地基及桩基础检测

第8章地基及桩基础检测Chapter8InspectionofGroundBaseandPileFoundation-PAGE242--PAGE241-地基及桩基础检测Chapter8InspectionofGroundBaseandPileFoundation目录ContentsTOC\o"1-4"\h\z\uHYPERLINK\l"_Toc182892551"8.1地基承载力的检测（inspectionofGroundsbearingcapacity）203HYPERLINK\l"_Toc182892552"8.1.1地基土的载荷试验（groundsstaticloadingtest）203HYPERLINK\l"_Toc182892553"1．加载装置与量测仪器（loadingequipmentandmeasuringdevice）203HYPERLINK\l"_Toc182892554"2．现场试验（fieldtesting）204HYPERLINK\l"_Toc182892555"3．数据分析（datainterpretation）205HYPERLINK\l"_Toc182892556"8.1.2复合地基载荷试验（compositegroundsstaticloadingtest）207HYPERLINK\l"_Toc182892557"1．加载装置（loadingequipment）207HYPERLINK\l"_Toc182892558"3．数据分析（datainterpretation）208HYPERLINK\l"_Toc182892559"8.2桩基静载试验（staticloadingtestofpilefoundation）208HYPERLINK\l"_Toc182892560"8.2.1单桩静压试验（singlepilestaticpressuretesting）208HYPERLINK\l"_Toc182892561"1．加载装置与量测仪器（loadingequipmentandmeasuringdevice）208HYPERLINK\l"_Toc182892562"2．现场试验（fieldtesting）210HYPERLINK\l"_Toc182892563"3．数据分析（datainterpretation）211HYPERLINK\l"_Toc182892564"8.2.2单桩静拔试验（singlepilestaticpull-outtesting）212HYPERLINK\l"_Toc182892565"1．加载装置及测试仪器（loadingequipmentandmeasuringdevice）212HYPERLINK\l"_Toc182892566"2．现场试验（fieldtesting）213HYPERLINK\l"_Toc182892567"3．数据分析（datainterpretation）213HYPERLINK\l"_Toc182892568"8.2.3单桩水平荷载试验（singlepilehorizontalloadtesting）213HYPERLINK\l"_Toc182892569"1．加载装置和量测仪器（loadingequipmentandmeasuringdevice）213HYPERLINK\l"_Toc182892570"2．现场试验（fieldtesting）214HYPERLINK\l"_Toc182892571"3．数据分析（datainterpretation）214HYPERLINK\l"_Toc182892572"8.3桩基动力检测（dynamicinspectionofpilefoundation）216HYPERLINK\l"_Toc182892573"8.3.1低应变法（lowstraintestinging）216HYPERLINK\l"_Toc182892574"1．量测仪器与装置(measuringsetup)216HYPERLINK\l"_Toc182892575"2．现场试验（fieldtesting）217HYPERLINK\l"_Toc182892576"3．数据分析（datainterpretation）218HYPERLINK\l"_Toc182892577"8.3.2高应变法（highstraindynamictesting）220HYPERLINK\l"_Toc182892578"本章小结（summary）224HYPERLINK\l"_Toc182892579"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。地基基础的检测内容非常广泛，凡是影响建筑物可靠性的因素都可能成为检测的内容。地基基础的检测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、施工和既有建筑可靠性鉴定全过程的一项重要工作。本章将系统介绍地基承载力检测、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要影响范围内的承载力。深层平板载荷试验可适用于确定深层地基土层及大直径桩桩端土层在承压板下应力主要影响范围内的承载力。载荷试验的方法就是在拟建建筑场地上，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形或圆形承压板，在其上逐级施加荷载，测定相应荷载作用下地基土的稳定沉降量，分析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，而且直接对天然埋藏条件下的土体进行的现场模拟试验。