99网
您的当前位置:首页《建筑地基基础检测规范》条文说明

《建筑地基基础检测规范》条文说明

来源:99网


广东省标准

建筑地基基础检测规范

DBJ/T15—60—2019

条文说明

修订说明

《建筑地基基础检测标准》DBJ 15 - 60 - 2019,经广东省住房和城乡建设厅2019年5月20日以粤建公告 [2019]21号批准发布。

本规范是在《建筑地基基础检测规范》DBJ 15 - 60 - 2008的基础上修订而成的。上一版的主编单位是广东省建筑科学研究院,参编单位是深圳市勘察研究院、广州市建筑科学研究院、广州铁路(集团)公司科学技术研究所、广东工业大学、广东省建设工程质量安全监督检测总站、深圳市工程质量检测中心、广州地区建设工程质量安全监督站、肇庆市建设工程质量检测站、广东省建筑设计研究院、广州市建设科技委办;主要起草人为徐天平、李广平、陈久照、肖 兵、吴裕锦、李彰明、钱春阳、刘南渊、朱远辉、邓浩、曹华先、袁庆华、李皓、杜 飞、廖建三。本次修订的主要技术内容是:1.基本规定根据现行国家标准和现行行业标准作了相应的补充和协调;2.平板载荷试验增加了地基系数试验、二次变形模量试验和动态变形模量试验等内容;3.增加了岩石地基载荷试验;4.声波透射法中增加了声波层析成像法;5.钻芯法增加了预埋管钻芯法,并完善了岩石地基、复合地基增强体和水泥土墙钻芯法;6.增加了孔内摄像法;7.修改了水平静载试验要求,以及水平承载力特征值的判定方法;8.补充完善了支护锚杆与土钉验收试验的相关条款;9.增加了荷载分散型锚杆抗拔试验;10.增加了锚杆锁定力测试。

本规范修订过程中,编制组对广东省建筑地基基础检测现状进行了调查研究,总结了广东省标准《建筑地基基础检测规范》DBJ 15 - 60 - 2008实施以来的实践经验、出现的问题,同时参考了国外的先进检测技术、方法标准,通过调研、征求意见,对增加和修订的内容进行反复讨论、分析、论证,开展专题研究和工程实例验证等工作,为本次标准修订提供了依据。

为便于广大工程检测、设计、施工、监理、科研、学校等单位有关人员在使用本规范时能正确理解和执行条文规定,《建筑地基基础检测标准》编制组按章、节、条顺序编制了本规范的条文说明。对条文规定的目的、依据以及执行中需注意的有关事项进行了说明。但是,本条文说明不具备与标准正文同等的法律效力,仅供使用者作为理解和把握标准规定的参考。

170

目 次

1 总则 ..................................................................................................................... 175 2 术语和符号 ......................................................................................................... 177

2.1 术 语 ...................................................................................................... 177 3 基本规定 ............................................................................................................. 181

3.1 一般规定 .................................................................................................. 181 3.2 地基检测 .................................................................................................. 185 3.3 基桩及基础锚杆检测 .............................................................................. 188 3.4 支护工程检测 .......................................................................................... 192 3.5 基础检测和沉降观测 .............................................................................. 193 3.6 验证检测与扩大检测 .............................................................................. 193 3.7 检测结果评价和检测报告 ...................................................................... 194 4 标准贯入试验 ..................................................................................................... 196

4.1 一般规定 .................................................................................................. 196 4.2 设备 .......................................................................................................... 196 4.3 现场检测 .................................................................................................. 197 4.4 检测数据分析与判定 .............................................................................. 197 5 圆锥动力触探试验 ............................................................................................. 199

5.1 一般规定 .................................................................................................. 199 5.2 设备 .......................................................................................................... 199 5.3 现场检测 .................................................................................................. 199 5.4 检测数据分析与判定 .............................................................................. 200 6 静力触探试验 ..................................................................................................... 202

6.1 一般规定 .................................................................................................. 202 6.2 仪器设备 .................................................................................................. 202 6.3 现场检测 .................................................................................................. 203 6.4 检测数据分析与判定 .............................................................................. 204 7 十字板剪切试验 ................................................................................................. 206

171

7.1 一般规定 .................................................................................................. 206 7.2 仪器设备 .................................................................................................. 206 7.3 现场检测 .................................................................................................. 207 7.4 检测数据分析与判定 .............................................................................. 208 8 平板载荷试验 ..................................................................................................... 209

8.1 一般规定 .................................................................................................. 209 8.2 仪器设备及其安装 .................................................................................. 209 8.3 现 场 检 测 ............................................................................................ 211 8.4 检测数据分析与判定 .............................................................................. 212 9 岩石地基载荷试验 ............................................................................................. 214

9.1 一般规定 .................................................................................................. 214 9.2 仪器设备及其安装 .................................................................................. 214 9.3 现 场 检 测 ............................................................................................ 214 9.4 检测数据分析与判定 .............................................................................. 215 10 低应变法 ........................................................................................................... 216

10.1 一般规定 ................................................................................................ 216 10.2 仪器设备 ................................................................................................ 217 10.3 现场检测 ................................................................................................ 217 10.4 检测数据分析与评价 ............................................................................ 219 11 高应变法 ........................................................................................................... 221

11.1 一般规定 ................................................................................................ 221 11.2 仪器设备 ................................................................................................ 221 11.3 现场检测 ................................................................................................ 222 11.4 检测数据分析与判定 ............................................................................ 224 12 声波透射法 ....................................................................................................... 231

12.1 一般规定 ................................................................................................ 231 12.2 仪器设备 ................................................................................................ 231 12.3 声测管埋设 ............................................................................................ 232 12.4 现场检测 ................................................................................................ 233

172

12.5 检测数据分析与判定 ............................................................................ 234 13 钻芯法 ............................................................................................................... 242

13.1 一般规定 ................................................................................................ 242 13.2 设备 ........................................................................................................ 242 13.3 现场操作 ................................................................................................ 243 13.4 芯样试件截取与加工 ............................................................................ 245 13.5 芯样试件抗压强度试验 ........................................................................ 246 13.6 检测数据分析与判定 ............................................................................ 247 (Ⅰ)基桩 ....................................................................................................... 247 (Ⅲ)有粘结强度的复合地基增强体 ........................................................... 249 (Ⅴ)岩石地基 ............................................................................................... 249 14 单桩竖向抗压静载试验 ................................................................................... 251

14.1 一般规定 ................................................................................................ 251 14.2 仪器设备及其安装 ................................................................................ 251 14.3 现场检测 ................................................................................................ 252 14.4 检测数据分析与判定 ............................................................................ 254 15 单桩竖向抗拔静载试验 ................................................................................... 256

15.1 一般规定 ................................................................................................ 256 15.2 设备仪器及其安装 ................................................................................ 256 15.3 现场检测 ................................................................................................ 257 15.4 检测数据分析与判定 ............................................................................ 257 16 单桩水平静载试验 ........................................................................................... 258

16.1 一般规定 ................................................................................................ 258 16.2 仪器设备及其安装 ................................................................................ 258 16.3 现场检测 ................................................................................................ 258 16.4 检测数据分析与判定 ............................................................................ 259 17 基础锚杆抗拔试验 ........................................................................................... 261

17.1 一般规定 ................................................................................................ 261 17.2 仪器设备及其安装 ................................................................................ 261

173

17.3 现场检测 ................................................................................................ 262 17.4 检测数据分析与判定 ............................................................................ 263 18 支护锚杆与土钉验收试验 ............................................................................... 2

18.1 一般规定 ................................................................................................ 2 18.2 仪器设备及其安装 ................................................................................ 2 18.3 现场检测 ................................................................................................ 266 18.4 检测数据分析与判定 ............................................................................ 270 19 锚杆锁定力测试 ............................................................................................... 274

19.1 一般规定 ................................................................................................ 274 19.2 仪器设备及其安装 ................................................................................ 274 19.3 现场操作 ................................................................................................ 275 19.4 测试数据分析与判定 ............................................................................ 275 20 沉降观测 ........................................................................................................... 277

20.1 一般规定 ................................................................................................ 277 20.2 仪器设备 ................................................................................................ 277 20.3 水准基点和观测点设置 ........................................................................ 278 20.4 现场观测 ................................................................................................ 279 20.5 数据分析与评价 .................................................................................... 280 附录E 地基系数与二次变形模量试验 ................................................................ 282 附录K 荷载分散性锚杆补偿荷载整体张拉方法 ............................................... 283

174

1 总则

1.0.1 地基基础工程是建筑工程的重要组成部分,其工程质量直接关系到整个建(构)筑物的结构安全和人民生命财产安全。大量事实表明,地基基础工程质量十分重要,如何保证地基基础工程施工质量,一直倍受建设、勘察、设计、施工、监理各方以及建设行政主管部门的关注。由于广东省地质条件复杂,基础型式多样,施工及管理水平参差不齐,且地基基础工程隐蔽性强,从而使得基础工程的设计、施工、检测和验收比上部建筑结构更为复杂,更容易存在质量隐患。因此,地基基础检测工作是整个地基基础工程中不可缺少的重要环节,只有提高地基基础检测工作的质量和检测结果评价的可靠性,才能真正做到确保地基基础工程质量与安全。

本规范2008版实施以来,较好地解决了各种建筑地基基础检测方法的技术能力定位、方法合理选择搭配、结果评价等问题,使地基基础检测工作在我省建筑工程领域得到了较好的规范,对保证建筑地基基础工程质量提供了有力的支持;同时,建筑地基基础的检测方法及其分析技术也在不断进步,建筑地基基础检测的理论与实践经验也得到了丰富与积累;因此,对2008版规范进行修订完善,是十分必要的。

1.0.2 建筑地基基础涵盖范围很广,一般来说,建筑工程中±0.0以下的分部工程统称为地基基础工程。地基包括天然地基和处理地基,桩基础由基桩和承台组成,支护工程主要包括基坑支护与边坡支护工程;此外,根据现行国家标准《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB 50202的规定,土方工程和基坑工程也是地基基础工程的一部分。

本规范侧重于建筑地基基础工程的验收检测,市政工程地基基础可参照执行。

施工前为设计提供依据的试验和施工过程中控制施工质量的检测试验,检测数量应根据工程实际情况确定,检测方法可按本规范执行;交通、铁路、电力、港口等工程的地基基础验收检测,单位工程和验收批划分以及抽检数量应根据工程实际情况确定,检测方法可按本规范执行。

1.0.3 地基基础工程施工质量与地质条件、设计要求、施工因素密切相关;评

175

价施工质量是否满足设计要求或验收规范要求,既与单位工程和分项工程的划分有关,也与检测方法的选择有关。目前各种检测方法在可靠性或经济性方面存在不同程度的局限性,多种方法配合时又具有一定的灵活性,而且由于上部结构的不同和地质条件的差异,对地基基础的设计要求也各不相同。因此,应根据检测目的、检测方法的适用范围和特点,结合场地条件,考虑上述各种因素合理选择检测方法,实现各种方法合理搭配、优势互补,使各种检测方法尽量能互为补充或验证,在达到安全适用的同时,又要体现经济合理性。

