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桩基础承载力检测
一、 单桩竖向抗压静载试验
1  一 般 规 定
1.1
  本方法适用于检测单桩的竖向抗压承载力。当桩身埋设有应变、位移传感器或位移杆时,可按本规范附录A测定桩身应变或桩身截面位移,计算桩的分层侧阻力和端阻力。
1.2  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;当桩的承载力由桩身强度控制时,可按设计要求的加载量进行加载。
1.3  工程桩验收检测时,加载量不应小于设计要求的单桩承载力特征值的2.0倍。
2  仪器设备及其安装
2.1  试验加载设备宜采用液压千斤顶。当采用两台或两台以上千斤顶加载时,应并联同步工作,且应符合下列规定:
    1  采用的千斤顶型号、规格应相同;
    2  千斤顶的合力中心应与受检桩的横截面形心重合。
2.2  加载反力装置可根据现场条件,选择锚桩反力装置、压重平台反力装置、     锚桩压重联合反力装置、地锚反力装置等,且应符合下列规定:
    1  加载反力装置提供的反力不得小于最大加载值的1.2倍;
    2  加载反力装置的构件应满足承载力和变形的要求;
    3  应对锚桩的桩侧土阻力、钢筋、接头进行验算,并满足抗拔承载力的要求;
     4 工程桩作锚桩时,锚桩数量不宜少于4根,且应对锚桩上拔量进行监测;
    5  压重宜在检测前一次加足,并均匀稳固地放置于平台上,且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;有条件时,宜利用工程桩作为堆载支点。
2.3  荷载测量可用放置在千斤顶上的荷重传感器直接测定。当通过并联于千斤顶油路的压力表或压力传感器测定油压并换算荷载时,应根据千斤顶率定曲线进行荷载换算。荷重传感器、压力传感器或压力表的准确度应优于或等于0.5级。试验用压力表、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%。
2.4  沉降测量宜采用大量程的位移传感器或百分表,且应符合下列规定:
  1. 测量误差不得大于0.1%FS,分度值/分辨力应优于或等于0.01mm;
  2. 直径或边宽大于500mm的桩,应在其两个方向对称安置4个位移测试仪表,直径或边宽小于等于500mm的桩可对称安置2个位移测试仪表;
  3. 基准梁应具有足够的刚度,梁的一端应固定在基准桩上,另一端应简支于基准桩上;
  4. 固定和支撑位移计(百分表)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,应采取遮挡措施。
2.5  沉降测定平面宜设置在桩顶以下200mm的位置,测点应固定在桩身上。
2.6  试桩、锚桩(压重平台支墩边)和基准桩之间的中心距离,应符合表4.2.6的规定。当试桩或锚桩为扩底桩或多支盘桩时,试桩与锚桩的中心距不应小于2倍扩大端直径。软土场地压重平台堆载重量较大时,宜增加支墩边与基准桩中心和试桩中心之间的距离,并在试验过程中观测基准桩的竖向位移。
           表2.6  试桩、锚桩(或压重平台支墩边)和基准桩之间的中心距离
 反力装置 距  离
试桩中心与锚桩中心
(或压重平台支墩边)
试桩中心与基准桩中心 基准桩中心与锚桩中心
(或压重平台支墩边)
锚桩横梁 ≥4(3)D且>2.0m ≥4(3)D且>2.0m ≥4(3)D且>2.0m
压重平台 ≥4(3)D且>2.0m ≥4(3)D且>2.0m ≥4(3)D且>2.0m
地锚装置 ≥4D且>2.0m ≥4(3)D且>2.0m ≥4D且>2.0m
注:1  D为试桩、锚桩或地锚的设计直径或边宽,取其较大者;
2  括号内数值可用于工程桩验收检测时多排桩设计桩中心距离小于4D或压重平台支墩下2~3倍宽影响范围内的地基土已进行加固处理的情况。