所以，对于建筑物地基承载力的确定，此方法比用其他测试方法更接近实际。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。1．加载装置与量测仪器（loadingequipmentandmeasuringdevice）目前常用的静载试验设备如图8.1.1所示。图8.1.1（a）、（b）装置均用油压千斤顶加荷，这种试验装置加荷、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（a）中，油压千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（b）、（c）、（d）中油压千斤顶的反力均由旋入土中的地锚来承担。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，其面积应为0.25m2或0.5m2，目前工程上常用的是0.707m×0.707m和0.50m×0.50m。对于均质密实的土如Q3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，承压板的面积不应小于0.5m2。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于承压板直径（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间。而且，在试验开始前应保持土层的天然湿度和原状结构。当被试土层为软粘土或饱和松散砂土时，承压板周围应预留200~300mm厚的原状土作为保护层。当试验标高低于地下水位时，应先将地下水位降低至试验标高以下，并在试坑底部铺设50mm的砂垫层，待水位恢复后进行试验。承压板与土层接触处，一般应铺设厚度不超过20mm的中砂或粗砂层，以保证底板水平，并与土层均匀接触。对深层平板载荷试验的承压板应采用直径为0.8m的刚性板，紧靠承压板外侧的土层高度应不小于80cm。图8.1.1几种常用的静载试验设计结构略图1－承压板；2－千斤顶；3－木垛；4－钢梁；5－钢锭；6－百分表；7－地锚；8－桁架；9－立柱；10－分力帽；11－拉杆；（图8.1.1几种常用的静载试验设计结构略图1－承压板；2－千斤顶；3－木垛；4－钢梁；5－钢锭；6－百分表；7－地锚；8－桁架；9－立柱；10－分力帽；11－拉杆；（b）（a）（c）（d）试验加荷方法应采用分级维持荷载沉降相对稳定法（慢速法）。浅层平板载荷试验加荷分级不应少于8级。最大加载量不应小于设计要求的两倍。深层平板载荷试验加荷等级可按预估极限承载力的1/10~1/15分级施加。每级加荷后，第一个小时内按间隔10、10、10、15、15min，以后为每隔30min测读一次沉降。当在连续2小时内，每小时的沉降量小于0.1mm时，则认为已趋稳定，可加下一级荷载。试验点附近应有取土孔提供土工试验指标，或其他原位测试资料，试验后，应在承压板中心向下开挖取土试验，并描述2.0倍承压板直径（或宽度）范围内土层的结构变化。浅层平板载荷试验在试验过程中出现下列现象之一时，即可认为土体已达到极限状态，应终止试验：（1）承压板周围的土体有明显的侧向挤出，周边岩土出现明显隆起或径向裂缝持续发展；（2）本级荷载的沉降量大于前级荷载沉降量的5倍，荷载与沉降曲线出现明显陡降；（3）在某级荷载下24h沉降速率不能达到相对稳定标准；（4）总沉降量与承压板直径（或宽度）之比超过0.06。深层平板载荷试验在试验过程中出现下列现象之一时，即可认为土体已达到极限状态，应终止试验：（1）沉降量急骤增大，荷载~沉降（~)曲线上有可判定极限承载力的陡降段，且沉降量超过0.04(为承压板直径）；（2）本级荷载的沉降量大于前级荷载沉降量的5倍；（3）在某级荷载下24h沉降速率不能达到相对稳定标准；（4）当持力层土层坚硬，沉降量很小时，最大加载量不小于设计要求的2倍。3．数据分析（datainterpretation）静载试验的主要成果是p-s曲线及在一定压力p下的s-t关系曲线。试验资料主要有以下应用：（1）确定地基土的承载力图8.1.2p-s曲线拐点法图8.1.3缓变型p-s曲线根据静载试验资料确定地基土的承载力，应根据图8.1.2p-s曲线拐点法图8.1.3缓变型p-s曲线1）拐点法当p-s关系曲线有较明显的直线段时，一般就用这直线段的拐点所对应的压力p0（即临塑压力或比例界限压力）值，作为地基土的承载力特征值，见图8.1.2。图8.1.4lgp-lgs曲线图8.1.5p-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lgp-1gs图8.1.4lgp-lgs曲线图8.1.5p-曲线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/b（b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，当承压板面积为0.25~0.5m2时，可取s/b=0.01~0.015所对应的压力作为地基土的承载力特征值，但其值不应大于最大加载量的一半。3）极限荷载法当p-s曲线上第一拐点p0出现后，土体很快达到破坏状态，即与接近时，可用除以安全系数K作为地基土承载力的特征值；也可取相对沉降s/b＝0.06所对应的荷载作为极限荷载。