P941501桩基试验规范.docx
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P941501桩基试验规范
ISSN0335-3931
法国规范NFP94-150-1
1999年12月
分类指数：
Ｐ94-150-1
ICS：
９３．０２０
土壤:
勘察和检验
单独桩基静力载荷试验
—第一部分：
压缩法
E：
土壤:
勘察和检验-单独桩基静力载荷试验—第一部分：
压缩法
D：
土壤:
勘察和检验-单独桩基静力载荷试验－第一部分：
压缩法
被批准的法国规范
1999年11月20日，此规范由规格化法国协会总经理确定，1999年12月20日生效。
该规定旨在取代1991年10月份颁布的第NFP94-150号规范。
相符对应本资料公布之日，在世界范围内，还没有任何其他关于此领域的标准或制定此领域标准的计划问世。
分析
本规范旨在通过压缩法对土壤进行原位静力进行测试。
本文件确定了压缩法进行土壤原位静力实验的应用领域，实验原则，以及实验方法，规定了计算各种不同指数的方法，同时还明确了需要表述的结果。
描述着 国际专业技术术语词库：
土壤，地基桩，现场实验，静力实验，压缩实验
修改与被取代的标准相比，本规范在实验参照，符号表示，编撰体系，分离实验状桩和实验控制桩，以及实验控制桩的填充方法等方面皆作了一定的更改。
更正
由规格化法国协会出版发行（AFNOR），巴黎DEFRENCE地区欧洲塔92049
电话：
0142915555—国际电话：
+33142915555
规格化法国协会1992规格化法国协会1992第一次印刷99-12
土壤的勘探和试验BNSRP94
规格化委员会成员
规格化委员会成员
主席:
先生PAREZ
秘书：
先生BIGOT——巴黎东部地区道路桥梁实验室—DREIF
先生AMAR道路桥梁中心实验室
先生BARNOUDGEOTEC
先生BLONDEAU职业技术预防和监察委员会
先生CASSAN法国FONDASOL公司
先生CHAILLOT法国国营铁路公司
先生DORE法国MECASOL公司
先生IAGENDRE法国SIMECSOL公司
先生LEGENDRE法国全国承包商联盟——钻探，凿井，以及路基铺设部门
先生MALATERRE法国电力公司—TEGG—DGG
先生PAREZSOL-ESSAI公司
先生PHIKIPPONAT土木工程工会联盟
女士PINEAU规格化法国协会
先生RINCENTRINCENT房建与公共工程公司
先生ZERHOUNISOLEN土木工程公司
NFP94-150-1
目录
页码
前言
1应用领域………………………………………………………………………………5
2标准化参照……………………………………………………………………………5
3实验原则…………………………………………………………………………5
4总则。
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4.1定义。
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4.1.1表示方法和符号。
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7
4.1.2尖端左作用—边缘摩擦。
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7
4.1.3单一边缘摩擦。
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9
4.2试验分组。
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9
4.2.1分离试验。
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4.2.2控制试验。
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4.2.3装载和卸载过程。
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5试验仪器和试验材料。
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5.1.1反应系统所用仪器及材料。
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5.2轴向静力的获取和运用时所需仪器和材料。
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5.3测量和定位仪器。
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12
5.3.1测量时间的仪器。
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12
5.3.2测量桩顶移动距离所需仪器。
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12
5.3.3测量力度所需仪器。
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14
5.3.4测量温度所需仪器。
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5.3.5大小观察计。
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5.3.6基础参照。
