地基承载力试验.docx

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地基承载力试验

地基承载力检测

一、  地基土载荷实验

地基土载荷实验用于确定岩土的承载力和变形特征等，包括：

载荷实验；现场浸水载荷实验；黄土湿陷实验；膨胀土现场浸水载荷实验等。

检测容：

天然地基承载力，检测数量不少于3点；复合地基承载力抽样检测数量为总桩数的0.5%～1.0%，且不少于3点，重要建筑应增加检测点数。

CFG桩和素混凝土桩应做完整性检测。

1．  地基土载荷实验要点

用于确定地基土的承载力，依据《建筑地基基础设计规》（GB50007）。

（1）  基坑宽度不应小于压板宽度或直径的3倍。

应注意保持实验土层的原状结构和天然湿度。

宜在拟试压表面用不超过20mm厚的粗、中砂层找平。

（2）  加荷等级不应少于8级。

最大加载量不应少于荷载设计值的两倍。

（3）  每级加载后，按间隔10、10、10、15、15min，以后为每隔0.5h读一次沉降，当连续2h，每h的沉降量小于0.1mm时，则认为已趋稳定，可加下一级荷载。

（4）  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的侧向挤出；

②  沉降s急骤增大，荷载-沉降（p-s）曲线出现陡降段；

③  在某一荷载下，24h沉降速度不能达到稳定标准；

④  s/b≥0.06（b:

承压板宽度或直径）

（5）  承载力基本值的确定：

①  当p～s曲线上有明显的比例界限时，取该比例界限所对应的荷载值；

②  当极限荷载能确定，且该值小于对应比例界限的荷载值的1.5倍时，取荷载极限值的一半；

③  不能按上述二点确定时，如压板面积为0.25～0.50㎡,对低压缩性土和砂土，可取s/b=0.01～0.015所对应的荷载值；对中、高压缩性土可取s/b=0.02所对应的荷载值。