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，此时，地基土的承载力特征值还可以按下式确定：（8.1.1）式中一地基土承载力特征值，kPa；一经验系数，一般选用3～5。由上式确定的地基土承载力特征值要比值大，对于基础与上部结构刚度较好、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p-s曲线的直线段（即第I阶段），用下式计算值：（8.1.2）式中—承压板直径，m。当为方形板时B=2；—方形板面积，m2；—曲线直线段的斜率，kPa/m；—地基土的泊松比，对于砂土和粉土，＝0.33；对于可塑－硬塑粘性土，＝0.38；对于软塑－流塑粘性土和淤泥质粘性土，＝0.41。当p-s曲线的直线段不明显时，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，但此时应与其他原位测试资料比较，综合考虑确定值。在应用载荷试验资料确定地基土的承载力和变形模量时，必须注意两个问题：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倍承压板边长或直径，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；二是在沿海软粘土分布地区，地表往往有一层“硬壳层”，当用小尺寸的承压板时，常常受压范围还在地表“硬壳层”内，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，载荷试验资料的应用是有条件的，在进行载荷试验时，要充分估计到试验影响范围的局限性，注意分析试验成果与实际建筑地基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载荷试验；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验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图8.1.6承压板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，由增强体和周围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级和场地复杂程度，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。复合地基载荷试验用于测定承压板下应力主要影响范围内复合土层的承载力和变形参数。复合地基的载荷试验包括单桩复合地基载荷试验和多桩复合地基载荷试验。1．加载装置（loadingequipment）（1）单桩复合地基载荷试验的承压板可用圆形或方形，面积为一根桩承担的处理面积；多桩复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（或形心）应与承压板中心保持一致，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，垫层厚度取50～150mm，桩身强度高时宜取大值。试验标高处的试坑长度和宽度，应不小于承压板尺寸的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，总加载量不宜少于设计要求值的2倍。（2）每加1级荷载前后应各读记承压板沉降1次，以后每半小时读记1次。当1小时内沉降增量小于0.lmm时，即可加下1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1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：1）沉降急骤增大、土被挤出或压板周围出现明显的裂缝；2）累计的沉降量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）卸荷要求卸载级数可为加载级数的一半，等量进行，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（datainterpretation）复合地基承载力特征值按下述要求确定：（1）当p-s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，而其值又小于对应比例极限荷载值的1.5倍时，可取极限荷载的一半；（3）按相对变形值确定：1）振冲桩和砂石桩复合地基：对以粘性土为主的地基，可取s/b或s/d等于0.015所对应的压力（s为载荷试验承压板的沉降量；b和d和分别为承压板宽度和直径，当其值大于2m时，按2m计算）对以粉土或砂土为主的地基，可取s/b或s/d等于0.012所对应的压力。2）土挤密桩复合地基，可取s/b或s/d等于0.010~0.015所对应的荷载；对灰土挤密桩复合地基，可取s/b或s/d=0.008所对应的压力。3）深层搅拌桩或旋喷桩复合地基，可取s/b或s/d等于0.006所对应的压力。4）对水泥粉煤灰碎石桩或夯实水泥土桩复合地基，当以卵石、圆砾、密实粗中砂为主的地基，可取s/b或s/d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s/d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）桩基静载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载，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。