176

2 术语和符号 2.1 术 语

2.1.1~2.1.4 为了便于确定检测方法和抽检数量,本规范将地基分为天然地基、处理土地基和复合地基三大类,桩基础单独作为一类。本规范提出了处理土地基的概念,将处理地基分为处理土地基和复合地基,从对地基进行人工处理的过程和处理地基的结果来看,在过程中不加填料(如不加填料振冲密实处理地基)、结果上未形成增强体的处理地基称之为处理土地基,在过程中投放填料(如振冲桩复合地基、强夯置换复合地基)、结果上形成增强体的处理地基称之为复合地基。如果不考虑水平增强体这类情况,可以认为处理土地基为复合地基之外的处理地基。

本规范处理土地基主要包括换填垫层、预压地基、压实地基、夯实地基中的强夯地基(强夯置换地基属于复合地基)、注浆地基等,分类方法与行业标准《建筑地基处理技术规范》JGJ 79 - 2012一致。

本规范复合地基包括广东省常用的水泥土搅拌桩、旋喷桩、水泥粉煤灰碎石桩、素混凝土桩、夯实水泥土桩、砂石桩、振冲碎石桩等复合地基,以及广东省应用较少的沉管砂石桩、灰土挤密桩、土挤密桩、柱锤冲扩桩、多桩型和刚性桩等复合地基。

从验收检测的角度,本规范将复合地基分为三大类:第一类为散体材料增强体复合地基,如以砂桩、砂石桩和碎石桩等散体材料桩作为竖向增强体的复合地基;第二类为有粘结强度的增强体复合地基,如以水泥土搅拌桩、高压旋喷桩、水泥粉煤灰碎石桩和素混凝土桩作为竖向增强体的复合地基;第三类是刚性桩复合地基,如以钢筋混凝土灌注桩、预制管桩作为竖向增强体的复合地基。有粘结强度的复合地基增强体又可以细分为两类,一类是粘结强度较低,如水泥土搅拌桩、高压旋喷桩,另一类是粘结强度较高,如水泥粉煤灰碎石桩与素混凝土桩。

在本规范中,在不产生混淆的情况下,有时将复合地基竖向增强体称为桩,如本规范第13章中增强体的桩身完整性,本规范第14章中复合地基单桩载荷

177

试验。

广东省土工合成材料地基应用很少,土工合成材料地基类似水平增强体地基,不适用采用原位试验方法进行检测,但本规范平板载荷试验和压实系数试验仍适用于土工合成材料地基。

2.1.6~2.1.10 锚杆广泛应用于支护工程和基础工程中,为了统一锚杆试验方法,本规范首先将锚杆按使用功能分为基础锚杆和支护锚杆;在具体条文中按岩土性质又将锚杆分为岩石锚杆和土层锚杆。

土钉的检测与支护锚杆检测仍写成一章,将基础锚杆检测单独写成一章。本次修订新增了荷载分散型锚杆检测内容。

2.1.11~2.1.14 在现行国家标准《岩土工程勘察规范》GB 50021中,标准贯入试验、圆锥动力触探试验、静力触探试验、十字板剪切试验等原位试验的适用范围较广。在本规范中,这些原位试验主要用来检测和评价天然地基的岩土性状、处理土地基的处理效果、复合地基增强体的施工质量和推定部分地基的承载力,对适用范围作了;并对原位试验检测作了更明确的规定,包括对原位试验的检测数据分析和评价。

2.1.15、2.1.16 严格意义上讲,平板载荷试验包含浅层平板载荷试验、复合地基平板载荷试验、深层(深井)平板载荷试验和岩石地基载荷试验。本次修订时,将浅层平板载荷试验和复合地基平板载荷试验简称为平板载荷试验,新增了岩石地基载荷试验,并单独成章进行编写。由于深层(深井)平板载荷试验在广东省应用较少,未编制深层(深井)平板载荷试验。

2.1.17~2.1.19 本次修订时,新增了地基系数试验、二次变形模量试验和动态变形模量试验。

2.1.20 关于复合地基增强体单桩载荷试验,本规范原名称为复合地基竖向增强体单桩竖向抗压载荷试验,行业标准《建筑地基检测技术规范》JGJ 340 - 2015称作为竖向增强体载荷试验,行业标准《建筑地基处理技术规范》JGJ 7 9 - 2012称作为复合地基增强体单桩静载荷试验,考虑到广东省实际,本次修订时,称之为复合地基单桩载荷试验,在单桩竖向抗压静载试验中新增了复合地基单桩载荷试验的内容,对复合地基竖向增强体的单桩载荷试验做了明确规定。 2.1.21、2.1.22 基桩动力检测方法按动荷载作用产生的桩顶位移和桩身应变大

178

小可分为高应变法和低应变法。

2.1.24 钻取芯样作为一种试验手段,只要能够将检测对象的芯样钻取出来进行评价,就可以采用钻芯法进行检测。因此,与行业标准《建筑基桩检测技术规范》JGJ 106 - 2014相比,本规范中的钻芯法的适用范围作了较大调整,其检测对象包括混凝土灌注桩及其桩端持力层、地下连续墙及其持力层、水泥土墙、复合地基竖向增强体、岩石地基等。

2.1.31 桩身完整性是按缺陷对桩身结构承载力的影响程度划分的,它是一个综合定性指标,而非严格的定量指标。

1 连续性包涵了检测桩长小于施工记录桩长的情况。因高应变法和低应变法只能估算桩长,当数据分析表明有效桩长明显偏短而又无法确定施工记录桩长的真实性时,给出断桩或严重缺陷的结论是正常的;而钻芯法则不同,可准确测定桩长。

2 预制桩上浮、桩底有明显沉渣以及桩端持力层未满足设计要求均会影响桩的竖向抗压承载力,应反映在桩身完整性类别中,而高应变法和低应变法难以区分以上种种具体情况,因此,给出桩底较软或桩底软弱的结论是合理的。 2.1.32 桩身缺陷有三个指标,即缺陷位置、缺陷类型(性质)和缺陷程度。高应变法和低应变法检测时,不论缺陷的类型如何,其综合表现均为桩的阻抗变小,即高应变法和低应变法检测中分析的仅是阻抗变化,阻抗的变小可能是任何一种或多种缺陷类型及其程度大小的表现;声波透射法检测主要是依据声速在混凝土中的传播规律来判断混凝土缺陷。

2.1.36、2.1.37 本规范提出了锚杆验收荷载、抗拔承载力检测值和最大试验荷载三个概念,验收荷载根据设计资料确定、取刚好满足设计抗拔力要求的荷载值,如果仅对单根锚杆进行评价,可以这样来理解验收荷载:若锚杆抗拔承载力检测值小于锚杆验收荷载,则锚杆抗拔承载力不满足设计要求,若锚杆抗拔承载力检测值大于等于锚杆验收荷载,则锚杆抗拔承载力满足设计要求;验收试验中,锚杆最大试验荷载指拟施加的最大加载量,它可等于验收荷载,也可大于验收荷载,一般最大试验荷载大于锚杆验收荷载;抗拔承载力检测值是根据验收试验数据分析得到的受检锚杆的抗拔承载力试验结果。将抗拔承载力检测值与验收荷载进行比较即可评价锚杆抗拔承载力是否满足设计要求。显然,

179

抗拔承载力检测值既不是锚杆抗拔承载力特征值,也不是锚杆抗拔极限承载力。

180

3 基本规定

3.1 一般规定

3.1.1 本规范将建筑地基基础检测按类型分为六类:地基检测、基础检测、基桩检测、基础锚杆检测、支护工程检测和沉降观测。各种检测方法均有其适用范围和局限性,在选择检测方法时,本规范第1.0.3条进行了原则性的规定,实际工作中,不仅应考虑其适用范围,而且还应考虑其实际实施的可能性,必要时应根据现场试验结果判断所选择的检测方法是否满足检测目的,当检测方法不能满足检测目的时,应重新选择检测方法。

本规范所规定的验收检测仅仅是地基基础分部工程验收资料的一部分,除应按本规范进行验收检测外,还应进行其他有关项目的检测和检查,例如:原材料抽检、桩位偏差和桩顶标高检查等;依据本规范所完成的检测结果不能代替其它应进行的试验项目,例如:钻芯法能提供混凝土灌注桩桩身强度,但施工混凝土灌注桩时仍需按现行行业标准《建筑桩基技术规范》JGJ 94的有关规定制作混凝土试件。

3.1.2 框图3.1.2是检测机构应遵循的检测工作基本程序。实际执行检测程序中,由于不可预知的原因,如委托要求的变化、现场调查情况与委托方介绍的不符,实施时发现原确定的检测方法难以满足检测目的的要求,或在现场检测尚未全部完成就已发现质量问题而需要进一步排查,都可能使原检测方案中的抽检数量、受检桩桩位、检测方法发生变化。

验证检测和扩大检测宜重新进行委托。重新检测包括两种情况,一是重新选择检测方法进行检测,以满足检测目的的规定,此时应该从制定检测方案开始;二是检测方法不变,对检测对象进行再次检测或重新选择检测对象再进行检测,以满足检测数量的规定,此时不需要再制定检测方案,从检测准备工作开始。

3.1.4、3.1.5 《广东省建设工程质量管理条例》规定,建设单位按照有关规定组织制定工程质量检测方案,委托具有相应资质的工程质量检测单位进行工程质量检测。本条规定,检测前,检测单位应制定检测技术方案,制定检测技术

181

方案应考虑的因素较多,一是应考虑检测对象特殊性,如20m长的桩与50m长的桩、1m×1m的压板尺寸与3m×3m的压板尺寸,对场地条件和试验设备的要求是不一样的或对检测方法的选择有影响。二是应考虑广东省的试验设备能力。三是应考虑场地条件的局限性。四是应考虑各种检测方法的局限性。五是应考虑检测过程和检测结果可能出现的争议。因此,检测技术方案可能需要与委托方或设计方共同协商制定,尤其是确定的受检桩桩位、检测孔、检测点应具有代表性。

制定检测技术方案时,只能根据已有工程实践经验初步确定检测方法,但在具体工程中,所选择的检测方法能否满足委托方的要求,往往还需要根据现场检测效果进行评价和判断。由于地质条件的复杂性、施工工艺的差别,可能会出现检测方法不能满足检测目的的情况,主要有两种情形,一是检测深度未满足要求,二是检测对象与检测方法不相适应。因此,本规范明确规定,如果检测技术方案中确定的检测方法不能满足检测目的的,应重新选择检测方法并重新制定检测技术方案。

