福建省桩基检测静载试验培训教材2011年 ppt

静 载 试 验2011年福建省基桩检测上岗证培训许国平制作静载试验分类n 桩基静载试验单桩竖向抗压静载试验单桩竖向抗拔静载试验单桩水平静载试验依据为 建筑基桩检测技术规范 (JGJ106-2003) 公路桥涵施工技术规范 (JTJ 041-2000) 港口工程基桩静载荷试验规程 (JTJ 255-2002) 铁路工程基桩检测技术规程 (TB 10218-2008)n 地基土载荷试验浅层平板载荷试验、深层平板载荷试验、螺旋板载荷试验依据为 建筑地基基础设计规范 (GB50007-2002） 岩土工程勘察规范 （ GB 50021-2001）许国平制作静载试验分类n 复合地基静载荷试验依据为 建筑地基处理技术规范 (JGJ79-2002)n 锚杆 (土钉 )拉拔试验依据为 建筑地基基础设计规范 （ GB50007-2002） 建筑基坑支护技术规范 (JGJ120-99) 建筑基坑工程技术规范 （ YB9258-97） 建筑边坡工程技术规范 （ GB50330-2002） 锚杆喷射混凝土支护技术规范 （ GB50086-2001） 岩土锚杆 (索 )技术规程 （ CECS22： 2005）许国平制作地基土载荷试验n 浅层平板载荷试验可适用于确定浅部地基土层的承压板下 应力主要影响范围内 的承载力。承压板面积不应小于 0.25m2，对于 软土 不应小于 0.5m2 。试坑宽度 不应小于 承压板宽度或直径的 三倍 ，应保持试验土层的原状结构和天然湿度，宜在拟试压表面用粗砂或中砂层找平中砂层找平， 厚度不超过 20mm。n 深层平板载荷试验可适用于确定 深部地基土及大直径桩桩端土层 在承压板下应力主要影响范围内的承载力。承压板采用直径为 0.8m的刚性板 ，紧靠承压板周围外侧的土层高度应 不少于 80cm 。n 加荷分级不应少于 8级。最大加载量不应小于设计要求的两倍。n 每级加载后 ,按间隔 10、 10、 10、 15、 15min，以后为每隔半小时测读一次沉降量，当在 连续两小时内，每小时的沉降量小于 0.1mm时，则认为已趋稳定 ,可加下一级荷载。n 对于浅层平板试验，当出现下列情况之一时，即可终止加载：1.承压板周围的土明显地侧向挤出；2.沉降 s急骤增大， p-s曲线出现现陡降段；3.在某一级荷载下， 24小时内沉降速率不能达到稳定；4.沉降量与 承压板宽度或直径的之比大于或等于 0.06； 当满足 前 3种 情况之一时，其对应的前一级荷载定为极限荷载。许国平制作地基土载荷试验n 对于深层平板试验， 当出现下列情况之一时，可终止加载： 1.沉降 s急骤增大，荷载沉降曲线上有可判定极限承载力的陡降段，且沉降量超过 0.04d(d为承压板直径）；2.在某级荷载下， 24小时内沉降速率不能达到稳定；3.本级沉降量大于前一级沉降量的 5倍 ；4.当持力层土层坚硬，沉降量很小时，最大加载量不小于设计要求的 2倍。当满足 前 3种 情况之一时，其对应的前一级荷载定为极限荷载。n 承载力特征值的确定应符合下列规定：1.当 p-s曲线上有 比例界限 时，取该比例界限所对应的荷载值；2.当 极限荷载小于对应比例界限荷载值的 2倍 时，取极限荷载值的 一半；3.当不能按上述二款要求确定时，可取 s/b=0.01 0.015所对应的荷载，但其值 不应大于最大加载量的一半 。n 同一土层参加统计的试验点不应少于三点，当试验实测值的极差不超过其平均值的 30%时，取此平均值作为该土层的地基承载力特征值fak。许国平制作复合地基载荷试验n 各种地基处理方法的承载力检验l 对于灰土地基、砂和砂石地基、土工合成材料地基、粉煤灰地基、强夯地基、注浆地基、预压地基，地基承载力检验应采用 地基土平板 载荷试验，检验数量为每单位工程不小于 3点； l 对于水泥土搅拌桩复合地基、高压喷射注浆桩复合地基、砂桩地基、振冲桩复合地基、土和灰土挤密桩复合地基、水泥粉煤灰碎石桩复合地基及夯实水泥土桩复合地基，地基承载力检验应采用 复合地基 载荷试验，其承载力检验，数量为总数的 0.5% 1%，但不应小于 3点。 