桩基础静载试验分为竖向荷载试验与水平荷载试验。竖向荷载试验又可分为静压试验和静拔试验。8.2.1单桩静压试验（singlepilestaticpressuretesting）1．加载装置与量测仪器（loadingequipmentandmeasuringdevice）一般采用油压千斤顶加载，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。（a）（b）图8.2.1锚桩法反力装置（a）俯视图；（b）（a）（b）图8.2.1锚桩法反力装置（a）俯视图；（b）侧面图1－锚梁；2－试桩；3－横梁；4－锚桩；5－千斤顶；6－百分表压重法，也称为为堆载法，是是在试桩的的两侧设置置枕木垛，上上面放置型型钢或钢轨轨，将足够够重量的钢钢锭或铅块块堆放其上上作为压重重，在型钢钢下面安放放主梁，千千斤顶则放放在主梁与与桩顶之间间，图8.2.2压重法反力装置1－试桩；2－千斤顶；3－百分表；4－基准桩；5－钢板；6－主梁；7－枕木；8－堆放的荷载；9-次梁通过千千斤顶对试试桩逐级施施加荷载，同同时用百分分表或位移移计量测试试桩的下沉沉量，如图图8.2.2所示。由由于这种加加载方法临临时工程量量较大，多多用于承载载力较小的的桩基静图8.2.2压重法反力装置1－试桩；2－千斤顶；3－百分表；4－基准桩；5－钢板；6－主梁；7－枕木；8－堆放的荷载；9-次梁测量仪表必须精精确，一般般使用百分分表、水平平仪等。支支承仪表的的基准梁应应有足够的的刚度和稳稳定性。基基准梁的一一端在其支支承桩上可可以自由移移动而不受受温度影响响引起上拱拱或下挠。基基准桩应埋埋入地基表表面以下一一定深度，不不受气候条条件等影响响。基准桩桩中心与试试桩、锚桩桩中心（或或压重平台台支承边缘缘）之间的的距离宜符符合表8..2.1的规定定。表8.2.1基基准桩中心心至试桩、锚锚桩中心（或或压重平台台支承边）的距离反力系统基准桩与试桩基准桩与锚桩（或或压重平台台支承边）锚桩法反力装置置≥4d≥4d压重法反力装置置≥2.0m≥2.0m注：当试桩直径径（或边长长）小于或或等于8000mm时时，可为试试桩直径（或或边长）的的5倍；当试试桩直径大大于8000m时，上述距距离不得小小于4m。试桩受力后，会会引起其周周围的土体体变形，为为了能够准准确地量测测试桩的下下沉量，测测量装置的的固定点，如如基准桩，应应与试桩、锚锚桩保持适适当的距离离，见表88.2.2。表8.2.2测测量装置的的固定点与与试桩、锚锚桩桩间的的距离锚桩数目测量装置的固定定点与试桩桩、锚桩桩桩间的最小小距离（m）测量装置与试桩桩测量装置与锚桩桩42.41.661.71.02．现场试验（ffielddtestting）（1）试桩试验时间要要求对于砂性土地基基的打入式式预制桩，沉沉桩后距静静载试验的的时间间隔隔不得少于于7d；对于粘粘性土地基基的打入式式预制桩，沉沉桩后距静静载试验的的时间间隔隔不得少于于14d；对于钻钻孔灌注桩桩要满足桩桩身混凝土土养护时间间，一般情情况下不少少于28d。此外，试试桩的桩顶顶应完好无无损，桩顶顶露出地面面的长度应应满足试桩桩仪器设备备安装的需需要，一般般不小于6600mmm。（2）试桩的加载、卸卸载方法加载应分级进行行，采用逐逐级等量加加载。分级级荷载宜为为最大加载载量或预估估极限承载载力的1／10，其中第第1级可取分分级荷载的的2倍。卸载载应分级进进行，每级级卸载量取取加载时分分级荷载的的2倍，逐级级等量卸载载。加、卸卸载时应使使荷载传递递均匀、连连续、无冲冲击，每级级荷载在持持荷过程中中的变化幅幅度不得超超过分级荷荷载的±10％。（3）试验步骤1）每级荷载施加加后按第5、15、30、45、60miin测读桩顶顶沉降量，以以后每隔30miin测读一次次。2）试桩沉降相对对稳定标准准：每1小时内的的桩顶沉降降量不超过过0.1mmm，并连连续出现22次（从分分级荷载施施加后第30miin开始，按1.5h连续3次每30miin的沉降观观测值计算算）。3）当桩顶沉降速速率达到相相对稳定标标准时，再再施加下11级荷载。4）卸载时，每级级荷载维持持1h，按第15、30、60miin测读桩顶顶沉降量后后，即可卸卸下1级荷载。卸卸载至零后后，应测读读桩顶残余余沉降量，维维持时间为为3h，测读时时间为第15、30miin，以后每每隔30miin测读1次。（4）终止加载条件当出现下列情况况之一时，一一般认为试试桩已达破破坏状态，所所施加的荷荷载即为破破坏荷载，试试桩即可终终止加载。1）试桩在某级荷载载作用下的的沉降量，大大于前一级荷载沉沉降量的55倍。试桩桩桩顶的总总沉降量超超过40mm。若桩桩长大于440m，则控制制的总沉降降量可放宽宽，桩长每每增加l0m，沉降量量限值相应应地增大110mm。2）试桩在某级荷载载作用下的的沉降量大大于前一级级荷载沉降降量的2倍，且经经24h尚未达到到相对稳定定。3）已达到设计要求求的最大加加载量。4）当工程桩作锚桩桩时，锚桩桩上拔量已已达到允许许值。5）当荷载-沉降降曲线呈缓缓变型时，可可加载至桩桩顶总沉降降量60～80mmm；在特殊殊情况下，可可根据具体体要求加载载至桩顶累累计沉降量量超过800mm。3．数据分析（daataiinterrprettatioon）确定单桩竖向抗抗压承载力力时，应绘绘制竖向荷荷载-沉降（Q-s）、沉降-时间对数数（s-lggt）曲线，需需要时也可可绘制其他他辅助分析析所需曲线线。