云南省建筑基坑工程监测技术规程

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1 云南省工程建设地方标准 DBJ 桩身自反力平衡静载试验技术规程 Technical Code for Self-reaction Force Balance of the Static Load Test of Foundation pile ( 征求意见稿 ) 发布 实施 云南省住房和城乡建设厅发布

2 云南省工程建设地方标准 桩身自反力平衡静载试验技术规程 Technical Code for Self-reaction Force Balance of the Static load test of Foundation pile DBJ- 主编单位 : 云南省建筑科学研究院 批准部门 : 云南省住房和城乡建设厅 出版社 2

3 前 言 本规程是根据云南省住房和城乡建设厅 关于印发云南省 2015 年工程建设地方标准制订修订计划的通知 ( 云建标函 号 ) 要求, 由云南省建筑科学研究院 云南省岩土工程技术研究中心牵头会同其他 8 个单位成立 桩身自反力平衡静载试验技术规程 编制组 ( 以下简称标准编制组 ) 共同编制完成 本规程是我省首次编制 桩身自反力平衡静载试验技术规程 编制过程中, 编制组结合云南省岩土工程特点 进行了深入的调查研究, 认真总结了云南省及其他省份自平衡法检测的经验, 并在广泛征求云南省有关单位和专家的意见的基础上, 经反复讨论 修改后, 由云南省住房与城乡建设厅组织有关专家审查定稿 本规程共分为 6 章 4 个附录 其主要技术内容是 :1. 总则 ;2. 术语和符号 ; 3. 基本规定 ;4. 试验要点 ;5. 检测数据的分析与判定 ;6. 试验桩后处理 本规程由云南省住房与城乡建设厅负责管理, 由云南省建筑科学研究院负责具体技术内容的解释 本规程在实施过程中, 请各有关单位注意总结经验, 积累资料, 如发现不完善之处, 请随时将有关意见和建议反馈至云南省建筑科学研究院 ( 地址 : 云南省昆明市学府路 150 号, 邮编 :650223, ynjky@tom.com) 主编单位 : 云南省建筑科学研究院云南省岩土工程技术研究中心参编单位 : 云南省建设工程质量检测中心有限公司昆明市建设工程质量检测中心云南合信工程检测咨询有限公司昆明理工大学十四冶建设云南勘察设计有限公司云南建工基础工程有限责任公司云南工程建设总承包公司杭州欧感科技有限公司主要起草人 : 主要审查人员 : 1

4 目次 1 总则 术语和符号 术语 符号 基本规定 检测数量与加载值 检测工作程序 检测结果评价和检测报告 试验要点 基桩承载力自平衡检测系统 仪器设备 设备安装 现场检测 检测数据分析与判定 试验数据分析 Q uu 和 Q ud 的确定 单桩极限承载力的判定 单桩竖向极限承载力统计值的确定 单桩竖向承载力特征值的确定 试验桩后处理 注浆管性能 注浆材料 注浆施工 附录 A 桩身内力测试 附录 B 荷载箱及位移测试系统安装 附录 C 自平衡法静载试验数据记录表 附录 D 等效转换方法 本规程用词说明 附 : 条文说明

5 Contents 1 General Provisions...(1) 2 Terms and symbols... (3) 2.1 Terms...(3) 2.2 Symbols...(4) 3 Basic Requirements...(5) 3.1 The Number and load value of test pile...(5) 3.2 Testing Procedures...(6) 3.3 Test Results Assessment and Report...(9) 4 Testing Point...(11) 4.1 System for self Balanced Testing of Foundation Pile Bearing Capacity...(11) 4.2 Instruments and Equipments...(11) 4.3 Equipments Installation...(12) 4.4 Tield Test...(16) 5 Test Data Interpretation...(18) 5.1 Test Data Interpretation...(18) 5.2 Determination of Q uu and Q ud...(18) 5.3 Calculate the Vertical Ultimate Bearing Capacity of Single Pile (19) 5.4 Calculate the Statistical Values of Vertical Ultimate Bearing Capacityof Single Pile...(21) 5.5 Calculate the Characteristic Value of Vertical Ultimate Bearing Capacity of Single Pile...(21) 6 The Test Pile post-processing...(22) 6.1 Performance of the Grouting Pile...(22) 6.2 Grouting Material...(22) 6.3 Grouting Construction...(22) Appendix A Internal Force Testing of Pile Shaft...(24) Appendix B Load Cell and Displacements Test System Installation...(27) Appendix C Common Forms of Self balanced Loading Test...(28) Appendix D The equivalent Conversion Method...(30) 1

6 Explanation of Wording in This Specification... (34) Addition:Explanation of Provisions... (34) 2

7 1 总则 为确保基桩检测工作质量, 统一基桩自平衡检测方法, 使基桩质量检测工作做到安全可靠 经济适用 技术先进 数据准确 正确评价的要求, 制定本规程 本规程适用于各类土层中的大直径桩的承载力检测, 特别适用于单桩竖向承载力高 受场地及现场客观条件限制的桩承载力检测 基桩自反力平衡静载试验, 除执行本规程外, 尚应符合现行有关标准的规定 总则条文说明 为了便于征求意见稿的网上征求意见及定向征求意见, 本稿在某些条款之后 列出该条文说明, 并以蓝色字标示, 当本规程形成送审稿, 条文说明再集中放置 在全部条文之后 1 总则 当前, 建 ( 构 ) 筑物向高 重 大方向发展, 各种大直径 大吨位桩基础应用越来越普遍, 确定桩基础承载力最可靠的方法是静载试验 静载荷试验法测试基桩承载力, 成果直观 可靠, 通常认为是一种标准试验方法, 它可作为其它检测方法的比较依据 然而在狭窄场地 坡地 基坑底 水 ( 海 ) 上及超大吨位桩等情况下, 传统的静载试验法 ( 堆载法和锚桩法 ) 受到场地和加载能力等因素的约束, 以致许多大吨位和特殊场地的桩基础承载力得不到可靠的数据 基桩自反力平衡静载试验是一种新方法 其主要装置是一种特制的荷载箱, 它与钢筋笼连接而安置于桩身下部 试验时, 从桩顶通过输压管对荷载箱内腔施加压力, 箱盖与箱底被推开, 从而调动桩周土的摩阻力与端阻力, 直至破坏 将桩侧土摩阻力与桩底土阻力迭加而得到单桩抗压承载力 基桩自平衡法具有许多优点 : 1 试验装置简单 ; 不受场地条件和加载吨位的限制 不需运入数百吨或数千吨物料, 不需构筑笨重的反力架 ; 试验省时 省力 安全 无污染 ; 2 试验费用较省 ; 虽然埋入的荷载箱为一次性投入, 但与传统静载法相比可以省却锚桩的费用和堆在, 加载吨位越大, 效益越明显 ; 1

8 3 试验桩可利用 ; 自平衡检测完毕后, 通过压浆管对荷载箱空腔进行灌浆后仍可作为工程桩使用 ; 4 利用桩的侧阻力和端阻力互为反力, 可分别测得桩侧阻力和桩端阻力 为规范基桩自平衡法, 使基桩自平衡法在基桩静载试验中发挥更大作用, 确保桩基设计与施工技术先进 经济合理 安全实用, 很有必要制定云南省工程建设地方标准 基桩承载力自平衡检测技术规程 自平衡法静载试验适用于粘性土 粉土 砂土 岩层等地质情况中的除预制实心桩外的所有桩型, 包括钻孔灌注桩 人工挖孔桩, 其他深基础 ( 沉井 地下连续墙 ) 也可参照执行, 对于云南省小吨位的管桩, 则不建议使用 特别适用于传统静载试验方法难以实施的大直径大吨位 狭窄场地 基坑底部 坡地 水上等基桩的检测 桩受力的形式有摩擦桩 端承摩擦桩 摩擦端承桩 端承桩 抗拔桩 2

