地基及桩基础检测

池皋及松基础检测

Chapter8InspectionofQrouncC(Baseand(Pile

foundation

目录Contents

8.1地基承载力的检测(inspectionofGroundsbearingcapacity)........................................203

8.1.1地基土的载荷试验(groundsstaticloadingtest)..................................................203

I.力11载装置与量测仪器(loadingequipmentandmeasuringdevice).................203

2.现场试验(fieldtesting)..................................................................................204

3.数据分析(datainterpretation)........................................................................205

8.1.2第合地基载荷试3佥(composkegroundsstaticloading(est)................................207

I.力口我装置(loadingequipnent)........................................................................207

3.数据分析(datainterpretation)...........................................................................208

8.2桩基静载试验(staticloadingtestofpilefoundation)....................................................208

8.2.1单桩静压试验(singlepilesuticpressuretesting)................................................208

I.加载装置,与后测仪器(loadingequipmentandmeasuringdevice).................208

2.现场试验(fieldtesting)..................................................................................210

3.数据分析(datainterpretation).........................................................................211

8.2.2单桩静拔试验(singlepilestaticpull-outtesting)................................................212

I.加载装置及测试仪器(loadingequipmentandmeasuringdevice)...................212

2.现场试验(fieldtesting).....................................................................................213

3.数据分析(datainterpretation)...........................................................................213

8.2.3单桩水平荷载试验(singlepilehorizonialloadtesting)......................................213

I.加载装置和埴测仪器(loadingequipmentandmeasuringdevice).................213

2.现场试脍(fieldtesting)..................................................................................214

3.数据分析(datainterpretation).......................................................................214

8.3桩基动力检测(dynamicinspectionofpilefoundation).................................................215

8.3.1低应变法(lowstraintestinging)...........................................................................216

I.量测仪器与装置(measuringsetup)......................................................................216

2.现场试脸(fieldtesting)...................................................................................217

3.数据分析<datainterpretation)........................................................................217

8.3.2高应变法(highstraindynamictesting)...........................................................................220

本章小结(summary)...............................224

思考题<problems)...................................224

建筑地基基础的检测是建筑结构可靠性鉴定的重要环节，检测结果是进行建筑结构可

靠性评定的重要指标之一.地基基础位检测内容非常广泛，凡是影响建筑物可非性的因素都

可能成为检测的内容。地基基础的检观是一项技术性很强的工作，是土木工程建设质量控制

的必要手段,是贯穿于工程建设勘察、设计、施工和既有建筑可界性鉴定全过程的一项重要

工作。本章将系统介绍地基承我力检测、桩基静载试验和桩基动力检测。

8.1地基承载力的检测(inspectionofGroundsbearingcapacity)

8.1.1地基土的载荷试验(groundsstaticloadingtest)

地基土的载荷试验是确定岩土承载能力的主要方法，载荷试验主要包括浅层平叛载荷试

验和深层平叛载荷试验。浅层平板载荷试验适用于浅层地基，适用于确定浅层地基土层的承

压板下应力主耍影响范围内的承载力。深层平板载荷试险可适用「确定深层地基土层及大宜

径桩桩端土层在承压板下应力卜.要影响范围内的承载力。载荷试险的方法就是在拟建建筑场

地卜.在挖至设计的基础埋置深度的平整坑底放置一定规格的方胞或网的承压板.在苴卜逐

级施加荷载,测定相应荷载作用下地基上的稳定沉降量，分折研究地基土的强度与变形特性，

求得地基土容许承载力与变形模量等力学数据。可见，静载试验实际上是一种与建筑物基础

工作条件相似，而且直接对天然埋微条件下的土体进行的现场模拟试验。所以，对「建筑物

地基承载力的确定，此方法比用其他涯试方法更接近实际。当试验影响深度范围内土质均匀

时，用此法确定该深度范围内土的变形模量也比较可靠。

I.加载装置与量测仪器(loadingequipmentandmeasuringdevice)

目前常用的静载试验设备如图8.1I所示。

图8.L1(。)、(8)装置均用油压三斤顶加荷，这种试验装苴加荷、卸荷既简便又安全，

有很大的优越性，因此，应用比较广泛。

图8.1.1(«)中，油正十斤顶的反力由堆放在钢梁上的重物来承担。一次堆足重物，再

用千斤顶逐级加荷.