3.1.6 为了体现本规范第1.0.3条合理搭配、优势互补,相互验证的原则,对同时选择两种或两种以上检测方法,作出了进一步具体规定。

3.1.7 对受检的工程桩、锚杆或土钉,平板载荷试验和岩基载荷试验的试验点,复合地基平板载荷试验的桩号,标准贯入试验、圆锥动力触探试验、静力触探试验、十字板剪切试验的检测孔的位置,地下连续墙槽段号,抽检的基础和承台等,本规范统称为检测对象或检测位置。

确定检测对象或检测位置是十分重要的工作,由于检测成本和周期问题,很难做到对地基基础工程全部进行检测。施工后验收检测的最终目的是查明隐患、确保安全。为了在有限的抽检数量中更充分地暴露地基基础存在的质量问题,在确定检测对象或检测位置时,首先应考虑本条第1~7款所规定的情形,其次才考虑抽检对象宜均匀或随机分布。这里说明三点,一是应充分考虑局部岩土特性复杂可能影响施工质量或结构安全,如局部存在破碎带、软弱夹层、或者淤泥层比较厚,与正常地质条件相比,施工质量更难控制,因此,应确保对这些部位的抽样;二是,当采用两种或两种以上的方法对地基基础施工质量进行抽检,一般遵循先普查、后详检的原则,应根据前一种方法的检测结果确

182

定后一种方法的抽检位置,符合本规范第1.0.3条合理搭配、优势互补,相互验证的原则;三是地基基础检测随机抽样,如果执行产品随机抽样的规定有困难,而又要避免随机抽样变成随便或随意抽样,可选择均匀分布的原则来确定检测对象或检测位置。

3.1.8、3.1.9 根据现行国家标准《建筑工程施工质量验收统一标准》GB 50300,具有使用功能的单位工程是建筑工程施工质量竣工验收的基础,因此,一般情况下,抽检数量应按单位工程及其分部分项工程进行计算确定。

结合广东省工程实际,这两条对一些比较特殊的地基基础工程的抽检数量做了原则性的规定,现说明如下:

1 设计单位根据上部结构和岩土工程勘察资料,可能在同一单位工程中同时采用天然地基和桩基础、天然地基和处理地基土、天然地基和复合地基、桩基础和复合地基等不同地基基础类型,也可能在同一单位工程中同时采用了预应力管桩和混凝土灌注桩等不同桩型,对于这种情况,应将不同施工工艺的检测对象划为不同的分项工程,按分项工程抽取一定数量的样本进行检测。

2 随着我国国民经济迅速发展,除了高层、超高层建筑物越来越多以外,占地面积庞大的单体建筑也越来越多,例如广州会展中心单位工程的工程桩总数达数千根,如果静载试验的抽检数量为总桩数的1%,检测费用是非常高的,检测时间也比较长,对于这种情况,有必要适当减少抽检数量。例如,某会展中心的工程桩总数为2500根,静载试验的抽检数量为1%,如果超过2000根的部分的抽检比例确定为0.6%,则总的静载试验抽检桩数为230根。

3 对于主体工程配套建筑工程,如门卫房、电房、水泵房、垃圾处理站等,虽然按照现行国家标准《建筑工程施工质量验收统一标准》GB 50300每个附属建筑工程应作为单位工程进行验收,但这些附属建筑工程的桩数很少,如果采用静载试验进行验收,每个附属建筑工程都要做不少于2根静载试验,不符合经济合理原则。各个附属建筑工程均应有检测对象或检测位置,是指每个附属建筑工程至少应有1根受检桩或1个检测孔(点)进行某一种检测。

4 对于小区工程,例如由几十幢别墅组成的小区工程、每幢别墅的工程桩可能只有十几根,如果每幢别墅都抽检2根桩进行静载试验,检测费用非常高,对于这种情况,可将地质条件相近、施工工艺相同的若干个单位工程合并起来

183

确定抽检数量,同时要求抽检对象覆盖每个单位工程。

3.1.10 本次修订时,增加了对检测结果的有效性的判断和确认,从而确保抽检数量的充分性。具体包含以下几种情况,检测人员应系统分析本规范的相关条款。

1 不能提供检测结果;

2 一部分检测数据是有效的,能提供部分检测结果;

3 由于桩身本身存在明显缺陷或者严重缺陷,虽然不能提供整根桩的检测结果,但根据已有检测数据能够判定受检桩桩身完整性类别为Ⅲ类桩或Ⅳ类桩,对于这种情况,可判定检测结果基本满足检测目的。

3.1.11 重新检测是针对检测报告还未正式发出、检测单位自己发现检测数据异常或对检测结果有怀疑,而本规范第3.6.1条验证检测是针对已正式发出检测报告、委托方或者第三方对检测结果有争议。

3.1.12 本条对仪器设备从多方面进行了规定。第一,用于检测、试验、测试的仪器设备有两类,一类是有量值溯源要求的仪器设备,另一类是没有量值溯源要求的设备。第二,有量值溯源要求的仪器设备应进行检定或校准,且使用时应在其有效期之内,这是《中华人民共和国计量法》的要求,以保证检测数据的准确可靠性和可追溯性。当采用校准时,应按校准结果设置仪器设备相关参数,如静载试验中的千斤顶,应进行校准,并按校准结果计算荷载大小,而不能按千斤顶的理论活塞面积计算荷载。第三,对于有量值溯源要求的仪器设备,当不能进行校准时,本规范提出了率定的要求。第四,应针对检测方法中有关仪器设备性能的具体指标要求,判断所选用的仪器设备的性能是否符合相应检测方法的要求。第五,仪器设备肯定有坏的时候、或由于基础工程检测工作的环境较差、使用不当等造成仪器设备出现不正常情况,这就要求检测人员在检测前对仪器设备检查调试,并根据需要,加强使用期间的仪器设备运行检查,在仪器设备使用过程,增加对仪器设备进行检定或校准以及率定,确保检测数据准确可靠。第六,操作环境要求应与测量仪器设备对环境温湿度、电压波动、电磁干扰、振动冲击等现场环境条件的要求相一致。

3.1.13 目前传感技术和信息化技术的发展为地基基础检测采用自动化与智能化等新技术、新方法提供了条件,鉴于传感技术和信息化技术尚处于快速发展

184

阶段,变化较大,所以本规范尚未对相关内容进行规定,在满足本规范的有关技术要求的前提下,鼓励在实际工作中采用自动化与智能化等新技术、新方法。广东省住房和城乡建设厅要求地基基础检测数据应实时上传,因此,其远程监控应按广东省标准《地基基础检测与监测远程监控技术规程》DBJ/T 15—158的规定执行。

3.2 地基检测

3.2.1 本规范表3.2.1给出了地基检测目的与检测方法,供编制检测技术方案参考,尤其是原位试验方法,应结合工程实践经验合理选择。

3.2.2 地基检测宜先进行分层压实系数试验、标准贯入试验、圆锥动力触探试验、静力触探试验、十字板剪切试验等原位试验,复合地基增强体桩身完整性检测,然后进行单桩载荷试验、平板载荷试验。

选择两种或两种以上的检测方法进行地基检测,是近十几年来广东省实际情况,执行效果较好。

3.2.3 对处理土地基和复合地基进行验收检测时,应考虑间歇时间,因为地基土的密实、土的触变效应、孔隙水压力的消散、水泥或化学浆液的固结等均需有一个期限,增强体的密实和强度达到稳定也需要一定时间,施工结束后立即进行验收检测难以反映地基处理的实际效果。间歇时间应根据岩土工程勘察资料、地基处理方法,结合设计要求综合确定。

3.2.4 本条依据广东省多年的经验、国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007 - 2011与行业标准《建筑地基处理技术规范》JGJ 79 - 2012的强制性条文综合编制而成。本条静载荷试验是指第8章平板载荷试验、第9章岩石地基载荷试验以及深层平板载荷试验。静载荷试验能准确提供地基土的承载力及变形参数,为确保建筑物结构安全,明确规定各类处理土地基和复合地基均应进行静载荷试验。

3.2.5 针对岩石地基的特殊性,本条专门对岩石地基的抽检做了规定,岩石地基应重点评价岩性在水平方向的均匀性以及在深度方向是否存在软弱夹层。

本规范规定,岩石地基载荷试验抽检数量为每1000m2不应少于1个点,行业标准《建筑地基检测技术规范》JGJ 340 - 2015土(岩)地基载荷试验的检测数

185

量为每500m2不应少于1点,两者之间不同的原因是因为本规范还明确规定了应采用钻芯法对岩石地基性状进行普查。

岩石地基钻芯法检测,每个钻芯孔应截取岩石芯样试件,岩石芯样试件的取样、制作、试验和评价应符合本规范第13章钻芯法的具体规定。

对强风化岩、全风化岩的岩石地基,由于其岩土性质与天然土相近,因此,应按本规范第3.2.6条、第3.2.7条有关天然土地基的规定进行检测。

单位工程/分项工程地基面积的确定见本规范第3.2.6条、第3.2.7条的条文解释。

3.2.6、3.2.7 天然土地基和各类处理土地基除应进行平板载荷试验外,还应进行其它原位试验。并要求先进行标准贯入试验、圆锥动力触探试验、静力触探试验、十字板剪切试验等其它原位试验,后进行平板载荷试验。

行业标准《建筑地基处理技术规范》JGJ 79 - 2012以强制性条文规定:“换填垫层的施工质量检验应分层进行,并应在每层的压实系数符合设计要求后铺填上层”;因此,本规范也要求换填地基应分层进行压实系数检测,压实系数的具体试验方法参照现行国家标准《土工试验方法标准》GB/T 50123的有关规定。

当设计要求评价砂土、粉土液化时,检测方法应选择标准贯入试验,判断标准可按现行国家标准《岩土工程勘察规范》GB 50021或《建筑抗震设计规范》GB 50011执行。

有关现场取样后到试验室进行检验的检测工作,本规范未作规定,如行业标准《建筑地基处理技术规范》JG J79 - 2012规定宜对每层进行干密度和含水量试验,对预压地基和强夯地基宜进行室内土工试验,本规范未规定的其它检测项目应执行相关技术标准。

计算地基抽检数量时,单位工程/子单位工程地基面积的确定应符合下列规定:

1 对于天然地基(天然土地基、岩石地基),应取单位工程/子单位工程的投影面积,不得取基础或条形基础的占地面积;

2 对于处理土地基,当处理土地基面积大于单位工程/子单位工程的投影面积时,应取处理土地基面积;当处理土地基面积小于单位工程/子单位工程的投

186

影面积时,应取单位工程/子单位工程的投影面积,不得取基础或条形基础的占地面积;