（6）  同一土层参加统计的实验点不应少于3点，基本值的极差不得超过平均值的30%，取此平均值作为地基承载力标准值。

2.现场试坑浸水试验

 用于确定地基土的承载力和浸水时的膨胀变形量。

依据《膨胀土地区建筑技术规》（GBJ112）附录三“现场浸水载荷试验要点”。

其操作重点：

（1）  承压板面积不应小于0.5㎡。

（2）  分级加荷至设计荷载，当土的天然含水量大于或等于塑限含水量时，每级荷载可按25kPa增加。

每组荷载施加后，按0.5h、1h各观察沉降一次，以后每隔1h或更长时间观察一次，直到沉降达到相对稳定后再加下一级荷载。

（3）  连续2h的沉降量不大于0.1mm/2h时，即可认为沉降稳定。

（4）  浸水水面不应高于承压板底面，浸水期间每隔3d或3d以上观察一次膨胀变形。

连续两个观察周期，其变形量不应大于0.1mm/3d，浸水时间不应少于两周。

（5）  浸水膨胀变形达到相对稳定后，应停止浸水按规定继续加荷直至达到破坏。

（6）  应取破坏荷载的一半作为地基土承载力的基本值。

 3.黄土湿陷性载荷试验

   用于测定湿陷起始压力、自重湿陷量、湿陷系数等。

有室压缩试验载荷试验、试坑浸水试验。

依据《湿陷性黄土地建筑规》（GBJ25）附录六“黄土湿陷性试验”。

  常用方法：

（1）  双线法载荷试验：

在场地相邻位置的同一标高处，做两个荷载试验，其中一个在天然湿度的土层上进行；另一个在浸水饱和的土层上进行。

（2）  单线法载荷试验：

在场地相邻位置的同一标高处至少做3个不同压力下的浸水载荷试验。

（3）  饱水法载荷试验：

在浸水饱和的土层上做一个载荷试验。

（4）  地基承载力标准值。

同一土层参加统计的试验点不应少于3点，当个点计算值的极差不超过平均值的30%时，取此平均值作为该土层的低级承载力标准值。

 4.岩基载荷试验要点

   用于确定岩基作为天然地基或桩基础持力层时的承载力。

依据《建筑地基基础设计规》“岩土载荷试验要点”。

其操作重点：

（1）  采用圆形刚性承压板，直径为300mm。

当岩石埋藏深度较大时，可采用钢筋混凝土桩，但桩周需采取措施以消除桩身与土之间的摩檫力。

（2）  测量系统的初始稳定读数观测：

加压前，每隔10min读数一次，连续三次读数不变可开始试验。

（3）  加载方式：

单循环加载，荷载逐级递增直到破坏，然后分级卸载。

（4）  荷载分级，第一级加载值为预估承载力设计值的1/5，以后每级1/10。

（5）  沉降量测读：

加载后立即读数，以后每10min读数一次。

（6）  稳定标准：

连续三次读数之差均不大于0.01mm。

（7）  终止加载条件：

当出现下述现象之一时，即可终止加载；

①  沉降量读数不断变化，在24h，沉降速率有增大的趋势；

②  压力加不上或勉强加上而不能保持稳定；

注：

若限于加载能力，荷载也应增加到不少于设计要求的两倍。

（8）  卸载观测：

每级卸载为加载时的两倍，如为奇数，第一级可为三倍。

每级卸载后，每隔10min测读一次，测读三次后可卸下一级荷载。

全部卸载后，当测读到0.5h回弹量小于0.01mm时，即认为稳定。

（9）  承载力的确定

①  对应于P～S曲线上起始直线段的终点为比例界限。

符合终止加载条件的前一级荷载即为极限荷载。

对微风化岩及强风化岩，取安全系数为3；对中等风化岩需根据岩石的裂缝发育情况确定，将所得值与对应于比例界限的荷载相比较，取小值；

②  参加统计的试验点不应小于3点，取最小值作为地基承载力标准值。

注：

除强风化的情况外，岩石地基不进行深宽修正，标准值即为设计值。

 5.轻便触控试验（轻型动力触探）

  用于检验浅层土（如基槽）的均匀性，确定天然地基的容许承载力及检验填土的质量（干土质量密度）。

依据《建筑地基基础设计规》（GB50007）。

   其试验要点是：

（1）  先用轻便钻具钻至试验土层标高，然后对所需实验土层连续进行锤击贯入触探。

（2）  贯入时，落距为50±2cm，使其自由下落，将探头竖直打入土层中，每打入土层30cm，记录贯入锤击数N10，

（3）  若N10，超过100或贯入10cm锤击数超过50，则停止贯入；如需对下卧层继续试验，可用钻具钻穿坚实土层后再作试验。

（4）  若需描述土层时，可将触探杆拔出，取下探头，换以轻便钻头，进行取样。

（5）  本试验一般最大贯入深度为4m，必要时可在贯入4.0m以后用钻具扩孔再贯入2.0m

 6.袖珍型土壤贯入仪试验

   是一种微型静力触探工具，利用对贯入阻力的快速测定，确定地基土的容许承载力及相关的力学指标。

