樁基承載力自平衡法檢測方案

1、 試驗(yàn)樁自平衡法、聲波透射法檢測方案 1 概述1.1 工程概況為了保證施工的順利進(jìn)行和結(jié)構(gòu)的安全可靠，根據(jù)國家規(guī)范和設(shè)計有關(guān)文件，對該工程指定的試樁采用靜載（自平衡法）進(jìn)行檢測，并對試樁采用聲波透射法進(jìn)行樁身完整性檢測。1.2 試驗(yàn)?zāi)康?.確定樁身完整性2.確定單樁豎向抗壓極限承載力1.3 試驗(yàn)依據(jù)1 建筑樁基技術(shù)規(guī)范（JGJ 94-2008）2 建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范（JGJ 106-2014）3 基樁靜載試驗(yàn) 自平衡法 （JT /T738-2009）4 基樁承載力自平衡檢測技術(shù)規(guī)程（山東省工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)）6. 設(shè)計圖紙7. 地質(zhì)報告2地質(zhì)情況依據(jù)勘察報告，、各巖土層相關(guān)灌注樁樁基參數(shù)建議如下表

2、：層號土層名稱fak(kPa)抗拔系數(shù)鉆孔灌注樁后注漿增強(qiáng)系數(shù)qsik(kPa)qpk (kPa)sip2粉質(zhì)粘土1200.70451.43粘 土1300.70451.44粘 土1400.70501.45粉質(zhì)粘土1400.70501.41粉 土1500.70401.46粉質(zhì)粘土1500.70501.41中粗砂1600.60451.77粉質(zhì)粘土1500.70551.41粘 土1600.70601.42細(xì) 砂1600.60451.68粘 土1900.75701.41粉質(zhì)粘土1700.70651.42礫 巖2600.501302.09粉質(zhì)粘土2000.70701.41粘 土2200.75751.41

3、0輝長巖殘積土220651.411全風(fēng)化輝長巖300801.412強(qiáng)風(fēng)化輝長巖50014018001.42.01強(qiáng)風(fēng)化輝長巖60016022001.42.03樁身完整性檢測聲波透射法測試原理聲波透射法檢測儀器設(shè)備及現(xiàn)場聯(lián)接如下圖所示。聲波透射法試驗(yàn)示意圖超聲波透射法檢測樁身結(jié)構(gòu)完整性的基本原理是：由超聲脈沖發(fā)射源在砼內(nèi)激發(fā)高頻彈性脈沖波，并用高精度的接收系統(tǒng)記錄該脈沖波在砼內(nèi)傳播過程中表現(xiàn)的波動特征；當(dāng)砼內(nèi)存在不連續(xù)或破損界面時，缺陷面形成波阻抗界面，波到達(dá)該界面時，產(chǎn)生波的透射和反射，使接收到的透射能量明顯降低；當(dāng)砼內(nèi)存在松散、蜂窩、孔洞等嚴(yán)重缺陷時，將產(chǎn)生波的散射和繞射；根據(jù)波的初至到達(dá)時

4、間和波的能量衰減特征、頻率變化及波形畸變程度等特性，可以獲得測區(qū)范圍內(nèi)砼的密實(shí)度參數(shù)。測試記錄不同側(cè)面、不同高度上的超聲波動特征，經(jīng)過處理分析就能判別測區(qū)內(nèi)砼的參考強(qiáng)度和內(nèi)部存在缺陷的性質(zhì)、大小及空間位置。在基樁施工前，根據(jù)樁直徑的大小預(yù)埋一定數(shù)量的聲測管，作為換能器的通道。測試時每兩根聲測管為一組，通過水的耦合，超聲脈沖信號從一根聲測管中的換能器發(fā)射出去，在另一根聲測管中的聲測管接收信號，超聲儀測定有關(guān)參數(shù)并采集記錄儲存。換能器由樁底同時往上依次檢測，遍及各個截面。說明：樁身完整性判定見建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范JGJ106-2014中表10.5.11。4單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)（自平衡法）4.1自平