3 对于复合地基桩(墩)间土,应取地基处理面积。

3.2.8 本条为行业标准《建筑地基处理技术规范》JGJ 79 - 2012的有关强制性条文规定。复合地基增强体有两种形式,一种增强体具有粘结强度,另一种增强体为散体材料,本规范规定了不同的检测方法。

3.2.9 本条明确规定复合地基平板载荷试验的形式可根据实际情况和设计要求采取下面三种形式之一:第一,单桩(墩)复合地基平板载荷试验;第二,多桩复合地基平板载荷试验;第三,部分试验点为单桩复合地基平板载荷试验,另一部分试验点为多桩复合地基平板载荷试验;并明确规定,当基础设计为多桩型复合地基时,应采用多桩复合地基平板载荷试验。

无论选择哪种形式的平板载荷试验,总的试验点数量(而不是受检桩数量)应按总桩数作为基数进行计算。

增强体有粘结强度的复合地基,既应进行单桩载荷试验(复合地基单桩载荷试验)也应进行复合地基平板载荷试验,两者是的,不能相互代替。 3.2.10 复合地基的增强体施工质量检测说明如下:

1 本规范第10章规定水泥粉煤灰碎石桩和素混凝土桩可采用低变应法检测。

2 对一般振冲桩和砂石桩桩体质量检测,可采用动力触探试验,但对碎石桩桩体质量检测,则应选择重型动力触探试验。

3.2.12 强夯置换地基,行业标准《建筑地基处理技术规范》JGJ 79 - 2012对其检测要求有更严格的规定,故本规范将其编写一条。

3.2.13 本规范对标准贯入试验、圆锥动力触探试验(轻型圆锥动力触探除外)、静力触探试验、十字板剪切试验与钻芯法的检测深度进行了明确规定。与行业标准《建筑地基检测技术规范》JGJ 340 - 2015略有不同,少了“以下0.5m”的规定,因为标准贯入试验和十字板剪切试验不是连续获取试验数据,对桩底附近土层进行试验,可根据设计要求而定。当设计要求对复合地基竖向增强体桩端持力层进行检测时,检测深度应满足设计要求。

187

3.3 基桩及基础锚杆检测

3.3.1 对于冲钻孔、挖孔和沉管灌注桩以及预制桩等桩型,可采用其中多种甚至全部方法进行检测;但对异型桩、组合型桩,表3.3.1中的部分方法就不能完全适用,如钻芯法、低应变法。因此在具体选择检测方法时,应根据具体情况确定,不允许超适用范围滥用。

桩身完整性检测方法有低应变法、声波透射法、高应变法和钻芯法,除中小直径灌注桩外,大直径灌注桩一般同时选用两种或多种的方法检测,使各种方法能相互补充印证,优势互补。

3.3.2 相对于静载试验而言,本规范规定的完整性检测(除钻芯法外)方法作为普查手段,具有速度快、费用较低和检测数量大的特点,容易发现桩基的整体施工质量问题,至少能为有针对性的选择静载试验提供依据。所以,完整性检测安排在静载试验之前是合理的。当基础埋深较大时,基坑开挖产生土体侧移将桩推断或机械开挖将桩碰断的现象时有发生,此时完整性检测应等到开挖至基底标高后进行。

3.3.3 桩基工程受季节气候、周边环境或工期紧的影响,往往不允许等到全部工程桩施工完并都达到28d龄期强度后再开始检测。为做到信息化施工,尽早发现桩施工的质量问题并及时处理,同时考虑到低应变法和声波透射法检测内容是桩身完整性,对混凝土强度的要求可适当放宽。如果委托单位希望早一点进行检测,可采取预留立方体试块的形式并根据预留立方体试块强度来确定检测时间。钻芯法检测的内容之一即是桩身混凝土强度,显然受检桩应达到28d龄期或同条件养护试块达到设计强度,如果不是以检测混凝土强度为目的的验证检测,也可根据实际情况适当缩短混凝土龄期。高应变法和静载试验在桩身产生的应力水平高,若桩身混凝土强度低,有可能引起桩身损伤或破坏,也可能使高应变测试信号失真,因此,桩身混凝土应达到28d龄期或设计强度。

对于承载力检测,若委托方要求提前进行检测而无法满足间歇时间的规定时,应在检测报告中注明。

当预应力管桩端持力层为遇水易软化的风化岩层时,工程实践表明,这类桩的竖向抗压承载力会随时间的增加而明显下降,具体表现为成桩后1周~2周

188

复打时,贯入度比原来收锤时的贯入度要大得多,产生较明显的沉降,因此,本规范对这类桩间歇时间不应少于25d的规定应严格执行。

3.3.4 本条是国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007 - 2011的强制性条文规定,工程桩的验收检测包括两个方面的内容,一个是桩身完整性检测,另一个是承载力检测。虽然工程桩的预期使用功能要通过单桩承载力来实现,但是,完整性检测的目的是发现某些可能影响单桩承载力的缺陷,最终仍是为减少安全隐患、可靠判定工程桩承载力服务;另一方面,承载力抽检数量比较少,不进行完整性检测,只进行承载力检测,难以全面控制工程质量。

3.3.5 按设计等级、地质情况和成桩质量可靠性确定灌注桩抽检比例大小,符合惯例,是合理的。

端承型大直径灌注桩一般设计承载力高,桩身质量是控制承载力的主要因素;随着桩径的增大,尺寸效应对低应变法的影响加剧,而钻芯法、声波透射法恰好适合于大直径桩的检测(对于嵌岩桩,采用钻芯法还可同时钻取桩端持力层岩芯和检测沉渣厚度)。同时,对大直径桩采用联合检测方式,多种方法并举,可以实现低应变法与钻芯法、声透法之间的相互补充或验证,提高完整性检测的可靠性。

对于特殊情况,当同一单位工程中,一部分工程桩为直径大于等于800mm的端承型灌注桩,另一部分工程桩为直径小于800mm的端承型灌注桩,宜按本规范第3.3.11条第3款的处理原则分别统计直径大于等于800mm的端承型灌注桩和直径小于800mm的端承型灌注桩的工程桩数量,分别确定桩身完整性抽检数量和检测方法。近年来行业内有规避检测的行为出现,将直径800mm的桩,设计为直径795mm的桩,因此,本规范要求将直径大于等于780mm的端承型灌注桩视同直径800mm的端承型灌注桩进行抽检。

本条中“钻芯法或钻芯法和声波透射法”包涵二种情况,前者指全部采用钻芯法;后者指一部分采用钻芯法而另一部分采用声波透射法。

选择桩身完整性检测方法的原则是能依据本规范第3.7.3条给出每根受检桩的桩身完整性类别,如果不能提供整根桩的桩身完整性类别,则不能计入抽检数量内,或重新抽检、或重新选择检测方法进行抽检。

3.3.6 近年来,广东省广泛应用预应力管桩,本条专门对预制桩质量检测进行

1

了规定。

3.3.8 本次修订时,增加了预埋管钻芯法。工程实践表明,预埋管钻芯法能保证获取长径比较大的混凝土灌注桩的桩底附近的芯样,有效减少钻芯孔偏出桩外的情况。一般情况下,长径比为30左右的混凝土灌注桩,可钻取到桩底芯样,对于长径比大于30以上的混凝土灌注桩时,宜采用预埋管钻芯法。

对同一受检桩,当采用预埋管钻芯法检测预埋管管底以下部分的桩身混凝土质量、桩底沉渣厚度和桩端持力层岩土性状时,宜同时采用声波透射法或钻芯法检测预埋管管底以上部分的桩身混凝土质量。

3.3.9 本次修订时,增加了孔内摄像法。工程实践表明,同时进行孔内摄像法和钻芯法能提高检测结果的准确性,因此,本规范鼓励同时采用钻芯法和孔内摄像法对灌注桩进行桩身完整性检测,当钻芯法难以准确判定桩底沉渣厚度或桩身缺陷程度时,宜同时采用钻芯法和孔内摄像法对灌注桩进行桩身完整性检测。

3.3.10 目前,静载试验和高应变法均能进行单桩竖向抗压承载力检测,本条规定了在什么条件下应采用静载试验进行单桩竖向抗压承载力检测,但是当技术条件不符合本规范第11章高应变法的有关规定时,仍应采用静载试验进行单桩竖向抗压承载力检测。

高应变法能评价受检桩的桩身完整性,作为单桩竖向抗压承载力检测的高应变法的抽检数量是否计入本规范第3.3.5条、第3.3.6条桩身完整性抽检数量,原则是:同一根受检桩采用不同的方法进行桩身完整性检测,只能按一根受检桩来计算。

采用挤土沉桩工艺时,由于土体的侧挤和隆起,质量问题(桩被挤断、拉断、上浮等)时有发生,尤其是大面积密集群桩施工,加上施打顺序不合理或打桩速率过快等不利因素,常引发严重的质量事故,这种情况下,单桩竖向抗压承载力应采用静载试验进行检测。

3.3.11 对直径大于等于1500mm的端承型灌注桩,因试验设备能力或现场条件,难以进行单桩竖向抗压承载力检测的基桩工程,大多是大直径单桩单柱基础,不允许任何一根桩承载力失效,否则后果不堪设想,应认真对待。本规范明确规定采用桩身完整性检测与桩端持力层鉴别代替单桩竖向抗压承载力检

190

测仅限于直径大于等于1500mm的端承型混凝土灌注桩(不适用于摩擦型灌注桩与直径小于1500mm的端承型灌注桩),且应注意以下几点:

1 应经工程建设各方责任主体共同确认和专家论证难以进行单桩竖向抗压承载力检测,且试验设备能力,是指试验荷载超过本省的试验设备能力,而不是工程所在市(县、区)的试验设备能力;试验设备或现场条件,本次修订时,增加了应经专家论证的要求。

2 桩身完整性检测可采用钻芯法和声波透射法、高应变法(不包含低应变法),可根据工程实际情况,对这三种检测方法进行合理组合搭配;桩端持力层鉴别应采用钻芯法,必要时,可采用深层平板载荷试验、岩基载荷试验进行辅助检测;本规范第3.3.5条钻芯法、声波透射法桩身完整性检测数量,可计入本条钻芯法、声波透射法的检测数量;本条第2款明确规定了钻芯法的检测数量,检测比例最低不少于10%且不得少于10根,最高可达100%即总桩数。

3 在采用钻芯法和声波透射法、高应变法检测前后,或对剩余的其他工程桩,并未禁止采用低应变法检测。

4 直径大于等于1500mm的端承型灌注桩,当其承载力未超过本省的静载试验设备能力时,应区别对待。例如单位工程中有桩径为1500mm、1600mm、1800mm、2000mm和2200mm的各类端承型灌注桩,当桩径为1500mm、1600mm、1800mm的端承型灌注桩承载力未超过本省的静载试验设备能力,而桩径为2000mm、2200mm的端承型灌注桩承载力超过本省的静载试验设备能力时;则桩径为1500mm、1600mm、1800mm的端承型灌注桩应按本规范第3.3.10条第1款的规定进行静载试验(可与其他应进行静载试验的灌注桩合并计算)和本规范第3.3.5条的规定进行完整性检测,仅桩径为2000mm、2200mm的端承型灌注桩,才执行此条的规定。