9 2 术语和符号 2.1 术语 基桩 foundation pile 桩基中的单桩 自平衡法静载试验 self-balanced static loading test 在桩身中预埋荷载箱, 利用桩身自重 桩侧阻力及桩端阻力互相提供反力的一种试验方法 自平衡法深层平板载荷试验 self-balanced deep plate loading test 自平衡法深层平板载荷试验是在桩端放置下承压板为刚性板的荷载箱, 通过荷载箱逐级加载, 测试大直径桩的桩端阻力极限值, 推定单桩竖向抗压极限承载力的试验方法 平衡点 balanced position 该位置以上桩身自重及桩侧摩阻力之和与该位置下段桩桩侧摩阻力及桩端阻力之和相等 荷载箱 load cell 自平衡法静载荷试验中用于施加荷载的一种加载装置 基准梁 referenced beam 用于固定测量基准系统的梁 基准桩 referenced pile 用于固定基准梁的桩 上段桩 upper pile 荷载箱位置以上的桩体 下段桩 lower pile 荷载箱位置以下的桩体 上位移 upward displacement of upper pile 上段桩在荷载箱加压作用下产生的向上位移 下位移 downward displacement of lower pile 下段桩在荷载箱加压作用下产生的向下位移 3

10 桩身内力测试 measurement of internal force in pile 通过桩身应变 位移的测试, 计算桩侧阻力和桩端阻力的试验方法 Q u 单桩竖向承载力极限值 ; Q uu 上段桩的极限加载值 ; Q ud 下段桩的极限加载值 ; Q pk 桩端极限阻力推定值 ; 2.2 符号 R a 单桩竖向抗压 ( 拔 ) 承载力特征值 ; q s 侧摩阻力 Q b 桩端的轴力 ; γ 上段桩侧表面岩土抗拔系数 s 桩顶位移 ; s u 荷载箱处向上位移 ; s d 荷载箱处向下位移 ; u 桩身周长 W 荷载箱上部桩的自重, 如桩顶以上有回填, 应包括桩顶以上空桩段泥 浆或回填砂 土自重 P 大直径桩端阻力尺寸效应系数 ; A Pd 荷载箱的有效面积 ; A 荷载箱承压底板面积 ; A P 桩身截面面积 ; A b 桩端面积 E P 桩身弹性模量 ; L u 上段桩长度 ; 4

11 3 基本规定 3.1 检测数量与加载值 为设计提供依据的试验桩检测数量按设计要求执行, 在同一条件下不应少于 3 根 ; 当预计工程桩总数小于 50 根时, 检测数量不应少于 2 根 工程桩抽检数量, 对单位工程并在同一条件下不应少于总桩数的 1%, 且不应少于 3 根 ; 当工程桩总数小于 50 根时, 检测数量不应少于 2 根 本条规定的试桩数量, 与 建筑基桩检测技术规范 JGJ 106 一致 本条规定的试桩数量及工程桩抽检数量仅仅是下限, 可根据实际情况增加试桩数量 本条规定同一条件下的试桩数量不得少于一组 3 根, 是保障合理评价试桩结果的低限要求 若实际中由于某些原因不足以为设计提供可靠依据或设计另有要求时, 可根据实际情况增加试桩数量 另外, 如果施工时桩参数发生了较大变动或施工工艺发生了变化, 应重新试桩 试验桩场地的选择应有代表性, 附近应有地质钻孔 试桩位置应符合设计要求 设计无要求时, 宜选择在有代表性的地质条件处布置, 并尽量靠近钻探孔或静力触探孔, 其间距不宜大于 5m 必要时, 应根据设计要求在试验桩施工中安装测试桩身应变或变形的元件, 以得到试桩的侧摩阻力分布及桩端阻力, 为设计选择桩基持力层提供依据 最大加载值的选定应按下列规定取值 : 1 为设计提供依据的试验桩, 应加载至桩侧与桩端的岩土阻力达到极限状态 ; 最大双向加载值可按地质报告计算的单桩极限承载力的 (1.2~1.5) 倍 ; 2 工程桩验收检测时, 最大加载值不应小于设计要求的单桩承载力特征值的 2.0 倍 本条明确规定为设计提供依据的静载试验应加载至桩的承载极限状态甚至破坏, 即试验应进行到能判定单桩极限承载力为止 对于以桩身强度控制承载力的端承型桩, 当设计另有规定时, 应从其规定 大量测试结果表明 : 按计算极限承载力加载桩达不到破坏 为达到优化设计目的, 试验桩最大加载值可取按地质报告计算的单桩极限承载力进行估计, 试验桩最大加载值可取按地质报告计算的单桩极限承载力的 1.2~1.5 倍 ; 仅对工程桩承载力校核时最大加载值取单桩承载力特征值的 2.0 倍, 或按设计要求取值 5

12 3.2 检测工作程序 自平衡法静载试验检测工作的程序, 应按图 进行 接受委托 收集资料 制定检测方案 设备安装 检测前准备 现场检测 重新检测, 验证 扩大检测 分析和结果评价 必要时 检测报告 图 检测工作程序框图 本条图 是检测的一般工作程序 在实际过程中, 由于不可预知的原因, 如委托要求的变化 现场调查情况与委托方介绍的不符, 或在现场检测尚未全部完成就已发现质量问题而需进一步排查, 都有可能使原检测方案中的检测数量 受检桩桩位发生变化 总之, 检测方案并非一成不变, 可根据实际情况动态调整 检测单位应根据设计 施工等资料编制检测方案 检测方案应包括以下内容 : 1 工程概况 地基条件 ( 各岩土层与桩基有关的参数 各检测桩位置的地质剖面图或柱状图 ) 桩基设计要求 施工工艺 检测目的 检测依据 检测要求及进度 ; 2 根据设计要求确定荷载箱的个数 位置和最大加载值 ; 3 检测桩的施工要求和所需的机械或人工配合等 ; 4 检测桩的试验后处理要求 为了正确地对基桩质量进行检测和评价, 提高基桩检测工作的质量, 做到有的放矢, 应尽可能详细了解和搜集有关技术资料, 并按表 1 填写受检桩设计 6

13 施工概况表 所搜集的各种资料应为委托方提供的有关勘察设计施工单位的有效报告图件, 设计单位的检测要求应为书面有效文本或在有效图件上文字注明 基础资料不齐全 试验检测所需数据不是书面有效文本或图件 检测场地不具备进场条件, 不应组织检测 另外, 有时委托方的介绍和提出的要求是笼统的 非技术性的, 也需要通过调查来进一步明确委托方的具体要求和现场实施的可行性 ; 有些情况下还需要检测技术人员到现场了解和搜集 表 1 受检桩设计施工概况表 混凝 桩号 土设施工计强设计桩检测时施工设计桩桩横截桩底成桩度等顶标高桩顶标桩长端持力面尺寸标高日期级 (m) 高 (m) (m) 层 (m) ( M 单桩承载力特征值或极限值 (kn) 备注 Pa) 工程 名称 地点 桩型 本条提出的检测方案内容为一般情况下包含的内容, 某些情况下还需要包括场地开挖 道路 供电 照明等要求 为满足建设方在技术质量 安全及工期方面的要求, 检测机构应根据现场情况, 从仪器设备 人员组织 质量保证措施 安全措施 检测周期等方面认真编写有针对性的检测方案, 并在检测过程中遵照实施 如需变更应及时与建设方协商, 取得其谅解和同意 测试桩的成桩工艺和质量控制应执行工程桩的相关技术标准 现场检测开始时间按以下规定执行 : 1 对于基桩自平衡法静载试验, 桩身混凝土强度应不低于设计强度的 80%, 且按该强度计算的桩身承载力大于荷载箱单向最大加载值的 1.5 倍 ; 2 承载力检测前, 土体的休止时间应符合 建筑基桩检测技术规范 JGJ 106 的有关规定, 见表 3.2.3: 7