图8.1.1(力)、(c)、(d)中油压千斤顶的反力均由旋入土中的地锚来承是。千斤顶的加

荷通过钢梁或桁架或拉杆传给地锚。地锚的数量按每只地锚的锚固力来确定。这种装置，尤

其是图8.1.1(d),整个设备比较轻便，拆卸后每个构件质量均不大，一人就能搬运：而且

不需大量重物。但这种装置在加荷试验过程中，地锚受力后会有上拔现象，对试验有一定影

响，有待进一步研究解决。

载荷试验承压板一般用刚性的方形板或圆形板，其面枳应为0.25m?或O.5m2,目前工程

上常用的是0.707mx0.707m和().5()mxC.5()n】c对于均质密实的上如Q)老粘性土，也可用0.1m2

的承压板。但对于饱和软土层，考虑到在承压板边缘的塑性变形影响，承压板的面枳不应小

于0.5n?。如果地表为厚度不大的硬壳层，其下为软弱下卧层，而且建筑物基础以硬壳层为

持力层，此时，承压板应当选用尽量大的尺寸，使受压土层厚度与实际压缩层厚度相当，条

件许可时，最好在现场浇筑实体基础供试验用。为了排除承压板周围超载的影响，试验标高

处的坑底宽度不应小「承压板直径(或宽度)的3倍，并应尽可能减小坑底开挖和整平对土

层的扰动，缩短开挖与试验的间隔时阿。而且，在试验开始前应保持土层的天然湿度和原状

（1）沉降量S急骤增大,荷教~沉降（P~S）曲线上有可判定极限承载力的陡降段，且

沉降量超过0.04did为承压板直径）：

（2）本级荷载的沉降量大于前级荷载沉降埴的5倍；

（3）在某级荷载卜24h沉降速率不能达到相对稳定标准：

（4）当持力层土层坚硬，沉降设限小时，最大加载成不小于设计要求的2倍。

3.数据分析（datainterpretation）

铮我试验的主要成果是p-s曲线及在一定压力〃下的si关系曲线。试验资料主要有以

下应用：

（I）确定地基土的承载力

根据静载试验资料确定地基土的承载力，应根据/AS曲线（或同时应用I曲线）的全

部特征，按下列方法综合考虑。

1）拐点法

当小5关系曲线有较明显的直线段时，一股就用这直线段的拐点所对应的压力加（即临

细压力或比例界限压力）值，作为地基上的承毂力特征信，见图8.1.2。

图8.1.20-s曲线拐点法图8.1.3缓变型PT曲线

在饱和软土地基中，p-s曲线拐点往往不明显（如图8.1.3）,此时，可用Ig9-lg.v曲线（图

8.1.4）和p-上/ty曲线（图8.1.5）。特别是在双对数纸上，I即/群的线性关系很好,拐点很容

少

易确定。

As“

图8.1.5p--曲姣

即

2)相对沉降法

当p-s曲线无明显拐点时，还可以用相对沉降s/〃18为承压板边长或直径)来确定地基

土的承载力特征值。

我国《建筑地基基础设计规范》GB50007规定，当承压板面枳为0.25~Q5nF时，可取

^=0.01~0.015所对应的压力作为地菸土的承载力特征值，但其值不应大于最大加载成的一

半。

3)极限荷载法

当p-s曲线上第一拐点为出现后，土体很快达到破坏状态，即P。与p”接近时，可用p“

除以安全系数K作为地基十.承载力的特征值：也可取相对沉降s/Z)=0.06所对应的荷我作为

极限荷我几。安全系数K值一般取2。

在某些情况下，试验加荷至土体呈破坏状态，p-s曲线上既有又有p“，此时，地

基土的承载力特征值还可以按下式确定：

fak<pf^P^Po_(8.1.1)

式中/心一地基上承载力特征值，kPa：

F一经验系数，一股选用3〜5,

由上式确定的地基土承载力特征值要比p。值大，对于基础与上部结构愀度较好、对沉

降要求不很严格的建筑物，是可以采用的。

(2)确定地基土的变形模量

一般取/AS曲线的直线段(即第I阶段)，用下式计算E。值：

G=(/-/)筝方(8.1.2)

式中3—承压板直径，山。当为方形板时6-2聘：

A一方形板面积，n?：

少/4一曲线直线段的斜率，kPa/m：

〃一地基土的泊松比，对于砂土和粉土，//=0.33：对于可塑一硬塑粘性土，〃=

0.38：对于软塑一流型粘性土和淤泥质粘性土，//=0.41,

当曲线的网线段不明显时，可用前面讲述的确定地基土承载力的方法来确定地基承

载力的基本值与相应的沉降量并代入式8.1.2计算Eo,但此时应与其他原位例试资料比较，

综合考虑确定当值。

在应用载荷液脍资料确定地慕土的承载力和变形模量时,必罚注意两个问题：一是载荷

试验的受荷面积比较小，加荷后受影响的深度不会超过2倍承压板边长或直役，而且加荷时

间也比较短，因此不能通过载荷试验提供建筑物的长期沉降资料；二是在沿洵软粘土分布地

区，地表往往有•层“硬壳层”，当用小尺寸的承压板时，常常受压范围还在地及，'硬壳层'讷，

其下软弱土层还未受到承压板的影响，而对于实际建筑物的大尺寸基础，下部软弱土层对建

筑物沉降起着主要的影响，见图8.1.6。因此，载荷试验变料的应用是有条件的，在进行教

荷试嘛时，要充分估计到试脸影响范匡的局限性，注意分析试胺成果与实际建筑地跋之间可

能存在的差异。所以，当地基压缩层范围内土层单一而且均匀时，可以直接在基础埋置标高

处进行教荷试验；如果地基压缩层范围内土层是成层变化的，或者是不均匀的，则要进行不

同尺寸承压板或不同深度的载荷试验。遇到这种情况，可以采用其他原位测试和室内土工试

验来确定载荷试脍影响不到的土层的岩土的力学性质。此外，如果地基土层起伏变化很大时，

还应在不同地点做载荷试验。

图8.1.6承压扳与实际基础尺寸的差异对评价建筑物沉降的影响

8.1.2复合地基载荷试验(compositegroundsstaticloadingtest)

