桩基静荷载检测技术.ppt

桩基静荷载检测技术,单位：辽宁省建设科学研究院（辽宁省工程质量检测中心）,目录,第一节术语、目的要求（1）第二节桩的竖向承载特性（2）第三节桩的垂直加载试验准备（5）第四节桩的垂直加压试验（14）第五节桩垂直加载试验结果分析与报告（17）第六节桩的水平加载试验（19）第七节桩试验安全措施（20）第八节桩试验过程中设备常常出现故障及处理方法（22）第九节冬季对桩基检测的影响（23）,桩基的基本知识,一、按制桩材料分类二、按承载方法对土层的影响分类,一、按制桩材料分类,1、木桩2、混凝土桩3、钢桩,1、木桩,木桩利用天然原木作为桩材，适用于地下水位以下地层，在这种条件下木桩能抵抗真菌的腐蚀而保持耐久性，单根木桩长度一般为十余米，不利于接长。由于其承载力和刚度等力学特性及耐久性均较差，加之我国木材资源不足，目前已很少使用。,2、混凝土桩,混凝土桩是目前是各国广泛使用的桩型。它可分为预制混凝土桩和就地灌注混凝土桩两大类。混凝土桩承载力高、刚度大、耐久性好，可承受较大的荷载，桩的几何尺寸可根据设计要求进行变化，桩长不受限制，且取材方便，因此是当前我各国广泛使用的桩型。,1、预制混凝土桩多为钢筋混凝土桩，主要在工程集中生产，强度等级一般为C30C60，截面边长250mm600mm，单节长度几米至几十米，可以根据需要连接成所需桩长，为减少钢筋混凝土桩的用量和桩身的裂缝，又发展了预应力钢筋混凝土桩。2、就地灌注混凝土桩就是在现在现场成孔后直接灌注混凝土而成的一种桩型。根据受力需要，桩身可放置不同深度的钢筋笼，也可不配钢筋。桩的直径可根据设计需要确定。,3、钢桩,主要分为钢管桩、型钢桩和钢板桩三种。特点：承载力高，刚度大，而且韧性好，但其价格昂贵，现场焊接质量要求严格，使用时施工成本高。,二、按承载方法对土层的影响分类,不同成桩方法对周围土层的扰动程度不同，直接影响到桩承载能力的发挥和计算参数的选用。一般按成桩方法可分为：1、非挤土桩2、部分挤土桩3、挤土桩三类。,1、非挤土桩，也称非排土桩或置换桩。这类桩在成桩过程中，将与桩体积相同的土排除，因而桩周围的土仅受到轻微扰动，但有应力松弛现象。而废泥浆、弃土运输等可能会对周围环境造成影响。这类桩主要包括各种类型的挖孔和钻孔灌注桩、套管护壁灌注桩、抓掘成孔桩和预钻孔埋桩等。,2、部分挤土桩，也称微排土桩。在成桩过程中，桩周围的土仅受到轻微的扰动，土的原始结构和工程性质变化不明显。这类桩主要包括各种开口钢管桩、型钢桩、钢板桩、预钻孔打入桩和螺旋成孔桩等。,3、挤土桩，也称挤土桩。在成桩过程中桩周土被挤密或挤开，使周围的土层受到严重扰动，土的原始结构和工程性质有很大改变。这类桩主要包括各种打入、压入和振入桩，如打入的预制方桩、预应力管桩和封底钢管桩，各种沉管式灌注桩等。,第一节术语和目的要求,一、术语二、目的要求,一、术语,1、地基处理groundtreatment为提高地基承载力，改善其变形性质或渗透性质而采取的人工处理地基的方法。,2、地基承载力特征值characteristicvalueofsubgradebearingcapacity,由载荷试验测定的地基土压力变形曲线线性变形阶段内规定的变形所对应的压力值，其最大值为比例界限值。,3、静载试验staticloadingtest,在桩顶部逐级施加竖向压力、竖向上拔力或水平推力，观测桩顶部随时间产生的沉降、上拔位移或水平位移，以确定相应的单桩竖向抗压承载力、单桩竖向抗拔承载力或单桩水平承载力的试验方法。,二、目的要求,1、试桩目的（一）用试验方法来确定在一定土层条件下的桩的承载力，为设计或修改设计提供依据；积累资料为编制地方性桩基规程提供依据；（二）为打桩施工提供控制贯入度或其它类型桩施工提供施工参数；（三）为新型桩的设计或新的桩基施工方法提供试验验证依据；（四）检验已施工桩基础的施工质量。,2、试桩要求,（一）当桩端持力层为密实砂卵石或其他承载力类似的土层时，对单桩承载力很高的大直径端承桩，可采用深层平板载荷试验确定桩端土的承载力特征值。,（二）为保证桩基设计的可靠性，除地基基础设计等级为丙级的建筑物可采用静力触探及标贯试验参数确定单桩竖向承载力特征值外，其他建筑物的单桩竖向承载力特征值应通过单桩承载力竖向静载荷试验确定。地基基础设计等级为甲级的建筑物桩基体型复杂、荷载不均匀或桩端以下存在软弱土层的设计等级为乙级的建筑物桩基摩擦型桩基,（三）对经常承受水平荷载作用的桩基或对建筑物水平位移有特定要求的桩基，应通过现场横向荷载试验确定水平承载力标准及水平抗力系数。,（四）预制桩在桩身强度达到设计要求的前提下，对于砂类土，不应少于10d；对于粉土和粘性土不应少于15d；对于淤泥或淤泥质土不应少于25d，待桩身与土体的结合基本趋于稳定，才能进行试验。