14 表 休止时间 土的类别 休止时间 (d) 砂土 7 粉土 10 黏性土 非饱和 15 饱和 25 注 : 对于泥浆护壁灌注桩, 宜适当延长休止时间 3 当采用后注浆施工工艺时, 除应符合本条第一款的规定外, 注浆后休止时间不宜少于 20d; 当浆液中掺入早强剂时可于注浆完成后 15d 进行 本条主要是针对桩的休止期和桩身强度提出, 同时强调测试桩的成桩工艺和质量控制应执行工程桩的相关技术标准 混凝土是一种与龄期相关的材料, 其强度随时间的增加而增加 在最初几天内强度快速增加, 随后逐渐变缓, 其物理力学 声学参数变化趋势亦大体如此 桩基工程受季节气候, 周边环境或工期紧的影响, 往往不允许等到全部工程桩施工完并都达到 28d 龄期强度后再开始检测 自平衡试验为双向加载, 桩身产生的应力是传统试验的一半, 若桩身混凝土强度低, 有可能引起桩身损伤或破坏 为分清责任, 规定桩身混凝土强度应不低于设计强度的 80%, 或按该强度计算的桩身承载力大于荷载箱单向最大加载值的 1.5 倍 对采用后注浆施工工艺的桩, 注浆后的休止时间应同时得到满足 因此, 对于承载力检测, 应同时满足地基土休止时间和桩身混凝土龄期 ( 或设计强度 ) 双重规定, 若验收检测工期紧无法满足休止时间规定时, 应在检测报告中注明 自平衡法静载试验前, 宜先进行桩身完整性检测 本条制定参照 建筑基桩检测技术规范 JGJ 106 相对于静载试验而言, 完整性检测 ( 除钻芯法外 ) 方法作为普查手段, 具有速度快 费用较低和检测数量大的特点, 容易发现桩基的整体施工质量问题, 至少能为有针对性的选择静载试验提供依据 所以, 完整性检测安排在静载试验之前是合理的 自平衡法静载试验中, 有时会因桩身缺陷 桩身截面突变处应力集中 或桩身强度不足造成桩身结构破坏, 故建议在检测前后对试验桩进行完整性检测, 为分析桩身结构破坏的原因提供证据 8

15 3.2.5 当单桩承载力检测结果不满足设计要求时, 应分析原因并扩大检测, 验证检测或扩大检测采用的方案和数量应得到工程建设有关方的确认 通常, 因初次抽样检测数量有限, 当抽样检测中发现承载力不满足设计要求时, 应会同有关各方分析和判断桩基整体的质量情况, 如果不能得出准确判断 为补强或设计变更方案提供可靠依据时, 应扩大检测 扩大检测数量宜根据地基条件 桩基设计等级 桩型 施工质量变异性等因素合理确定 倘若初次检测已基本查明质量问题的原因所在, 则不宜盲目扩大检测, 对于没有条件采用自平衡扩大检测时, 可参照 建筑基桩检测技术规范 JGJ 106 相关条款进行 工程桩验收检测完成后, 必须在荷载箱处进行后处理 工程桩检测完毕后, 为确保测试后检测桩能够正常使用, 施工单位必须对测试桩的荷载箱部位进行试桩后处理, 目前国内通常采用高压注浆处理技术 试验时, 组成荷载箱的千斤顶缸套和活塞之间产生相对滑移, 荷载箱处的混凝土被拉开, 但桩身其它部分并未破坏, 上下两段桩仍被荷载箱连在一起 试验后, 通过注浆管, 用高压注浆泵将水泥浆注入, 确保检测桩能够正常发挥, 仍可作为工程桩使用 主要原因有 : 1 高压注浆能够使水泥浆填满荷载箱部位的空隙, 且该处桩身强度不低于试验前 ; 2 高压注浆能够使荷载箱以上 20m 左右范围内的桩身侧摩阻力提高 40%~ 80%, 注浆处理后桩的承载力会有所提高 ; 3 试验时已将桩底沉渣和土压实, 试验后的桩沉降量要比试验前小很多 ; 4 对于荷载箱埋设于桩端的情况, 试验后对桩端进行高压注浆, 相当于桩端持力层进行后注浆处理, 能够明显提高桩端阻力, 有效提高承载力 3.3 检测结果评价和检测报告 工程桩承载力验收检测应给出受检桩的承载力检测值, 并评价单桩承载力是否满足设计要求 检测报告应包含以下内容 : 1 委托方名称, 工程名称 地点, 建设 勘察 设计 监理和施工单位, 基础类型, 结构形式, 层数, 设计要求, 检测目的, 检测依据, 检测数量, 检测日期 ; 2 地基条件描述 岩土体的力学指标, 受检桩平面位置图 相应的地质剖面图或柱状图 ; 9

16 3 检测桩的桩型 尺寸 桩号 桩位 桩顶标高 荷载箱参数 荷载箱位置以及相关施工记录 ; 4 加 卸载方法, 检测仪器设备, 检测过程描述及承载力判定依据 ; 5 受检桩的检测数据表 结果汇总表和相应的 Q-s s-lgt 等曲线, 转换为桩顶加载的等效转换数据表和等效转换 Q-s 曲线 ; 6 当进行分层侧阻力和端阻力测试时, 应包括传感器类型 安装位置, 轴力计算方法, 各级荷载下桩身轴力变化曲线, 各土层的桩侧极限侧阻力和桩端阻力 ; 7 与检测内容相应的检测结论 本条规定了检测报告中应包括的内容, 避免报告过于简单, 使报告的内容完整, 今后利于委托方 设计及检测部门对报告的审查和分析 10

17 4 试验要点 4.1 基桩承载力自平衡检测系统 基桩承载力自平衡检测系统如图 所示 图 基桩自平衡法静载试验系统 1- 荷载箱 2- 基准梁 3- 护套管 4- 位移杆 ( 丝 )5- 位移传感器 6- 油泵 7- 高压油管 8- 数据采集仪 9- 基准桩 4.2 仪器设备 检测用的计量器具应在检定或校准周期的有效期内, 检测前应对仪器设 备检查调试 检测所用仪器应进行定期检定或校准, 以保证基桩检测数据的准确可靠 性和可追溯性 虽然测试仪器在有效计量检定或校准周期之内, 但由于基桩检测 工作的环境较差, 使用期间仍可能由于使用不当或环境恶劣等造成仪器仪表受损 或校准因子发生变化 因此, 检测前还应加强对测试仪器 配套设备的期间核查 ; 发现问题后应重新检定或校准 检测设备主要包括加载装置和位移量测系统 1 加载装置由荷载箱 高压油管和加载油泵等组成 荷载由并联于荷载箱 的压力表或压力传感器测定 压力表 加载油泵 油管在最大加载时的压力不应 超过规定工作压力的 80%; 2 位移量测系统由位移传递装置 位移传感器 数据采集仪和电脑控制系 11