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15
5.3.7安全保护措施。
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6试验方法……………………………………………………………………………15
6.1试验样品的准备。
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6.1.1工程和施工地点的相关数据。
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6.1.2用于实验的桩的相关数据。
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6.1.3桩的准备。
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16
6.1.4试验桩设置好于实验结束之间的时间间隔。
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16
6.1.5试验控制和检测。
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17
6.2试验完成。
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18
6.2.1分离试验。
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18
6.2.2控制试验。
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19
6.2.3试验过程监测。
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20
7计算和结果表达。
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20
7.1分离试验结果表述。
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20
7.1.1各个轴承上桩顶与桩的中部以及底部之间的距离an。
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20
7.1.2斜率αn。
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20
7.1.3分裂部位的填充QLE。
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20
7.1.4徐变临界点的填充QC。
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7.1.5柱身力量的分布情况。
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20
7.2控制试验。
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8试验报告。
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附件A（标准）：
校正和检测
A．1试验仪器和材料的校正——按照标准进行校正。
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A．2试验报告的核实。
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附件B（标准）桩的相关数据。
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B．1桩的力量。
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23
B．2桩的平均边缘摩擦力。
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B．3桩在土壤中移动时产生的边缘摩擦力。
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B.4桩的顶部移动时产生的边缘摩擦力。
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附件C（参考）试验报告——样本。
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NFP94-150-1
前言
本文件主要对于土壤原位静力试验第一部分内容制定的相关规范。
该部分的试验主要是通过压缩力量对于土壤样品进行处理。
这个步骤包括两个填充过程：
第一步试验是对土壤在桩的作用下发生分裂情况测试，第二步则是对桩的控制力测试试验。
旨在使土壤发生分裂的填充试验主要是为了了解桩在土壤和桩的相互作用下的最大承载力。
桩的控制力测量试验主要是针对用于施工的桩而言的，旨在了解该桩的施工能力，融入土壤的能力以及桩的顶部发生位移时其状态。
第二部分的试验则是通过拉力作用来对土壤的性质加以测定。
1应用领域
本规范主要是采用原位静力来测量地基较深处土壤样品的性质，主要是钻孔桩或者冲击桩，挖井器或者挡杆，以及其他各种各样可以作用于较深处土壤的器械或者工艺来进行试验。
该试验主要包括两大过程：
⏹土壤的分裂情况试验