就地灌注桩应在桩身混凝土强度达到设计等级的前提下，对砂类土不少于10d；对一般粘性土不少于20d；对淤泥或淤泥质土不少于30d，才能进行试验。,（五）试桩选择在同一条件下的试桩数量竖向或水平静载试桩数量不宜少于总桩数的1，不应少于3根。当工程桩总数在50根以内时不应少于2根。竖向静载试验的试桩和锚桩可利用工程桩，但锚桩的抗拔力应经验算满足要求。水平静载试验不宜利用工程桩做试桩。,第二节桩的竖向承载力特性,一、桩的受力机理二、桩的破坏模式,一、桩的受力机理,桩的作用就是要将上层结构的荷载通过桩承台，桩身再传送到地基土层中去，使建筑物得以稳固地支承在地基上，不致发生过大的沉降和保持稳定。其受力过程为：,1、当竖向荷载开始逐步施加桩顶时，桩身上部首先受到压缩而产生相对于土的向下位移。这时，桩侧表面开始受到土的向上摩阻力。,2、桩顶荷载在沿着桩身向下传递的过程中必须不断地克服这种摩阻力，因此桩身的轴向力随着深度增大而减少。,3、荷载逐渐增大，随着桩身位移的增大，侧摩阻力逐渐发挥出来，直到桩身位移量增大到一定数值，桩侧摩阻力达到极限值，这时若桩身进一步下沉，则在桩与周围土之间将产生相对滑动，侧摩阻力不再增大，甚至稍有降低。,4、由于桩身压缩量的累积，桩身各断面的位移量是不相等的，在位移最大的顶部，摩阻力首先达到极限值，随着荷载的增加，下部桩身的侧摩阻力也逐渐增大，桩底土受到压缩而产生桩端承载力，由于桩端土受到压缩，增加了桩土相对位移，从而使摩阻力进一步得到发挥。,5、随着荷载的增加，桩端阻力逐渐增大，当桩身侧摩阻力全部达到极限值以后，再增加的荷载将全部由桩端阻力平衡。6、荷载进一步增加，桩端持力层土的大量压缩，位移迅速增大，直至最后塑性挤出，桩就进入破坏阶段，桩端阻力达到极限，桩也达极限承载力。这时作用与桩顶的荷载就是桩的极限荷载。,桩侧摩阻力达到极限值时，桩与土体的相对极限位移仅与土、质有关：对于粘性土约为5mm7mm；对于砂类土、粉土约为10mm；对于杂填土等松软土体可能小于5mm。,桩的端阻力，达到极限时的桩下沉量与土类状况及桩的直径有关：一般粘性土约为0.25D；硬粘土约为0.1D；中密以上的砂土约为（0.080.1）D,一般桩径都在300mm以上，所以只有桩端下沉量达到30mm以上时，桩端阻力才能充分发挥。对于钻孔桩还应考虑虚土的影响，当虚土较多时，所需下沉压密位移就更大。,二、桩的破坏模式,静载试验桩的破坏模式:桩身结构强度破坏地基土的强度破坏。,桩身结构强度破坏,桩身缩颈、离析、松散、夹泥，混凝土强度低等都会造成桩身强度破坏；灌注桩桩底沉渣太厚，预制桩接头脱节等会导致承载力偏低也属于成桩质量问题；桩帽制作不符合要求，如桩帽与原桩身不对中、桩帽混凝土强度低，导致试验无法顺利进行，则属于广义的桩身破坏。,地基土强度破坏,地基土强度破坏与地基土的性质密切相关，对于单桩竖向抗压静载试验来说，土对桩的抗力分为桩侧阻力和桩端阻力。地基土塑性挤出（表现为荷载不增加而沉降量显著加大），此破坏是可以恢复的，也就是当卸荷后再加荷，其最大加荷值仍可达原极限值。有些桩虽然承载力尚能增加，但其总下沉量已达必须的控制程度，此桩也作为破坏看待。,以桩上作用的荷载Q（向右为正）与桩的下沉量S（向下为正）绘制而成的QS关系曲线反应了桩的受力、变形及破坏特征。,从桩的受力机理以致达极限值的过程分析，一个理想的完整的试桩曲线可分为四个阶段：第一阶段以桩身压缩并产生侧摩阻力，桩端阻力未产生；第二阶段桩身不断下沉，侧摩阻力不断加大至极限，端土逐渐压密，处弹性压密状态端阻力不断加大；第三阶段侧摩阻力至极限不再增大，端阻力加大端土剪切变形发展逐步形成塑性区；第四阶段为端土塑性区形成，端土挤出，下沉急剧。第二、三阶段的交点一般称第一拐点，第三、四阶段的交点一般称第二拐点。,桩的受力机理QS曲线形式表示,Qp比例界限荷载Qy屈服荷载Qu工程上的极限荷载Qf破坏荷载,桩身压缩，产生侧摩阻力，无端阻桩不断下沉，侧摩阻力不断增大至极限，桩端土压缩，产生端阻桩端阻力达到极限桩进入破坏阶段，桩土挤出，位移迅速增大QS曲线反应了桩的受力、变形及破坏体征，是破坏模式与破坏特征的宏观反应，也是桩土体系的荷载传递，侧摩阻力和桩端阻力发挥性状的综合反应。,根据QS曲线的形状特点，桩达极限状态的情况可分为“陡降型”与“缓变型”两类：“陡降型”的有明显的第二拐点，破坏特征是承载力控制；“缓变型”的无第二拐点，渐进的下沉量增大到必须控制的程度，其破坏特征是沉降量控制。,陡降型和缓变型分类,陡降型：软弱土层中的摩擦桩（超长桩除外）。由于桩端一般为刺入剪切破坏，桩端阻力分担的荷载比例小，QS曲线曲线呈陡降型，破坏特点明显。,泥浆扩壁作业、桩端有一定沉淤的钻孔桩。由于桩底沉淤强度低、压缩性高，桩端一般呈刺入剪切破坏，接近于纯摩擦桩，QS曲线呈陡降型，破坏特征点明显。,因此，QS曲线的前段主要受侧摩阻力制约，而后段则主要受端阻力制约。