依据《建筑地基基础设计规》（GB50007）、《袖珍贯入仪试验规程》（CEC54：

93）。

   贯入操作要点：

（1）  微型贯入仪，一般采用弹簧顶杆机构，设置的贯入阻力较小（一般为20～40N），测定前应根据土层的软硬程度，选择能满足测试围的、适宜的规格。

（2）  测试前，应将贯入仪探头拧下来，用布檫干净后，再接回去拧紧，上平。

每测一次都应清理一下探头上的泥土，以免探头滑动时，将泥土带入套管。

贯入前，应将刻度归零。

（3）  五指平握贯入仪的套管，将探头垂直压入土层中。

施力要均匀缓慢，贯入速度1mm/s，连续贯入，直到规定的贯入深度（一般为10～20mm）。

微型贯入仪贯入深度较小，贯入时眼睛要不停地注视，当贯入深度刚没到土面时，立即停止贯入。

但不可突然松手应逐步放松，以免弹力太大，影响数值的准确。

在刻度杆直接读取测试结果（贯入阻力P）。

（4）  用上述方法，在同一试件上取4～5点，分别测出相应值P后，求出平均值P（注意探头的清理和刻度杆的归零）。

现场测试应尽量避免在砾石和裂缝处贯入。

二、  单桩静载荷试验

桩的静载试验，一般和试桩同时进行，在同一条件下，试桩数不宜少于总桩数的1%，并不应少于2根，工程总桩数50根以下不少于3根，当总桩数少于50根时，不应少于2根。

试验容有：

单桩垂直静载荷试验、单桩抗拔载荷试验、单桩浸水静载荷试验和单桩水平静载荷试验等。

1.  单桩垂直静载荷试验

目的为求得单桩承载力标准值Rk。

单桩垂直静载荷试验设备同地基土现场载荷试验一样，包括加荷与稳压系统、测量系统和反力系统。

加载反力装置有压重平台、锚桩横梁和锚桩压重联合反力装置等，可依工程实际条件选用。

2.  单桩抗拔载荷试验

抗拔力作用下桩的破坏有两种形式，一是地基变形带动周围土体被拔出；一是桩身强度不够，桩身被拉裂或拉断。

抗拔载荷试验方法与压桩试验相同，只是施加荷载力的方向相反。

3.  单桩浸水静载荷试验

目的是确定湿陷性黄土场地上单桩容许承载力，宜按现场浸水静载荷试验并结合地区建筑经验确定。

4.  单桩水平静载荷试验

目的是采用接近于单桩的实际工作条件的试验方法，来确定单桩的水平承载力和地基土的水平抗力系数。

并可测得桩身应力变化情况，求得桩身弯距分布图。

5.  单桩静载荷试验步骤：

（1）  结合实际条件和试验容，选定试验设备；

（2）  规定载荷试验条件，一般应通过试桩进行验证后再修订试验条件；

（3）  加荷与卸荷；

（4）  资料整理：

试验原始记录表、试验概况、绘制有关曲线等；

（5）  成果分析与应用：

单桩极限承载力Pu的确定，单桩承载力标准值Pk的确定，Pk=Pu/K，K为安全系数，通常取2。

并求出桩侧平均极限摩阻力和极限端承力等。

三、  单桩动测试验

采用各种动测方法求得单桩承载力及检验桩的质量是一种简便经济的方法。

但由于动测的可靠程度还受设备、操作、环境等影响，所以，在采用各种动测法时，均应满足下列原则：

应做足够数量的动静对比试验，以检验方法本身的准确程度（误差在一定围），并确定相应的计算参数或修正系数；试验本身可重复；系非破损试验；方法简便快捷。

因各种动测法本身有一定的测试误差，所以试桩数量不宜少于总桩数的20%，并不少于4根。

目前国已用于工程检验的动测法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，分为高应变和低应变两大类。

1.  高应变动测

高应变动测是指采用锤冲击桩顶，使桩周土产生塑性变形，实测桩顶附近所受力和速度随时间变化的规律，通过应力波理论分析得到桩土体系的有关参数。

（1）  检测目的

  确定单桩竖向承载力，采用实测曲线拟合分析时，可以得到桩侧与桩端土阻力分布，模拟静载荷试验的p–s曲线；检测桩身结构完整性，判断桩身质量及缺陷位置；打桩时检测桩身应力和进行桩锤效率的监测，选择沉桩设备与工艺参数，选择合理的桩型和桩长。

（2）  检测数量

  高应变动测数量，在地质条件相近、桩型和施工条件相同时，不宜少于总桩数2%，并不应少于5根。

对于一柱一桩的建筑物、构筑物应全部进行完整性检测，对非一柱一桩时，当工程地质条件复杂，或对桩基施工质量有疑问时，应由设计方按有关规决定增加试桩数量。

（3）  检测方法

①  检测前必须检查仪器的使用状态。

每年应由国家法定计量单位进行标定，精度要达2%以上。

试验用锤击必须具备足够的锤击能量

②  对需要进行检测的混凝土灌注桩，桩身混凝土强度满足大于等于28d的强度，桩顶必须处理，要凿除顶部强度较低的混凝土，将桩接长至地坪以上1.5～2倍桩经处，所有主筋均需接至桩顶保护层以下并对桩顶进行加强保护，桩顶混凝土≥C30。