18 统等组成 荷载箱是基桩承载力自平衡检测中的关键设备, 荷载箱的生产和标定必须遵守以下规定 : 1 荷载箱必须是具有有关资质生产厂家生产的合格产品 ; 2 组成荷载箱的千斤顶必须经法定单位检定, 荷载箱出厂前必须试压, 试压值不得小于额定加载值, 且必须维持 2h 以上 ; 3 采用并联于荷载箱的压力表测定油压, 根据荷载箱率定曲线换算荷载 ; 4 压力表须经法定计量部门标定, 且在规定的有效期内使用 4.2.1~4.2.3 检测时一般采用加载油泵通过加压管加压, 使荷载箱产生向上 向下的推力, 通过控制油泵压力来控制荷载箱推力的大小 ; 所有油管 接头都要有具有承受 60MPa 压力的能力 检测用的计量器具应满足下列要求 : 1 测压传感器或压力表精度均应优于或等于 0.5 级, 量程不应小于 60MPa; 2 大量程百分表或位移传感器的测量误差不应大于 0.1%FS, 分辨率优于或等于 0.01mm 对试验过程中加压系统所采用的仪器 仪表的性能 精度 量程做了要求, 目的是为了保证试验中压力值真实 可靠, 使各种人为或外界的影响降到最低限度 ; 对试验过程中位移观测系统所采用的仪器 仪表的性能 量程 分辨率 示值总误差 位移测量仪表的数量做了要求, 目的是为了保证位移检测数据真实 可靠, 使各种人为或外界的影响降到最低限度 4.3 设备安装 荷载箱的埋设位置应符合下列规定 : 1 当预估极限端阻力小于预估极限侧阻力时, 将荷载箱置于平衡点处 ; 2 当预估端阻力大于极限侧阻力时, 将荷载箱置于桩端, 桩顶可提供一定量的配重措施 ; 3 对于抗拔桩, 应将荷载箱埋设于桩端 ; 下部提供的反力不够维持加载时, 可采取加深桩长或注浆等措施, 但荷载箱仍放于原桩端标高处 ; 4 当需要测试桩的分段承载力时, 可采用双荷载箱或多荷载箱, 埋设位置根据具体需要确定 荷载箱的埋设位置 : 极限桩端阻力小于极限桩侧摩阻力时, 荷载箱置于平衡点处, 使上 下段桩的极限承载力基本相等, 以维持加载, 因平衡点位置只 12

19 是估算值, 会存在一定的误差, 根据相关经验, 荷载箱可放置于估算得到的平衡点下 1-2 米处 ; 极限桩端阻力大于极限桩侧摩阻力时, 荷载箱置于桩端, 根据桩的长径比 地质情况采取桩顶配重或小直径桩模拟试验进行模拟 ; 检测桩为抗拔桩时, 荷载箱直接置于桩端 ; 有特殊需要时, 可采用双荷载箱或多荷载箱, 以分别测检测桩的极限端阻力和各段桩的极限侧摩阻力 荷载箱的埋设位置则根据特殊需要确定 荷载箱应平放于钢筋笼中心, 荷载箱位移方向与桩身轴线夹角不应大于 当荷载箱位移方向与桩身轴线方向夹角小于 1 时, 荷载箱在桩身轴线上产生的力为 99.9% 所发出的力, 其偏心影响很小, 可忽略不计 荷载箱的上下连接板应分别与平衡点位置处的上下段钢筋笼的主筋焊接, 荷载箱与钢筋笼连接处除应有加强措施外, 还应设置喇叭状的导向钢筋, 导向钢筋应符合下列规定, 荷载箱与钢筋笼连接示意图见图 导向钢筋一端与环形荷载箱内圆边缘处焊接, 另一端与钢筋笼主筋焊接, 焊接质量等级应满足荷载箱的安装强度要求 ; 2 导向钢筋的数量 直径与钢筋笼主筋相同 ; 3 导向钢筋与荷载箱平面的夹角应大于 60 图 采用加强筋的荷载箱与钢筋笼连接示意图 1- 荷载箱的千斤顶 2- 压浆管 3- 桩主筋 4- 上位移管 ( 杆 ) 5- 喇叭筋 6- 加强筋 ( 数量 直径同主筋 ) 7- 下位移管 ( 杆 ) 8- 荷载箱上钢板 9- 荷载箱下钢板 13

20 图 采用 L 型加强主筋的荷载箱与钢筋笼连接示意图 1- 荷载箱的千斤顶 2- 压浆管 3- 桩主筋 (L 型加强主筋 ) 4- 上位移管 ( 杆 ) 5- 喇叭筋 6- 下位移管 ( 杆 ) 7- 荷载箱上钢板 8- 荷载箱下钢板 荷载箱的上下连接板应分别与上下钢筋笼的主筋焊接在一起, 焊缝应满足强度要求 荷载箱上下应设置喇叭状的导向钢筋, 其作用是为了钻孔灌注桩在灌注时导管能顺利通过荷载箱, 避免导管的上下移动对荷载箱产生碰撞, 从而影响荷载箱的埋设质量 导向钢筋的一端与主筋焊接, 一端焊在环形荷载箱板内圆边缘处, 导向钢筋数量 直径与钢筋笼主筋相同 导向钢筋与荷载箱平面的夹角应大于 60 钢筋笼在荷载箱位置断开, 上段钢筋笼的主筋与荷载箱上部牢固焊接在一起, 下段钢筋笼的主筋与荷载箱下部牢固焊接在一起, 焊缝应满足荷载箱安装强度要求, 以避免施工过程中荷载箱脱落 荷载箱和下段钢筋笼重量较大, 应分别在荷载箱的顶部和底部主筋焊接位置处设 L 型加强筋, 或现场施工条件允许时, 可在荷载箱与钢筋笼主筋焊接处, 直接把钢筋笼主筋加工成 L 型主筋后, 再与荷载箱进行焊接 ; 必要时, 荷载箱放置处宜采取增设两层钢筋网片等局部加强措施 荷载箱处上段桩的向上位移 下段桩向下位移应各自采用一组位移传感器, 每组不应少于 2 个测点, 且应对称布置 有条件时, 宜对桩顶的位移量进行监测, 供试验参考使用 位移杆 ( 丝 ) 与护套管应符合下列要求 : 1 位移杆将荷载箱处的位移传递到地面, 应具有一定的刚度 ; 14

21 2 保护位移杆 ( 丝 ) 的护套管与荷载箱焊接, 多节护套管连接时可采用机械连接或焊接方式, 焊缝应满足强度要求, 并确保不渗漏水泥浆 ; 3 对桩顶外露的位移杆 ( 丝 ) 应做好标识, 区分上位移和下位移 上下位移杆 ( 丝 ) 与钢筋笼宜在上连接钢板以上 20cm-50cm 左右位置固定绑扎, 并沿钢筋笼每隔 50cm 捆绑固定直至桩顶 ; 位移丝在工地现场安装及保护较为困难, 但位移杆容易实施, 因此, 优先采用位移杆 位移杆 ( 丝 ) 与护套管连接的具体步骤为 :(1) 钢筋笼与荷载箱焊接 ;(2) 位移杆 ( 丝 ) 摆在护套管中 ;( 3) 位移杆 ( 丝 ) 与荷载箱位移杆或位移丝固定端连接 ;(4) 护套管与荷载箱套管连接 ;(5) 护套管与钢筋笼绑扎 ;(6) 下放钢筋笼 基准桩和基准梁应符合下列要求 : 1 基准桩与检测桩之间的中心距离应大于等于 3 倍的检测桩直径, 且不小于 2.0m; 2 基准桩应打入地面以下足够的深度, 一般不小于 1m; 3 基准梁应具有一定的刚度, 梁的一端应固定在基准桩上, 另一端应简支于基准桩上 ; 4 固定和支撑位移传感器的夹具及基准梁不得受气温 振动及其他外界因素的影响, 当基准梁暴露在阳光下时, 应进行有效遮挡 在检测桩加卸载过程中, 荷载传至检测桩 基准桩周围地基土并使之变形 随着检测桩 基准桩间相互距离缩小, 地基土变形对检测桩 基准桩的附加应力和变位影响加剧 1985 年, 国际土力学与基础工程协会 (ISSMFE) 根据世界各国对有关静载试验的规定, 提出了静载试验的建议方法并指出 : 检测桩中心到基准桩间的距离应 小于 2.5m 或 3D 这和我国现行规范规定的 大于等于 4D 且不小于 2.0m 相比更容易满足 ( 小直径桩按 3D 控制, 大直径桩按 2.5m 控制 ) 大直径桩试验荷载大 基准梁又难避免气候环境影响 考虑到现场试验中的困难, 故本规程中对部分间距的规定放宽为 不小于 3D 若试桩用作工程桩, 试验结束后采用高压注浆, 注浆管数量不应少于 2 根, 注浆管的构造及布置应能保证试验结束后产生的空隙能被充分填充 声测管 注浆管和位移杆 ( 丝 ) 护套管在荷载箱部位应做成可伸缩结构, 并进行可靠的密封处理, 确保不渗漏水泥浆 15