但是对于下列情况则例外：（1）超长桩（100）,QS曲线全程受侧阻性状制约；（2）短桩（10）和支承于较硬持力层上的短至中长（25）扩底桩，QS曲线前段同时受侧阻和端阻性状的制约；（3）支承于岩层上的短桩，QS曲线全程受端阻及嵌岩阻力制约。,静载试验所得荷载-沉降QS曲线的形态随桩侧和桩端土层的分布与性质、成桩工艺、桩的形状和尺寸（桩径、桩长及其比值）等诸多因素而变化，一般情况如下：,（一）打入式预制桩,打入式钢筋混凝土预制桩，其施工条件使桩周与桩端土受挤密，使桩的摩阻力与端阻力能共同协调的发挥作用，根据桩长与地基土的工程地质条件不同，其QS曲线如图1所示。曲线1对应桩身较短及桩端土层较松时情况;由线2对应桩身较短及桩端土较密的情况；曲线3对应桩身较长及桩端土层较松的情况。QS曲线以第一拐点及第二拐点而分为三段：,（1）第一拐点前的第一线段基本上保持直线，摩阻力与端阻力均处于弹性变形阶段，一般摩阻力起主要作用。（2）第一拐点与第二拐点间的第二线段呈双曲线形，桩侧摩阻力达到极限，桩尖阻力从线性变形阶段向弹塑性变形阶段发展。（3）第二拐点后的曲线为第三线段，曲线呈直线形向下或下偏右发展。此时桩端阻力也进入极限状态。,如桩尖土层较密时，土层较快形成塑性区向两侧挤出移动而沉降突然加大，使桩进入破坏状态，如曲线2所示。如桩尖土层较松时，土壤须经一阶段压密后，才能形成塑性区移动，而此压密阶段导致桩身的下沉量过大，超过控制值而达桩破坏状态，如曲线1、曲线3所示。,（二）沉管灌注桩,沉管灌注桩在施工中，由于尖瓣空隙进土及桩尖处混凝土振捣不实，因此在桩受力初期，近似摩擦桩受力状态，桩端受力较小，其QS曲线如图2曲线1所示。,摩阻力渐达到极限状态，桩尖虚土逐渐压实，QS曲线向下斜度（S/Q）加大；至虚土被完全压实后，QS曲线达反弯拐点，桩尖土层的端阻力协调发挥作用；当继续增加荷载时，QS曲线呈现斜度变小，以后似预制桩一样发展。当桩身出现断条情况时，则如曲线3所示变化。当采用预制桩尖时，则QS曲线如曲线2所示，与预制桩相似。,（三）钻孔灌注桩,钻孔灌注桩根据土层的地质特性与施工中虚土存在与处理程度的不同，其QS曲线如图3所示。,图中曲线3为桩尖无虚土，或虚土经很好处理的情况，桩的摩阻力与端阻力从受力开始就能协调一致的工作，它类似于预制桩的情况。,曲线1为桩端部虚土甚厚的情况，因此桩的承载几乎完全靠摩阻力，他类似于桩端土层很软的摩擦桩情况。,曲线2为多数钻孔灌注桩的情况，其第一拐点与第二拐点间有时出现反弯拐点而第一拐点与反弯点间的沉降量差值取决于桩尖部虚土厚度与处理的程度。,提高钻孔灌注桩质量主要是从设计与施工两方面尽量使其QS曲线不出现反弯拐点，并向曲线3靠近，要避免出现曲线1的情况。,（四）挖孔灌注桩,挖孔灌注桩由于桩身较大（大于0.8m）及扩底，因此单桩承载力较大，而且桩的承载力主要由端阻力构成。,一般人工挖孔桩均有桩身砼护壁，桩底亦是人工清理虚土，因此施工质量较稳定，其QS曲线特征及桩的承载力主要决定于桩端土的工程地质特性，如图4所示。,稍密与中密端土层呈曲线1型变化；密实土层呈曲线2型变化，此两种形式的桩一般均由沉降量控制其极限状态。对于极少数在桩端持力层的上层有软土夹层的特殊情况，也可能出现曲线3桩端土塑性挤出的变化状况。,（五）钻孔灌注高压注浆桩,在钻孔灌注桩中预留一根注浆管，向桩端注入高压水泥浆，其压力高达23MPa。高压注浆使桩端土进行压密并形成一个水泥浆的扩大头，使钻孔桩的桩端虚土得到很好处理并较大幅度的提高承载力。因为注浆压力的大小取决于桩长形成的摩阻力的反力，因此图5所示曲线1相对应于桩身较短注浆压力较小的情况，而曲线2相对应于桩身较长注浆压力较大的情况。,实际试桩中，由于受锚桩锚固力的限制或试验设备的限制，QS曲线不能完整的显示4个阶段，出现二个拐点，尤其是大直径扩底挖孔灌注桩桩一般较难试验至出现第二拐点。,第三节桩的垂直加压试验准备,一、设备的准备二、制定试桩方案,一、设备的准备,（一）加荷设备（二）位移测读设备（三）反力系统（四）工具,（一）加荷设备,千斤顶、油泵加载装置。配备压力表（装在油泵或千斤顶上）或荷重传感器等荷重测量装置。用压力表系统显示加荷值应该定期进行标定，作出对照表供试桩时应用。保证测试荷载值准确度。,（二）位移测读设备,百分表或精密水准仪及基准梁。对于锚桩试验一般可用量程1厘米的百分表，对于垂直荷载、水平荷载试验的桩一般用量程30mm、50mm的百分表。基准梁一般用4m5m的型钢。,沉降测定平面宜在桩顶200mm以下位置，不小于0.5倍桩径，测点应牢固地固定于桩身，即不得在承压板上或千斤顶上设置沉降观测点，避免因承压板变形导致沉降观测数据失实。直径或边宽大于500mm的桩，应在其两个方向对称安置4个百分表或位移传感器，直径或边宽小于500mm的桩可对称安置2个百分表或位移传感器。