当进行行桩身应力力、应变和和桩底反力力测定时，应应整理出有有关数据的的记录表。为了比较准确地确定试桩的极限承载力，根据试桩曲线来分析。常用方法有以下几种。（1）Q-s曲线的转折折点确定法法一般认为在极限限荷载下，桩桩顶下沉量量急剧增加加，极限荷荷载就是QQ-s曲线的的转折点，即即Q-s曲线在在此点的切切线斜率急急剧增大，或或从此点后后的陡降直直线段比较较明显（8.2.3a）所示。这这种转折点点称为拐点点，由Q-s曲线直直接寻求拐拐点，从而而确定桩的的极限荷载载的方法称称为拐点法法。该法为为我国目前前各规程首首推的方法法。拐点法的缺点是是绘图所用用比例尺寸寸大小以及及荷载级大大小都会改改变Q-s曲线的的形状，影影响极限荷荷载Q的选取，并并存在一定定的人为因因素的影响响。为克服服比例尺寸寸方面的影影响，须有有统一的规规定，一般般可取坐标标轴总长ss:Q=1::1或1:2。有些时候，Q--s曲线的的转折点不不够明显，此此时极限荷荷载就难以以确定，需需借助其它它方法辅助助判断，例例如绘制各各级荷载作作用下的沉沉降－时间间（s-tt）曲线（图图8.2.3图中小写“p”均为大写的“Q”b），或采采用对数坐坐标绘制llgQ-lgs曲线，可可能会使转图中小写“p”均为大写的“Q”（a）（（a）（b）图8.2.3试桩曲线图（a）荷载－沉降（p-s）曲线；（b）沉降－时间（s-t）曲线桩的极限荷载往往往与桩顶顶下沉量有有关，由规规定的桩顶顶下沉量所所对应的荷荷载作为桩桩的极限荷荷载，我国国《建筑基基桩检测技术规规范》JGJ1006规定：：对于缓变变型Q-s曲线可根根据沉降量量确定，宜宜取s＝40mm对应的荷荷载值；当当桩长大于于40m时，宜考考虑桩身弹弹性压缩量量；对直径径大于或等等于800mmm的桩，可可取s＝0.055D（D为桩端直直径）对应应的荷载值值。（3）沉降速率法图8.2.4试桩S－lgt曲线沉降速率法是根根据沉降-时间对数数（s-lgt）曲线来分分析单桩抗抗压承载力力，取曲线线尾部出现现明显向下下弯曲的前前一级荷载载值作为单单桩竖向抗抗压极限承承载力，如如图图8.2.4试桩S－lgt曲线图中小写“p”均为大写的“Q”按照沉降随时间间变化的特特征来确定定极限荷载载的，根据据对以往大大量试桩资资料的分析析，发现桩桩在破坏荷荷载之前的的每级下沉沉量（s）与时间间（t）的对数成成线性关系系，用式8.2.1表示为为：（8.2.1）直线的斜率M在在某种程度度上反映了了桩的沉降降速率，斜斜率不是常常数，它随随着桩顶荷荷载增大而而增大，斜斜率越大则桩的的沉降速率率越大。当当桩顶荷载载继续增大大时，如发发现绘制的的s-lgt线型不是是一条直线线而是折线线时，则说说明该级荷荷载作用下下桩的沉降降速率骤增增，标志着着桩已破坏坏。因此，可可将相应于于s-lgt线由直线线变为折线线的那一级级荷载定为为试桩的破破坏荷载，其其前一级荷荷载即为桩桩的极限荷荷载。单桩竖向抗压极极限承载力力统计值的的确定应符符合下列规规定：①参加统计的试桩桩结果，当当满足其极极差不超过过平均值的的30%时，取其其平均值为为单桩竖向向抗压极限限承载力。②当极差超过平均均值的30%时，应分分析极差过过大的原因因，结合工工程具体情情况综合确确定，必要要时可增加加试桩数量量。③对桩数为3根或或3根以下的的柱下承台台，或工程程桩抽检数数量少于3根时，应应取低值。单位工程同一条条件下的单单桩竖向抗抗压承载力力特征值应应按单桩竖竖向抗压极极限承载力力统计值的的一半取值值。8.2.2单单桩静拔试试验（singglepileestaaticpulll-outttestting）单桩竖向抗拔静静载试验是是检测单桩桩竖向抗拔拔承载力最最直观、可可靠的方法法。与抗压压静载试验验一样，拔拔桩试验也也是采用了了国内外惯惯用的维持持荷载法，并并规定应采采用慢速维维持荷载法法。1．加载装置及测测试仪器（loaddingequiipmenntanndmeeasurringdeviice）加载装置可采用用由油压千千斤顶、两两根锚桩和和承载梁组组成的千斤斤顶反力装装置。试桩桩和承载梁梁用拉杆连连接，将千千斤顶置于于两根锚桩桩之上，顶顶推承载梁梁，引起试试桩上拔，试试桩与锚桩桩间中心距距离可按静静压试验中中的有关规规定确定。反力架系统应具有1.2倍的安全系数并符合下列规定：（1）采用反力桩（或或工程桩）提提供支座反反力时，反反力桩顶面面应平整并并具有一定定的强度。（2）采用天然地基基提供反力力时，施加加于地基的的压应力不不宜超过地地基承载力力特征值的的1.5倍；反力力梁的支点点重心应与与支座中心心重合。荷载测量及其仪仪器的技术术要求、桩桩顶上拔量量测量及其仪仪器的技术术要求等按按静压试验验中的规定定进行。2．现场试验（ffielddtesstingg）对混凝土灌注桩桩、有接头头的预制桩桩，在拔桩桩试验前宜宜采用低应应变法检测测桩身的完整性，为设计提提供依据。抗拔灌注注桩施工时时，应进行成成孔质量检检测，发现现桩身中、下下部位有明明显扩径的的桩不宜作作为抗拔试试验桩，对有接头头的预制桩桩，应验算算接头强度度。单桩竖向抗拔静静载试验宜宜采用慢速速维持荷载载法，需要要时，也可可采用多循循环加卸载载方法。慢慢速维持荷荷载法的加加卸载分级级、试验方方法及稳定定标准应按按静压试验验中的规定定进行，并并仔细观察察桩身混凝凝土开裂情情况。当出出现下列情情况之一时时，可终止止加载。