22 4.3.8 加载过程, 荷载箱打开后, 荷载箱部位的桩体会被拉开, 当有声测管 注浆管和位移杆 ( 丝 ) 护管在荷载箱部位设置伸缩结构, 保证荷载箱顺利打开 同时可伸缩结构应得到可靠的密封处理, 以免混凝土浇筑时水泥浆进入管内, 导致试验失败或无法进行高压注浆 自平衡法静载试验, 需测试桩身内力及桩周各土层的极限侧阻力时, 应符合本规程附录 A 的规定 ; 荷载箱及位移测试系统的安装见附录 B 对于施工前为设计提供依据的试验桩, 通过在桩身埋设内力测试元件, 并与桩的加 卸载试验同步进行桩身内力测试, 可得到上段桩桩侧各土层的抗拔侧摩阻力 下段桩桩侧各土层的抗压侧摩阻力及桩端阻力, 对于优化桩基设计具有十分重要的意义 4.4 现场检测 自平衡法静载试验应采用慢速维持荷载法 本条制定参照 建筑基桩检测技术规范 JGJ106, 是按我国的传统做法, 对维持荷载法进行的原则性规定 慢速维持荷载法是我国公认, 且己沿用多年的标准试验方法, 也是其他工程桩竖向承载力验收检测方法的唯一比较标准 慢速维持荷载法每级荷载持载时间最少为 2h 对绝大多数桩基而言, 为保证上部桥梁正常使用, 控制桩基绝对沉降是第一位重要的, 这是地基基础按变形控制设计的基本原则 试验加载卸载应符合下列要求 : 1 加载应分级进行, 采用逐级等量加载, 每级荷载宜为最大加载值或单桩预估极限承载力的 1/10, 其中, 第一级加载量可取分级荷载的 2 倍 ; 2 卸载应分级进行, 每级卸载量宜取加载时分级荷载的 2 倍, 且应逐级等量卸载 ; 3 加 卸载时, 应使荷载传递均匀 连续 无冲击, 且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% 参考 建筑基桩检测技术规范 JGJ 106 中分级加 卸载的规定 慢速维持荷载法试验步骤应符合下列规定 : 1 每级荷载施加后, 应分别按第 5min 15min 30min 45min 60min 测读位移, 以后每隔 30min 测读一次位移 ; 2 位移相对稳定标准 : 每一小时内的位移增量不超过 0.1mm, 并连续出现两次 ( 从分级荷载施加后的第 30min 开始, 按 1.5h 连续三次每 30min 的位移观 16

23 测值计算 ) 3 当位移变化速率达到相对稳定标准时, 再施加下一级荷载 4 卸载时, 每级荷载维持 1h, 分别按第 15min 30min 60min 测读位移量后, 即可卸下一级荷载 ; 卸载至零后, 应测读残余位移, 维持时间不得小于 3h, 测读时间分别为第 15min 30min, 以后每隔 30min 测读一次残余位移量 抗压实验时因需要将上段桩承载力和下段桩承载力叠加, 故试验过程中应分别控制上位移和下位移的变化情况 对抗压桩试验, 当上位移和下位移均达到稳定标准或收敛标准时, 方可加下一级荷载 终止加载条件应符合下列规定 : 1 荷载箱上段位移出现下列情况之一时, 即可终止加载 : 1) 某级荷载作用下, 荷载箱上段位移增量大于前一级荷载作用下位移增量的 5 倍, 且位移总量超过 40mm; 2) 某级荷载作用下, 荷载箱上段位移增量大于前一级荷载作用下位移增量的 2 倍, 且经 24h 尚未达到本规程第 条第 2 款相对稳定标准 ; 3) 已达到设计要求的最大加载量且荷载箱上段位移达到相对稳定标准 4) 当荷载 位移曲线呈缓变型时, 可加载至荷载箱向上位移总量 40mm~ 60mm( 大直径桩或桩身弹性压缩较大时取高值 ) 2 荷载箱下段位移出现下列情况之一时, 即可终止加载 : 1) 某级荷载作用下, 荷载箱下段位移增量大于前一级荷载作用下位移增量的 5 倍, 且位移总量超过 40mm; 2) 某级荷载作用下, 荷载箱下段位移增量大于前一级荷载作用下位移增量的 2 倍, 且经 24h 内尚未达到本规程第 条第 2 款相对稳定标准 ; 3) 已达到设计要求的最大加载量且荷载箱下段位移达到相对稳定标准 ; 4) 当荷载 位移曲线呈缓变型时, 可加载至荷载箱向下位移总量 60mm~ 80mm( 大直径桩或桩身弹性压缩较大时取高值 ); 当桩端阻力尚未充分发挥时, 可加载至总位移量超过 80mm 3 荷载已达荷载箱加载极限, 或荷载箱两段桩位移已超过荷载箱行程 对于抗拔桩的自平衡法静载试验终止加载条件, 按本条第一款的规定进行判定 检测数据宜按附录 C 中的格式记录 17

24 5 检测数据分析与判定 5.1 试验数据分析 确定单桩竖向极限承载力时, 应绘制荷载 位移 (Q uu- s u Q ud- s d ) 曲线和位移 加荷时间对数 (s u lgt s d lgt) 曲线 ; 需要时也可绘制其他辅助分析曲线 同一工程的一批检测桩曲线应按相同的沉降纵坐标比例绘制, 满刻度沉降值不宜小于 40mm, 当桩顶累计沉降量大于 40mm 时, 可按总沉降量以 10mm 的整模数倍增加满刻度值, 使结果直观 便于比较 当进行桩身应力 应变测定时, 应整理出有关数据的记录表和绘制桩身轴力分布图 侧阻力分布图, 桩端阻力 荷载 桩端阻力 沉降关系曲线, 计算不同土层的桩侧阻力和桩端阻力 基桩自平衡等效转换方法见附录 D 5.2 Q uu 和 Q ud 的确定 Q uu 和 Q ud 的取值应按下列方法分析确定 : 1 根据位移随荷载变化的特征确定 : 对于陡变型 Q uu s u Q ud- s d 曲线, 取其发生明显陡变的起始点对应的荷载值 ; 2 根据位移随时间变化的的特征确定 :Q uu 取 s u lgt 曲线尾部出现明显向上弯曲的前一级荷载值 ;Q ud 取 s d lgt 曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值 ; 3 符合本规程第 条第 2) 款情况时,Q uu 和 Q ud 应取其对应的前一级荷载为极限承载力 ; 4 对缓变型 Q uu s u Q ud- s d 曲线, 宜按总位移量确定极限承载力, 宜按总位移量确定极限承载力值,Q uu 取对应向上位移 s u =40mm 对应的荷载值, 当桩长大于 40m 时, 宜考虑桩身的弹性压缩量 ;Q ud 可取 s d =40mm 对应的荷载值, 对直径大于等于 800mm 的桩, 可取荷载箱向下位移量为 0.05D(D 为桩端直径 ) 对应的荷载值 Quu 和 Qud 的确定参考了 建筑基桩检测技术规范 JGJ 106 中单桩竖向抗压极限承载力 Qu 的确定方法 太沙基和 ISSMFE 指出 : 当沉降量达到桩径的 10% 时, 才可能出现极限荷载 ; 黏性土中端阻充分发挥所需的桩端位移为桩径的 4%~5%, 而砂土中可能高到 18