许国平制作复合地基载荷试验n 单桩复合地基载荷试验的承压板可用 圆形或方形 ，面积为一根桩承担的处理面积；多桩复合地基载荷试验的承压板可用 方形或矩形 ，其尺寸按实际桩数所承担的 处理面积 确定。 n 每加一级荷载前后均应各读记承压板沉降量一次，以后每半个小时读记一次。当 一小时内沉降量小于 0.1mm时，即可加下一级荷载。 n 当出现下列情况之一时，即可终止加载：1 沉降急剧增大，土被挤出或承压板周围出现明显的隆起；2 承压板的累计沉降量已大于其宽度或直径的 6：3 当达不到极限荷载，而最大加载压力已大于设计要求压力值的2倍。n 承载力特征值的确定应符合下列规定：1. 当 Q-s曲线上极限荷载能确定，而其值不小于对应比例界限的 2倍时，可取比例界限；当其值小于对应比例界限的 2倍时，可取极限荷载的一半 ； 许国平制作复合地基载荷试验n 一根桩承担的处理面积可按如下方法计算：l 对于矩形布桩，一根桩承担的处理面积等于两个方向的桩距的乘积；l 对于等边三角形布桩，一根桩承担的处理面积等于 0.866乘以桩距的平方；l 对于梅花形布桩，一根桩承担的处理面积等于桩的行距与排距的乘积。 许国平制作复合地基载荷试验2.按相对变形值确定：1）对砂石桩、振冲桩复合地基或强夯置换墩：当以 粘性土 为主的地基，可取 s/b或 s/d等于 0.015所对应的压力；当以 粉土或砂土为主的地基，可取 s/b或 s/d等于 0.01所对应的压力。 2）对土挤密桩。 石灰 桩或 柱锤冲扩 桩复合地基，可取 s/b或 s/d等于 0.012所对应的压力；对 灰土挤密 桩复合地基，可取 s/b或 s/d等于 0.008所对应的压力。3）对 水泥粉煤灰碎石 桩或 夯实水泥土 桩复合地基，当以 卵石、圆砾、密实粗中砂 为主的地基，可取 s/b或 s/d等于 0.008所对应的压力；当以 粘性土、粉土 为主的地基，可取 s/b或 s/d等于 0.01所对应的压力。4）对 水泥土搅拌 桩或 旋喷 桩复合地基，可取 s/b或 s/d等于 0.006所对应的压力。5）对有经验的地区，也可按 当地经验 确定相对变形值。 按相对变形值确定的承载力特征值不应大于最大加载压力的 一半 。n 试验点不应少于 三点 ，当试验实测值的极差不超过其平均值的30%时，取此平均值作为该复合地基承载力特征值。许国平制作桩基静载试验n 桩的基本知识l 桩的分类：按成桩对地基土影响程度分：非挤土桩、部分挤土桩、挤土桩按桩的功能分：抗压桩、抗拔桩、水平受荷桩按成桩方法分：打（压）入桩、灌注桩，而灌注桩又分沉管灌注桩、钻（冲）孔灌注桩、人工挖孔桩、挤扩多支盘灌注桩等。l 桩的承载机理：单桩竖向抗压极限承载力由以下二个因素决定：一是桩身材料强度；二是地基土对桩的极限支承能力。一般由第二因素决定。在竖向受压荷载作用下，桩顶荷载由桩侧摩阻力和桩端阻力承担，在初始受荷阶段，桩顶位移小，荷载由桩上侧表面的土阻力承担，以剪应力形式传递给桩周土体，桩身应力和应变随深度递减。随着荷载的增大，桩顶位移加大，桩侧摩阻力由上而下逐步被发挥出来，在达到极限值后，继续增加的荷载则全部由桩端上阻力承担，随着桩端持力层的压缩和塑性挤出，桩顶位移增长速度加大，在桩端阻力达到极限值后，位移迅速增大而破坏，此时桩所承受的荷载就是桩的极限承载力。许国平制作桩基静载试验l 桩的选型误区：（ 1）凡嵌岩桩必为端承桩（ ）导致嵌岩深度加大，工期延长， 造价提高（ 2）将挤土沉管灌注桩用于高层建筑（ ）由于挤土效应造成断桩、缩颈、上浮，事故频发且严重（ 3）预制桩质量稳定性高于灌注桩（ ） 优于沉管灌注桩是肯定的。但有以下三点应特别注意：沉桩挤土效应；无法穿透硬夹层，桩长受限制；单桩承载力可调范围小，难于实现变刚度调平设计。许国平制作桩基静载试验l 桩的选型误区：（ 4） 人工挖孔桩质量可靠（ ） 地下水位以上人工挖孔桩可实现彻底清孔、直观检查持力层，且无断桩缩颈现象。