⏹在Qe力量作用下桩的承载能力试验。
2标准化参照
编纂本文件时，参阅了大量的规格化参照，这些规格化参照被引用在文章中适当的地方，公告被列举如下。
对于注明日期的参照，这个公告之后的任何一个修改和改正应用于此法国规范，前提条件是如果这个修改与改正已经被编入到此规范中。
对于未注明日期的参照，公告的最后版本作为应用的参照。
NFEN1536，特殊土方工程的实施——打孔桩（分级指数：
P94-310）
NFEN12699，特殊土方工程的实施——土壤加压输送桩（分级指数：
Ｐ34-311）。
NFEN1538，特殊土方工程的实施——支架的结构（分级指数：
P94-320）
NFP94-150-1
3试验原则
试验原则如下：
—根据制定好的试验计划，通过轴承向桩的顶部不断施加压力
—测量桩的顶部在压力作用下的位移，以及轴体外形的变化情况（图二）。
图例
1，填充之前桩的顶部
2，填充过后桩的顶部
3，地面
4，桩
Qs土壤对于桩的轴体的摩擦
Qp顶点的作用力
图一原位静力作用于桩的试验—原则
图例：
S桩的顶部位移
Q桩的顶部的填充
图二：
桩的顶部在原位静力作用下的位移曲线图— 样本
4总则
4.1定义
4.1.1表示方法和符号
A为图三中所示的主轴的横断面面积。
ae为桩的顶部在轴承Qe作用下，1至60分钟之间内发生的位移
an为桩的顶部在指数为n的轴承作用下，1至30分钟之间内发生的位移
B为桩的宽度，而桩的右侧可以使圆形，方形或者长方形，
Be为桩的横断面的形状不能保证其侧面为圆形，方形或者长方形时的桩的宽度：
Be=4A/P。
D为桩在地面上的高度
E为桩发生形变的长度
L为整个装的长度
L。
为实验之前桩还没有插进土壤里时的长度
n为与此轴承相符的指数
NFP94-150-1
P为桩的最小平坦凸面的周长
Q为试验过程中向桩的顶部施加的原位静力
QCE为填充试验结束之后，所测出的能够使桩发生变形的徐变临界力
Qe为用于检验的桩的承载能力试验过程中桩所能够承受的最大压力。
QELU为桩的最大承载能力
QELS为桩实际最大承载能力
QG为制造桩的材料的最大承载力
QL根据各种已有土木工程数据估算的最大力量
QLE为一般情况下桩的承载能力
Qp为桩顶点的反应力
Qs为土壤与整个桩相互作用时，轴向的应力
qsi为桩上i长度距离所产生的边缘摩擦力。
Qmax为分裂试验开始之前预计需要施加于桩的最大力量
S为桩的顶部的位移
S30为轴承开始作用后，第30分钟时的位移情况
S60为轴承开始作用后，第60分钟时的位移情况
SLE为土壤分裂情况测试试验过程中，桩处于最大承载力时其顶部发生的位移
Se为检验桩的控制力的试验过程中，桩的承载力处于Qe时其顶部发生的位移
an为承载力为n的桩在30分钟和60分钟之间时，曲线图上的斜率随时间的变化值。
ΔLi为桩上i段的长度
ΔQi为作用于桩上i段距离长度上的最大力量和最小力量之间的差值
图例Be=4A/P
图三：
桩右侧面的一般性质
NFP94-150-1
4.1.2尖端左作用—边缘摩擦
桩的承载力（Q）由该桩的顶点的力量（Qp）和其边缘摩擦力（Qs）两部分构成
Q=Qs+Qp
4.1.3单一边缘摩擦
对于桩上某段长度为ΔLi，最小平坦凸面的周长为P，且作用于上的最大力量和最小力量的差值为ΔQi,其单一边缘摩擦力qsi的计算方法如下：
4.2试验分组
4.2.1分离实验
进行此步操作时，一定要严格遵守6.2.1中规定的试验方法。
整个试验的主要目的是测量桩对土壤的最大承载力以及此时对应的桩的最大变形量。
该变形量以桩处于最大变形量为计算标准。
4.2.2控制试验
根据第6.2.2的要求，此试验主要是针对用于施工的桩，且试验过程就在实际施工过程中进行。
桩所能够承受的最大压力Qe的大小主要是由该桩在使用时的最大承载能力QELS来确定。
4.3加载和卸载过程
通过轴承向桩的顶部施加压力。
每个装载轴承都要在一定的时间内保持一个固定状态不变。
上一个轴承与下一个轴承之间的衔接时间不得超过1分钟。
卸载步骤仍然通过这些轴承来进行。
5试验仪器和试验材料
整个试验过程中必须用到以下仪器（见图四）:
—反应基座系统
—对桩施加力量的系统
—测量和定位系统
NFP94-150-1
图例
1地面
2桩
3反应系统
4原位静力的集中和运用系统
5数据的获取
5.1接受存储数据
5 .2力
5. 3位移
5.4时间
5.5温度
6 地位基点
图四：
实验过程所用的仪器—原则
NFP94-150–1
5.1反力系统所用仪器及材料
进行试验时，采用的反力系统必须满足以下条件：
—能够承受6.1.2中预测的能够作用于桩的最大力Qmax,
—当对该反力基座施加最大力量的时候，不会使其发生形变
—不会对周围的土壤产生影响，因为试验过程中，桩对于土壤的变化非常敏感
—桩的顶部留有一定的空间装载物体，以便向里面加入测量仪器来测量某些相关数据
注意：
如果试验过程中在土壤上放置了压块的话，在进行试验之前一定要测量出此压块对于地面的压力情况。
如果该试验是通过固定拉杆来进行的话，则拉杆的预埋锚固区域与该桩的轴和桩底之间的距离一定要大于3米（见图五）。
如果是通过垂直桩来进行试验的话，则被试验桩与用于承受反力的桩的主轴之间的距离至少要大于2米，而且这段距离至少要达到他们二者直径之和的1.5倍。
图例
1地面2桩3固定拉杆4固定拉杆的预埋锚固区
5可能的固定区域
图五：
采用固定拉杆进行试验的固定区域
NFP94–150-1
5.2原位静力的获取和运用时所需仪器和材料
试验过程中使用到的仪器必须满足以下要求
⏹对于桩和反应系统施加一个大于等于Qmax的原位静力，同时要注意不要让桩和反力系统发生变形
⏹此原位静力的作用过程必须与轴承的作用过程一致，而且此原位静力的读数变化必须小于等于2%.