5、衡試驗(yàn)簡介自平衡法由1960年代的以色列Afar Vasela 公司開創(chuàng)并于1979年申請了專利稱為通莫靜載法(T-pile )。其檢測原理是將一種特制的加載裝置通莫荷載箱，在混凝土澆注之前和鋼筋籠一起埋入樁內(nèi)相應(yīng)的位置（具體位置根據(jù)試驗(yàn)的不同目的而定），將加載箱的加壓管以及所需的其他測試裝置（位移、應(yīng)變等）從樁體引到地面，然后灌注成樁。由加壓泵在地面向荷載箱加壓加載，荷載箱產(chǎn)生上下兩個方向的力，并傳遞到樁身。由于樁體自成反力，我們將得到相當(dāng)于兩個靜載試驗(yàn)的數(shù)據(jù)：荷載箱以上部分，我們獲得反向加載時上部分樁體的相應(yīng)反應(yīng)系列參數(shù)；荷載箱以下部分，我們獲得正向加載時下部分樁體的相應(yīng)反應(yīng)參數(shù)通過對加載

6、力與這些參數(shù)（位移、應(yīng)變等）之間關(guān)系的計算和分析，我們不僅可以獲得樁基承載力，而且可以獲得每層土層的側(cè)阻系數(shù)、樁的側(cè)阻、樁端承力等一系列數(shù)據(jù)。這種方法可以用于為設(shè)計提供數(shù)據(jù)依據(jù)，也可用于工程樁承載力的檢驗(yàn)。 1980年代中期，通莫靜載法(T-pile )傳入了美國，并在國際基礎(chǔ)工程行業(yè)進(jìn)行了廣泛的使用。1990年代后期，通過美國和中國的學(xué)術(shù)交流，這種方法也被引入了中國，其原理被國內(nèi)業(yè)界稱為自平衡法。 1999年6月制訂了江蘇省地方標(biāo)準(zhǔn)，2002年建設(shè)部和科技部重點(diǎn)推廣技術(shù)。目前該法應(yīng)用于房屋建筑和橋梁樁基檢測中。國內(nèi)試驗(yàn)單樁最大承載力高達(dá)20000噸，最在樁徑2.8m，最大樁長125 m。4.

7、2自平衡測試法優(yōu)點(diǎn)傳統(tǒng)的樁基荷載試驗(yàn)方法有兩種，一是堆載法，二是錨樁法。兩種方法都是采用油壓千斤頂在樁頂施加荷載，而千斤頂?shù)姆戳?，前者通過反力架上的堆重與之平衡，后者通過反力架將反力傳給錨樁，與錨樁的抗拔力平衡。其存在的主要問題是：前者必須解決幾百噸甚至上千噸的荷載來源、堆入及運(yùn)輸問題，后者必須設(shè)置多根錨樁及反力大梁，不僅所需費(fèi)用昂貴，時間較長，而且易受噸位和場地條件的限制（堆載法目前國內(nèi)試樁最大極限承載力僅達(dá)3000噸，錨樁法的試樁最大極限承載力也不超過4000噸），以致許多大噸位樁和特殊場地的樁（如山地、橋樁）的承載力往往得不一準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，基樁的潛力得不到合理發(fā)揮，這是樁基礎(chǔ)領(lǐng)域面臨的一大難