（1）在某级荷载作作用下，桩桩顶上拔量量大于前一一级荷载作作用下上拔拔量的5倍；（2）按桩顶上拔量量控制，当当累计桩顶顶上拔量超超过1000mm；（3）按钢筋抗拉强强度控制，桩桩顶上拔荷载载达到钢筋筋强度标准准值的0..9倍；（4）对于工程桩达达到设计要要求的最大大上拔荷载载值。3．数据分析（daataiinterrprettatioon）数据整理应绘制制上拔荷载载－桩顶上上拔量（--）关系曲曲线和桩顶顶上拔量－－时间对数数（-lggt）关系曲曲线。单桩竖向抗拔极极限承载力力可按下列列方法综合合判定：（1）根据上拔量随随荷载变化化的特征确确定：对陡陡变型-曲线，取取陡升起始始点对应的的荷载值。（2）根据上拔量随随时间变化化的特征确确定：取--曲线斜率率明显变陡陡或曲线尾尾部明显弯弯曲的前一一级荷载值值。（3）当在某级荷载载下抗拔钢钢筋断裂时时，取其前前一级荷载载值。单桩竖向抗拔静静载试验极极限承载力力统计值的的确定同单桩竖向向抗压极限限承载力统统计值确定定的规定。8.2.3单单桩水平荷荷载试验（singglepileehorrizonntalloaddtesstingg）桩的水平承载力力静载试验验的目的主主要是确定定桩的水平平承载力、桩桩侧地基土土水平抗力力系数的比比例系数。单单桩水平荷荷载试验的的适用性和和试桩的选选择条件，原原则上与竖竖向静载试试验相同，但但在测试方方法和步骤骤上不同。1．加载装置和量量测仪器（loaddingequiipmenntanndmeeasurringdeviice）加载方法宜根据据工程桩实实际受力特特性选用单单向多循环环加载法或或慢速维持持荷载法，也也可按设计计要求采用用其他加载载方法。需需要测量桩桩身应力或或应变的试试桩宜采用用维持荷载载法。桩的水平荷载试试验的加载载方式如图图8.2.5所示，主主要设备由由垫板、导导木、滚轴轴（圆钢）和和卧式液压压千斤顶等组组成，采用用千斤顶而而逐级施加加荷载，反反力直接传传递给已经经施工完毕毕的桩基，用用油压表或或力传感器器量测荷载载的大小，用用百分表或或位移计量量测试桩的的水平位移移。观测装装置、加载载装置原则则上与竖向向静载试验验相同，但但应注意以以下两个方方面。其一一，反力装装置的承载载能力及其其抗推刚度度不应小于于试桩，当当采用顶推推法加载时时，反力装装置与试桩桩之间的净净间距不小小于试桩直直径的5倍；采用用牵引法加加载时，净净间距不小小于试桩直直径的100倍，且不不小于6m。其二，基基准点应设设置在受试试桩及反力力装置影响响的范围以以外，其与与试桩的净净距一般不不小于试桩桩直径的55倍，当设设置在与加加载轴线垂垂直方向或或与试桩位位移相反方方向时，间间距可适当当减小，但但不宜小于于2m。图8.2.5单桩水平荷载试验装置1－百分表；2－桩；3－千斤顶；4－导木；5－钢管；6－垫层；7－试桩2．现场试验（ffielddtestting）图8.2.5单桩水平荷载试验装置1－百分表；2－桩；3－千斤顶；4－导木；5－钢管；6－垫层；7－试桩试验加卸载方式式和水平位位移测量应应符合下列列规定：单向多循环加载载法的分级级荷载应小小于预估水水平极限承承载力或最最大试验荷荷载的1/10。每级荷荷载施加后后，恒载4min后可测读读水平位移移，然后卸卸载至零，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，直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（Y0-t）曲线，如图8.2.6图中小写的“u”均改为大写的图中小写的“u”均改为大写的“Y0”当出现下列情况况之一时，可可终止加载载。1）桩身折断；2）水平位移超过330～40mmm（软土取取40mmm）；3）水平位移达到设设计要求的的水平位移移允许值。当采用慢速维持持荷载法时时，加卸载载分级、试试验方法及及稳定标准准应按本章章第8.2..1节的有关规规定执行。3．数据分析（daataiinterrprettatioon）（1）检测数据整理理的一般要要求1）采用单向多循循环加载法法时应绘制制水平力－－时间－作作用点位移移（）关系系曲线和水水平力－位位移梯度（）关系曲线。2）采用慢速维持持荷载法时时应绘制水水平力－力力作用点位位移（）关关系曲线、水水平力－位位移梯度（）关系曲线、力作用点位移－时间对数（）关系曲线和水平力－力作用点位移双对数（）关系曲线。3）绘制水平力、水水平力作用用点水平位位移－地基基土水平抗抗力系数的的比例系数数的关系曲曲线（、）。当桩顶自由且水水平力作用用位置位于于地面处时时，值可按按下列公式式确定：（8.2.2）（8.2.3）式中—地基土水水平抗力系系数的比例例系数，kN/mm4；—桩的水平平变形系数数，m-1；—桩顶水平平位移系数数，由式88.2.3试算，当≥4.0时（为桩的的入土深度度），＝2.4441；—作用于地地面的水平平力，kN；—水平力作作用点的水水平位移，m；EI—桩基基抗弯刚度度（kN·mm2）；其中中E为桩身材材料弹性模模量，I为桩身换换算截面惯惯性矩；—桩身计算算宽度（m）；对于于圆形桩：：当桩径DD≤1m时，＝0.9（1.5D＋0.5）；当桩桩径D＞1m时，＝0.9（D＋1）。对于于矩形桩：：当边宽BB≤1m时，＝1.5B＋0.5；当边宽宽B＞1m时，＝B＋1。（2）单桩的水平极极限承载力力确定方法法1）取单向多循环环加载法时时的曲线产产生明显陡陡降的前一一级、或慢慢速维持荷荷载法时的的曲线发生生明显陡降降的起始点点对应的水水平荷载值值；2）取慢速维持荷荷载法时的的曲线尾部部出现明显显弯曲的前前一级水平平荷载值；；3）取曲线或曲线线上第二拐拐点对应的的水平荷载载值；4）取桩身折断或或受拉钢筋筋屈服时的的前一级水水平荷载值值。