25 15% 故本条第 4 款对缓变型 Q-s 曲线, 按 s=0.05d 确定直径大于等于 800mm 桩的极限承载力大体上是保守的 ; 且因 D 800mm 时定义为大直径桩, 当 D=800mm 时,0.05D=40mm, 正好与中 小直径桩的取值标准衔接 应该注意, 世界各国按桩顶总沉降确定极限承载力的规定差别较大, 这和各国安全系数的取 值大小 特别是上部结构对桩基沉降的要求有关 因此当按本规程建议的桩顶沉 降量确定极限承载力时, 尚应考虑上部结构对桩基沉降的具体要求 关于桩身弹性压缩量 : 当进行桩身应变或位移测试时是已知的 ; 缺乏测试数 据时, 可假设桩身轴力沿桩长倒梯形分布进行估算, 或忽略端承力按倒三角形保 QL 守估算, 计算公式为 2 EA 不满足本规程第 条情况时,Q uu 和 Q ud 宜取最大加载值 5.3 单桩极限承载力的判定 基桩自平衡法静载试验判定单桩竖向抗压极限承载力可按式 (5.3.1) 计 算 : Q W uu Qu Q ud (5.3.1) 式中 :Q u 检测桩的单桩承载力极限值 (kn); Q uu 检测桩上段桩的极限加载值 (kn); Q ud 检测桩下段桩的极限加载值 (kn); W 荷载箱上部桩的自重, 如桩顶以上有回填, 应包括桩顶以上空桩段泥浆或回填砂 土自重 上段桩侧表面岩土抗拔系数, 可按地区经验值 当无地区经验时, 对于黏性土 粉土 碎石土取 0.8; 对于砂土取 0.7; 对于岩层取 1.0; 若上部为不同类型的土层, 按土层厚度加权平均 在自平衡法静载实验中, 上段桩的摩阻力方向是向下的, 与传统方法得到的摩阻力方向是相反的 传统加载时, 侧阻力将使土层压密, 而自平衡法加载时, 上段桩侧阻力将使土层减压松散, 故自平衡法测出的摩阻力要小于传统方法测出的摩阻力, 因此, 引进上段桩侧表面岩土抗拔系数, 目的是对自平衡法上段桩的负摩阻力进行修正, 把上段桩负摩阻力转化成传统静载试验的正摩阻力 目前国外对该法测试值如何得出抗压桩承载力的方法也不相同 有些国家将上, 下两段实测值相迭加作为桩抗压极限承载力, 这样偏于安全 保守 有些国 19

26 家将上段摩阻力乘以 1.5 再与下段桩迭加而得抗压极限承载力 我国则将向上 向下摩阻力根据土性划分, 对于黏性土, 向下摩阻力为向上摩阻力的 ( ) 倍 ; 对于砂土, 向下摩阻力为向上摩阻力 ( ) 倍 考虑到许多检测为验证性检测, 仅按设计特征值的 2 倍加载, 所测位移较小, 未真正达到桩的极限承载力, 土层承载力没有完全发挥 参考我区的岩土试验研究成果, 上段桩侧表面岩土抗拔系数, 黏性土 粉土 碎石土取 0.8, 砂土取 0.7, 对于岩层取 1.0 对于云南地区特殊的淤泥 淤泥质土 泥炭质土, 建议按地区经验值, 当无地区经验时取 0.9, 该值相对取大值, 是为了从安全角度考虑, 也是基于云南地区特殊地层考虑的结果 若上部有不同类型的土层, 取加权平均值 基桩自平衡法静载试验判定单桩竖向抗拔极限承载力可按式 (5.3.2) 计算, 且不得大于由桩身配筋强度控制的承载力 Q Q (5.3.2) u uu 对于抗拔桩, 荷载箱放置在设计桩端处, 测出的上段桩的极限承载力即为单桩竖向抗拔极限承载力 桩的承载力由岩土阻力和桩身强度控制, 自平衡法静载试验时桩身受压, 传统试验桩身受拉, 故自平衡法静载试验可测出岩土阻力控制的承载力, 无法得出桩身强度控制的承载力 因此本条规定由自平衡法静载试验判定的单桩竖向抗拔极限承载力不得大于由桩身配筋强度控制的承载力 自平衡法深层平板载荷试验推定单桩竖向抗压极限承载力按式 (5.3.3) 计算 : Q W uu Qu Q pk (5.3.3) 式中 :Q pk 桩端极限阻力推定值,Q pk = P Q ud ( A Pd A) ; 中的规定取值 Q uu A 荷载箱承压板底面积 (m 2 ); A Pd 荷载箱的有效面积 (m 2 ); P 大直径桩端阻力尺寸效应系数, 按 建筑桩基技术规范 JGJ 94 W 同式 (5.3.1) 取值 端承桩的单桩竖向抗压极限承载力按式 (5.3.4) 计算 : Q Q (5.3.4) u pk 对于端承桩来说, 在计算单桩竖向抗压极限承载力时不考虑桩侧摩阻力, 对结构更安全 20

27 5.4 单桩竖向极限承载力统计值的确定 参加统计的测试桩不少于 3 根时, 当满足极差不超过平均值的 30% 时, 可取其算术平均值作为单桩竖向抗压极限承载力 当极差超过平均值的 30% 时, 应分析极差过大的原因, 并结合工程具体 情况综合确定极限承载力 ; 不能明确极差过大的原因时, 可增加测试桩数量 试验桩数量小于 3 根或桩基承台下的桩数不大于 3 根时, 应取低值 5.4.1~5.4.3 本条只适用于为设计提供依据时的竖向抗压极限承载力试验结 果的统计, 统计取值方法按 建筑地基基础设计规范 GB50007 的规定执行 前期静载试验的桩数一般很少, 而影响单桩承载力的因素复杂多变 因为数有限 的试验桩中常出现个别桩承载力过低或过高, 若恰好不是偶然原因造成, 简单算 术平均容易造成浪费或不安全 因此规定极差超过平均值的 30% 时, 首先应分析 查明原因, 结合工程实际综合确定 例如一组 5 根检测桩的极限承载力值依次为 kN, 平均值为 1000kN, 单桩承载力最低值和最高 值的极差为 400kN, 超过平均值的 30%, 则不宜简单地将最低值 800kN 去掉用 后面 4 个值取平均, 或将最低和最高值都去掉取中间 3 个值的平均值, 应查明是 否出现桩的质量问题或场地条件变异情况 当低值承载力的出现并非偶然原因造 成时, 例如施工方法本身质量可靠性较低, 但能够在以之后的工程桩施工中加以 控制和改进, 出于安全考虑, 按本例可依次去掉高值后取平均, 直至满足极差不 超过 30% 的条件, 此时可取平均值 900kN 为极限承载力 ; 又如桩数为 3 根或 3 根以下承台, 或以后工程桩施工为密集挤土群桩, 出于安全考虑, 极限承载力可 取低值 800 kn 5.5 单桩竖向承载力特征值的确定 单桩竖向抗压 ( 拔 ) 承载力特征值 (kn) 按式 (5.5.1) 计算 : Ra Q u 2 (5.5.1) 建筑桩基技术规范 JGJ 94 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 得到的, 综合反映了桩侧 桩端极 限阻力控制承载力特征值的低限要求 21