对于各种不良地基，将部分土体被增强或被置换形成增强体，由增强体和周用地基土共

同承担荷载的地基称为复合地基，&建筑地基处理技术规范》JGJ79规定：对已选定的地基

处理方法，宜按建筑物地基基础设计等演和场地史杂程度，在有代表性的场地上进行相应的

现场试验或试验性施工，并进行必要的测试，以检验设计参数和处理效果。发合地菸载荷试

验用于测定承压板下应力主要影响范围内更合土层的承载力和变形参数。红合地基的载荷试

验包括单桩豆合地基载荷试验和多桩W合地基载荷试验。

I.加载装置(loadingequipment)

(I)单桩应合地基载荷试瞬的承压板可用圆形或方形，面积为一根桩承担的处理面积:

多桩第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，桩的中心(或杉心)应与承压板中心保十•致，并与荷载作用点相重合.

(2)承压板底高程应与基础底面设计高程相同，压板下宜设中粗砂找平层，喉层以度

取50-150mm.柑勺强度高时官取大倩“试验标高处的试坑1仁度和宽度,碣不小干承压板

尺寸的3倍.基准梁的支点应设在试坑之外。

2.现场试验(fieldtesting)

(1)加荷等级可分为8〜12级，也加我量不宜少于设计要求值的2倍。

(2)每加I级荷载前后应各读记承压板沉降I次，以后每半小时读记1次。当1小时

内沉降增量小于0.1mm时，，即可加下I级荷载：对饱和粘性土地基中的振冲桩或砂石桩，1

小时内沉降增量小于0.25mm时即可加下I级荷载。

(3)终止加载条件

当出现下列现象之一时，可终止试验:

I)沉降急骤增大、土被挤出或压板周围山现明显的裂缝；

2)累计的沉降俄大于压板宽度或直径的6%；

3)总加载量已为设计要求值的2倍以上。

(4)卸荷要求

卸我级数可为加载级数的一半，笔量进行，每卸一级，间隔半小时，读记回弹量，待卸

完全部荷载后间隔三小时读记总回弹量。

3.数据分析(daiainterpretation)

更合地基承载力特征值按下述要求确定：

(1)当曲线上有明显的比例极限时，可取该比例极限所对应的荷载

(2)当极限荷载能确定，而其伯.又小于对应比例极限荷载伯的1.5倍时，可取极限荷

教的一半：

(3)按相对变形值确定：

I)振冲桩和砂石桩究合地基：对■以粘性土为主的地基，可取s/b或M/等于0015所对

应的压力(.$为载荷试脸承压板的沉降量：力和d和分别为承压板宽度和仃.径，当其值大了

2m时，按2m计算)对以粉土或砂土为主的地基，可取s/〃或Wd等「0.012所时应的压力。

2)土挤密机复合地基，可取s/b或s/d等于0.010~0.015所对应的荷载；对灰土挤密班

复合地基，可取s/b或s/"=0.008所对应的压力。

3)深层搅拌桩或旋喷桩且合地基，可取或s/d等于0.006所对应的珏力。

4)对水泥粉煤灰碎石桩或夯实水泥上桩复合地基，当以卵石、例砾、密实粗中砂为主

的地基，可取W〃或W”等于0.008所对应的压力；当以粘性土。粉上为主的地基，可取s/b

或W”等于0.01所对应的压力。

试验点的数量不应少于3点，当满足其极差不超过平均值的30%时，可取其平均值为

复合地基承载力特征值。

8.2桩基静载试验(staticloadingtestofpilefoundation)

桩基静教试验的主要目的是确定桩的承载能力，即确定桩的允许荷载和极限荷我，查明

桩基础强度的安全储备，了解桩基础的变位情况，以确保桩基础的安全性与经济性。桩基础

济载试验分为竖向荷载试验与水平荷载试验。竖向荷载试验乂可分为静压试验和静拔试脸。

8.2.1单桩静压试验(singlepilestaticpressuretesting)

I.加载装置与量测仪器(loadingequipmentandmeasuringdevice)

一般采用油压千斤顶加我，试验前应对千斤顶进行标定。千斤顶的反力装置可根据现场

条件选用。单桩静压试验的加载方法主要有锚桩法和压重法。

锚桩法主要由锚梁、横梁和液压『斤顶等组成，如图8.2.1所示。用T•斤顶逐级施加荷

载，反力通过横梁、锚梁传递给已经施工完毕的桩基，用油压表或压力传感器用测荷载的大

小，用百分表或位移计量测试桩的下沉量，以便进一步分析。锚桩一般采用4根，如入土较

浅或土质较松散时可增加至6根。锚桩与试桩的中心间距，当试桩直径（或边长）小于或等

于800mm时，可为试桩直径（或边长）的5倍；当试桩直径大于800mm时，上述距离不

得小于4m.锚桩承载梁反力装置能提供的反力，应不小于预估最大荷载的1,3〜1.5倍。

1一锚梁；2一试桩；3—横梁；4一锚板；5一千斤顶；6一百分表

1一试桩；2一千斤顶；3一百分表；4一基准桩；5一钢板；6一主梁;