⏹每个轴承的作用过程至多为1分钟，1分钟之后立即使其停止运转。
可以采用一个球形铰，分散板或者其他的类似系统使得原位静力能够均匀作用到桩上。
5.3测量和定位仪器
5.3.1测量时间的仪器
在该试验中，测量时间的仪器必须精确到秒。
5.3.2测量桩顶移动距离所需仪器
测量桩顶位移大小的试验过程中必须使用到以下三种仪器：
a）连在一个定位点上的若干传感器
这些传感器必须具备以下性质：
—用于测量桩顶位移的刻度长度至少要达到事先预计的该桩桩顶位移的1.2倍。
—桩顶在原位静力作用下的位移至少要通过三点来测量，且这三点的重心必须要与桩的主轴线重合
—桩顶在水平面上移动的距离至少要通过两个不同的垂直方向来测量（见图六）。
—测量装顶移动距离的误差不得超过以下标准（取其中较小者）：
——0.1毫米
——读数的2/1000
b）定位点
桩顶移动的距离必须通过许多定位点来确定，按照惯例，这些定位点与桩所在点的距离至少要达到3米，而且定位点不能受到反力基座的影响。
c）高程测量仪
桩顶移动的距离和定位点必须通过光学高程测量仪来测定。
使用高程测量仪可以将桩顶移动距离的值精确到1毫米
注意：
如果条件允许的话，最好将测量体系避光放置，因为温度的变化对于测量结果有很大的影响。
此外，很多情况都有可能影响到测量结果， 例如：
震动，这就需要尽可能地将试验地点的所受的各种震动的影响控制在允许范围之内，如果实在无法做到这一点的话，就需要在试验过程中，定期地测量震动的大小。
NFP94-150-1
图例
1桩
2测量板
3传感器测头在静作用下纵向移动距离的定位
4传感器测头在横断面上横向移动距离的定位
5地面
图六：
桩的纵向和横向移动距离的测量设备 — 样本
NFP94-150-1
5.3.3测量力值所需的仪器
a）桩顶部的作用力
此作用力必须通过由一个专门仪器进行测定（见图7）
测量结果的误差必须小于以下两个数据（其中较小者）
—测量结果的5%
—桩的最大承载力的1%
图例
1地面
2桩
3测量板
4实验的实施系统和测量仪器
5同类系统
6反应过程的表现
7作用于桩是的力
图七：
测量作用于桩的顶部的力量的设备
b）轴柱的测量设备
为了到达本试验的既定目标，就必须测量作用于桩轴线上的力，因此，在安置桩之前就必须确定测量仪器的类型，数目以及他们的位置 。
NFP94-150-1
5.3.4测量温度所需仪器
进行该试验时，一定要测量出试验地点在避光条件下的温度，其误差不得超过±1摄氏度。
5.3.5其他测量仪器
试验者无论采用何种方法来记录测量的数据，都必须采用一种可以同时记录时间，位移，作用力和温度情况的方法。
5.3.6基础参照物
为了防止试验过程出现意外情况而对试验结果造成一定的影响，试验人员一定要把定位仪器安置在一个不受外界影响的参照区域里，该区域必须位于试验地点和试验仪器的影响之外。
5.3.7安全保护措施
在试验地点必须设置安全警告牌，除了参与试验人员以外，其他任何人不得出入试验区域。
6试验方法
6.1试验准备
试验开始之前，一定要尽可能的了解试验地点的相关信息，此外，还要了解试验目的以及桩的有关性质。
接着将各种材料安装到位，注意在正式试验之前一定要对测量仪器进行检测和校正。
6.1.1工程和施工地点的相关数据
⏹试验地点概况
⏹附件中涉及到的通过对土壤进行研究以后获得该土壤各个性质之间的关系。
6.1.2用于试验的桩的相关数据
—桩的安装图
—试验方法以及试验过程采用的科技手段
—该桩的安装日期，以及安装过程中的事故记录（如果出现问题的话）。
—桩的某些特点
a）桩的性质（制作材料）
—木头桩（木材的来源，所使用的能源，桩的表面性质，以及可能采用的处理方法）。
—水泥（水泥的成分，水泥的凝结日期，抗断裂的程度，这里要详细描述出其组成和定位的方法，可塑性程度，钢材中所采用的钢铁的性质）。
—金属（该金属的色差，可塑性，以及型材）。
NFP94-150-1
b）试验的实施
—钻孔
—沉桩（冲击法，振冲法，液压法，螺旋固定法，或者这几种方法相结合）。
—钻探和灌浆密封
—取下套管（取下部分套管的长度和厚度）
—外管为金属质地的桩的排空，填充以及测量管内不同材料的分布情况
c）相关的几何数据
——长度L
——桩A的横断面面积
——钢筋加固件的横断面面积（如果使用钢筋加固件的话）
——在垂直方向偏离程度
d）制作桩的不同材料的形变极限QG
e）试验过程中，如果桩在在原位静力作用下出现以下情况，其承受极限QELU和使用极限QELS：
—试验过程中，如果使用可更换的伸长计来测量该桩某些部位的位移，一定要对试验中的伸长机构的备用管进行定位以便于计算伸长值。
—根据一些土木工程数
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