5 高应变法应提供桩身完整性检测结果;当高应变法适用于单桩竖向抗压承载力检测时,宜提供单桩竖向抗压承载力检测结果。

6 目前,广东省静载试验设备能力已达到或超过50000kN,高应变设备最大锤重已超60吨。

3.3.12 工程实践表明,低应变法检测预制桩桩身完整性的检测效果并不理想,主要表现为:一般难以获得桩底反射信号,难以严格按照规范规定的技术要求

191

对桩身完整性进行分类;虽能反映第一接头的接桩信息或第一个缺陷的信息,但难以根据缺陷反射波判断缺陷对桩身结构承载能力的影响,且对第一个缺陷的下面的桩身质量无法进行分析评价。另一方面,目前高应变法检测技术对预制桩的桩身完整性和单桩竖向抗压承载力的判定能满足工程要求,因此,本规范提倡采用高应变法对预制桩桩身完整性和单桩竖向抗压承载力进行验收检测。 3.3.13 当受检桩既可以选择单桩竖向抗压静载试验确定单桩竖向抗压承载力又允许选择高应变法判定单桩竖向抗压承载力时,可人为地将一个工程桩总数n分为n1和n2两个数,并按不应少于1% n1且不得少于3根确定静载试验抽检数量,按不应少于5% n2且不得少于5根确定高应变法抽检数量,且n1+n2应大于等于工程桩总数n。

3.3.14 根据近年来的统计资料表明,广东省大多数工程未能在施工前进行试验和试打桩,无法提供准确、有效的信息指导设计,往往造成工程质量隐患或投资浪费。本条旨在鼓励采用高应变法进行打桩过程监测和施工前对试验桩进行静载试验。

3.3.16、3.3.17 见本规范第3.3.4条的条文说明。

3.3.19 国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007 - 2011规定岩石锚杆试验数不得少于总锚杆数的5%;行业标准《锚杆检测与监测技术规程》JGJ/T 401 - 2017规定锚杆抽检数量不应少于锚杆总数的5%;广东省标准《建筑地基基础设计规范》DBJ 15 - 31 - 2016规定岩石锚杆试验数、基坑支护锚杆和基础抗浮锚杆抽检数量均为不得少于锚杆总数的5%,本规范的规定与上述规范一致。

3.4 支护工程检测

3.4.1 广东省支护工程主要采用地下连续墙、水泥土重力式墙、型钢水泥土搅拌墙、咬合桩墙、土钉墙、排桩(支护桩)、支护锚杆等支护形式。 3.4.2 见本规范第3.3.19条的条文说明。

3.4.3 本条参考了现行行业标准《锚杆检测与监测技术规程》JGJ/T 401的规定。 3.4.4 本条对土钉的施工质量检测作了规定,同时还要求对土钉墙墙面喷射混凝土厚度进行检测。土钉验收试验与墙面喷射混凝土厚度的抽检数量参照现行行业标准《建筑基坑支护技术规程》JGJ 120的相关规定进行了修订。

192

3.4.5 支护桩桩身完整性的抽检数量参照现行行业标准《建筑基坑支护技术规程》JGJ 120的相关规定进行了修订。

3.4.7 地下连续墙的抽检数量与原版一致,实践证明是可行的,未按现行行业标准《建筑基坑支护技术规程》JGJ 120的规定(不论临时性或永久性地下连续墙的的抽检数量均不应少于总槽段数的20%)进行修改。地下连续墙墙体完整性检测方法可选择声波透射法或钻芯法,也可同时选择声波透射法和钻芯法,抽检数量是指声波透射法和钻芯法的检测数量之和。

3.5 基础检测和沉降观测

3.5.1、3.5.2 广东省基础型式主要有桩基础、筏形基础、柱下条形基础、无筋扩展基础、钢筋混凝土扩展基础,少数工程也采用锚杆基础、箱形基础。国家标准《建筑工程施工质量验收统一标准》GB 50300 - 2013附录B将混凝土基础、砌体基础作为地基与基础分部工程的一部分,也就是说,地基与基础分部工程不仅包括地基,而且也包括地基与主体结构之间的基础,不仅包括基桩,而且也包括基桩与主体结构之间的承台。本规范对各类基础的施工质量检测做了原则性规定,检测参照现行国家标准《建筑结构检测技术标准》GB/T 50344执行,构件的定义按现行国家标准《建筑结构检测技术标准》GB/T 50344执行。由于桩基础承台的特殊性,本次修订时,未作具体规定。

3.5.3 建筑物沉降观测主要是了解和掌握地基和基桩在主体结构施工期间及建筑物使用期间的沉降和沉降差。本条依据现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007、现行行业标准《建筑地基处理技术规范》JGJ 79与《建筑桩基技术规范》JGJ 94的强制性条文规定,对需要做沉降观测的建筑物做了具体规定。

应当指出,沉降观测资料是新建工程竣工验收以及备案需要核查的内容之一,此外不论何种建筑物,若有质量问题或遇到质量投诉,沉降观测资料的审查与分析必不可少,因此,应对其进行沉降观测。

3.6 验证检测与扩大检测

3.6.1 验证检测的目的是确认检测结论的可靠性,并宜以验证检测结论为验收

193

依据。

关于钻芯法验证检测,应根据验证检测结果与首次检测结果合并在一起,重新对受检桩进行评价,这种做法介于重新检测和验证检测之间。行业标准《建筑基桩检测技术规范》JGJ 106 - 2014规定“单孔钻芯检测发现桩身混凝土存在质量问题时,宜在同一基桩增加钻孔验证,并根据前、后钻芯结果对受检桩重新评价”。基于本规范第13.6.4条两孔判据与三孔判据的差异以及关于钻芯孔数超过3个的规定,首次检测为1孔或2孔,增加1孔进行验证检测是必要的,当首次检测为3孔时,增加1孔进行验证检测可能难以达到预期目的。

本条验证检测主要是针对分项工程中少数检测结果进行验证,当对整个检测报告有异议或否定全部检测结果时,不应执行本条规定。

3.6.5 当检测结果不满足设计要求时,处理是比较复杂的,无法给出统一的处理方案。

3.6.6 对于少数工程桩不满足设计而需要进行补桩或需要对桩进行加固处理,应采用适当方法确认其施工质量,但由于样本数量较少,因此,本规范未对抽检数量做具体规定,应根据实际情况制定检测方案。此外,对于受检桩浅部存在缺陷,开挖凿除后重新浇至承台底标高,不宜归为本条范畴。

3.7 检测结果评价和检测报告

3.7.1 单位工程主要土层的原位试验数据应按附录B的规定进行统计,给出评价结果。

3.7.2 平板载荷试验不仅要求给出每个点的承载力特征值,而且要求给出单位工程的承载力特征值是否满足设计要求的结论。对工业与民用建筑(包括构筑物)来说,单位工程的平板载荷试验结果的离散性要比单桩承载力的离散性小,因此,有必要根据平板载荷试验结果给出单位工程的承载力特征值。 3.7.3 单桩完整性检测结果评价,要求给出每根受检桩的桩身完整性类别。

本次修订时,按照国家标准《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB 50202 - 2018对主控项目分为混凝土强度、桩的承载力和桩身完整性等多项内容的要求,将桩身混凝土强度、单桩承载能力和桩身完整性明确为三个的检测内容。桩身完整性检测的实际意义就是估计缺陷对桩身结构自身承载能力的

194

影响程度,近三十年的检测实践表明:Ⅰ类桩和Ⅱ类桩不会因为桩身缺陷对桩身结构自身承载能力的影响而导致桩的承载能力不满足设计要求,桩身完整性检测结果满足验收要求;认为Ⅳ类桩桩身缺陷对桩身结构自身承载能力有严重影响而会导致桩的承载能力不满足设计要求,桩身完整性检测结果不满足验收要求;Ⅲ类桩桩身结构自身承载能力是不是满足使用要求或验收要求的,目前的检测技术水平尚不能给出明确的结论。

对Ⅲ类桩的分析处理可以从两个方面考虑,一是采取适当的检测方法进一步确定Ⅲ类桩桩身缺陷对桩身结构承载力的影响程度,二是比较保守地估算桩身结构承载力。

本条所指的“工程处理”包括以下内容:补强、补桩、设计变更或由原设计单位复核是否可满足结构安全和使用功能要求。

3.7.4 以目前的技术水平,难以根据少量的承载力试验结果来对整个工程的基桩的承载力进行综合评价,因此,本规范仅要求给出每根受检桩的承载力是否满足设计要求的结论。

3.7.6 见本规范第3.1.10条的条文说明。

3.7.7 检测报告应根据所采用的检测方法和相应的检测内容,出具检测结论。为使报告内容完整和具有较强的可读性,报告中应包括常规内容的叙述。还需特别强调:检测报告应包含检测数据和曲线以及主要计算依据。实际工作中,检测单位可适当调整报告内容,以满足检测报告符合工程所在地行政主管部门的规定和要求。

195

4 标准贯入试验

4.1 一般规定

4.1.1 标准贯入试验(SPT)是用质量为63.5kg的穿心锤,以76cm的落距,将标准规格的贯入器,自钻孔底部预打15cm,记录再打入30cm的锤击数,以判定土的力学特性的一种原位试验方法。

1 现行国家标准《岩土工程勘察规范》GB 50021指出,标准贯入试验锤击数,可对砂土、粉土、粘性土的物理状态,土的强度、变形参数、地基承载力、单桩承载力,砂土和粉土的液化,成桩的可能性等做出评价。

2 作为建筑地基基础检测,标准贯入试验主要用来检测天然土地基和处理土地基以及复合地基桩间土的承载力,鉴别其岩土性状,评价地基处理效果;评价复合地基增强体的施工质量。

3 标准贯入试验适用于检验砂土、粉土、粘性土、花岗岩残积土、花岗岩全风化岩与强风化岩等岩土地层,不适用于软塑~流塑软土。适用于检验非碎石土换填地基、不加料振冲加密处理地基、强夯地基、预压地基等,不适用于碎石土处理地基。

4.1.2 作为基桩钻芯法的辅助手段,标准贯入试验和圆锥动力触探试验可用来鉴别混凝土灌注桩桩端持力层的岩土性状,适用于强风化、全风化、残积土。鉴别混凝土灌注桩桩端持力层岩土性状时,宜在距桩底1m内进行试验,当桩端持力层为不同土层时,可对不同土层进行试验。