,（三）反力系统,反力系统主要由主梁、次梁、锚桩或压重平台等反力装置组成，通过锚桩或配重提供，其间用钢梁（或桁架）联系于千斤顶。钢梁与锚桩的布置如图6几种形式。根据试桩最大加荷值的要求及锚桩的数量、布置选择钢梁的布置，一般试桩用“工”字型布置较多。,在试验中选择一字型、十字型布置时应注意安全，钢梁需根据预先设定的最大桩加荷值设计制作。钢梁设计时按简支梁跨中集中作用力计算弯矩，按工字型截面的抗弯刚度进行截面设计。为了方便钢梁的运输与吊装，主梁可以设计成双片并列的，另外次梁也可设计成钢桁架式。钢梁的长度应根据建筑物开间和进深模数合理组合设计，一般常用7.6m、6.6m及5.5m，单根重1吨至3吨。,（四）工具,1、铁砖、钢垫板：增加千斤顶位移值或固定百分表磁力表座。2、桩头铁箍与角钢卡子、小桩加强桩头与按放磁力表座。3、手电、电线、开关接线板及灯泡：夜间照明。4、活搬子、钳子、螺丝刀、试电笔、手锤、铁楔、木楔等。,二、制定试桩方案,（一）收集有关文件资料（二）有关的设计计算（三）试桩位置与型号确定（四）试桩方案制定,（一）收集有关文件资料,1、工程名称：建设单位、设计单位；2、工程概况：建筑位置平面图、桩基布置图、桩基类型、单桩承载力要求及桩基承台梁剖面图；3、工程地质资料：钻孔布置、地质剖面图、土的物理力学性质分析；4、施工及现场情况：施工队名称、桩基施工设备、运输道路情况、桩基施工记录。,（二）有关的设计计算,1、试桩最小加压力Q(KN)计算2、锚桩抗拔力计算3、锚桩锚筋的计算,1、试桩最小加压力Q(KN)计算,由设计单位提出的作用于单桩的荷载标准值Q或设计值Q计算：,（1）,（2）,由工程地质勘察报告提供的土层特性查有关规范得出土层侧摩阻力特征值及端阻力特征值计算：,（3）,u为桩身周长；,为桩端截面积。,当按（3）式计算Qua与按（1）与（2）式计算的Qua相差较大时，应向设计单位或建设单位反映，供设计单位考虑。,2、锚桩抗拔力计算,（1）单桩摩擦抗拔力（KN）,（4）,D为桩扩大头直径，当为直桩时，则为桩身直径。,（2）单桩柱形土体抗拔力,（5）,L桩入土全长（m）；S锚桩间距。,。,取Pb1与Pb2中之较小值为锚桩抗拔力Pb。若锚桩为工程桩，则根据主、次梁布置情况，在千斤顶一侧布置数较少的锚桩数n1计算锚桩极限抗拔力为：,要求,（7）,（6）,若锚桩按试桩加压力要求设置或选择，则总锚桩数n为：,（8）,n根锚桩均匀的布置在千斤顶两侧的主、次梁下。,3、锚桩锚筋的计算,每根锚桩所需锚筋的钢筋截面积Ag计算：,（9）,式中：fy锚筋设计强度，对于级钢（圆钢）为210KN/mm2;级钢（螺纹钢）为300KN/mm2。折减系数，按表1取值。,锚筋设计强度折减系数表表1,表1中剪切受力条件是指用钢筋直接冷弯成形筋挂在钢梁上与锚桩伸出钢筋焊接；拉伸受力条件是指用特制的形钢架挂在钢梁上，锚筋与钢架焊接。,锚桩中配置的锚筋均按拉伸条件取值计算。用（9）式计算的锚桩钢筋结果可以校核现有作锚桩的工程桩配筋量是否满足锚固筋的要求。不满足要求的话，应重新提出锚桩锚筋的有关要求，并要求钢筋笼下端伸到桩底，上端露出地表50厘米，以便与钢梁上挂的锚筋焊接。钢筋基本参数参考表，见表2。,钢筋基本参数参考表表2,（三）试桩位置与型号确定,1、在一个建筑物中若有一种型号的桩，例如一般除人工挖孔桩外的各种小桩均采用同一构造尺寸、同一施工参数及同一承载力要求，设计者用调整桩的不同间距来满足建筑物各部位不同的荷载分布要求。对于这样的桩，试桩位置根据下列诸因素选定：,（1）施工质量较差的部位：例如桩长较短、贯入度较大、虚土较多等情况的桩。（2）地质条件较差部位：从工程地质剖面图中，选择桩尖持力层密实度较差（表现为贯入度N与动力触探值N63.5较小）的部位。（3）有较多的工程桩作锚桩。因此试桩宜选择在横墙中间或内纵墙中间部位，并且试桩与锚桩的中心距离大于3倍d，不宜选择在外墙及山墙布置试桩。（4）便于运输及吊装：应选择在道路两旁即避开工地临时建筑物或仓库。（5）与主梁长度相适应：例如在横墙中间布置试桩时，用相邻横墙的工程桩作锚桩时，主梁长度应大于两开间尺寸之和；当用内、外纵墙的工程桩作锚桩时，主梁长度大于房间进深长。,2、一个建筑物中有多种型号的桩。例如一般框架柱下的挖孔桩或砖混结构墙交叉处下设的挖孔桩，桩的间距较大位置较规则，其承载力是通过变化桩底扩头直径而变化，因此一栋建筑物可能有多种型号的桩，对于这样的桩基，其桩型与位置有下列因素选定：,（1）桩型选择：一个工程中有多种桩型时，其中数量较多的为主桩型。在尽量利用工程桩作锚桩的条件下，最好选择此桩型为试桩。在桩的承载力很大，利用工程桩或将工程桩适当加深加大仍不能满足试桩锚固力要求时，可以考虑利用现有工程桩作锚桩而设计较小扩头直径的试桩，其入土深度与土层情况同工程桩，试桩后反算桩尖土层的端阻力，再校核工程桩是否合适。