图8.2.6水平试验位移-时间曲线在绘制的水平试试验位移－－时间（Y0-t）曲线上，将将各级荷载载反复作用用的位移峰峰值连起来来，形成该该级荷载作作用下的位位移包络线线图8.2.6所示。若此此包络线为为上凸时，说说明在该级级荷载反复复作用下，桩桩的变形逐逐渐趋于稳稳定，试桩桩尚可进一一步承载；；若此包络络线为下斜斜时，说明明在该级荷荷载反复作作用下，桩桩的变形不不断增加，且且不稳定，使使桩趋于破破坏，故可可认为该级级荷载为桩桩的破坏荷荷载，其前前一级荷载载即为该桩桩的极限荷荷载。将水水平极限荷荷载除以安安全系数，即即可得出桩桩的横向容容许承载力力，安全系系数一般取取为2。图8.2.6水平试验位移-时间曲线8.3桩基动动力检测（dynaamicinsppectiionoofpiileffounddatioon）单桩静载试验接接近于桩的的实际工作作条件，是是一种极为为准确可靠靠的试验方方法。但是是，试验现现场所需要要的大吨位位的反力装装置，也使使其成为历历时最长、费费用最高的的一种单桩桩承载力测测试方法。为为此，多年年来国内外外在采用动动测方法来来测试桩的的承载能力力方面进行行了大量试试验研究。根根据桩基激激振后桩土土的相对位位移或桩身身所产生的的应变量大大小，国内内所采用的的动测法可可分为低应应变和高应应变两大类类。8.3.1低低应变法（lowstraainttestiinginng）低应变方法主要要用于桩身身质量的检检测。其原原理是：当当应力波在在一根均匀匀的杆中传传播时，其其大小不会会发生变化化，波的传传播方向与与压缩波中中质点运动动方向相同同，但与拉拉伸波中质质点的运动动方向相反反。应力波波反射法检检验桩的结结构完整性性就是利用用应力波的的这种性质质，当桩身身某截面出出现扩、缩缩颈或有夹夹泥截面等等情况时，就就会引起阻阻抗的变化化，从而使使一部分波波产生反射射并到达桩桩顶，由安安装在桩顶顶的拾振器器测试并记记录，由此此可以判断断桩的完整整性。1．量测仪器与装置置(meassurinngseetup))应力波反射法检检测的试验验仪器主要要是：加速速度传感器器、信号调调制装置以以及记录仪仪。（1）加速度传感器器应力波反射法由由铁锤敲击击装顶产生生振动波，敲敲击产生的的加速度较较低，一般般采用高灵灵敏度压电电式加速度度传感器放放置于装顶顶，并将采采集的加速速度数据积积分成速度度后分析。（2）信号调制装置置由信号接收、放放大、模数数转换及模模拟积分装装置组成。（3）记录装置一般采用便携式式计算机进进行记录及及分析。当当采用打桩桩分析仪或或便携式测测桩仪时，信信号采集、放放大、模数数转换及加加速度积分分等均自动动完成。检测仪器的主要要技术性能能指标应符符合现行行行业标准《基基桩动测仪仪》JG/TT30555的有关规规定，且应应具有信号号显示、储储存和处理理分析功能能。瞬态激振设备应应包括能激激发宽脉冲冲和窄脉冲冲的力锤和和锤垫；力力锤可装有有力传感器器；稳态激激振设备应应包括激振振力可调、扫扫频范围为为10～20000Hz的电磁式式稳态激振振器。测量传感器安装装和激振操操作应符合合下列规定定：①传感器安装应与与桩顶面垂垂直；用耦耦合剂粘结结时，应具具有足够的的粘结强度度。②实心桩的激振点点位置应选选择在桩中中心，测量量传感器安安装位置宜宜为距桩中中心2/3半径处；；空心桩的的激振点与与测量传感感器安装位位置宜在同同一水平面面上，且与与桩中心连连线形成的的夹角宜为为90°，激振点点和测量传传感器安装装位置宜为为桩壁厚的的1/2处。③激振点与测量传传感器安装装位置应避避开钢筋笼笼的主筋影影响。④激振方向应沿桩桩轴线方向向。⑤瞬态激振应通过过现场敲击击试验，选选择合适重重量的激振振力锤和锤锤垫，宜用用宽脉冲获获取桩底或或桩身下部部缺陷反射射信号，宜宜用窄脉冲冲获取桩身身上部缺陷陷反射信号号。⑥稳态激振应在每每一个设定定频率下获获得稳定响响应信号，并并应根据桩桩径、桩长长及桩周土土约束情况况调整激振振力大小。2．现场试验（fiieldtestting）（1）受检桩应符合下下列规定：：①当采用低应变法法或声波透透射法检测测时，受检检桩混凝土土强度至少少达到设计计强度的70%，且不小小于15MPPa。②桩头的材质、强强度、截面面尺寸应与与桩身基本本等同。③桩顶面应平整、密密实，并与与桩轴线基基本垂直。（2）测试参数设定应应符合下列列规定：①时域信号记录的的时间段长长度应在2L/c时刻后延延续不少于于5ms；幅频信信号分析的的频率范围围上限不应应小于20000Hz。②设定桩长应为桩桩顶测点至至桩底的施施工桩长，设设定桩身截截面积应为为施工截面面积。③桩身波速可根据据本地区同同类型桩的的测试值初初步设定。④采样时间间隔或或采样频率率应根据桩桩长、桩身身波速和频频域分辨率率合理选择择；时域信信号采样点点数不宜少少于1024点。⑤传感器的设定值值应按计量量检定结果果设定。（3）信号采集和筛选选应符合下下列规定：：①根据桩径大小，桩桩心对称布布置2～4个检测点点；每个检检测点记录录的有效信信号数不宜宜少于3个。②检查判断实测信信号是否反反映桩身完完整性特征征。③不同检测点及多多次实测时时域信号一一致性较差差，应分析析原因，增增加检测点点数量。④信号不应失真和和产生零漂漂，信号幅幅值不应超超过测量系系统的量程程。3．数据分析（daataiinterrprettatioon）（1）桩身波速平均值值的确定当桩长已知、桩桩底反射信信号明确时时，在地质质条件、设设计桩型、成成桩工艺相相同的基桩桩中，选取取不少于5根Ⅰ类桩的桩桩身波速值值按下式计计算其平均均值，然后根据据表8.3.1判断桩桩身混凝土土质量。