7一枕木；8一堆放的荷载；9■次梁

乐重法，也称为堆我法，是在试桩的两侧设置枕木垛，上面放置型钢或钏貌，将足够重

母的钢锭或铅块堆放其上作为乐重，在型钢下面安放主梁，千斤顶则放在主梁与桩顶之间，

通过千斤顶对试桩逐级施加荷载，同时用百分表或位移计量测试桩的下沉量，如图822所

示。由于这种加载方法临时工程量较大，多用于承载力较小的桩基静载试验。压重不得小于

预估最大试验荷载的1.2倍，压重应在试验开始前一次加上。

测量仪表必须精确，一般使用15分表、水平仪等。支承仪表的基准梁应有足够的刚度和

稳定性。基准梁的一端在其支承桩上可以自由移动而不受温度密响引起上拱或下挠。基准桩

应埋入地基表面以下一定深度，不受气候条件等影响。基准桩中心与试桩、镒桩中心（或压

重平台支承边缘）之间的距离宜符合表&2.1的规定。

表8.21基准桩中心至试桩'锚桩中心（或压承平台支承边）的距液____________

反力系统荔准机与试桩|基准桩与锚桩（或压取平台支承边）

锚机法反力装置>4d>4d

压重法反力装置>2.On>2.0m

注：当试桩直径（或边长）小于或等于800mm时,可为试桩直径（或边长）的5倍：当试桩直径大于

800m时，上述距离不得小于4m,

试桩受力后，会引起其周困的土体变形，为了能够准确地址测试桩的下沉量，测量装置

的固定点，如基准桩，应与试桩、铺桩保持适当的距离，见表822。

表822测量装置的固定点与试桩,锚桩桩间的距离

测址装置的固定点与试桩、锚桩桩间的最小距离（m）

锚桩数目

测量装置与试桩测室装置与猫桩

42.416

61.71.0

2.现场试验（fieldtesting）

（1）试桩试验时间要求

对于砂性十•地基的打入式预制桩，沉桩后距静载试验的时间问陶不得少于7d:对于枯

性土地基的打入式预制桩，沉桩后距静载试验的时间间隔不得少于I4d；对于钻孔灌注桩要

满足桩身混凝土养护时间，一般情况下不少于28d.此外，试桩的桩顶应完好无损，桩顶露

出地面的长度应满足试桩仪器设备安装的需要，一般不小于6（X）mm.

（2）试桩的加载、卸载方法

加栽应分级进行，采用逐级等量加载。分级荷我宜为最大加栽量或预估极限承载力的I

/10.其中第I级可取分级荷载的2倍。卸载应分级进行，每级卸载量取加载时分线荷载的

2倍，逐级等量卸载。力口、卸载时应使荷载传递均匀、连续、无冲击，每级荷载在持荷过程

中的变化幅度不得超过分级荷栽的±10%。

（3）试验步骤

I）每级荷载施加后按第5、15、30、45、60min测读桩顶沉降量,以后每隔30min测

读一次。

2）试桩沉降相对稳定标准：每1小时内的桩顶沉降属不超过0.1mm,笄连续出现2次

（从分级荷载施加后笫30min开始，按L5h连续3次每30min的沉降观测值计算）。

3）当桩顶沉降速率达到相对稳定标准时，再施加下1级荷载。

4）卸载时，每级荷载维持lh,按第15、30、60min测读桩顶沉降量后,即可卸下1级

荷载。卸载至零后，应测读桩顶残余沉降量，维持时间为3h,测读时间为第5、30min,以

后每隔30min测读1次。

（4）终止加载条件

当出现下列情况之一时，一般认为试桩己达破坏状态，所施加的荷载即为破坏荷载，试

桩即可终止加载。

I）试桩在某级荷载作用下的沉降量，大于前一级荷载沉降量的5倍。试桩桩顶的总沉

降量超过40mm,若桩长大于40m,则控制的总沉降后可放宽，桩长每增加%）m,沉降量限

值相应地增大10mm,

2）试桩在某级荷载作用卜的沉降最大于前•级荷载沉降累的2倍，且经24h尚未达到

相对稳定。

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60〜80mm:在特殊情况卜.，

可根据具体要求加载至桩顶累计沉降房超过80mm.,

3.数据分析（datainterpretation）

确定单.桩竖向抗压承栽力时，应绘制竖向荷载•沉降（Q-C、沉降-时间对数（sJgt）曲

线，需要时也可绘制其他辅助分析所需曲线。当进行桩身应力、应变和桩底反力测定时，应

整理出有关数据的记录表。为了比较准确地确定试桩的极限承载力，根据试柱曲线来分析。

常用方法有以下几种。

（1）。与曲线的转折点确定法

一般认为在极限荷我下，桩顶下沉量急剧增加，极限荷载就是Q-s曲线的转折点，即

。与曲线在此点的切线斜率急剧增大，或从此点后的陡降直线段比较明显（823。）所示。

这种转折点称为拐点，由Q-s曲线直接寻求拐点，从而确定桩的极限荷载的方法称为拐点法。

该法为我国目前各规程首推的方法。

拐点法的缺点是绘图所用比例尺T大小以及荷载级大小都会改变。与曲线的形状，影响

极限荷载Q的选取，并存在一定的人为因素的影响。为克服比例尺寸方面的影响，须有统

一的规定，一般可取坐标袖总长s:<?=1:1或1:2。

有些时候，。-3•曲线的转折点不够明显，此时极限荷载就难以确定，需借助其它方法辅

助判断，例如绘制各级荷载作用下的沉降一时间（s-D曲线（图8.2.3〃），或采用对数坐标批注[Y1]:图中小写“p”均为大写的“。”

