桩基检测静载试验培训教材

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规范 ：按桩身强度控制，取水平临界荷载；长期作用且不允许开裂，取水平临界荷载的 0.8倍94新规范 ：预制桩、钢桩和配筋率 0.65灌注桩，取位移 10mm（敏感的取 6mm）对应的荷载的 75；配筋率 0.65灌注桩，取水平临界荷载的 75l 水平荷载作用下，桩土变形主要发生在桩上部分，最大弯矩位置约为桩径的 3 5倍。因此，提高承台底回填土的密实度，加强桩顶部分截面刚度，可很好地改善 PHC管桩水平承载性状 许国平制作桩身内力测试n 适用范围基桩内力测试适用于混凝土预制桩、钢桩、组合型桩，也可用于桩身断面尺寸基本恒定或已知的混凝土灌注桩。对竖向抗压静载试验桩，可得到桩侧各土层的 分层抗压摩阻力和桩端支承力 ；对竖向抗拔静荷载试验桩，可得到桩侧土的 分层抗拔摩阻力 ；对水平静荷载试验桩，可求得 桩身弯矩分布、最大弯矩位置 等；对打入式预制混凝土桩和钢桩，可得到打桩过程中桩身各部位的 锤击压应力、锤击拉应力 。基桩内力测试宜采用 应变式 传感器或 钢弦式 传感器。n 传感器设置传感器宜放在两种不同性质土层的 界面处 ，以测量桩在不同土层中的分层摩阻力。在地面处 (或以上 )应设置一个测量断面作为传感器 标定断面 。传感器埋设断面距桩顶和桩底的距离不宜小于 1倍桩径 。在同一断面处可对称设置 2 4个 传感器，当桩径较大或试验要求较高时取高值。许国平制作桩身内力测试n 传感器制作应变式传感器优先采用 全桥方式 制作；导线的对地绝缘电阻值应在500M以上 ；电阻应变计及其连接电缆均应有可靠的防潮绝缘防护措施，正式试验前电阻应变计及电缆的系统绝缘电阻不应低于 200M；电阻应变测量所用的电阻应变仪宜具有多点自动测量功能，仪器的分辨力应优于或等于 1。 弦式钢筋计应按主筋直径大小选择，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 ；带有接长杆弦式钢筋计可 焊接在主筋 上；不宜采用螺纹连接。弦式钢筋计通过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。n 测试数据整理采用应变式传感器测量时，应对实测应变值进行导线电阻修正；各断面处的桩身轴力计算，应按 标定面的应力应变关系 进行拟合计算 分层极限摩阻力和极限端阻力计算许国平制作锚杆抗拔试验n 分级加荷值和位移测读时间、稳定标准各个规范差别较大，应按 设计要求 采用何种规范的规定进行。竖向抗拔岩石、土层锚杆： 建筑地基基础设计规范 （ GB50007-2002）基坑支护锚杆： 建筑基坑支护技术规范 (JGJ120-99) 建筑基坑工程技术规范 （ YB9258-97） 锚杆喷射混凝土支护技术规范 （ GB50086-2001）边坡锚杆： 建筑边坡工程技术规范 （ GB50330-2002） 岩土锚杆 (索 )技术规程 （ CECS22： 2005）n 验收合格标准l 1、锚头位移 相对稳定 ，试验进展顺利，未出现异常现象；l 2、在最大试验荷载作用下的弹性变形值大于 自由段 长度变形计算值的 80%，且小于 自由段长度与 1/2锚固段长度之和的弹性变形计算值。 许国平制作多台千斤顶同步并联加载计算n 多台千斤顶同步并联工作，连接各台千斤顶的油路压力相等，试验荷载等于各台千斤顶出力之和，其荷载压力值关系方程为式中 y多台千斤顶联合加载的油路压力x要求的试验荷载ai千斤顶标定方程系数，单个千斤顶标定方程 bi千斤顶标定方程系数n千斤顶个数许国平制作采用静力载荷测试仪自动加载的标定系数计算n 采用 JCQ-503A型静力载荷测试仪进行自动加载时，由并联于千斤顶油路的压力传感器测定油压力，通过设定的标定系数换算为试验荷载。 标定系数 的计算方法如下：式中： D - 千斤顶工作压力，单位： MPa（对应前面的 y） C - 传感器额定工作压力，单位： MPa常用的压力传感器的额定工作压力为 80MPa - 千斤顶出力，单位： kN （对应前面的 x） - 仪器满量程输出，单位： mVn 仪器满量程输出 :式中： S - 传感器灵敏度系数，单位： mV/V Q - 传感器供桥电压 =12V K - 放大器放大系数 =100n 由上我们可以得出计算标定系数的一个简化公式：标定系数压力 /荷载 15 灵敏度系数许国平制作n 单桩竖向承载力特征值式中式中 Quk 单桩竖向极限承载力标准值；单桩竖向极限承载力标准值；Ra 单桩竖向承载力特征值；单桩竖向承载力特征值；K 安全系数，安全系数， K =2。以综合安全系数以综合安全系数 K取代原规范的荷载分项系取代原规范的荷载分项系数数 G、 Q和抗力分项系数和抗力分项系数 s、 p 建筑桩基技术规范建筑桩基技术规范 JGJ94-2008修订修订许国平制作n 采用经验参数法计算单桩竖向极限承载力根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定： 式中式中 Quk 单桩竖向极限承载力标准值；单桩竖向极限承载力标准值；qsik 桩侧第桩侧第 i层土的极限侧阻力标准值；层土的极限侧阻力标准值；qpk 桩端极限端阻力标准值桩端极限端阻力标准值u -桩身周长桩身周长li -桩周第桩周第 i层土的厚度层土的厚度Ap -桩端面积桩端面积 新规范对侧阻力、端阻力的参数表做了较多改动。新规范对侧阻力、端阻力的参数表做了较多改动。 建筑桩基技术规范建筑桩基技术规范 JGJ94-2008修订修订许国平制作试验反力装置的结构强度计算 n 一般采用钢梁平台或横梁作为加载反力装置，钢梁平台或横梁一般分为主梁和次梁，均用钢材制作而成，反力平台堆重