存在隐患：边挖孔边抽水，细颗粒流失，地面下沉，乃至护壁整体脱落临近新灌注混凝土桩抽水，带走水泥，造成离析在流动性淤泥中挖孔，引起淤泥侧向流动，导致土体失稳滑移，桩体倾斜断桩 （ 5） 灌注桩不适当扩底（ ） 岩石 fr混凝土 fc情况下扩底，不必要；桩侧土层较好、桩长较大情况下扩底，既损失扩底端以上部分侧阻力，又增加扩底费用，可能得失相当或失大于得；将扩底端置于有软弱下卧层的薄硬层上，增大沉降。许国平制作桩基静载试验l 桩的质量通病冲钻孔灌注桩：通常存在以下两方面问题：一是属于桩身完整性，常见的缺陷为夹泥、断裂、缩径、扩径、混凝土离析及桩顶混凝土密实度较差等；二是嵌岩桩，影响桩底支承条件的质量问题，主要是灌注混凝土前清孔不彻底，桩底沉渣厚度超标，影响承载力。人工挖孔桩：混凝土浇筑不当造成离析，如未采用串筒或串筒距离过大；孔底地下水未抽干就灌注混凝土，造成桩底混凝土离析；边抽水边挖孔，造成地下水位下降，对护壁造成不利影响，影响桩侧阻力发挥。PHC管桩：锤击拉应力引起桩身开裂；接头焊接质量差或冷却时间不够，造成接头断裂；打桩或压桩时偏心，容易造成桩身断裂；桩间距小，沉桩造成的挤桩效应导致桩上浮，影响桩竖向承载力；短桩长的压桩力控制不当，造成承载力不足。许国平制作单桩静载试验的破坏模式n 桩承载力一般取决于土对桩的支承能力，即土强度发挥程度，桩侧阻和端阻是否充分发挥和桩 土间相对位移密切相关，侧阻力充分发挥的位移约 3 7mm，端阻力充分发挥的位移和桩型有关，打入桩较小，而灌注桩要大得多。桩侧阻力的发挥一般是桩体和土之间的剪切破坏，而端阻力发挥有的是 “ 刺入 ” 破坏，有的是 “ 压剪 ” 破坏（大直径桩）。n 常见的几种 Q-s曲线： 软弱土层的摩擦桩，一般桩端呈刺入破坏，桩端阻力分担比例小，曲线呈陡降型，破坏特征点明显；如图 a 桩端持力层为砂土、粉土，发挥端阻所需位移大，曲线呈缓变型，如图 b 扩底桩，端阻破坏所需位移量过大，端阻占比例大，曲线呈缓变型，如图 c 桩端有较厚沉渣的钻孔桩，桩端呈刺入破坏，曲线呈陡降型，如图 d 桩周为加工软化型土无硬持力层的桩，侧阻在较小位移发挥并出现软化现象桩端承载力低，曲线呈突变陡降型，与图 d相似 孔底有虚土，或有一定沉渣的钻孔桩，随着孔底虚土或沉渣压缩，曲线坡度变缓，形成 “ 台阶形 ” ，如图 e 嵌岩短桩，由于桩身材料强度破坏导致桩承载力破坏，曲线呈突变陡降型，如图 f许国平制作3.1.1 工程桩应进行 单桩承载力 和 桩身完整性 抽样检测。 l 3.2.3 应根据调查结果和确定的检测目的，选择检测方法，制定检测方案。检测方案宜包含以下内容： 工程概况，检测方法及其依据的标准，抽样方案，所需的机械或人工配合，试验周期 。l 3.2.4 检测前应对 仪器设备 检查调试。l 3.2.5 检测用计量器具必须在 计量检定周期 的有效期内。 l 3.2.6 检测开始时间应符合下列规定：l 承载力检测前的休止时间除应满足受检桩的混凝土龄期达到 28d或预留同条件养护试块强度达到 设计强度 ，尚不应少于表 3.2.6规定的时间。预制桩施工过程中对桩周土扰动，降低土体强度，也引起桩的承载力下降；随着休止时间的增加，土体重新固结，强度逐渐恢复提高，桩的承载力也恢复。受超孔隙水压力消散速率的影响，砂土中桩的承载力恢复随时间增加较快且增幅较小，黏性土中则较慢且增幅较大。l 施工后，宜先进行工程桩的桩身完整性检测，后进行承载力检测 。桩基检测基本规定许国平制作桩基检测基本规定l 3.3.1 当设计有要求或满足下列条件之一时， 施工前 应采用静载试验确定单桩竖向抗压承载力特征值：1.设计等级为 甲级、乙级 的建筑桩基。2.地质条件复杂、施工质量可靠性低 的建筑桩基。3.本地区采用的 新桩型或新工艺 。检测数量在同一条件下不应少于 3根，且不宜少于总桩数的 1% ；当工程桩 总数在 50根以内时，不应少于 2根。