2.7  测试桩侧阻力、桩端阻力、桩身截面位移时,桩身内传感器、位移杆的埋设应符合本规范附录A的规定。
3  现 场 检 测
3.1  试验桩的桩型尺寸、成桩工艺和质量控制标准应与工程桩一致。
3.2  试验桩桩顶宜高出试坑底面,试坑底面宜与桩承台底标高一致。混凝土桩头加固可按本规范附录B执行。
3.3  试验加、卸载方式应符合下列规定:
  1. 加载应分级进行,且采用逐级等量加载;分级荷载宜为最大加载值或预估极限承载力的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%。
3.4  为设计提供依据的单桩竖向抗压静载试验应采用慢速维持荷载法。
3.5  慢速维持荷载法试验应符合下列规定:
  1. 每级荷载施加后,应分别按第5min、15min、30min、45min、60min测读桩顶沉降量,以后每隔30min测读一次桩顶沉降量;
  2. 试桩沉降相对稳定标准:每一小时内的桩顶沉降量不得超过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的沉降观测值计算);
  3. 当桩顶沉降速率达到相对稳定标准时,可施加下一级荷载;
  4. 卸载时,每级荷载应维持1h,分别按第15min、30min、60min测读桩顶沉降量后,即可卸下一级荷载;卸载至零后,应测读桩顶残余沉降量,维持时间不得少于3h,测读时间分别为第15min、30min,以后每隔30min测读一次桩顶残余沉降量。
3.6  工程桩验收检测宜采用慢速维持荷载法。当有成熟的地区经验时,也可采用快速维持荷载法。
快速维持荷载法的每级荷载维持时间不应少于1h,且当本级荷载作用下的桩顶沉降速率收敛时,可施加下一级荷载。
3.7  当出现下列情况之一时,可终止加载:
  1. 某级荷载作用下,桩顶沉降量大于前一级荷载作用下的沉降量的5倍,且桩顶总沉降量超过40mm;
  2. 某级荷载作用下,桩顶沉降量大于前一级荷载作用下的沉降量的2倍,且经24h尚未达到本规范第4.3.5条第2款相对稳定标准;
  3. 已达到设计要求的最大加载值且桩顶沉降达到相对稳定标准;
  4. 工程桩作锚桩时,锚桩上拔量已达到允许值;
  5. 荷载-沉降曲线呈缓变型时,可加载至桩顶总沉降量60 mm~80mm;当桩端阻力尚未充分发挥时,可加载至桩顶累计沉降量超过80mm。
3.8  检测数据宜按本规范表C.0.1的格式进行记录。
3.9  测试桩身应变和桩身截面位移时,数据的测读时间宜符合本规范第4.3.5条的规定。
4  检测数据分析与判定
4.1  检测数据的处理应符合下列规定:
  1. 确定单桩竖向抗压承载力时,应绘制竖向荷载-沉降(Q-s)曲线、沉降-时间对数(s-lgt)曲线;也可绘制其他辅助分析曲线;
  2. 当进行桩身应变和桩身截面位移测定时,应按本规范附录A的规定,整理测试数据,绘制桩身轴力分布图,计算不同土层的桩侧阻力和桩端阻力。
4.2  单桩竖向抗压极限承载力应按下列方法分析确定:
  1. 根据沉降随荷载变化的特征确定:对于陡降型Q-s曲线,应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:应取s-lgt曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值;
  3. 符合本规范第4.3.7条第2款情况时,宜取前一级荷载值;
  4. 对于缓变型Q-s曲线,宜根据桩顶总沉降量,取s 等于 40mm对应的荷载值;对DD为桩端直径)大于等于 800mm的桩,可取s等于 0.05D对应的荷载值;当桩长大于40m时,宜考虑桩身弹性压缩;
  5. 不满足本条第1~4款情况时,桩的竖向抗压极限承载力宜取最大加载值。
4.3  为设计提供依据的单桩竖向抗压极限承载力的统计取值,应符合下列规定:
1 对参加算术平均的试验桩检测结果,当极差不超过平均值的30%时,可取其算术平均值为单桩竖向抗压极限承载力;当极差超过平均值的30%时,应分析原因,结合桩型、施工工艺、地基条件、基础型式等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,宜增加试桩数量;
2 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。
4.4  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的50%取值。
4.5  检测报告除应包括本规范第3.5.3条规定的内容外,尚应包括下列内容:
  1. 受检桩桩位对应的地质柱状图;
  2. 受检桩和锚桩的尺寸、材料强度、配筋情况以及锚桩的数量;
  3. 加载反力种类,堆载法应指明堆载重量,锚桩法应有反力梁布置平面图;
  4. 加、卸载方法;
  5. 本规范第4.4.1条要求绘制的曲线;
  6. 承载力判定依据;
  7. 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,各级荷载作用下的桩身轴力曲线,各土层的桩侧极限侧阻力和桩端阻力。

 

二、单桩竖向抗拔静载试验
1  一 般 规 定

1.1本方法适用于检测单桩的竖向抗拔承载力。当桩身埋设有应变、位移传感器或桩端埋设有位移测量杆时,可按本规范附录A测定桩身应变或桩端上拔量,计算桩的分层抗拔侧阻力。
1.2为设计提供依据的试验桩,应加载至桩侧岩土阻力达到极限状态或桩身材料达到设计强度;工程桩验收检测时,施加的上拔荷载不得小于单桩竖向抗拔承载力特征值的2.0倍或使桩顶产生的上拔量达到设计要求的限值。
当抗拔承载力受抗裂条件控制时,可按设计要求确定最大加载值。
1.3检测时的抗拔桩受力状态,应与设计规定的受力状态一致。
1.4预估的最大试验荷载不得大于钢筋的设计强度。
2  设备仪器及其安装
2.1试验加载设备宜采用液压千斤顶。
2.2试验反力系统宜采用反力桩提供支座反力,反力桩可采用工程桩;也可根据现场情况,采用地基提供支座反力。反力架的承载力应具有1.2倍的安全系数,并应符合下列规定:
1采用反力桩提供支座反力时,桩顶面应平整并具有足够的强度;
2采用地基提供反力时,施加于地基的压应力不宜超过地基承载力特征值的1.5倍;反力梁的支点重心应与支座中心重合。
2.3荷载测量及其仪器的技术要求应符合本规范第4.2.3条的规定。
2.4上拔量测量及其仪器的技术要求应符合本规范第4.2.4条的规定。
2.5上拔量测量点宜设置在桩顶以下不小于1倍桩径的桩身上,不得设置在受拉钢筋上;对于大直径灌注桩,可设置在钢筋笼内侧的桩顶面混凝土上。
2.6试桩、支座和基准桩之间的中心距离,应符合表4.2.6的规定。
2.7测试桩侧抗拔侧阻力分布和桩端上拔位移时,桩身内传感器、桩端位移杆的埋设应符合本规范附录A的规定。
3  现 场 检 测
3.1对混凝土灌注桩、有接头的预制桩,宜在拔桩试验前采用低应变法检测受检桩的桩身完整性。为设计提供依据的抗拔灌注桩,施工时应进行成孔质量检测,桩身中、下部位出现明显扩径的桩,不宜作为抗拔试验桩;对有接头的预制桩,应复核接头强度。
3.2单桩竖向抗拔静载试验应采用慢速维持荷载法。设计有要求时,可采用多循环加、卸载方法或恒载法。慢速维持荷载法的加、卸载分级以及桩顶上拔量的测读方式,应分别符合本规范第4.3.3条和第4.3.5条的规定。
3.3当出现下列情况之一时,可终止加载:
1在某级荷载作用下,桩顶上拔量大于前一级上拔荷载作用下的上拔量5倍;
2按桩顶上拔量控制,累计桩顶上拔量超过100mm;
3按钢筋抗拉强度控制,钢筋应力达到钢筋强度设计值,或某根钢筋拉断;
4对于工程桩验收检测,达到设计或抗裂要求的最大上拔量或上拔荷载值。
3.4检测数据可按本规范表C.0.1的格式进行记录。
4  检测数据的分析与判定
4.1数据处理应绘制上拔荷载-桩顶上拔量(U-δ)关系曲线和桩顶上拔量-时间对数(δ-lgt)关系曲线。