8、題。自平衡測樁法與傳統(tǒng)測樁法相比具有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn)：樁基自平衡檢測法具有以下優(yōu)點(diǎn)：1.試驗(yàn)裝置簡便與傳統(tǒng)錨樁法或堆載法相比，其試驗(yàn)裝置比較簡單，不需要數(shù)量巨大的堆載物，更不需要構(gòu)筑笨重的反力架，試樁的準(zhǔn)備工作省時、省力、安全、環(huán)保、占用場地少，這是傳統(tǒng)樁基承載力試驗(yàn)方法的最大區(qū)別，也是其最顯著的優(yōu)點(diǎn)。2.試驗(yàn)投資較低根據(jù)有關(guān)工程統(tǒng)計資料表明，樁基自平衡測試方法與傳統(tǒng)樁基承載力試驗(yàn)方法相比，盡管荷載箱為一次性投入的器件，但其他可以節(jié)省大量的試驗(yàn)費(fèi)用，一般可降低30%50%。具體比例可根據(jù)樁與地質(zhì)條件而定，工程實(shí)踐證明，噸位越大的樁試驗(yàn)節(jié)省投資越明顯。3.試驗(yàn)樁可利用樁基自平衡測試完畢后，試驗(yàn)樁

9、可以不必廢除，仍可作為工程樁使用，必要時可利用壓漿管對試樁底進(jìn)行壓力灌漿處理。這樣，可以做到測試樁與工程樁實(shí)現(xiàn)有機(jī)地結(jié)合，從而也可以降低整個樁基工程的投資。4.應(yīng)用范圍廣泛樁基自平衡測試方法，不僅可用于普通施工場地土基的試樁，而且在水上試樁、坡地試樁、基坑底試樁、狹窄場地試樁、斜樁、嵌巖樁、抗拔樁、大噸位樁等情況下，更可以顯示出這種測試方法的優(yōu)越性5.縮短測試時間采用樁基自平衡測試方法，由于試樁的成樁工藝和質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)與工程樁一致，不必要其他施工機(jī)械和質(zhì)量控制，所以，不僅易于掌握試樁的操作工藝，而且還可以大大縮短整個測試時間，從而可加快樁基工程的施工速度。6.方便重復(fù)試驗(yàn)在試樁自平衡測試過程中

10、，如果采用雙荷載箱或多荷載箱技術(shù)，可以在不同的樁端深度和同一樁端深度的不同時間，在同一根樁上方便地進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)，也可以測試樁體壓漿前后試樁的不同效果。7.測試結(jié)果可靠樁基自平衡測試方法，利用樁的側(cè)向阻力和端部阻力互為反力，可以測得側(cè)向阻力與端部阻力和各自的荷載位移曲線。試驗(yàn)荷載可以保留所需要的任意長時間段，可以實(shí)測樁側(cè)和樁端阻力的蠕變行為的數(shù)據(jù)。因此，這種測試方法所測得的結(jié)果比較可靠。4.3 檢測原理自平衡測樁法是在樁身平衡點(diǎn)位置安設(shè)荷載箱，沿垂直方向加載，即可同時測得荷載箱上、下部各自承載力。自平衡測樁法的主要裝置是一種經(jīng)特別設(shè)計可用于加載的荷載箱。它主要由活塞、頂蓋、底蓋及箱壁四部分組成。

11、頂、底蓋的外徑略小于樁的外徑，在頂、底蓋上布置位移棒。將荷載箱與鋼筋籠焊接成一體放入樁體后，即可澆搗混凝土成樁。試驗(yàn)時，在地面上通過油泵加壓，隨著壓力增加，荷載箱將同時向上、向下發(fā)生變位，促使樁側(cè)阻力及樁端阻力的發(fā)揮，見下圖。由于加載裝置簡單，多根樁可同時進(jìn)行測試。自平衡試驗(yàn)示意圖4.4平衡點(diǎn)計算計算依據(jù)：建筑樁基技術(shù)規(guī)范（JGJ 94-2008）表5.3.9及表5.4.6-2（抗拔樁承載力驗(yàn)算）、基樁靜載試驗(yàn) 自平衡法（JT /T738-2009）。荷載箱上部按抗拔樁計算，下部按抗壓樁試樁進(jìn)行計算，抗拔系數(shù)、后注漿增強(qiáng)系數(shù)參見設(shè)計圖紙。 4.5試驗(yàn)裝置1.加載系統(tǒng)包括加載油泵、荷載箱以及加壓