（8.3..1）（8.3.2）式中—波速，mm/s；——第根受检桩桩的桩身波波速值，m/s，且；—测点以下的桩长长，m；—入射波与反射波波之间的时时间差，s。—参加波速速平均值计计算的基桩桩数量（）。当不能按上述方法法确定时，波波速平均值值可根据本本地区相同同桩型及成成桩工艺的的其他桩基基工程的实实测值，结结合桩身混混凝土的骨骨料品种和和强度等级级综合确定定。表8.3.1应应力波速与与桩混凝土土质量的关关系序号桩身混凝土质量量应力波波速/（）1极差<19202较差1920～277503可疑2750～333004良好3300～411205优良>4120（2）桩身的完整性性判定1）桩身完整性检检测的实测测信号曲线线的分析图8.3.1～88.3.33为典型的的桩身完整整性检测的的实测信号号曲线，图图8.3..1a可见，在2时间内完好好桩无反射射波；但由由图8.3..1b的缺陷桩实测测信号曲线线，在2时间内存存在有反射射波现象，这这说明，完完好桩与有有缺陷桩的的波形有着着明显的区区别。（（a）完好桩（b）缺陷桩图8.3.1桩的反射波曲线图8.3.2为接接桩的桩身身完整性检检测的实测测信号曲线线，图8.3..2a所示曲线线在桩中部部略有反射射波，说明明接桩质量量很好。图图8.3.2b所示曲线线在桩的中中部出现了了很强的反反射波，这这种现象说说明接桩的的质量很差差，在接触触面之间有有较大的空空隙。（（a）（b）图8.3.2接桩的反射波曲线（a）接桩好；（b）接桩差图8.3.3所示示的为严重重缺陷桩的的实测信号号曲线，桩桩身浅部使使波形呈现现低频大振振幅衰减振振动，无桩桩底反射波波。图8.3.3缺陷的反射波曲线2）桩身缺陷位置置计算图8.3.3缺陷的反射波曲线（8.3..3）式中—桩身缺陷陷至传感器器安装点的的距离，m；——速度波第第一峰与缺缺陷反射波波峰间的时时间差，s；——受检桩的的桩身波速速，m/s，无法确确定时用值值替代。桩身完整性类别别应结合缺缺陷出现的的深度、测测试信号衰衰减特性以以及设计桩桩型、成桩桩工艺、地地质条件、施施工情况，按按表8.33.2的规规定和表8.3.3所列实测测时域或幅幅频信号特特征进行综综合分析判判定。表8.3.2桩桩身完整性性分类表桩身完整性分类类分类原则Ⅰ类桩桩身完整Ⅱ类桩桩身有轻微缺陷陷，不会影影响桩身结结构承载力力的正常发发挥Ⅲ类桩桩身有明显缺陷陷，对桩身身结构承载载力有影响响Ⅳ类桩桩身存在严重缺缺陷表8.3.3桩桩身完整性性判定类别时域信号特征幅频信号特征Ⅰ时刻前无缺陷反反射波，有有桩底反射射波桩底谐振峰排列列基本等间间距，其相相邻频差Ⅱ时刻前出现轻微微缺陷反射射波，有桩桩底反射波波桩底谐振峰排列列基本等间间距，其相相邻频差，轻轻微缺陷产产生的谐振振峰与桩底底谐振峰之之间的频差差Ⅲ有明显缺陷反射射波，其他他特征介于于Ⅱ类和Ⅳ类之间Ⅳ时刻前出现严重重缺陷反射射波或周期期性反射波波，无桩底底反射波；；或因桩身浅部严严重缺陷使使波形呈现现低频大振振幅衰减振振动，无桩桩底反射波波缺陷谐振峰排列列基本等间间距，其相相邻频差，无无桩底谐振振峰；或因浅部严重缺缺陷只出现现单一谐振振峰，无桩桩底谐振峰峰注：对同一场地地、地质条条件相近、桩桩型和成桩桩工艺相同同的基桩，因因桩端部分分桩身阻抗抗与持力层层阻抗相匹匹配导致实实测信号无无桩底反射射波时，可可按本场地地同条件下下有桩底反反射波的其其他桩实测测信号判定定桩身完整整性类别。8.3.2高高应变法（highhstrraindynaamictestting）对于承载力高达达数千吨的的大直径灌灌注桩，难难以实施常常规的静载载试验，此此时以动荷荷载代替静静荷载进行行桩基承载载力试验。在在应用高应应变法测试试桩的承载载力时，采采用重锤锤锤击贯入激激振，使桩桩顶产生较较大贯入度度，或使桩桩身产生较较大的应变变，因此称称为锤击贯贯入试验法法。1．量测仪器与装置置(meassurinngseetup))图8.3.4锤击贯入试验装置示意图1－重锤；2－桩垫；3－力传感器；4－桩帽；5－百分表；6－表架；7－基准桩；8－基准桩；9－加速度传感器；10－试桩锤击贯入法测试试装置主要要由锤击装装置、测量量装置、记记录仪等组成。测测试仪器的的安装和连连接见图图8.3.4锤击贯入试验装置示意图1－重锤；2－桩垫；3－力传感器；4－桩帽；5－百分表；6－表架；7－基准桩；8－基准桩；9－加速度传感器；10－试桩高应变检测用重重锤应材质质均匀、形形状对称、锤锤底平整，高高径（宽）比比不得小于于1，并采用用铸铁或铸铸钢制作。当当采取自由由落锤安装装加速度传传感器的方方式实测锤锤击力时，重重锤应整体体铸造，且且高径（宽宽）比应在在1.0～1.5范围内。进行高应变承载载力检测时时，锤的重重量应大于于预估单桩桩极限承载载力的1.0%～1.5%，混凝土土桩的桩径径大于600mmm或桩长大大于30m时取高值值。桩的贯入度可采采用精密水水准仪等仪仪器测定。测量装置、记录录仪等可直直接采用高高应变打桩桩分析仪。2．现场试验（fiieldtestting）1）分级向桩顶施施加锤击荷荷载，锤的的落距按等等差级数递递增。每一一落距锤击击一次，每每根试桩总总锤击数控控制在10击左右。一一般从1000mm开始，每每次提高1100mmm，直至lmm。第一次次锤击，当当落锤提高高到l00mm时，应应进行仪器器的调平标标定，读出出百分表读读数，调整整好仪器并并打开记录录仪后，再再发出落锤锤信号。2）记录每次锤击击力及由