4.2单桩竖向抗拔极限承载力应按下列方法确定:
1根据上拔量随荷载变化的特征确定:对陡变型U-δ曲线,应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:应取δ-lgt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当在某级荷载下抗拔钢筋断裂时,应取前一级荷载值。
4.3为设计提供依据的单桩竖向抗拔极限承载力,可按本规范第4.4.3条的统计方法确定。
4.4当验收检测的受检桩在最大上拔荷载作用下,未出现本规范第5.4.2条第1~3款情况时,单桩竖向抗拔极限承载力应按下列情况对应的荷载值取值:
1  设计要求最大上拔量控制值对应的荷载;
2  施加的最大荷载;
3  钢筋应力达到设计强度值时对应的荷载。
4.5单桩竖向抗拔承载力特征值应按单桩竖向抗拔极限承载力的50%取值。当工程桩不允许带裂缝工作时,应取桩身开裂的前一级荷载作为单桩竖向抗拔承载力特征值,并与按极限荷载50%取值确定的承载力特征值相比,取低值。

三、单桩水平静载试验
1  一 般 规 定

1.1本方法适用于在桩顶自由的试验条件下,检测单桩的水平承载力,推定地基土水平抗力系数的比例系数。当桩身埋设有应变测量传感器时,可按本规范附录A测定桩身横截面的弯曲应变,计算桩身弯矩以及确定钢筋混凝土桩受拉区混凝土开裂时对应的水平荷载。
1.2为设计提供依据的试验桩,宜加载至桩顶出现较大水平位移或桩身结构破坏;对工程桩抽样检测,可按设计要求的水平位移允许值控制加载。
2  设备仪器及其安装
2.1水平推力加载设备宜采用卧式千斤顶,其加载能力不得小于最大试验加载量的1.2倍。
2.2水平推力的反力可由相邻桩提供;当专门设置反力结构时,其承载能力和刚度应大于试验桩的1.2倍。
2.3荷载测量及其仪器的技术要求应符合本规范第4.2.3条的规定;水平力作用点宜与实际工程的桩基承台底面标高一致;千斤顶和试验桩接触处应安置球形铰支座,千斤顶作用力应水平通过桩身轴线;当千斤顶与试桩接触面的混凝土不密实或不平整时,应对其进行补强或补平处理。
2.4桩的水平位移测量及其仪器的技术要求应符合本规范第4.2.4条的有关规定。在水平力作用平面的受检桩两侧应对称安装两个位移计;当测量桩顶转角时,尚应在水平力作用平面以上50cm的受检桩两侧对称安装两个位移计。
2.5位移测量的基准点设置不应受试验和其他因素的影响,基准点应设置在与作用力方向垂直且与位移方向相反的试桩侧面,基准点与试桩净距不应小于1倍桩径。
2.6测量桩身应变时,各测试断面的测量传感器应沿受力方向对称布置在远离中性轴的受拉和受压主筋上;埋设传感器的纵剖面与受力方向之间的夹角不得大于10°。地面下10倍桩径或桩宽的深度范围内,桩身的主要受力部分应加密测试断面,断面间距不宜超过1倍桩径;超过10倍桩径或桩宽的深度,测试断面间距可以加大。桩身内传感器的埋设应符合本规范附录A的规定。
3  现 场 检 测
3.1加载方法宜根据工程桩实际受力特性,选用单向多循环加载法或按本规范第4章规定的慢速维持荷载法。当对试桩桩身横截面弯曲应变进行测量时,宜采用维持荷载法。
3.2试验加、卸载方式和水平位移测量,应符合下列规定:
1  单向多循环加载法的分级荷载,不应大于预估水平极限承载力或最大试验荷载的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5次,完成一级荷载的位移观测;试验不得中间停顿;
2  慢速维持荷载法的加、卸载分级以及水平位移的测读方式,应分别符合本规范第4.3.3条和第4.3.5条的规定。
3.3当出现下列情况之一时,可终止加载:
1  桩身折断;
2  水平位移超过30 mm~40mm;软土中的桩或大直径桩时可取高值;
3  水平位移达到设计要求的水平位移允许值。
3.4检测数据可按本规范附录C表C.0.2的格式进行记录。