4.2 设备

4.2.1 标准贯入试验设备规格主要参考现行国家标准《岩土工程勘察规范》GB 50021与现行行业标准《建筑基桩检测技术规范》JGJ 106确定。GB 50021规定标准贯入试验钻杆直径采用42mm,JGJ 106建议钻芯法试验钻杆直径为50mm,为了方便岩土工程勘察中的钻具和基桩钻芯法中的钻具都能应用于标准贯入试验中,本规范对钻杆直径要求放宽为42mm或50mm。标准贯入试验设备规格参考GB 50021 - 2001(2009年版),将贯入器管靴的刃口单刃厚度修改为1.6mm。

196

4.2.2 本规范要求采用自动脱钩的自由落锤法进行标准贯入试验,不得采用手拉落锤。

4.3 现场检测

4.3.2 标准贯入试验时,要求孔壁稳定。如果采用套管护壁,要求试验点应在套管底端75cm以下,减少套管对检测结果的影响。

4.3.6 标准贯入试验在检测天然土地基、处理土地基,评价复合地基增强体的施工质量时,要求每个检测孔的标准贯入试验次数不应少于3次,否则数据太少,难以做出准确评价。

4.3.7 本规范附录A给出了部分记录表格,实际工作中,可根据本地区的地基基础设计施工的通用情况和行政主管部门的具体规定,进行合理调整。表中的地基类型是指天然地基、换填地基、预压处理地基和强夯处理地基等类型。

4.4 检测数据分析与判定

4.4.2 现行国家标准《岩土工程勘察规范》GB 50021规定,应用标准贯入试验锤击数时是否修正和如何修正,应根据建立统计关系时的具体情况确定。根据目前工程实践积累的数据,为了与现行广东省标准《建筑地基基础设计规范》DBJ 15-31一致,考虑到长期以来确定地基承载力均按修正的标准贯入击数建立经验关系,为充分利用以往的成果,本规范建议:当确定地基承载力特征值时宜采用经过修正的N值,而当判别砂土、粉土液化和鉴别土的岩土性状时宜采用实测的N'值,而且应按本规范附录B的统计计算方法确定N值和N'值的标准值。

4.4.3 对于每个检测孔,标准贯入试验锤击数与深度关系可以采用图形、表格或其它形式描述。

4.4.4、4.4.5 本规范要求对原位试验数据进行两方面处理,一是计算每个检测孔的代表值,二是计算单位工程同一土层的标准值。作为地基基础验收试验,可根据每个检测孔的代表值对单位工程的整个地基或复合地基增强体的施工质量有一个大致了解,为选择平板载荷试验的抽检位置提供依据,因此,计算并比较单位工程的每个检测孔的代表值是很有意义的;分析单位工程不同土层的

197

原位试验标准值,可判断地基受力层中是否存在软弱夹层,这对查明地基隐患、确保结构安全是有积极作用的。

计算单位工程同一土层的标准贯入锤击数标准值,应注意两点:一是如果各检测孔的同一土层较厚,做了两次或两次以上的标准贯入试验,应将其锤击数先取平均值再按附录B的规定进行计算;二是个别标准贯入试验锤击数与同一土层其它标准贯入试验锤击数相比,明显偏高或偏低,在计算标准贯入试验锤击数标准值时,应作为异常值剔除。

4.4.6 粘性土的状态分类、砂土与粉土的密实度分类,以及花岗岩强风化、全风化、残积土分类参考了广东省标准《建筑地基基础设计规范》DBJ 15 - 31 - 2016的规定。

4.4.7 砂土、粉土、一般黏性土和花岗岩残积土等地基土承载力特征值表表4.4.7-1~4.4.7-3与广东省标准《建筑地基基础设计规范》DBJ 15 - 31 - 2016的规定一致。

4.4.8 换填地基、预压地基、强夯地基等处理土地基的承载力特征值可按本规范第4.4.7条相应的土层确定。这些地基其处理过程与天然地基的固结过程相类似,且具有一定的地区使用经验。

4.4.11 本条规定了检测报告中应包含的一些内容,避免检测报告过于简单,也有利于委托方、设计及检测部门对报告的审查和分析。

198

5 圆锥动力触探试验

5.1 一般规定

5.1.1、5.1.2 本规范列入了轻型、重型和超重型三种圆锥动力触探试验。轻型动力触探的优点是轻便,对于施工验槽、查明地基局部软弱土层等,均有实用价值。重型动力触探应用广泛,其规格标准与国际通用标准一致。超重型动力触探的能量指数(落锤能量与探头截面积之比)与国外的并不一致,但相近,适用于碎石土和软岩。

圆锥动力触探试验设备轻巧,测试速度快、费用较低,可作为地基检测的普查手段。

5.1.3 见本规范第4.1.2条的条文说明。

5.2 设备

5.2.1~5.2.3 圆锥动力触探试验设备规格参考了现行国家标准《岩土工程勘察规范》GB 50021的规定,并规定重型及超重型圆锥动力触探的落锤应采用自动脱钩装置。触探杆顺直与否直接影响试验结果,本规范对每节触探杆相对弯曲度作了宜小于0.5%的规定。

5.3 现场检测

5.3.1、5.3.2 这两条规定考虑了对试验成果有影响的一些因素。

1 锤击能量是最重要的因素。规定落锤方式采用控制落距的自动落锤,使锤击能量比较恒定,注意保持杆件垂直,探杆偏斜度不超过2%。锤击时防止偏心及探杆晃动。

2 触探杆与土间的侧摩阻力是另一重要因素。探头的侧摩阻力与土类、土性、杆的外形、刚度、垂直度、触探深度等均有关,很难用一固定的修正系数处理,试验中可采取下列措施减少侧摩阻力的影响:一是保证探杆直径小于探头直径,在砂土中探头直径与探杆直径比应大于1.3;二是贯入时旋转探杆,以减少侧摩阻力。

3 锤击速度也影响试验成果,一般采用每分钟15击~30击;在砂土、碎

199

石土中,锤击速度影响不大,可取高值。

4 贯入过程应不间断的连续击入,在粘性土中击入的间歇会使侧摩阻力增大。

5.3.3、5.3.4 这两条规定了可终止试验的条件以及穿越硬夹层处理方法。由于地基土往往存在硬夹层,不同规格的触探设备其穿透能力不同,为避免强行穿越硬夹层时损坏设备,对轻型动力触探给出可终止试验的条件。

重型和超重型动力触探,对于硬夹层,可采用钻进方式穿越硬夹层,以满足本规范第3.2.13条的深度规定。

5.3.5 圆锥动力触探的锥头的磨损程度直接影响试验的准确性,因此,本条对锥头的容许磨损程度做出规定。

5.4 检测数据分析与判定

5.4.1~5.4.3 本规范推荐的分析方法是对触探头在地基土中贯入一定深度的锤击数(N10、N63.5、N120)及其对应的深度进行分析判定,这种方法在国内已有成熟的经验。

1 应用检测成果时,重型和超重型圆锥动力触探试验应采用修正锤击数。 2 根据多孔触探击数、曲线形态,结合钻探资料可进行力学分层,分层时注意超前滞后现象,不同土层的超前滞后量是不同的。当上为硬土层下为软土层时,超前约为0.5m~0.7m,滞后约为0.2m;当上为软土层下为硬土层时,超前约为0.1m~0.2m,滞后约为0.3m~0.5m。

3 在整理触探资料时,应剔除异常值,在计算同一土层的动力触探试验锤击数的平均值、动力触探试验锤击数的单孔代表值、单位工程同一分类土层动力触探试验锤击数的标准值时,超前滞后范围内的值不反映真实土性,临界深度以内的锤击数偏小,不反映真实土体性状,故不应参加统计。

5.4.4 动力触探指标可用于推定土的状态、地基承载力、评价地基土均匀性等,本条规定通过对各检测孔和同一土层的触探锤击数进行统计分析,得出其代表值和标准值以及变异系数等指标推定土的状态及地基承载力。

5.4.5~5.4.7 表5.4.5地基承载力特征值的取值采用了现行广东省标准《建筑地基基础设计规范》DBJ 15 - 31的相关规定;表5.4.6地基承载力特征值的取值,

200

一般粘性土与粘性素填土地基采用了现行广东省标准《建筑地基基础设计规范》DBJ 15 - 31的相关规定,粉土与粉细砂土地基参考了广东省建筑设计研究院的研究成果;表5.4.7地基承载力特征值的取值采用了现行广东省标准《建筑地基基础设计规范》DBJ 15 - 31的相关规定。

5.4.9 复合地基竖向增强体的施工工艺和采用材料的种类较多,只有相同的施工工艺并采用相同材料的增强体才有可比性,本条规定只对单个增强体进行评价。表5.4.9参考了《工程地质手册》(第四版)的相关内容。

201

6 静力触探试验

6.1 一般规定

6.1.1 静力触探试验(CPT)采用静力方式匀速将标准规格的探头压入土中,同时,量测探头贯入阻力,测定土的力学特性的原位测试方法。对于含少量砾碎石的密实砂土,静力触探的适用性应视砾碎石含量、粒径级配等条件而定。

6.2 仪器设备

6.2.1 静力探触设备一般由量测记录仪器、静力触探头及其标定设备、贯入系统等三部分构成。

触探头是量测贯入土阻力的关键部件,它是贯入过程中直接感受土的阻力、并将其变成电讯号的元件。为实现这一过程,可采用不同型式的传感器,电阻应变式传感器最为常用。探头包括摩擦筒和锥头两部分,有严格的规格和质量要求。目前,国内外使用的探头可分为三种类型。

1 单桥探头:是我国所特有的一种探头类型,它是将锥头与外套筒连在一起,因此只能测量一个参数。

2 双桥探头:它是一种将锥头与摩擦筒分开的探头,利用锥头可测定锥头阻力、利用摩擦筒可测定侧壁摩阻力。

3 多功能探头:它一般是在双桥探头基础上再安装一种或几种具备其他功能的传感器。它既可测定锥头阻力和侧壁摩阻力,也可测定孔隙水压力、探杆的倾斜度、地层电阻率、地层波速等等参数。

6.2.2 单、双桥探头目前基本上已有统一的技术规格。对其它类型的触探头,其质量若能达到本规范所规定的技术要求,也可采用。但在一般土层中,应优先选用具国际标准的探头,即探头锥角为60o,锥底截面积为10cm2。 6.2.3 本条参考了现行国家标准《岩土工程勘察规范》GB 50021的相关规定。 6.2.4 采用屏蔽电缆是避免外界高压的干扰,两组桥路分别屏蔽是避免桥路中交流电讯号引起的相互干扰。电缆应用良好的防水性和绝缘性。

6.2.5 我国的静力触探几乎全部采用电阻应变式传感器。因此,与其配套的记

202

录仪器主要有以下四种:(1)电阻应变仪;(2)自动记录绘图仪;(3)数字式测力仪;(4)数据采集仪(静探微机)。为提高工作效率和测试数据可追溯性,建议采用专用的静力触探试验记录仪。