绘制怆0-1眇曲线，可能会使转折点显得明确一些。

图8.23试板曲线图

（«）荷敕一沉降（P-5）曲线；凌）沉降一时间（5-/）曲线

（2）桩顶下沉量确定法

桩的极限荷载往往与班顶下沉鼓有关，由规定的槌顶下沉!止所对应的荷载作为桩的极限

荷载，我国《建筑基桩检测技术规范》JGJI06规定：对于缓变型Q-s曲线可根据沉降战确

定，宜取s=40mm对应的荷载值；当胜长大于40m时，宜考虑桩身弹性压缩量：对直径大

于或等于800mm的桩，可取s=0.05D（D为桩端直径）对应的荷载值.

（3）沉降速率法

沉降速率法是根据沉降-时间对数（s-lgr）曲线来分析单桩抗压承载力，取曲线尾部出

现明显向卜弯曲的前一级荷载值作为单桩竖向抗压极限

承载力，如图8.2.41所示。批注IY2]:用中小写＞1,均为大写的“Q”

按照沉降随时间变化的特征来确定极限荷载的，根

据对以往大线试桩资料的分析，发现桩在破坏荷载之前

的每级下沉俄（C与时间（/）的对数成线性关系，用

式8.2.1表示为：

s=Mlgf（8.2.1）

直线的斜率M在某种程度上反映了桩的沉降速率，

斜率不是常数，它随着桩顶荷载烟大而增大，斜率越大

则桩的沉降速率越大。当桩顶荷载维经增大时，如发现

绘制的sdgr线型不是一条直线而是折线时，则说明该级荷载作用下桩的沉降速率骤增，标

志着桩已破坏。因此，可将相应于5-lg/线由直线变为折线的那一级荷我定为试桩的破坏荷

载，其前一级荷载即为桩的极限荷载。

单桩竖向抗压极限承载力统计值制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当极差超过平均值的30%时，应分析极差过大的原因，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「3根时，应取低值。

单位工程同一条件下的单桩竖向抗压承载力特征值应按单桩竖向抗压极限承载力统计

值的一半取值。

8.2.2单桩静拔试验〈singlepilestaticpull-uuiicsling)