12、油管。本次試驗(yàn)采用的荷載箱為特制的專業(yè)荷載箱。 荷載箱大樣（1）荷載箱的安裝埋設(shè)為保證樁基質(zhì)量和試樁的成功，埋設(shè)荷載箱時，將有以下安全措施：a)為保證樁體因加載產(chǎn)生應(yīng)力集中而破壞，荷載箱附近鋼筋籠箍筋適當(dāng)加密。b)荷載箱與上下鋼筋籠連接強(qiáng)度適當(dāng)，以方便試驗(yàn)時打開荷載箱。c)荷載箱與上下鋼筋籠連接處，焊接錐形導(dǎo)向筋，以方便導(dǎo)管由荷載箱中心孔穿入。（2）荷載箱安裝位置: 利用地質(zhì)報告的資料，計算荷載箱的位置，預(yù)先將荷載箱安裝在鋼筋籠的相應(yīng)位置。當(dāng)放置在樁身中部時，荷載箱中間留有通孔，便于混凝土導(dǎo)管連續(xù)澆灌混凝土。2.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)項(xiàng)目的數(shù)據(jù)采集，采用自動載荷儀記錄方式。記錄內(nèi)容包括： 油壓， 荷載箱

13、上部位移， 荷載箱下部位移等。3.數(shù)據(jù)傳感裝置（1）位移傳感器：傳統(tǒng)的位移棒作為位移測量的裝置，安裝要求高， 安裝效率低， 特別是不適應(yīng)長樁的檢測。此次項(xiàng)目采用位移絲外套護(hù)管的方式，以簡化安裝過程并提高檢測精度。檢測點(diǎn)截面引出若干組位移絲（通常4組），到樁頂后，將這些位移絲進(jìn)行固定，并讀取這些位移的平均值。位移值由位移傳感器（或百分表）進(jìn)行測量， 其讀數(shù)精確到0.01mm。（2）位移絲將穿在鋼管中引至地面。（3）先進(jìn)的位移傳感器固定結(jié)構(gòu)的設(shè)計和安裝，在原理上保證了位移測量值只受樁體位移和基準(zhǔn)梁運(yùn)動的影響。 測試示意圖4.6 試驗(yàn)樁施工要求檢測樁除嚴(yán)格滿足相應(yīng)基樁檢測技術(shù)規(guī)范及設(shè)計圖紙要求外，由

14、于自平衡測樁法的需要，自平衡檢測樁施工時應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1.綁扎和焊接鋼筋籠，由施工單位負(fù)責(zé)、檢測單位現(xiàn)場指導(dǎo)，并保證位移管（聲測管）機(jī)械套絲管箍連接，確保護(hù)管不滲泥漿，與鋼筋籠綁扎成整體。2. 荷載箱應(yīng)立放在場地上，鋼筋籠所有主筋與荷載箱外緣圍焊，并確保鋼筋籠與荷載箱起吊時不會脫離，保證鋼筋籠與荷載箱在同一水平線上，再點(diǎn)焊喇叭筋，喇叭筋上端與主筋，下端與內(nèi)圓邊緣點(diǎn)焊后滿焊，保證荷載箱水平度小于5。3.工程樁混凝土標(biāo)高以圖紙為依據(jù)，導(dǎo)管通過荷載箱到達(dá)樁端澆搗混凝土，當(dāng)混凝土接近荷載箱時，拔導(dǎo)管速度應(yīng)放慢，當(dāng)荷載箱上部混凝土大于2.5m時導(dǎo)管底端方可拔過荷載箱，澆混凝土至設(shè)計樁頂；荷載箱下部混凝