l 3.3.5 对单位工程内且在同一条件下的工程桩，当符合下列条件之一时，应进行单桩竖向抗压承载力静载 验收检测 ： 1.设计等级为 甲级 的建筑桩基；2. 地质条件复杂、施工质量可靠性低 的建筑桩基；3. 本地区采用的 新桩型或新工艺 ；4. 挤土群桩施工产生 挤土效应 。 抽检数量不应少于总桩数的 1% ，且不少于 3根；当总桩数在 50根以内时，不应少于 2根。l 3.3.3 单桩承载力验收抽样检测的受检桩选择宜符合下列规定：1.施工 质量有疑问 的桩； 2.设计方认为重要的桩； 3.局部地质条件 出现异常 的桩； 4.施工工艺不同 的桩； 5.承载力验收检测时适量选择完整性检测中判定的 类桩 ； 6.除上述规定外，同类型桩宜均匀 随机分布 。许国平制作桩基检测基本规定l 3.3.6 对第 3.3.5条规定条件外的 预制桩 和 满足高应变法适用检测范围 的灌注桩，可采用高应变法进行单桩竖向抗压承载力验收检测。当有 本地区相近条件 的 对比验证资料 时，高应变法也可作为第 3.3.5条规定条件下单桩竖向抗压承载力验收检测的 补充 。抽检数量不宜少于总桩数的 5%，且不得少于 5根 。l 3.3.7 对于 端承型大直径灌注桩 ，当受设备或现场条件限制无法检测单桩竖向抗压承载力时，可采用 钻芯法 测定桩底沉渣厚度并钻取桩端持力层岩土芯样检验桩端持力层。抽检数量不应少于总桩数的 10%，且不少于 10根 。l 3.3.8 对于承受拔力和水平力较大的建筑桩基，应进行单桩竖向抗拔、水平承载力检测。检测数量不应少于总桩数的 1%，且不少于 3根 。许国平制作单桩竖向抗压静载试验n 适用范围l 检测单桩的竖向抗压承载力，测定桩分层侧阻力和端阻力或桩身截面的位移量l 工程桩检测，应加载至单桩承载力特征值的 2.0倍（ 特别注意：施工终压桩力不等于极限承载力！）n 仪器设备安装l 千斤顶并联同步工作l 加载反力装置，包含反力结构的验算、提供量、支座承载力、锚桩l 钢梁的强度和变形验算同一根钢梁，当用于锚桩横梁反力装置和用于压重平台反力装置，允许使用的最大试验荷载是不同的 。压重平台反力装置的主梁和次梁是受均布荷载作用，而锚桩横梁反力装置的主梁和次梁受集中荷载作用 ，一般情况下，使用于锚桩横梁仅为压重平台的 1/2许国平制作单桩竖向抗压静载试验n 仪器设备安装l 锚桩压重联合反力装置 应注意两个问题，一是当各锚桩的抗拔力不一样时，重物应相对集中在抗拔力较小的锚桩附近 ;二是重物和锚桩反力的同步性问题，拉杆应预留足够的空隙，保证试验前期锚桩暂不受力，先用重物作为试验荷载，试验后期联合反力装置共同起作用。 l 荷载测量，传感器误差 1%、压力表精度优于 0.4级、不超过工作压力80%，千斤顶使用量程采用以下两种形式，一是通过用放置在千斤顶上的荷重传感器直接测定，二是通过并联于千斤顶油路的压力表或压力传感器测定油压，根据千斤顶率定曲线换算荷载。用荷重传感器测力，不需考虑千斤顶活塞摩擦对出力的影响 ;用油压表 (或压力传感器 )间接测量荷载需对千斤顶出力进行率定，受千斤顶活塞摩擦的影响，不能简单地根据油压乘活塞面积计算荷载 l 单向阀应安装在压力表和油泵之间，才能监控千斤顶的实际油压值许国平制作单桩竖向抗压静载试验n 仪器设备安装l 沉降测量，误差 0.1%FS、分辨力优于 0.01mm，安装个数、测量位置l 基准梁、表座、基准桩的安装基准桩应打入地面以下足够的深度，一般不小于 1m。基准梁应一端固定，另一端简支，这是为减少温度变化引起的基准梁挠曲变形。在满足表 4 2 5的规定条件下，基准梁不宜过长，并应采取有效遮挡措施，以减少温度变化和刮风下雨的影响，尤其在昼夜温差较大且白天有阳光照射时更应注意。 