单桩竖向抗拔静载试验是检测单桩竖向抗拔承载力最直观、可靠的方法。与抗压静我试

验一样，拔桩试验也是采用了国内外惯用的维持荷载法，并规定应采用慢速维持荷载法。

I.加载芸舌及测试仪器（loadingequipmentandmeasuringdevice）

加载装置可采用由油压千斤顶、诙根锚桩和承载梁组成的千斤顶反力装置。试桩和承载

梁用拉杆连接，将千斤顶置于两根锚桩之匕顶推承载梁，引起试桩上拔，试桩与锚桩间中

心距离可按静压试验中的有关规定确定。反力架系统应具有1.2倍的安全系数并符合下列规

定：

（I）采用反力桩（或工程班）提供支座反力时，反力桩顶面应平整并具有一定的强度。

（2）采用天然地基提供反力时，施加r•地基的压应力不宜超过地基承载〃特征值的1.5

倍：反力梁的支点重心应与支座中心重合。

荷教测量及其仪器的技术要求、桩顶上拔量测量及其仪器的技术要求等按部压试脍中的

规定进行。

2.现场试验（fieldtesting）

对混凝土灌注桩、有接头的预制桩，在拔桩试验前宜采用低应变法检测柱身的完整性，

为设计提供依据。抗拔灌注桩施工时，应进行成孔质量检测，发现桩身中、下部位有明显扩

径的桩不宜作为抗拔试验桩，对有接头的预制桩，应验算接头强度。

单桩竖向抗拔静载试验宜采用慢速维持荷载法，需要时，也可采用多循环加卸载方法。

慢速维持荷载法的加卸载分级、试验方法及稳定标准应按静压试验中的规定进行，并仔细观

察桩身混凝土开裂情况。当出现下列恬况之一时，可终止加载。

（I）在某级荷载作用下，桩顶上拔量大于前一级荷载作用下上拔址的5倍：

（2）按桩顶上拔量控制，当累计柱顶上拔量超过100mm：

（3）按钢筋抗拉强度控制，桩顶上拔荷载达到钢筋强度标准值的0.9倍：

（4）对于工程桩达到设计要求的最大上拔荷载值。

3.数据分析（dalainterpretation）

数据整理应绘制上拔荷载一桩顶上拔量（U-3）关系曲线和桩顶上拔量一时间对数

<S1g/）关系曲线。

单桩竖向抗拔极限承载力可按下列方法综合判定：

（1）根据上拔量随荷载变化的特征确定：对■陡变型U-5曲线，取陡升起始点对应的

荷载值。

（2）根据上拔量随时间变化的特征确定：取6-lgl曲线斜率明显变陡或曲线尾部明显

弯曲的前一级荷载值。

（3）当在某级荷载卜抗拔钢筋断裂时，取其前一级荷载值。

单桩竖向抗拔静载试验极限承载力统计值的确定同单桩竖向抗压极限承载力统计值确

定的规定。

8.2.3单桩水平荷载试验（singlepilehorizontalloadtesting）

桩的水平承载力静栽试验的目的主要是确定桩的水平承载力、桩侧地基土水平抗力系数

的比例系数。单桩水平荷载试验的适用性和试桩的选择条件，原则上与竖向静我试验相同，

但在测试方法和步骤.上不同。

I.加载装置和量测仪器（loadingequipmentandmeasuringdevice）

加载方法宜根据工程桩实际受力将性选用单向多循环加载法或慢速维持荷载法，也可按

设计要求采用其他加载方法。需要测量桩身应力或应变的试桩宜采用维持荷载法。

桩的水平荷载试验的加载方式如图8.2,5所示，主要设备由垫板、导木、滚轴（网钠）

和卧式液压千斤顶等组成，采用千斤顶而逐级施加荷载，反力直接传递给已经施工完毕的桩

基，用油压表或力传感器依测荷载的大小，用百分表或位移计吊:测试桩的水平位移.观测装

置、加载装置原则上与竖向静载试验相同，但应注意以下两个方面。其一，反力装置的承载

能力及其抗推刚度不应小于试桩，当采用顶推法加我时，反力装苴与试桩之巨的净间距不小

于试桩直径的5倍：采用牵引法加载时，净间距不小于试桩直径的10倍，且不小于6m。其

二，基准点应设置在受试桩及反力装置影响的范闱以外，其与试桩的净距一般不小于试桩直

径的5倍，当设宜在与加载轴线垂直方向或与试桩位移相反方向时，间距可适当减小，但不

宜小于2m。

图8.2.5单桩水平荷载试验装壬

1一百分表；2一桩；3一千斤顶；4一导木；5一钢管；6—垫层；7—试桩

2.现场试验（fieldtesting）

试验加卸载方式和水平位移测量应符合下列规定：

单向多循环加载法的分级荷我应小于预估水平极限承载力或最大试验荷教的1/10。每级

荷载施加后.恒载4min后可测读水平位移，然后卸载至零，停2min测读残余水平位移.

至此完成一个加卸载循环。如此循环f次，完成一级荷载的位移观测。试验不得中间停顿，

宜至试桩达到极限荷载为止。根据实测资料，绘制水平静载试验位移-时间（：，皿）曲线，如

图8.2.6所示。批注［Y3J:图中小写的“G均改为大写的“为”

当出现下列情况之一时，可终1上加载。

1）桩身折断；

2）水平位移超过30〜40mm（软上取40mm）；

3）水平位移达到设计要求的水平位移允许值.

当采用慢速维持荷战法时，加卸载分级、试验方法及稔定标准应按本章第821节的有

关规定执行。

3.数据分析（datainterpretation）

（I）检测数据整理的一般要求

I）采用单向多循环加载法时应绘制水平力一时间一作用点位移（关系曲线

和水平力一位移梯度（〃一△£/△”）关系曲线。

2）采用慢速维持荷载法时应绘制水平力一力作用点位移（〃-匕）关系曲线、水平力

一位移梯度（〃—△//△"）关系曲线、力作用点位移一时间对数（为一电，）关系曲线

和水平力一力作用点位移双对数（怆〃一收匕）关系曲线。

3）绘制水平力、水平力作用点水平位移一地基土水平抗力系数的比例系数的关系曲线

<H-m,Y（）-tn

当桩顶自由且水平力作用位置位于地面处时，小值可按下列公式确定：

（匕1H卜

m二匕~（8.2.2）

a=(8.23)

式中团一地基土水平抗力系数的比例系数，kN/m<

a—桩的水平变形系数，m-';

八一桩顶水平位移系数,由式823试算a・当威沙.0时（力为桩的入土深度），v,

=2.441：

〃一作用于地面的水平力，kN；

八一水平力作用点的水平位移，m：

目一桩基抗弯刚度（kNn?）：其中E为桩身材料弹性模量，/为桩身换算截面惯性矩:

%一桩身计算宽度（m）：对于圆形桩：当桩径Him时，%=0.9（1.50+0.5）：当

桩径。>lm时，bv=0.9（D+1）o对于矩形桩：当边宽时，b«=l.5B

+0.5：当边宽1m时，d=8+1。

（2）单桩的水平极限承载力确定方法

I）取单向多循环加载法时的“T-乂曲线产

时间t(h；

生明显陡降的前一级、或慢速维持荷载法时的012345678910

〃-4曲线发生明显陡降的起始点对应的水平荷

载值；

2）取慢速维持荷载法时的力-1g/曲线尾部出

(

W

现明显弯曲的前一级水平荷载值：E

)