,（2）桩位选择：一般挖孔桩布置间距均较大，除少数多层砖混结构可能利用工程桩作试桩桩外，多数建筑物是利用工程桩作锚桩，专门布置与制作试桩并使试、锚桩间距大于2D。例如一般多层砖混建筑在纵、横墙交叉处布置工程桩，则在横墙中间加设试桩，利用三道横墙与内、外纵墙交点的6根工程桩作锚桩；一般方形桩网的框架结构，则在桩网中间加设试桩，利用四角的4根工程桩作锚桩。试桩、锚桩与基准梁间中心距按表3执行。,试桩、锚桩与基准梁间中心距（L）表3,注：d-试桩或锚桩的设计直径，取其较大者（如试桩或锚桩为扩底桩时，试桩与锚桩的中心距离不应小于2倍扩大端直径）。,（四）试桩方案制定,将以上各项调查、计算与布置结果制定出试桩方案，提交施工单位准备，提交有关单位审查与协调执行。下面列出小直径桩与大直径桩的两个工程的试桩方案，其中列出千斤顶与压力表对照表提交甲方，是为了在试桩时甲方可以监督。,第四节桩的垂直加压试验,一、预制桩测试及记录二、试桩桩头处理三、按设压桩反力系统四、布置沉降观测装置五、按设加荷装置及压力对中六、垂直加载试验方法,一、预制桩测试及记录,（一）打入式预制桩的试桩除了应按有关规范及规程附表记录有关施工参数外。对于饱和的软泥、粉砂、砂质粘土应在打试桩后“歇息”两天后，进行复打动载荷试验。作此种试验时，锤击35下。将每次锤击之贯入度分别测记。静载试验对于砂性土应在打入桩七天后进行。如为粘性土应视土的强度恢复而定，一般不得少于15天，对于饱和软粘土不得少于25天。,（二）对于现场灌注桩，应按有关规程附表作好现场施工记录，并留砼试块与桩同条件养护，试桩前应压试块鉴定桩身砼强度达70设计强度后并保持一定的制桩至试验的间歇时间：粘性土20天，饱和软粘土30天。混凝土强度增长速率参考表，表8,注：本表以普通水泥为准，若使用矿渣或火山灰质水泥时应由表列百分率减掉下列数值。当龄期5天以内减18；57天减15；815天减10；1521天减7。,混凝土强度增长速率参考表表8,二、试桩桩头处理,（一）试桩桩头标高：试桩桩头四周土面高度应采取桩基承台梁底面标高。桩头标高宜高出土面500mm以上，以便对桩头进行加固处理及进行桩基沉降量测试。对于挖孔桩及预制桩等不需桩头加固的桩，桩头露出地面可减至200mm。（二）试桩桩头处理：对于现场灌注的桩宜在桩头用钢板箍或8铁丝进行绑扎加固。将桩头的钢筋截断或弯折，然后在上面抹1：2早强水泥砂浆，厚度超出钢筋端（侧）面10mm。初凝后，表面铺筛过的砂子20mm厚，然后可放置压桩千斤顶。,三、按设压桩反力系统,除了极少数试桩用压重反力系统外，多数试桩用主、次梁锚固反力系统。见下图9。（一）布置在试桩上的主、次梁与三角架等在试桩前应由砖垛支承稳固。（二）再用与锚桩伸出钢筋规格相配套的“”形锚筋（详见表1）挂套在主、次梁上并与锚桩受拉筋焊接牢固。如果锚筋有弯曲时应调直后焊接，再用铁楔或木楔在次梁上面将“”锚筋与钢梁间的空隙楔紧。用短筋敲击锚筋检查，应声音一致。,四、布置沉降观测装置,（一）作为桩沉降测试不动点的基准梁支点的基准桩应距试桩及锚桩间距4d或2m以远。并埋置稳固。基准梁在桩两侧布置两根。（二）试桩沉降一般采用量程30mm或50mm的百分表测量。沉降较大时可以倒表来解决，磁力表座固定在角钢卡子（固定在小桩桩头上）或挖孔桩端面的铁砖上，不准固定在千斤顶或桩头垫铁上。在桩直径的两端对称安置2个百分点。（三）利用工程桩作锚桩时，对部分受力较大的锚桩亦要布表监测上拔量。,五、按设加荷装置及压力对中,（一）加荷一般用油压千斤顶压小桩一般用手工加压，用荷载传感器、电子称或固定在千斤顶上的压力表显示荷载值。压大桩一般用电动油泵加压，用油泵上的压力表显示荷载值。需接电源时要由专职电工来完成，接通后先试车。没问题再正式通电工作。,（二）千斤顶对中正式试验前，取预估极限的1/20或5吨加卸载，测读2个百分表的沉降值，调整千斤顶位置，使2个百分表的沉降量读值接近为止。然后将百分表调整到一个整数，使零载初读值的平均值为2mm或5mm，即可正式开始加荷试验。,（三）异常现象处理加荷中发现异常现象，应该停止加荷，检查并找出原因，排除故障。如果在加荷中钢筋不均衡受力拉断应该停止加荷补焊，或其它原因需卸荷处理的应先读数，记录百分表与压力表值再卸荷，重新焊接或排除故障后，再加荷到卸荷前的荷载值稳定后，将百分表读数调正到原来表的数值，再继续加荷。,六、垂直加载试验方法,（一）加荷分级。一般将予估极限荷载Qua分1012级加荷，第1、2级每级可加大一些，最后几级可减小一些。（二）卸荷分级。一般卸荷量为加荷量的两倍进行逐级卸荷。（三）沉降观测制度。按慢速试桩法，快速试桩法和多次循环回零加载法三种观测制度。一般多用慢速试桩法。,1、慢速试桩法a、加载时观测时间：每次加载后的第一小时内在5、10、15、30、45、60分钟各测记沉降量一次，以后每隔半小时观测一次，当试桩达到相对稳定标准时，可进行下一级加载。