同时在锤与桩顶之间设置；有效垫层。

③  在桩身两侧对称安装两只加速传感器和应变传感器。

它们与桩顶之间的距离应≥1.5倍桩经。

在进行高应变动测时，必须同时量测每次锤击下桩的最终贯入度。

为使桩周土产生塑性变形，单击贯入度不宜小于2.0mm。

应力和加速度必须随时间连续测定和采样。

在检测过程中要不断比较桩身材料实测阻抗与理论阻抗的关系，锤击时实测力与速度峰值应成正比，如果不符，应立即停捶检查。

高应变试验应采用实测曲线拟合分析确定CASE阻尼系数值，拟合计算桩数不宜少于试桩总数30%并不少于5根。

（4）  结果评定

①  应力不应有负值；

②  应力和速度的尾部应归零

③  一般情况下t1-t2时间段（速度曲线）在F（t）（力曲线）的下方

④  信号前沿，Z.•V（T）和F（t）曲线基本重合，且共同达到峰值

⑤  FMX（最大打击力）与FHM（根据锤击动量估算的最大打击力）接近、

⑥  最大的动位移超过2～5mm

⑦  信号无交流震荡干扰

⑧  桩底反射明显

⑨  信号不削顶

⑩  用拟合法时，拟合曲线完成或拟合系数值，灌注桩不宜大于5%，预制桩不宜大于3%

⑪  用拟合法时，计算与实测的锤击数（贯入度）接近

（5）  报告审核

①  波形及有关参数是否符合上述结果评定的要求

②  报告中有部分或全部采用拟合法计算承载力

③  实测承载力应与设计承载力对照

④  高应变动测可用与部分验收，不宜作为设计依据；宜进行静载荷试验作为设计依据

 2、低应变动测

   低应变动测主要采用弹性反射法。

它是将桩视为一维的弹性杆件，在桩顶施加一冲击力，产生应力波。

应力波沿桩身传播，当遇到波阻抗存在差异的界面，就会产生反射信号，反射信号由旋转于桩顶的传感器所接收，再对反射信号进行分析以判断桩的质量情况。

（1）  检测目的

主要对各类灌注桩进行质量普查，检查桩身完整性，是否有断桩、夹泥、离析、缩颈等缺陷存在并基本定位。

对钢筋混凝土预制桩、预应力混凝土桩、钢管桩等桩，主要用于检查桩身完整性。

（2）  检测数量

 采用随机采样的方式抽检，进行低应变动测的桩数，不应少于总桩数的30%，且不得少于10根，对于独立承台形式的桩基础工程必须增加检测比例直到100%检测。

动测后不合格的桩比例过高时（占抽检总数5%以上），宜以相同的百分比进行扩大抽检，设计单位认为需要时，可扩大到普检。

对同一工程中的同一批桩中有疑异的桩，宜采用多种方法同时进行检测，并进行综合分析

（3）  检测方法

 检测前，先进行截桩处理至设计标高，凿去疏松部分后用砂轮磨平，安装传感器、放大器、数据采集装置、记录显示器（目前常用的PIT动测仪已一体化）。

然后在桩顶施加冲击力产生应力波，应力波沿桩身传播至桩底或遇界面产生反射信号，再由传感器接收，经分析计算，产生检测结论。

（4）  结果评定

①  根据时域波形，比较入射波于反射波到达时刻及其振幅、相位、频率等特征，进行判断和计算；而波阻抗Z=ｐVA,ｐ为密度、V为速度、A为截面积，很显然，波阻抗的差异主要来源于密度、面积的变化。

当桩的密度变化大时，就可能存在着混凝土的疏松、夹泥、离析等；面积变化大时，就可能存在扩颈、缩颈、裂缝、断桩等。

波阻抗差异越大，反射信号就越强烈。

②  完整性良好的单桩具有下列特征：

a.  桩底反射明显，无缺陷反射波存在（需要说明，无桩底反射的不一定是坏桩，有桩底反射的一定是好桩）

b.  波形规则，波列清晰，完整桩之间波形特征相似

c.  桩身混凝土平均波速较高

③  完整性存在缺陷的桩具有下列情况：

a.  桩的界面反射明显，反射信号到达要小于桩底反射时刻

b.  波形受到干涉，波的振幅、相位、频率相对正常桩的波形出现异常，缺陷严重时，易形成多次反射，振幅较大

④  低应变动测桩身质量评定等级宜为四类（重点）：

a.  无缺陷的完整桩

b.  有轻度缺陷，但基本不影响原设计桩身结构强度的桩

c.  有明显缺陷，影响原设计桩身结构强度的桩（可部分利用或降级使用）；

d.  有严重缺陷的桩（废桩）。

（5）  报告审核

①  审核报告结论是否符合规要求

②  审看波形图

   无缺陷波形图，有桩底反射；有浅部缺陷波形图；有两次反射的波形图

3.目前有关常用的动测法介绍如下：

（1）打桩分析仪法

  是采用大应变打桩分析仪检测桩的承载力，大应变PDA是根据CASE法原理设计的专用仪器，试验时用锤锤击桩顶，然后根据桩顶实测到的力和速度随时间变化的规律，通过简单计算确定壮的承载力和断桩结构的完整性，包括缺陷程度和缺陷位置。

分析、显示、记录由打桩分析仪及配套仪器自行完成

（2）水电效应法

   由激振系统电路放电，每次以模拟信号变成一组数据信号，然后输入到信号处理机中，经过变换得出频谱图。

是利用测出的波形曲线和频谱曲线的形态来判断断桩的位置。

  （3）应力波反射法

    当应力波在一根均匀的杆件中传播时，其大小不发生变化，波的传播方向与压缩波中质点运动方向相同，于拉伸波中质点运动方向相反，应力波反射法检测桩的完整性就是利用应力波的这种特征。

当桩身某截面出现扩颈、缩颈、断裂或有泥饼等情况时，就引起阻抗的变化，从而使一部分波产生反射并到达桩顶，由在桩顶安装的拾振器测试并记录下来，则可判断出桩的结构完整程度。

  （4）声波透射法

    此法是利用波幅比声速对缺陷反应更灵敏，使用接受信号能量平均值的一半作为判定缺陷临界值。

此法适用于检测桩经大于0.6m的混凝土灌注桩的完整性。

  （5）机械阻抗法

    本方法有稳态激振和瞬态激振两种方式，适用于检测桩身混凝土的完整性，推定缺陷类型及其在桩身中的部位。