3）取曲线或1g1g4曲线上n

ie

第二拐点对应的水平荷载值；a

H-

4）取桩身折断或受拉钢筋屈服时的前一级水平*

荷载值。

在绘制的水平试验位移一时间（%/）曲线上，

将各级荷载反复作用的位移峰值连起来，形成该级3t

荷载作用卜的位移包络线图8.2.6所示。若此包络线图8.2.6水平试验位移-时间曲线

为上凸时，说明在该级荷载反笈作用下，桩的变形

逐渐趋于稳定，试桩尚可进一步承载：若此包络线为下斜时，说明在该级荷载反复作用下,

桩的变形不断增加，且不稳定，使桩趋于破丛，故可认为该级荷载为桩的破坏荷载，其前-

级荷载即为该桩的极限荷我。将水平极限荷我除以安全系数，即可得出桩的横向容许承载力,

安全系数一般取为2。

8.3桩基动力检测(dynamicinspectionofpilefoundation)

单班静载试验接近广桩的实际工作条件，是一种极为准确可施的试验方法。但是，试验

现场所需要的大吨位的反力装置，也仅其成为历时最长、费用最高的一种单机承载力测试方

法。为此，多年来国内外在采用动测方法来测试桩的承教能力方面进行了大量试验研究。根

据桩基激振后桩土的相对位移或桩身所产生的应变量大小，国内所采用的动测法可分为低应

变和高应变两大类。

8.3.1低应变法(lowstraintes(inging)

低应变方法主要用于桩身质量的检港。其原理是：当应力波在一根均匀的杆中传播时，

其大小不会发生变化，波的传播方向与压缩波中质点运动方向相同，但与拉伸波中质点的运

动方向相反。应力波反射法检验桩的经构完整性就是利用应力波的这种性质.当桩身某截面

出现扩、缩颈或有夹泥被面等情况时，就会引起阻抗的变化.从而使一部分波产生反射并到

达桩顶，由安装在桩顶的拾振器测试声记求，由此可以判断桩的完整性。

I.量测仪器与装置(measuringsetup)

应力波反射法检测的试验仪器主要是：加速度传感器、信号调制装置以及记录仪。

(1)加速度传感器

应力波反射法山铁锤敲击装顶产生振动波，敲击产生的加速度较低，一般采用高灵敏度

压电式加速度传感器放置于装顶，并将采集的加速度数据积分成速度后分析。

<2)信号调制装置

由信号接收、放大、模数转换及模拟枳分装置组成。

(3)记录装置

一般采用便携式计算机进行记录及分析。当采用打桩分析仪或便携式测桩仪时，信号采

集、放大、模数转换及加速度积分等均自动完成。

检测仪器的主要技术性能指标应符合现行行业标准《基班动测仪》JG/T3O55的有关规

定，且应具有信号显示、储存和处理分析功能。

瞬态激振设备应包括能激发宽脉冲和窄脉冲的力锤和锤垫：力锤可装有力传感器：稳态

激振设备应包括激振力可调、扫频范围为10〜2000Hz的电磁式稳态激振器。

测量传感器安装和激振操作应符合下列规定:

①传感器安装应与梯顶面垂直：用耦合剂粘结时，应具有足够的粘结强度。

②实心桩的激振点位置应选择在桩中心，测求传感器安装位置宜为距桩中心2/3半径

处：空心桩的激振点与测量传感器安装位置宜在同一水平面上，且与桩中心连线形成的夹角

宜为90、激振点和测量传速器安装位置宜为桩壁厚的1/2处。

③激振点与测量传感器安装位置应避开钢筋笼的主筋影响。

④激振方向应沿桩轴线方向。

⑤瞬态激振应通过现场敲击试验，选择合适重质的激振力锤和锤垫，宜用宽脉冲获取

桩底或桩身下部缺陷反射信号，宜用窄脉冲获取桩身上部缺陷反射信号。

©稳态激振应在每一个设定频率下获得稳定响应信号，并应根据桩径、桩长及桩周上

约束情况调整激振力大小。

2.现场试验（fieldtesting）

（1）受检桩应符合下列规定：

①当采用低应变法或声波透射法检测时，受检桩混凝土强度至少达到设计强度的70%,

且不小于l5MPa,

②桩头的材质、强度、截面尺寸应与桩身基本等同。

③桩顶面应平整、密实，并与桩釉线基本垂直。

（2）测试参数设定应符合下列规定：

①时域信号记录的时间段长度应在2Uc时刻后延续不少于5ms：幅频信号分析的频率

范围上限不应小于2000Hz=

②设定桩长应为桩顶测点至桩底的施工桩长，设定桩身截面积应为施工截面积。

③桩身波速可根据本地区同类型桩的测试值初步设定。

©采样时间间隔或采样频率应根据桩氏、桩身波速和领域分辨率合理选择；时域信号

采样点数不宜少于1024点。

⑤传感器的设定值应按计量检定结果设定。

（3）信号来集和筛选应符合下列规定：

①根据桩径大小，桩心对称布置.2〜4个检测点：每个检测点记录的彳j效信号数不宜少

于3个。

②检查判断实测信号是否反映桩身完整性特征。

③不同情测点及多次实测时域伫号一软件较差.附分析原因.增加检测点热量八

④信号不应失真和产生零漂，信号幅值不应超过测量系统的量程。

3.数据分析（dalainterpretation）

（1）桩身波速平均值的确定

当桩长己知、桩底反射信号明确时，在地质条件、设计桩型、成桩工艺相同的基桩中，

选取不少于5根I类桩的桩身波速值按下式计算其平均值，然后根据表8.3.1判断桩身混凝

土质量。

c；（）

M=~ycI8.3.1

«r=l

cr.=2L/AT（832）

式中cm—波速，m/s；

q-第j根受检桩的桩身波速值，m/s,且L—c」/jW5%:

七一测点以下的桩长，m；

△丁一入射波与反射波之间的时间差，s。

〃一参加波速平均值计算的基柜数量：（H>5）O

当不能按上述方法确定时，波速平均值可根据木地区相同桩型及成桩工艺的其他桩基工

程的实测值，结合桩身混凝土的骨料品种和强度等级综合确定。

表8.3.1应力波速与桩混凝土质量的关系

序号机身混凝土质量应力波波遨（.ms'1）

1极摔<1920

2较差1920-2750

3可疑2750-3300

4良好3300-4120

5优良>4120

（2）桩身的完整性判定

I）桩身完整性检测的实测信号曲设的分析

图8.3.1〜833为典型的桩身完整性检测的实测信号曲线,图8.3.1a可见,在2L/C时

间内完好桩无反射波：但山图833的缺陷桩实测信号曲线，在2L/C时间内存在有反射波

现象，这说明，完好班与有缺陷枇的法形有着明显的区别。

图8.3.2为接桩的桩身完整性检测的实测信号曲线，图832a所示曲线在桩中部略有反

射波，说明接桩质量很好。图8.3.%所示曲线在桩的中部出现了很强的反射波，这种现象说

明接桩的质量很差，在接触面之间有较大的空隙。

图832接桩的反射波曲线

图8.3.3所示的为严重缺陷桩的实测信号曲线，桩身浅部使波形呈现低频大振幅衰收振

动，无桩底反射波。

2）桩身缺陷位鼠计算

x=—Af,c(8.3.3)

2

式中工一桩身缺陷至传感器安装点的距离，m：

一速度波第一峰与缺陷反射波峰间的时间差，s：

。一受检桩的桩身波速，m/s,无法确定时用。而值替代。

桩身完整性类别应结合缺陷出现的深度、测试信号衰减特性以及设计桩空、成桩工艺、

地质条件、施工情况，按表832的规定和表8.3.3所列实测时域或幅频信号特征进行综合分

折判定。

表&3.2桩身完整性分类表

桩身完楂性分类分类原则

I类桩桩身完整

n类桩桩身有轻微缺陷，不会影响桩身结构承载力的正常发挥

in类桩桩身有明显缺陷，对桩身结构承载力有影响

N类桩桩身存在严重敏陷

表8.3.3袖身完整性判定

类

时域信号特征幅频信号特征

别

22/c时刻前无缺陷反射波,

I桩底谐振峰排列基本等间距，其相邻频差V之C12L

行桩底反射波

22/c时刻前出现轻微缺陷反M底谐振峰排列基本等间距，其相邻频差

射波，有桩底反射波

Z工c/2L,轻微缺陷产生的谐振峰与桩底谐振峰之

11

间的频差Af>c/22

III有明显缺陷反射波，其他特征外「于H类和IV类之间

22/c时刻前出现严重缺陷反缺陷谐振峰排列基本等间距，其相邻频差

射波或周期性反射波，无桩底

^f'>c/2L,无桩底谐振峰;

反射波;

IV

或因桩身浅部严重缺陷使波形或因浅部严重缺陷只出现单一谐振峰，无桩底谐振峰

呈现低频大振幅衰减振动，无

桩底反射波

注：对同一场地、地质条件相近、桩型和成桩工艺相同的基桩，因桩端部分桩身阻抗与持力

层阻抗相匹配导致实测信号无桩底反射波时，可按本场地同条件下有桩底反射波的其他桩实

测信号判定桩身完整性类别。

8.3.2高应变法(highstraindynamictesting)

对于承载力高达数丁吨的大直径濯注桩，难以实施常规的静载试聆，此时以动荷载代替

称荷载进行桩基承载力试验。在应用高应变法测试梯的承载力时，采用市钵锤击贯入激振，

使桩顶产生较大贯入度，或使桩身产生较大的应变，因此称为链击贯入试脍法。

I.量测仪器与装置(measuringseiup)

锤击贯入法测试装置主要由锤击赧苴、测量装置、记录仪等组成。测试仪器的安装和连

接见图8.3.4。

220V

图83.4铤击赏入试骐装置示意图

1一重锤；2一桩垫；3-力传感器；4一桩帽；5一百分表；6一表架;

7—基准桩；8—基准桩；9一加速度传感曷；10一试桩

高应变检测用重锤应材质均匀、形状对称、锦底平整，高径