15、土坍落度宜大于200mm，便于混凝土在荷載箱處上翻。4. 埋完荷載箱，保護(hù)加壓油管及位移線。5. 灌注混凝土?xí)r，要求制作一定量的混凝土試塊，待測試時作混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)。6. 檢測期間應(yīng)保證不間斷供電（380V、220V兩種電源），檢測樁周圍10米內(nèi)不得有較大的振動。4.7 檢測前期室內(nèi)工作安排1.理論分析計算（1）由設(shè)計單位提供樁基設(shè)計承載力要求。（2）檢測單位根據(jù)地勘資料進(jìn)行樁基極限承載力分析。（3）檢測單位按自平衡法檢測樁理論進(jìn)行計算，確定平衡點(diǎn)及試驗(yàn)荷載值。2.儀器、設(shè)備測試元件的標(biāo)定（1）加載系統(tǒng)（電動油泵、高壓油管、荷載箱等）加載前由省計量部門進(jìn)行系統(tǒng)標(biāo)定后，由生產(chǎn)廠家進(jìn)行系統(tǒng)試壓，以

16、確保試驗(yàn)荷載的準(zhǔn)確性。（2）測試儀器的標(biāo)定所有設(shè)備（電子百分表、壓力表、應(yīng)變計）由法定計量標(biāo)準(zhǔn)站在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行調(diào)試、標(biāo)定。4.8 檢測樁前期現(xiàn)場工作1. 檢查荷載箱是否正常工作，儀器初調(diào)；2. 布置平衡梁（基準(zhǔn)梁）；3. 測混凝土試塊強(qiáng)度，由施工單位負(fù)責(zé)；4. 搭設(shè)防風(fēng)蓬架，盡量減少外部環(huán)境（風(fēng)、溫度）的影響，由施工單位負(fù)責(zé)。 4.9 現(xiàn)場檢測工作現(xiàn)場檢測時，由業(yè)主組織協(xié)調(diào)各方關(guān)系，以保證測試順利進(jìn)行；施工方協(xié)助檢測方完成檢測輔助工作，負(fù)責(zé)基準(zhǔn)樁打入及平衡梁準(zhǔn)備工作；檢測方做好檢測記錄、核對加載噸位，樁身位移等數(shù)據(jù)。在整個檢測過程中做好儀器設(shè)備的防沖擊、防振動和免受氣候條件的影響措施，并及時整理

17、、計算出相關(guān)數(shù)據(jù)。4.10檢測程序1.加、卸載分級加載分級：每級加載值為預(yù)估極限承載力的1/10。卸載分級：卸載分5級進(jìn)行。2. 觀測程序（1）加載量測： 每級加載后在第1h內(nèi)應(yīng)在5、10、15、30、45、60min測讀一次，以后每隔30min測讀一次。電子位移傳感器連接到電腦，直接由電腦控制測讀，同時在電腦屏幕上顯示Q-s曲線、s-lgt曲線和s-lgQ曲線。（2）卸載量測：每級荷載卸載后，應(yīng)觀測樁頂?shù)幕貜椓?，觀測辦法與加載相同。卸載到零后，至少在3h觀測殘余變形。測讀時間間隔同加載。（3）穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)：每級加載每一小時的向上、向下位移量均不大于0.1mm，并連續(xù)出現(xiàn)2次（從加載后30min開

18、始，按1.5h連續(xù)三次每30min的位移量計算）。每級荷載下位移達(dá)到穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)時，再施加下一級荷載。（4）抗壓終止加載條件：1）位移量大于或等于40mm，本級荷載的位移量大于或等于前一級荷載的位移量的5倍時，加載即可終止。取此終止時荷載小一級的荷載為極限荷載。2）總位移量大于或等于40mm，本級荷載加上后24h未達(dá)穩(wěn)定，加載即可終止。取此終止時荷載小一級的荷載為極限荷載。3）總位移量小于40mm，但荷載已達(dá)到壓力箱極限或位移達(dá)到荷載箱行程，加載即可終止，取此最大加載值荷載為極限荷載。4）對于緩變型Q-s曲線可根據(jù)沉降量確定，宜取40mm對應(yīng)的荷載值；當(dāng)樁長大于40m時，宜考慮樁身彈性壓縮量；對于直徑大于或等于800mm的樁，可取0.05D（D為樁端直徑）對應(yīng)的荷載值。4