许国平制作单桩竖向抗压静载试验n 现场检测l 试桩准备l 加卸载方式l 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l 加载数据测读时间l 终止加载条件n 数据分析与判定l 数据整理，需提供 Q-s、 s-lgt曲线，轴力图和桩侧阻力、桩端阻力值 l 单桩竖向抗压极限承载力的判定l 单桩竖向抗压极限承载力统计值的确定l 单桩竖向抗压承载力特征值l 报告内容需提供桩周土层柱状图、试桩设计施工参数许国平制作单桩竖向抗压静载试验的几个问题n 主梁压实千斤顶支座承载力不足，造成试验前主梁压实千斤顶，前几级的沉降非常小，试验记录不真实，造成结果误判。n 边堆载边试验为了避免试验前主梁压实千斤顶，或出现安全事故，可边堆载边试验，应满足规范规定的 “ 每级荷载在维持过程中的变化幅度不得超过分级荷载的土 10 ” ，试验结果应该是可靠的。n 偏心问题造成偏心的因素： 制作的桩帽轴心与原桩身轴线严重偏离；支墩下的地基土不均匀变形；用于锚桩的钢筋预留量不匹配，锚桩之间承受荷载不同步；采用多个千斤顶，千斤顶实际合力中心与桩身轴线严重偏离。是否存在偏心受力 ，可以通过四个对称安装的百分表或位移传感器的测量数据分析得出。 4个测点的沉降差不宜大于 35mm，不应大于 10mm。许国平制作单桩竖向抗压静载试验的几个问题n 严禁采用静力压桩机做静载试验加载反力装置 省建设厅下文明确规定（闽建建 200417号 ）存在主要问题：一是 “ 基准桩中心与锚桩中心（或压重平台支墩边）的距离 ” 违反 JGJ106 2003规范第 4.2.5条 “ 基准桩中心与锚桩中心（或压重平台支墩边）的距离 4D且 2.0m” 的要求；二是 “ 加、卸载时荷载的传递 ” 达不到 JGJ106 2003规范第 4.3.4条第 3款 “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%” 的要求。n 混凝土桩的桩头处理距 桩顶 1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。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。许国平制作单桩竖向抗拔静载试验n 适用范围n 仪器设备安装l 试验反力装置，利用反力桩（工程桩）或地基土提供反力n 现场检测l 现场检测l 加卸载要求同抗压的l 终止加载条件n 数据分析与判定l 提供 U-、 -lgt曲线 l 单桩竖向抗拔极限承载力的判定许国平制作单桩水平静载试验n 适用范围l 桩顶自由时的单桩水平静载试验 l 检测单桩的水平承载力，推定地基土抗力系数的比例系数，测量桩身应力，计算桩身弯矩 l 设计试桩加载至桩顶出现较大水平位移或桩身结构破坏，工程桩检测以水平位移允许值控制n 仪器设备安装l 反力由相邻桩提供，反力结构 1.2倍l 作用点与承台标高一致l 接触处应安置球形支座， 作用是在试验过程中，保持作用力的方向始终水平和通过桩轴线，不随桩的倾斜或扭转而改变。保证千斤顶对试桩的施力点在试验过程中保持不变许国平制作单桩水平静载试验n 仪器设备安装l 位移计安装， 在水平力作用平面对称安装两个位移计测量水平位移；当需要测量转角 ,在以上 50cm安装位移计，利用上下位移计差与位移计距离的比值可求得地面以上桩的转角l 基准点应设置在试验影响范围之外与作用力方向垂直且与位移方向相反的试桩侧面，净距不小于 1倍桩径如图 6-2l 传感器安装远离中性轴，夹角不大于 10l 地面下 10倍桩径为主要测量范围，断面间距不大于 1倍桩径许国平制作单桩水平静载试验n 现场检测l 单向多循环加载法，应力应变试验应采用维持荷载法l 加卸载方式和位移测量l 终止加载条件n 数据分析与判定l 数据整理，需提供 H-t-Y0 、 H-Y0/H关系曲线、 H-m、 Y0m 曲线l 应力测试应提供桩身弯矩图、 H-s曲线l 单桩临界荷载的判定单桩的水平临界荷载 Hcr指桩身受拉区砼明显退出工作前、桩身产生开裂时所能承受的最大荷载 l 单桩极限承载力的判定单桩水平极限承载力 Hu指桩身材料破坏前或产生结构所能承受变形前的最大荷载 许国平制作单桩水平静载试验l 单桩水平承载力特征值的确定106规