b、卸载时观测时间：卸载后15、30、60测记三次，即可卸下一级荷载。全部卸载后，隔34小时在测续一次。c、沉降相对稳定标准，每一小时的沉降量不超过0.1mm，对砂类土中的桩可放宽到半小时沉降不超过0.1mm，并连续出现两次。,2、快速试桩法a、每级加载维持一小时，保持荷载稳定，沉降测记时间与时间慢速试验法第一小时测续时间相同。b、卸载每级测读维持半小时，卸零后测读2小时。间隔同慢速试桩法。,3、多次循环回零加载法加卸荷的荷载级差与前述加载方法相同。沉降观测制度为：a、每级最大荷载及最终卸零荷载：在5分、10分测定，以后每隔10分钟测定一次，直至120分钟，或者变位量连续二次0.02mm者，可认为稳定。b、中间荷载：要求在5分、10分测定；c、循环零荷载：每隔10分读一次，直至60分钟，或10分钟的变位0.02mm为止。锚桩的位移在每级加荷后5分钟测记一次。,（四）终止加荷条件,当出现下列情况之一时，即可终止加荷：1、在总沉降量大于40mm后，试验出现明显陡降：在某级荷载作用下，桩的沉降增量为前一级荷载作用下沉降量的3倍（砂类土）与5倍（粘性土）。2、桩顶总沉降量大于10D（D为桩底径），且继续加载2级无明显陡降。3、锚桩锚筋较多拉断或锚桩上拔量大于极限值：直桩10mm；扩底桩15mm。单桩垂直静载试验的记录表如表9所示。,单桩垂直静载试验记录表表9,工程名称：试验日期：桩号：试验序号：,第五节桩垂直加载试验结果分析与报告,一、资料整理二、单桩极限承载力的分析三、单桩竖向承载力特征值的确定四、桩基垂直静载试验报告,一、资料整理,（一）试桩及锚桩布置平面图：在桩基平面图中示出试桩及锚桩的位置（二）单桩垂直静载试验概况表：桩构造、施工工艺、试桩穿过土层的情况尤其是土层的N及N值等，如表10（三）根据试桩记录整理出桩垂直静载试验结果汇总表，如表11（四）绘制有关试验成果曲线,单桩垂直（水平）静载试验概况表表10,续表10,续表10,试验：资料整理：校核：,桩垂直静载试验结果汇总表表11,校核：制表：,（四）绘制有关试验成果曲线,主要是绘制荷载Q与沉降量S关系曲线，其次是SQ曲线或St曲线。QS曲线用毫米方格纸绘；SQ或St用单对数坐标纸绘。同一工程中所有桩用相同的横、竖坐标比例。,二、单桩极限承载力的分析,根据QS试验结果进行分析（一）当陡降段明显时，取相应于陡降段起点的荷载值。（二）当某级荷载作用下，其沉降增量与相应荷载增量的比值S/Q0.15mm/KN（用于预制桩及沉管桩），S/Q0.2mm/KN（用于钻孔桩）时，取前一级荷载Q为极限荷载R。（三）总沉降量超过10D后再加两级荷载仍无斜率超限或陡降段时取10D对应荷载为极限荷载。按参加统计的试桩数，取极限承载力的试验平均值，并要求其极差不超过平均值的30。对于柱下柱数为3根及3根以下的桩，取最小值。,三、单桩竖向承载力特征值的确定,（一）用选定的极限荷载除以安全系数2作为承载力特征值，其对应沉降量不超过3D（一般小桩）或2.5D（大直径灌注桩）。（二）当极限荷载难以确实时，可以QS曲线上取下列沉降之对应荷载为承载力特征值：预制桩及高压注浆桩：取1.2D钻孔灌注桩：取1.3D沉管桩：取1.25D挖孔桩：取1.3D同时要求试验终止荷载大于及等于此项标准值的1.5倍。（三）若桩身在试桩时压裂或压折断，则将其破坏荷载被安全系数1.6除后为承载力标准值。将各试桩的各种分析评定结果列入各试桩垂直承载力特征值分析表，如表12所示。具体计算祥见建筑地基基础设计规范GB50007-2002，第8.5.5节。,各试桩垂直承载力特征值分析表表12,四、桩基垂直静载试验报告,（一）工程概况：介绍建设单位、工程概况、设计单位、施工单位、设备、桩基类型、设计要求与试验目的等。（二）试验概况：试验布置、制作，试桩所处地质情况；试验加载装置，荷载与沉降的量测仪表；采用的沉降测读制度等。（三）、试验结果：各式桩试验中的特点及异常情况评述及根据试验结果整理图、表及有关的计算分析结果。（四）、结论：针对试桩目的及要求提出结论性评述意见，主要是单桩承载力能否满足设计要求。如若不能满足设计要求时，其主要原因是什么等。,第六节桩的水平加载试验,（一）试验目的（二）试验设备与仪表布置（三）试验加载方法（四）单桩水平临界荷载确定（五）单桩横向极限荷载H0确定（六）地基土水平抗力系数的比例系数m确定,（一）试验目的,确定单桩的水平承载力和地基土的水平抗力系数。,（二）试验设备与仪表布置,千斤顶、球脚垫铁、枕木、传感器、电子秤、百分表、磁力表座等。水平静载试验装置示意图，见图10。,1试桩宜单独选择场地进行试验。利用工程桩试验时，只能试至位移10mm时所对应的荷载。2采用千斤顶施加水平力，其作用线应通过地面标高处（地面标高应与实际工程桩基承台底面标高一致）与桩轴线垂直。