6.2.6 为了减少探杆与孔壁的摩擦力,要求探杆的直径应小于锥底的直径。若需增设扩孔器,考虑到其安设部位不能影响测试数据,扩孔器与触探头的间距应大于4倍锥头直径。

6.2.7 断杆情况屡见不鲜,故要求探杆应有足够的强度,探杆不得有裂纹和损伤。触探杆的丝扣应完好无裂纹,触探杆相互连接后,丝扣要闭合无间隙。探杆与接头的连接要有良好的承接性。每根探杆的长度宜为1m,便于操作、装运,更便于核查贯入深度。

6.3 现场检测

6.3.1 静力触探反力装置提供的反力应大于预估的最大贯入阻力,静力触探的反力通常有三种方式:

1 利用地锚作反力; 2 用重物作反力; 3 利用车辆自重作反力。

6.3.2 静力触探头的系统率定系数因仪器、电缆的不同而有所变化,所以应配套率定。探头使用后,其整体性能也将会有所变化,因此,应定期进行率定。一般规定,探头传感器除室内率定误差(非线性误差、重复性误差、滞后误差、温度漂移、归零误差)不应超过满量程的1.0%外,要求现场的归零误差不应超过3%。因此,现场试验过程中,当探头返回地面时应记录归零误差,这是试验数据质量好坏的重要标志。为了保证静力触探的数据质量,规定了触探头的率定期限、率定方法和所用的仪器,强调应在每次试验前进行率定、不得事后补做。对于重要工程或工作量较大的工程,要求加强使用过程中的率定,并建议在现场工作完成后对触探头进行率定,以比较触探头在使用前后的变化。 6.3.3 检查零漂是保证测试数据质量的基本环节。地温与气温的的差异,将引起触探头零读数的漂移,因此规定了触探头贯入土中0.5m~1.0m,测出零读数以校正其影响值。

203

国家标准《岩土工程勘察规范》GB 50021 - 2001规定,静力触探的贯入速率为1.2m/min;国外的标准速率为1.2m/min,其允许变化范围为±0.3m/min;故提出了贯入速度为(1.2±0.3)m/min的规定。

本规范采用国家标准《岩土工程勘察规范》GB 50021 - 2001的要求,深度间隔一般采用0.1m不超过0.2m。

6.3.4 本规范第6.2.3条规定现场归零误差应小于3%,因而要求终止试验时,应测量和记录零漂值。

6.4 检测数据分析与判定

6.4.1 原始记录上的异常现象包括:零点漂移、记录曲线上的脱节、记录深度与实际深度之间的误差等。

1 记录曲线脱节的修正,考虑启动触探机开始贯入时的启动力与记录笔画线滞后引起误差,提出以停机记录为准,与贯入10cm(若按1:100的比例,在记录纸上为1mm)之记录点连接成曲线,目的是求得统一的处理脱节的方法,它既不影响资料的精确,又便于对比。

2 记录深度与实际深度之间产生误差的原因包括:滑轮磨损、导轮磨损、导轮与触探杆打滑、孔斜和触探杆弯曲等。

6.4.5 利用静力触探贯入曲线分层时,可根据qc、ps、fs、α贯入曲线的线型特征,同时,参考邻近触探孔的分层资料以及勘察资料划分土层。经验表明,同一土层可能有相同的端阻,而侧阻可大不相同,因此,在划分土层时,双桥探头力学分层以qc–h线为主,结合其它曲线,综合分析,将会取得更好的效果。 6.4.7 利用静力触探成果计算出来的地基土的力学参数,在没有载荷试验作对比的情况下,不宜作为工程设计和验收的最终依据。

国内一些勘察设计单位根据建国以来几十年大量工程实践经验、现场试验对相应的地基承载力进行统计、分析得到大量经验公式。而所得到的承载力计算公式众多,各个公式都有其地区局限性。

表6.4.7-1中软土、一般粘性土的经验公式采用了行业标准《铁路工程地质原位测试规程》TB 10018 - 2018推荐的公式;表6.4.7-1中粉细砂、中粗砂和粉土的经验公式采用了武汉静探联合试验组提出的研究报告,该项研究工作资料

204

充分;表6.4.7-1中老粘性土的经验公式采用了深圳市勘察研究院推荐的公式。

根据在深圳地区的大量工程实践,深圳市勘察研究院对一般粘性土的静力触探数据与地基承载力的拟合曲线见图1,老粘土、粉质粘土的拟合曲线见图2。

图1 一般粘性土的的静力触探数据与地基承载力的拟合曲线

图2 老粘土、粉质粘土的的静力触探数据与地基承载力的拟合曲线

表6.4.7–2变形模量E0的经验关系采用行业标准《铁路工程地质原位测试规程》TB 10018-2018推荐公式。

205

7 十字板剪切试验

7.1 一般规定

7.1.1 十字板剪切试验(VST)是用插入土中的标准十字板探头,以一定速率扭转,量测土破坏时的抵抗力矩,测定土的不排水抗剪强度。

十字板剪切试验的适用范围,大部分国家规定限于饱和软粘性土,按广东省的工程经验通常可以包括地基处理前、后的软粘性土;对于其他的土,十字板剪切试验会有相当大的误差。软粘性土是指天然孔隙比大于或等于1.0,且天然含水量大于液限的细粒土。

7.2 仪器设备

7.2.1 机械式十字板剪切仪的特点是施加的力偶对转杆不产生额外的推力。它利用蜗轮蜗杆扭转插入土层中的十字板头,借助开口钢环测定土层的抵抗扭力,从而得到土的抗剪强度。

机械式十字板剪切仪是利用蜗轮旋转插入土层中的十字板头,由开口钢环测出抵抗力矩,计算土的抗剪强度。

电测式十字板剪切仪是通过在十字板头上连接处贴有电阻片的受扭力矩的传感器,用电阻应变仪测剪切扭力。

电测十字板剪切仪与机械式的主要区别在于测力装置不用钢环,而是在十字板头上端连接一个贴有电阻应变片的扭力传感器装置,通过电缆线将传感器信号传至地面的电阻应变仪或数字测力仪,然后换算十字板剪切的扭力大小。它可以不用事前钻孔,且传感器只反映十字板头处受力情况,故可消除轴杆与土之间,传力机械等的阻力以及坍孔使土层扰动的影响。如果设备有足够的压入力和旋扭力,则可自上而下连续进行试验。

7.2.2 十字板头由两片正交的高强度金属材料制成,十字板头形状国外有矩形、菱形、半圆形等,但国内均采用矩形,故本规范只列矩形。当需要测定不排水抗剪强度的各向异性变化时,可以考虑采用不同菱角的菱形板头,也可以采用不同径高比板头进行分析。矩形十字板头的宽高比1:2为通用标准。十字板头面

206

积比,直接影响插入板头时对土的挤压扰动,一般要求面积比小于15%;当十字板头直径为50mm和75mm,翼板厚度分别为2mm和3mm时,相应的面积比为13%~14%。

7.2.3 扭力测量设备需满足对测量量程的要求和对使用环境适应性的要求,才可能确保检测工作正常进行。

7.2.4 国外十字板剪切试验规程对精度的规定:美国为1.3kPa,英国1.0kPa,前苏联(1~2)kPa,原联邦德国2.0kPa,参照这些标准,以(1~2)kPa为宜,考虑到检测对象的数据的大小,本规范要求十字板剪切仪的测量精度达到1.0kPa。 7.2.5 试验的讯号传输线采用屏蔽电缆可防止或减小杂散信号干扰,保证测试结果准确。专用的试验记录仪是指与设备主机配套生产制作的专用试验记录仪。

7.3 现场检测

7.3.1 安装平稳才能保证钻杆入土的垂直度以及形成与理论假定一致的剪切圆柱体。

7.3.3 对机械式十字板剪切试验操作中的部分技术要求作如下说明:

1 钻孔套管底部至欲测深度处的距离影响测试结果。对该距离,美国规定为5倍钻孔直径,前苏联规定为0.3m~0.5m,原联邦德国规定为0.3m,我国规定为(3~5)倍钻孔直径。

2 由于机械式十字板剪切仪的轴杆与土层间存在摩阻力,因此应进行校正。由于原状土与重塑土的摩阻力是不同的,为了使轴杆与土间的摩阻力减到最低值,使原状土和扰动土不排水抗剪强度试验时有同样的摩阻力值,在进行十字板试验前,应先将轴杆快速旋转十余圈。

3 为了获得不排水条件下的土的剪切强度,Skempton认为当剪切速率为0.1°/s时得到的cu的误差最小;实际上对不同渗透性的土,规定相应的剪切速率是合理的;目前各国规程规定的剪切速率在(0.1~0.5)°/s,如美国为0.1°/s,英国为(0.1~0.2)°/s,前苏联为(0.2~0.3)°/s,原联邦德国为0.5°/s;本规范规定为(6~12)°/min的转速旋转。

7.3.4 由于电测式十字板是通过量测贴在扭力柱表面应变片的变形来完成的,直接测定的是施加于板头的扭矩,故不需测试杆轴与土层间摩擦力。关于剪切

207

速率的规定与本规范第7.3.3条相同。

7.3.5 同一检测孔的试验点的深度间距规定宜为1.5m~2.0m,当需要获得多个检测点的数据而土层厚度不够时,深度间距可调整至0.8m;当土层随深度的变化复杂时,可根据工程实际需要,选择有代表性的位置布置试验点,不一定均匀间隔布置试验点,遇到变层,要增加试验点。

7.4 检测数据分析与判定

7.4.3 十字板不排水抗剪强度计算的假定为:当十字板在土中扭转时,土柱周围的剪力是均匀的,土柱体上、下两端也是均匀的。

7.4.5 根据原状土与重塑土不排水抗剪强度的比值可计算灵敏度,可评价软粘土的触变性。

7.4.6 实践证明,正常固结的饱和软粘性土的不排水抗剪强度是随深度增加的;室内抗剪强度的试验成果,由于取样扰动等因素,往往不能很好地反映这一变化规律;利用十字板剪切试验,可以较好地反映土的不排水抗剪强度随深度的变化。

绘制抗剪强度与扭转角的关系曲线,可了解土体受剪时的剪切破坏过程,确定软土的不排水抗剪强度峰值、残余值及不排水剪切模量。目前十字板头扭转角的测定还存在困难,有待研究。

7.4.8 十字板剪切试验所测得的不排水抗剪强度峰值,一般认为是偏高的,土的长期强度只有峰值强度的60%~70%。因此在工程中,需根据土质条件和当地经验对十字板测定的值作必要的修正,以供设计采用。

