为：式中a0、a1、a2──回归系数。148#桩的回归方程系数为a0=-0.1527516，a1=0.6164006×105，a2=-0.1121264×109。2210aaa工程实例3.桩身轴力计算根据