28 6 试验桩后处理 6.1 注浆管性能 注浆管应能承受 1.5MPa 以上静水压力, 管体强度应能保证钢筋笼吊装和混凝土灌注过程中不至于破损 6.2 注浆材料 当采用高压注浆进行试验桩后处理, 注浆材料宜用强度等级 42.5 以上的水泥浆, 浆液的水灰比宜为 0.5~0.65, 并渗入一定量的微膨胀剂, 确保浆体强度达到桩身强度要求, 无收缩 注浆方法可采用压力灌浆或真空灌浆法, 应采用多次注浆 当有成熟经验时, 可按经验方法进行注浆处理 压浆机械使用活塞式压浆泵, 压力灌浆注浆压力根据施工现场实际情况确定, 一般情况下为 0.2MPa~2.0MPa 真空灌浆在压浆期间抽出的真空压力应保持在 -0.08MPa~-0.1MPa 注浆前可用清水灌注, 确保注浆通道连通 水泥宜使用硅酸盐水泥或普通水泥, 且不得结块, 强度等级不应低于 42.5MPa 外加剂宜采用低含水量 流动性好 具有微膨胀性等特性的外加剂 6.3 注浆施工 试验桩后处理过程, 现场监理应到施工现场, 确保注浆质量 试验桩后处理是自平衡静载试验后续的一个关键工作, 施工单位采用高压注浆技术时, 监理单位相关人员应到现场进行监督, 确保注浆质量, 必要时, 建设单位的相关人员可到现场监督 注浆前应先泵送清水冲洗试验后留下的空隙, 直到相邻注浆管返回的水流变清澈, 方可进行注浆 注浆前一般要求对注浆管及空隙进行冲洗, 把因荷载箱撑开时形成负压吸入的泥浆等杂质冲洗干净 注浆时观察压力表和浆液注入情况, 并做好记录 为确保压力灌浆处理效果, 应严格按规范要求做好注浆记录 正常灌浆后, 为确保桩内灌浆饱满, 应对注浆管口进行封孔保压, 保压时间不小于 15min, 并记录灌浆量 当注浆符合下列条件之一时, 可终止注浆 : 22

29 1 注浆总量达到理论注浆量, 注浆压力达到 0.5MPa; 2 浆液从另一注浆管冒出, 相邻注浆管返回的浆液与注入浆液浓度相差不 大 注浆压力长时间低于正常值或地面出现冒浆时, 应更改为间歇注浆或低 调浆液水灰比 间歇注浆时, 间歇时间宜为 30mins~60mins 23

30 附录 A 桩身内力测试 A.0.1 自平衡法静载试验基桩内力测试适用于桩身横截面尺寸基本恒定或已知的桩, 可得到桩侧各土层的分层摩阻力及端阻力 A.0.2 桩身内力测试可根据测试目的 试验桩型及施工工艺选用电阻应变式传感器 振弦式传感器 滑动测微计或光纤式应变传感器 需要检测桩身某断面或桩底位移时, 可在需检测断面设置位移杆 ( 丝 ) A.0.3 传感器设置的位置和数量应符合下列规定 : 1 传感器测量断面应设置在两种不同性质土层的界面处 ; 2 当分层岩土土层厚度较大时, 宜在中间增加测试断面 ; 3 荷载箱上段桩或下段桩应在同一个土层设置两个测量断面作为传感器标定断面, 第一个标定断面距离荷载箱距离 30cm~50cm, 且与两个标定断面之间的距离相等 ; 4 钢筋计埋设断面距桩顶和桩底的距离不宜小于 1 倍桩径 ; 5 传感器标定断面处应对称设置 4 个传感器, 其他测量断面处可对称埋设 2~4 个传感器, 当桩径较大或试验要求较高时取高值 A.0.4 采用滑动测微计时, 可在桩身内通长埋设 1 根或 1 根以上测管, 测管内宜每隔 1m 设测标或测量断面一个 A.0.5 应变传感器安装, 可采用焊接或绑焊工艺将传感器固定在钢筋笼上 A.0.6 应电阻应变式传感器及其连接电缆, 应有可靠的防潮绝缘防护措施 ; 正式测试前, 传感器及电缆的系统绝缘电阻不得低于 200MΩ A.0.7 应变测量所用的仪器, 宜具有多点自动测量功能, 仪器的分辨力应优于或等于 1με A.0.8 弦式钢筋计应按主筋直径大小选择, 并采用与之匹配的频率仪进行测量, 频率仪的分辨力应优于或等于 1Hz, 仪器的可测频率范围应大于桩在最大加载时的频率的 1.2 倍 使用前, 应对钢筋计逐个标定, 得出压力与频率之间的关系 A.0.9 带有接长杆弦式钢筋计宜焊接在主筋上, 不宜采用螺纹连接 A.0.10 滑动测微计测管的埋设应确保测标同桩身位移协调一致, 并保持测标清洁, 在浇筑混凝土前将测管绑扎在主筋上, 并应采取防止钢筋笼扭曲的措施 A.0.11 滑动测微计测试前后, 应进行仪器标定, 获得仪器零点和标定系数 A.0.12 当桩身应变与桩身位移需要同时测量时, 桩身位移测试应与桩身应变测试同步 24

31 A.0.13 测试数据整理应符合下列规定 : 1 传采用电阻应变式传感器测量时, 应按下列公式对实测应变值进行导线电阻修正 : 采用半桥测量时按下式计算 : r = (1 ) R (A ) 采用全桥测量时按下式计算 : = (1 2 r ) R (A ) 式中 :ε 修正后的应变值 ; ε 修正前的应变值 ; r 导线电阻 (Ω); R 应变计电阻 (Ω) 2 采用弦式传感器测量时, 应根据率定系数将钢筋计实测频率换算成力, 再将力值换算成与钢筋计断面处的混凝土应变相等的钢筋应变量 3 采用滑动测微计测量时, 应按下列公式计算应变 : e ( e z ) k (A ) 0 e e 0 (A ) 式中 :e 仪器读数修正值 ; e 仪器读数 ; z 0 仪器零点 ; k 率定系数 ; ε 应变值 ; e 0 初始测试仪器读数修正值 4 在数据整理过程中, 应将零漂大 变化无规律的测点删除, 求出同一断 面有效测点的应变平均值, 并按下式计算该断面处桩身轴力 : Q E A (A ) i i 式中 :Q i 桩身第 i 断面处轴力 (kn); i 第 i 断面处应变平均值 ; i i E i 第 i 断面处桩身材料弹性模量 (kpa), 当混凝土桩身断面 配筋一 致时, 宜按标定断面处的应力与应变的比值确定 ; 25

32 A i 第 i 断面处桩身截面面积 (m 2 ) 5 按每级试验荷载下, 应将桩身不同断面处的轴力值制成表格, 并绘制轴 力分布图 桩侧土的分层极限摩阻力和极限端阻力 : q si Q i Q ul i i 1 (A ) q p Q A b b (A ) 式中 :q si 桩第 i 断面与 i+1 断面间侧摩阻力 (kpa); q p 桩的端阻力 (kpa) Q b 桩端轴力 (kpa); i 桩检测断面顺序号,i=1,2,,n, 并自桩顶以下从小到大排列 ; u 桩身周长 (m); l i 第 i 断面与第 i+1 断面之间的桩长 (m); A b 桩端面积 (m 2 ) 6 桩身第 i 断面处的钢筋应力可按下式计算 : σ si =E s ε si (A ) 式中 :σ si 桩身第 i 断面处的钢筋应力 (kpa); E s 钢筋弹性模量 (kpa); ε si 桩身第 i 断面处的钢筋应变 A.0.14 指定桩身断面的位移及两个指定桩身断面之间的位移差, 可采用位移杆测量 位移杆 ( 丝 ) 应具有一定的刚度, 宜采用内外管形式 : 外管固定在桩身, 内管下端固定在需测试断面, 顶端高出外管 100mm~200mm, 并能与测试断面同步位移 26

33 附录 B 荷载箱及位移测试系统安装 B.0.1 基桩自平衡法静载试验荷载箱及位移传递系统安装见图 B.0.1 图 B.0.1 基桩自平衡法静载试验荷载箱及位移传递系统的安装 1- 基桩桩 2- 基桩梁 3- 高压油管 4- 压力传感器 5- 高压油泵 6- 数据采集系统 7- 位移 护套管 8- 上位移杆 ( 丝 ) 9- 下位移杆 ( 丝 ) 10- 钢筋笼 11- 喇叭状导向钢筋 12- 荷载 箱 13- 液压缸 14- 连接板 15- 声测管 16- 连接钢筋 17- 保护盒 27