3如果桩身露出地面较短，可只在力的作用水平面上安装百分表测量水平位移。如果桩的露出长度500mm，可安两支表：千斤顶轴线安一表，其上500mm处安装一表，以求得桩在地面上的转角。4固定百分表的基准桩宜打设在试桩侧面靠位移的反方向并且基准桩与试桩净距d（桩径）。,（三）试验加载方法,一般为单向多循环加卸载法：对于个别受长期水平荷载的桩基可采用慢速连续加载法（单循环分级加载法），其稳定标准可参照垂直静载试验方法。多循环法每级可取预估横向极限荷载的1/101/12作为分级荷载增量。每级循环35次，每次加载后2分钟读水平位移，然后卸载至零停2分钟，测读残余水平位移，至此完成一个加卸载循环，5次循环后开始加下一级荷载。然后卸至零。试验不得中途停歇。当桩身折断或位移大于30mm40mm（软土取大值）时，可终止试验。单桩水平静载试验记录表见表13。,单桩水平静载试验记录表表13,试验：记录：校核：,（四）单桩水平临界荷载（桩身受拉区混凝土明显退出工作前的最大荷载）按下列方法综合确定,根据试验记录绘制水平力时间位移（H0-T0-X0）曲线及水平力一位移梯度(H0-X0/H0)曲线。1取H0-T0-X0曲线出现突变点的前一级荷载为水平临界荷载。2取H0-X0/H0曲线第一直线段的终点为水平临界荷载。3取最大弯矩点钢筋应力与水平荷载0-H0曲线第一拐点为水平临界荷载。,（五）单桩横向极限荷载可根据下列条件确定,1取H0-T0-X0曲线明显陡降的前一级荷载为极限荷载。2取H0-X0/H0曲线第二直线段终点对应的荷载。3取0-H0曲线第二拐点对应的荷载为极限荷载。有条件时，可模拟实际荷载情况，进行桩顶同时施加轴向压力的水平静载试验。,（六）地基土水平抗力系数的比例系数m可根据试验结果按下列公式确定,式中：m地基土水平抗力系数的比例系数（KN/m4）；Hcr水平临界荷载值（KN）；Xcr水平临界荷载值对应的水平位移（m）；vx桩顶位移系数，参见JGJ480，表2-3-11；b0桩身计算宽度（m），参见JGJ480，第2-3-14条计算确定。,第七节安全措施,一、大直径挖孔桩试验安全操作规程二、普通桩试验安全操作规程,一、大直径挖孔桩试验安全操作规程,（一）准备工作（二）设备运输、吊装（三）试桩,（一）准备工作,1支承主、次梁的砖垛应稳固：双主梁砖垛底面尺寸不小于7501000mm，次梁砖垛平面尺寸底部不小于750750mm，上部可逐步缩小，垛底地面应整平，砖间用泥土砂浆砌；顶面铺砂土20mm，垫木板12块；2安全接电：应由电工将三相动力电源接到现场配电箱；3平整道路场地：进场道路及场地平整，适于运行及吊装作业；4锚筋牢固：焊接质量良好，顶部与梁间空隙应用木楔楔紧；5油泵安装安全事项：油泵应距桩架4m以外布置，先接通千斤顶油管后再接电源，接电源时应先拉开配电箱闸刀，断电后接线，电缆中黑线接地，其他三根浅棕式线接三相火线。检查油泵开关处于断路状态，电缆线布置安全时才可通电。,（二）设备运输、吊装,1、吊装宜由吊装工负责。吊绳应完好。吊装时严禁人员在吊重的下面通过或停留，亦不应在吊重的运行前方站立；2、往车上吊装时，人员不得先在车上，由车上向下吊装时，挂钩后，人员应离开车然后再起吊；3、钢梁及三角架竖立放在车上，应用绳索缆紧或用其它物品支顶牢固；4、高压油泵在车上应与车厢前立柱，捆紧固定；5、500吨千斤顶应处于竖直位置时进行单个吊装，吊装时注意保护油管连接件，勿受碰撞；6、运输时人员不应在车厢重物前、后停留；7、主、次梁在桩位上吊装后，除在垛顶垫实外，还应及时用木（铁）杆斜向支顶牢固后才能焊锚固筋；8、试验完后，切断锚固筋时，对主、次梁应有斜向支顶措施，并保持至卸下主、次梁止；9、晚间照明不足时，不应进行吊装作业。,（三）试桩,1、油泵加油时，桩架附近不许停留人员；加油时先松水平加油阀再通电，逐步拧紧水平加油阀至压力表示值满足要求，加油时同时注意观察千斤顶是否漏油，锚筋是否折断，发现不正常情况应及时断电，加压停5分钟后，才可读沉降值或去现场检查处理其它情况；2、随时检查锚筋松紧状况，并用木楔调整；3、锚筋脱焊或拉断后停止加压，采取补焊措施或终止试验；4、冬季气温低于-5时不宜进行试桩。雨季试桩时，应注意防止电缆及用电设备的漏电。,二、普通桩试验安全操作规程,本规程适用于手动操作单千斤顶加荷的桩及地基试验。（一）试验准备工作（二）设备运输及吊装（三）试桩,（一）试验准备工作,1、支承主梁应由稳固的砖垛支撑，次梁的支承可用砖垛或铁马镫。油桶等支撑；2、平整道路及场区适于车辆运输及吊装作业；3、荷载反力装置应可靠稳固：锚筋应焊接牢固，并用木楔楔紧；钢丝绳卡扣锚固时，每根钢筋的卡扣不少于2个；用配重加荷时，应设支撑平台，平台由钢梁及两侧的两道墙垛支撑；4、人员操作、读表的行走道路应安全平整；5、夜间试验亦设备照明电灯。