3.5测试桩身横截面弯曲应变时,数据的测读宜与水平位移测量同步。
4  检测数据分析与判定
4.1检测数据的处理应符合下列规定:
1采用单向多循环加载法时,应分别绘制水平力-时间-作用点位移(H-t-Y0)关系曲线和水平力-位移梯度(H-ΔY0/ΔH)关系曲线;
2采用慢速维持荷载法时,应分别绘制水平力-力作用点位移(H-Y0)关系曲线、水平力-位移梯度(H-ΔY0/ΔH)关系曲线、力作用点位移-时间对数(Y0-lgt)关系曲线和水平力-力作用点位移双对数(lgH-lgY0)关系曲线;
3绘制水平力、水平力作用点水平位移-地基土水平抗力系数的比例系数的关系曲线(H-m、Y0-m)。
4.2  当桩顶自由且水平力作用位置位于地面处时,m值应按下列公式确定:
                       (6.4.2-1)
                          (6.4.2-2)
式中:m——地基土水平抗力系数的比例系数(kN/m4);
      α——桩的水平变形系数(m–1);
νy——桩顶水平位移系数,由式(6.4.2-2)试算α ,当αh≥4.0时(h为桩的入土深度),vy =2.441;
H ——作用于地面的水平力(kN);
      Y0——水平力作用点的水平位移(m);
EI——桩身抗弯刚度(kN·m2);其中E为桩身材料弹性模量,I为桩身换算截面惯性矩;
b0——桩身计算宽度(m);对于圆形桩:当桩径D≤1m时,b0=0.9(1.5D+0.5);
当桩径D>1m时,b0 =0.9(D+1);对于矩形桩,当边宽B≤1m时,b0 =1.5B+0.5,当边宽B>1m时,b0 =B+1。
4.3  对进行桩身横截面弯曲应变测定的试验,应绘制下列曲线,且应列表给出相应的数据:
1各级水平力作用下的桩身弯矩分布图;
2水平力-最大弯矩截面钢筋拉应力(H-σs)曲线。
4.4单桩的水平临界荷载可按下列方法综合确定:
1取单向多循环加载法时的H-t-Y0曲线或慢速维持荷载法时的H-Y0曲线出现拐点的前一级水平荷载值;
2取H-ΔY0/ΔH曲线或lgH-lgY0曲线上第一拐点对应的水平荷载值;
3取H-σs曲线第一拐点对应的水平荷载值。
4.5  单桩水平极限承载力可按下列方法确定:
    1  取单向多循环加载法时的H-t-Y0曲线产生明显陡降的前一级、或慢速维持荷载法时的H-Y0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Y0-lgt曲线尾部出现明显弯曲的前一级水平荷载值;
    3  取H-ΔY0/ΔH曲线或lgH-lgY0曲线上第二拐点对应的水平荷载值;
    4  取桩身折断或受拉钢筋屈服时的前一级水平荷载值。
4.6  为设计提供依据的水平极限承载力和水平临界荷载,可按本规范第4.4.3条的统计方法确定。
4.7  单桩水平承载力特征值的确定应符合下列规定:
1  当桩身不允许开裂或灌注桩的桩身配筋率小于0.65%时,可取水平临界荷载的0.75倍作为单桩水平承载力特征值。
2  对钢筋混凝土预制桩、钢桩和桩身配筋率不小于0.65%的灌注桩,可取设计桩顶标高处水平位移所对应荷载的0.75倍作为单桩水平承载力特征值;水平位移可按下列规定取值:
(1)对水平位移敏感的建筑物取6mm;
(2)对水平位移不敏感的建筑物取10mm。
3  取设计要求的水平允许位移对应的荷载作为单桩水平承载力特征值,且应满足桩身抗裂要求。
4.8  检测报告除应包括本规范第3.5.3条规定的内容外,尚应包括下列内容:
1受检桩桩位对应的地质柱状图;
2受检桩的截面尺寸及配筋情况;
3加、卸载方法;
4本规范第6.4.1条要求绘制的曲线;
5承载力判定依据;
6当进行钢筋应力测试并由此计算桩身弯矩时,应包括传感器类型、安装位置、内力计算方法以及本规范第6.4.2条要求的计算结果。

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