34 附录 C 自平衡法静载试验数据记录表 C.0.1 自平衡法静载试验的检测数据宜按表 C.0.1 的格式记录 表 C.0.1 自平衡法静载试验记录表 检测桩编号检测桩类型桩径 (mm) 桩长 (m) 桩端持力层成桩日期测试日期加载方法 荷载 荷载值 记录时间 间隔 各表读数 (mm) 位移 (mm) 温度 编号 (kn) (d h min) (min) 向上向下桩顶 ( C ) 记录人 : 校核人 : C.0.2 自平衡法静载试验的结果宜按表 C.0.2 的格式记录 表 C.0.2 自平衡法静载试验结果汇总表 检测桩名称 建设单位 工程地点 施工单位 桩型桩径 (mm) 桩长 (m) 桩顶标高 (m) 成桩日期测试日期加载方法 荷载 编号 加载值 (kn) 加载历时 (min) 向上位移 (mm) 向下位移 (mm) 桩顶位移 (mm) 本级累计本级累计本级累计本级累计 记录人 : 校核人 : C.0.3 自平衡法静载试验荷载箱宜按表 C.0.3 的格式记录 28

35 表 C.0.3 自平衡法静载试验荷载箱参数表 序号 桩号 桩径 (mm) 荷载箱 型号 外径 (mm) 内径 (mm) 荷载箱参数额定加载能力高度 (mm) (kn) 荷载箱位置 记录人 : 校核人 : 29

36 附录 D 等效转换方法 D.0.1 等效转换方法 : 将基桩自平衡法法获得的荷载箱向上 向下两条 (Q uu- s u Q ud- s d ) 曲线等效转换为相应传统静载试验的一条 Q-s 曲线, 以确定桩顶沉降, 如图 D.0.1 所示 (a) 基桩自平衡法曲线 (b) 等效转换曲线 图 D.0.1 自平衡法结果转换示意图 D.0.2 转换假定应符合下列要求 : 1 桩为弹性体 ; 2 等效的试验桩分为上 下段桩, 分界截面即为自平衡桩的平衡点 ; 3 基桩自平衡法试验中的下段桩与等效受压桩下段的位移相等 ; 4 基桩自平衡法试验中, 桩端的承载力 沉降量关系及不同深度的桩侧摩阻力 变位量关系与传统试验法是相同的 ; 5 桩上段的桩身压缩量 s 为上段桩底部及桩侧荷载引起的弹性压缩变形之和 : s= s 1 + s 2 (D.0.2-1) 式中 : s 1 受压桩上段在荷载箱下段力作用下产生的弹性压缩变形量 ; s 2 受压桩上段在荷载箱上段力作用下产生的弹性压缩变形量 6 计算上段桩弹性压缩变形量 s 2 时, 侧摩阻力使用平均值 ; 7 可由单元上 下两面的轴向力和平均断面刚度来求各单元应变 D.0.3 桩身无钢筋计时的计算应符合以下规定 : 1 根据附录中的 D.0.2 中的 5 6 款的假定 : s 2 s 1 QudL u EA p P ( ) Q - uu W L u 2EA p p (D.0.3-1) (D.0.3-2) 30

37 将式 (D.0.3-1) (D.0.3-2) 代入式 (D.0.2-1), 可得桩身的弹性压缩量为 : 桩顶等效荷载为 : s s s uu 1 2 [( Quu-W ) / 2 Qud] L u 2EA ud p P (D.0.3-3) Q ( Q W ) / Q (D.0.3-4) 2 据本规程附录 D.0.2 条中第 3 款的假定与等效桩顶荷载 Q 对应的桩 顶位移 s 则有 : s s + d s (D.0.3-5) 式中 :s d 可直接测定 ; s 可通过计算求得 D.0.4 桩身有钢筋计时的计算应符合下列规定 : 1 根据本规程附录 D.0.2 条中第 7 款规定, 将荷载箱以上部分分割成 n 个单元, 任意一单元 i 的桩轴向力 Q(i) 和变位量 S(i) 可用下式表示 ( 示意图见图 D.0.4-1): 图 D 自平衡法的轴向力 桩侧摩阻力与变位量的关系 S0- 桩头变位 ;Su Sd- 荷载箱变位量 ;Sb- 桩端变位量 ;Qd- 荷载箱荷载 ;Qb- 桩端力 n Q( i ) Q q { U ( m) U ( m 1)} h( m ) 2 (D.0.4-1) j m i sm n Q( m) Q( m 1) S ( i ) S j h( m) m ia ( m) E ( m) A ( m 1) E ( m 1) p p p p 31

38 Q i Q i S i 1 A i E i A i E i p p p p h i (D.0.4-2) 式中 : Q j i=n+1 点 ( 荷载箱深度 ) 桩的轴向力 ( 荷载箱荷载 )(KN); S j i=n+1 点桩向下的变位量 (m); q sm m 点 (i~n 之间的点 ) 的桩侧摩阻力 ( 假定向上为正值 )(kpa); U(m) m 点处桩周长 (m); A p (m) m 点处桩截面面积 (m 2 ); E p (m) m 点处桩弹性模量 (kpa); h(m) 分割单元 m 的长度 (m) 2 单元 i( 见图 D.0.4-2) 的中点变位量 s m (i) 可用下式表示 : 图 D 转换单元示意图 3 1 Q i Q i h i Sm i S i 1 A i Ep i 3A i 1 E i 1 2 p p p (D.0.4-3) 将式 (D.0.4-1) 代入式 (D.0.4-2) 和式 (D.0.4-3) 中, 可得 : hi () S ( i ) S ( i 1) Ap( i ) Ep( i ) Ap( i 1) Ep( i 1) n 2 Q q U ( m) U ( m 1) h( m) q U ( i ) U ( i 1) j sm si m i 1 S ( i ) S ( i 1) m n hi () A ( i ) E ( i ) 3 A ( i 1) E ( i 1) p p p p 2 Q q U ( m) U ( m 1) h( m) q U ( i ) U ( i 1) j sm si m i 1 当 i=n 时, 则 : hi () 2 hi () 4 (D.0.4-4) (D.0.4-5) 32

39 h( n) h( n) S ( n) S 2 Q q U ( n) U ( n 1) A ( n) E ( n) A ( n 1) E ( n 1) 2 j j sn p p p p m j j sn p p p p (D.0.4-6) h( n) h( n) S ( n) S 2 Q q U ( n) U ( n 1) A ( n) E ( n) 3 A ( n 1) E ( n 1) 4 (D.0.4-7) 3 用以上公式, 由基桩自平衡法法测出的桩侧摩阻力 q si 与变位量 s m (i) 的关系曲线, 将 q si 作为 s m (i) 的函数, 对于任意的 s m (i), 可求出 q si, 还可由荷载箱荷载 Q j 与向下位移 S j 的关系曲线求出 Q j 所以, 对于 S(i) 和 S m (i) 的 2n 个未知数, 可建立 2n 个联立方程式 对于荷载还没有传到荷载箱处时, 直接采用荷载箱上段桩曲线 Q uu- s u 曲线转换 33

40 本规程用词说明 1 为便于在执行本规程条文时区别对待, 对于要求严格程度不同的用词说明如下 : 2) 表示很严格, 非这样做不可的 : 正面词采用 必须, 反面词采用 严禁 ; 2) 表示严格, 在正常情况下均应这样做的用词 : 正面词采用 应, 反面词采用 不应 或 不得 3) 表示允许稍有选择, 在条件许可时首先应这样做的用词 : 正面词采用 宜, 反面词采用 不宜 ; 4) 表示有选择, 在一定条件下可以这样做的, 采用 可 2 条文中指明应按其他有关标准 规范执行时, 写法为 应符合 的规定 或 应按 执行 非必须按所指定的标准 规范或其他规定执行时, 写法为 可参照 附 : 条文说明 34