,（二）设备运输及吊装,1、吊装宜由吊装工负责，吊绳应完好，吊装时严禁人员在吊重的下面通过或停留，并不应在吊重的运行前方站立；2、往车上吊装时，人员不得先在车上；由车上向下吊装时，挂钩后，人员应离车，然后再起吊。斜向拖吊时，应注意下部千斤顶等设备的安全；3、冬季千斤顶冻结在桩顶时，不宜硬吊，而应用其它方法使松动后才能起吊；4、钢梁及三角架放在车上应用绳子缆紧或用其它物品支顶牢固；5、运输时人员不应在车厢上停留；6、主、次梁在地上临时放置时应稳定后才卸钩，梁不得竖向靠在砖围墙上或冻土堆上。7、主、次梁在桩位上就位后，除在砖垛顶垫实外，还应及时用木（铁）杆斜向支顶或次梁（三角架）间用木杆绑扎牢固后才能脱钩。,（三）试桩,1、一般不宜采用单梁试验方案，更严禁采用传感器的示值的单梁试验方案。若必须采用千斤顶直接加荷的单梁方案时，梁应用四根斜杆支顶，在卸荷时将梁端与砖垛间空隙垫实后再卸荷；2、随时检查锚筋松紧状况，并用楔调整；随时检查卡扣情况，及时拧紧；3、对于上抬量读值的锚桩及加荷读表临近的锚桩其上部焊接的锚筋宜用铁丝或绳子围绕绑住。,第八节试桩中设备常出现故障及处理方法,一、千斤顶二、高压油泵,一、千斤顶,试桩加荷多用千斤顶加荷由压力表或传感器，电子称测读荷载值。因此千斤顶是否保证良好运行状态直接影响整个试验。现就千斤顶在操作过程中故障介绍如下:（一）千斤顶加不上油（二）加荷过程中压把自然抬起，压力不稳定（三）油压稳不住（四）千斤顶活塞不归位,（一）千斤顶加不上油,1、检查油箱是否有油，回油阀是否关闭。加油、关闭处理。2、进油单向阀被杂质垫上行成通路、拆卸泵体取出单向阀压缩弹簧，将杂质、脏物排出重新装好。3、柱塞和阀体上油封损坏，加荷时从泵体后部漏油。拆卸更换O型圈。4、阀体端部密封不严，从侧向漏油，应该将后部项丝紧一下。,（二）加荷过程中压把自然抬起，压力不稳定,1、通过缶体单向阀不密闭，由杂质垫住，拆卸泵体，取下弹簧排除杂质。2、体内长期积存不洁油在加荷时反回单向阀处，定期将缶体内底部油放出或清洗缶体。,（三）油压稳不住,1、两个单向阀不密闭，柱塞阀体O型圈损坏不密封，拆泵排除。2、回油阀封不住，回油阀处钢球磨损，锈蚀，锁紧用力过大使钢球损伤，应更换钢球，有时被拆卸时丢失，个别用一个胶垫代替，这根本封不住，必须选用相同规格钢球补上。3、千斤顶活塞周圈反油，千斤顶活塞O型油封损坏，应进行检修更换密封圈。,（四）千斤顶活塞不归位,1、新换O型密封圈较紧。2、卸荷时没有及时将活塞归位。长期在外存放锈蚀，增大摩擦力。应将裸露在外锈蚀部分用水磨砂纸将锈除掉，每次用后必将活塞沉入缶体内。,二、高压油泵,对于荷载大的桩用人工加荷很费力，采用高压油泵加荷可减轻不少劳力，尤其是需要几台千斤顶共同作用时用人工加荷各千斤顶荷载增加不可能均匀，用高压泵加荷可解决这个问题:（一）开泵时不供油（二）压力突然升降（三）声音不对,（一）开泵时不供油,1、油箱缺油，回油阀没有关闭，油箱加满油，关闭回油阀。2、管线接头松动，检查并拧紧有关接头。,（二）压力突然升降,1、开机前应该将给油阀打开，开机后逐渐给油，如发现压力数突然升高，管线部分有堵塞，应该停机检查接头和管线，排除。2、开机加压突然压力降低，管线可能破损，停机检查更换，接头部位没有紧好，应该停机后重新紧好。注意管线不要打节，并且被坚硬、锋利东西压轧。,（三）声音不对,1、加荷到一定压力时泵发出声音不正常，说明已经超负荷，安全阀开启的声音应停机。2、油箱没油泵空行，应该补油。,第九节冬季对桩基检测的影响,冬季的风雪冰霜，给桩基检测带来了一定的困难。桩基之所以能承担一定的荷载是桩与土共同工作的结果。单桩承载力取决于桩身的强度与变形；或取决于土的抵抗能力与变形。在自然条件下，土中总是含水的。当气温低于0，含有水的各类土将会冰结，在冻结时土的机械强度大大提高。因此在土冻结时做静载试验则相当于所加荷载增大，以至试验结果不准确。因此一般情况下冬季很少做静载试验。如果工期紧急一定要做静载试验，则看现场是否严格按冬季施工要求做到很好的保温，便于降低桩土之间产生的不利因素，以及桩身混凝土强度是否达到设计等级。试验所需的加荷设备如油泵、千斤顶等受温度的影响不大，油箱中的油一般不会冻结。设备方面在冬季均可使用。如需冬季做静载试验，检测人员要做好保暖，试验时注意安全。,参考文献,1、建筑地基基础设计规范GB50007-2002；2、辽宁省地方标准“建筑地基基础技术规范”DB21907-2005；3、桩基试验要点YBJ236-91；4、工地打试桩及其试验规程，1953年；5、楼永林、高振昆“沈阳市钻孔灌注桩基础现状及发展”，辽宁省建设科学研究院所有专题资料，1987年；6、黑龙江省检测中心“桩基检测培训教材”；7、建筑基桩检测技术规范JGJ106-2003；8、基桩质量检测技术。,谢谢大家！,