208

8 平板载荷试验

8.1 一般规定

8.1.1 本方法适用于天然地基与处理土地基的浅层平板载荷试验和复合地基平板载荷试验。

8.1.2 对于天然地基和处理土地基,根据美国标准《Standard Test Metuod for Bearing Capacity of Soil for Static Load and Spread Footings》ASTM D1194 - 94的说明,承压板下应力主要影响范围指大约2.0倍承压板直径(或宽度)的深度范围;国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007 - 2011地基变形计算深度取值略小于2.5倍的基础宽度,并指出地基主要受力层系指条形基础底面下深度为3倍基础底面宽度,基础下为1.5倍基础底面宽度,且厚度均不小于5m的范围。因此,可以认为承压板下应力主要影响范围为2.0~2.5倍承压板直径(或宽度)以内的深度范围。此处所指的变形参数主要是指地基的变形模量。 8.1.3 本次修订时,新增了地基系数试验、二次变形模量试验和动态变形模量试验。

8.2 仪器设备及其安装

8.2.1 试验试坑宽度或直径不应小于承压板宽度或直径的3倍参考了行业标准《建筑地基处理技术规范》JGJ 79 - 2012的相关规定。承压板底面下铺砂,对于天然地基(或处理土地基)与复合地基是两个不同的概念,对于天然地基和处理土地基平板载荷试验来说,主要是找平作用,找平砂层应尽可能薄;而对于复合地基平板载荷试验来说,是模拟其工作状态,起褥垫层的作用,确保尽可能同时发挥地基土和增强体的承载能力,因此,复合地基平板载荷试验承压板底面下铺设的中粗砂垫层的厚度应根据设计要求确定。

8.2.2 在软土上进行平板载荷试验时,如果承压板尺寸较小,承压板易发生倾斜,且试验荷载太小时难以配备相应的千斤顶和油压表,根据广东地区目前的实际应用情况,承压板面积一般都不小于1m2。行业标准《建筑地基处理技术规范》JGJ 79 - 2012规定:平板静载荷试验采用的压板面积应按需检验土层的厚度

209

确定,且不应小于1.0m2,对夯实地基,不宜小于2.0m2。所以本规范规定软土地基和处理土地基承压板面积不应小于1m2。强夯处理和预压处理的有效深度为7m~10m时,宜采用较大的承压板,目前3m×3m尺寸的承压板应用不少,最大承压板尺寸超过了5m×5m。

一般地基土试验承压板形状宜采用圆形压板,符合轴对称弹性理论解;单桩复合地基载荷试验承压板可用圆形或方形,承压板面积为一根桩所承担的处理面积;多桩复合地基载荷试验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。

8.2.3 加载反力装置应优先选用压重平台反力装置。与桩的静载试验相比,平板载荷试验的试验荷载要小得多,因此,要求压重应在试验前一次加足。 8.2.4 当采用两台及两台以上千斤顶加载时,为防止偏心受荷,要求千斤顶活塞直径应一样且应并联同步工作;在设备安装时,千斤顶的合力中心、承压板中心、反力装置重心、拟试验区域的中心应在同一铅垂线上。

8.2.6 承压板面积大于1m2时,宜在其两个垂直方向对称安置4个位移测试仪表。为了统一位移测试仪表的安装位置,本规范规定位移测试仪表应安装在承压板上,且各位移测试仪表在承压板上的安装点距承压板边缘的距离宜为25mm~50mm。

8.2.7 荷重传感器测量(直接方式)和油压测量(间接方式)两种荷载测量方式的区别在于:前者采用荷重传感器测力,千斤顶仅作为加载设备使用而不是作为测量仪器使用,不需考虑千斤顶活塞摩擦对出力的影响;后者采用测量千斤顶油路的压力,根据千斤顶的校准结果换算力。油压测量宜采用压力传感器,也可采用压力表,同型号千斤顶在保养正常状态下,相同油压时的出力相对误差约为1%~2%,非正常时可高达5%。采用传感器测量荷重或油压,容易实现加卸荷与稳压自动化控制,且测量精度较高。采用压力表测定油压时,为保证测量精度,其精度等级应优于或等于0.4级,不得使用大于0.5级压力表控制加载。 8.2.8 为保证液压系统的安全,要求试验用油泵、在最大加载时的压力不应超过规定工作压力的80%。荷重传感器、千斤顶、压力表或压力传感器的最佳使用范围约为量程的1/4至量程的4/5,因此,应根据最大试验荷载合理选择量程适当的测量设备。

210

8.2.9 承压板、压重平台支墩和基准桩之间的距离,参考了广东省建筑科学研究院集团股份有限公司等单位研究成果,以及现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007、现行行业标准《建筑地基处理技术规范》JGJ 79、美国标准ASTM D1194 - 94等规范的有关规定。

1 关于基准桩与压重平台支墩、承压板之间距离的确定,以及承压板与压重平台支墩之间距离的确定。现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007规定试坑宽度不小于承压板尺寸的3倍,现行行业标准《建筑地基处理技术规范》JGJ 79规定试坑宽度不小于承压板尺寸的3倍,及加荷平台支点应设在试坑外,也就是要求承压板与支墩之间的净距大于1倍承压板尺寸。美国标准ASTM D1194 - 94规定:承压板与压重平台支墩的净距离为2.4m。从广东省工程实践来看,边宽大于3m的大面积承压板越来越多,综合考虑支墩地基附加应力与支墩地基变形的影响、工程精度要求和实际检测设备情况,将基准桩与压重平台支墩之间的净距离规定为大于1.5B且大于2m,将基准桩与承压板之间的净距离规定为大于大于b且大于2m;将承压板与压重平台支墩之间的净距离规定为>b且>B且>2.0m。

8.2.10 大型平板载荷试验,当基准梁长度达到12m,但基准桩和承压板、压重平台支墩之间的距离仍不能满足本规范表8.2.9的规定时,基准梁长度可取12m,此时,应对基准桩竖向位移进行监测。

8.2.11 借鉴美国标准ASTM D1194的规定,为了防止试验过程中场地地基土含水量的变化或地基土的扰动,影响试验效果,要求保持试坑或试井底岩土的原状结构和天然湿度。必要时,应在承压板周边2m范围内覆盖防水布。传统的平板载荷试验适用于地下水位以上的土,对于地下水位以下的土,安装试验设备时可采取降水措施,但试验时应保证试土维持原来的饱和状态,这时试验在浸水或局部浸水状态下进行。

8.3 现 场 检 测

8.3.1 试验加载量主要依据设计要求。根据现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的规定,要求最大加载量不应小于设计要求的地基承载力特征值的2.0倍。如果最大加载量均取为设计要求的地基承载力特征值的2.0倍,其

211

中一个试验点的地基承载力特征值偏小,按照本规范第3.7.2条和第8.4.4条的规定,则单位工程的地基承载力特征值不满足设计要求。为了避免这种情况,本规范规定最大加载量不小于设计要求的地基承载力特征值的2.0倍~2.5倍。 8.3.4 根据广东地区的工程实践经验,从既保证试验精度又提高试验效率角度出发,进一步完善了平板载荷试验方法。加载时,承压板沉降量的测读,增加了一个5min的读数,即从原来的“每级荷载施加后,应分别按第5min、15min、30min、45min、60min测读承压板的沉降量”修改为“每级荷载施加后,应分别按第5min、10min、20min、35min、50min、65min测读承压板的沉降量”,未采用“每级荷载施加后,应分别按第0min、5min、15min、30min、45min、60min测读承压板的沉降量”,目的是既有利于保证试验精度,也有利于提高试验效率。 8.3.5 当基准梁长度不满足要求,执行本规范第8.2.10条的规定时,进一步明确要求应同时测读承压板沉降量和基准桩的竖向位移,并应根据基准桩的竖向位移测读值和承压板沉降量的测读值确定承压板的实际沉降量。

8.3.6 试验终止条件的规定参考了现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007和现行行业标准《建筑地基处理技术规范》JGJ 79的规定。根据以往实践试验,为了更好地判断沉降曲线的陡降段,本规范增加了“某级荷载下的沉降量超过前级的5倍”作为判断标准。 8.3.7 异常情况可能有下列等情况:

1 由于加载系统漏油等原因,无法施加荷载;

2 由于反力支墩下沉等原因,继续施加荷载可能导致反力装置系统失稳; 3 已达加载反力装置的最大反力,继续加载可能导致反力装置破坏。

8.4 检测数据分析与判定

8.4.1 同一工程的试验曲线宜按相同的沉降纵坐标比例绘制,加载量的坐标可以是荷载也可以是压力,最好在同一坐标上同时标明荷载量和压力值。当第1、2级荷载的沉降量较大时,可根据第3~6级的荷载沉降曲线调整零位。 8.4.2 地基的极限承载力,是指滑动边界范围内的全部土体都处于塑性破坏状态,地基丧失稳定时的极限承载力。当出现本规范第8.3.6条第4款情况时,单个试验点的地基极限承载力(极限荷载)应根据具体情况综合分析。

212

8.4.3 现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007指出,地基承载力特征值指由荷载试验测定的地基土压力变形曲线线性段内规定的变形所对应的压力值,其最大值为比例界限值,且不应大于极限荷载的50%。

当不能确定比例界限时,地基承载力特征值通常由地基强度和变形双控制,表8.4.3的规定即为此种情况。对不需要做变形验算的地基基础,地基承载力特征值可不受表8.4.3变形规定的控制,按极限荷载的50%取值。关于表8.4.3中取值的说明如下:

1 天然地基及处理土地基,根据国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007 - 2011关于按相对变形确定地基特征值的规定,取s/b =0.01~0.015所对应的荷载为天然地基及处理土地基特征值,且低压缩性土取低值,高压缩性土取高值。

2 对于砂石桩与振冲碎石桩复合地基,其粘性土为主的地基,承载力特征值的相对变形值(0.013)维持不变;其粉土和砂土为主的地基,根据行业标准《建筑地基处理技术规范》JGJ 79 - 2012将承载力特征值的相对变形值(0.009)调整为0.01。

3 根据统计数据和一些试验单位反映的情况,本规范在行业标准《建筑地基处理技术规范》JGJ 79 - 2012基础上,对水泥搅拌桩和旋喷桩复合地基,将地基承载力特征值对应的相对变形值(0.005)调整为0.007。

4 表8.4.3中其他没有统计资料的仍采用国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007 - 2011或行业标准《建筑地基处理技术规范》JGJ 79 - 2012的取值。

8.4.4 当极差超过平均值的30%时,如果分析能够明确试验结果异常的试验点不具有代表性,可将异常试验值剔除后,再进行统计计算确定单位工程承载力特征值。

8.4.5 建筑地基基础施工质量验收一般对变形模量并无要求,考虑到设计的需要,本规范对变形模量计算进行了规定,计算方法主要参考了国家标准《岩土工程勘察规范》GB 50021 - 2001。表8.4.5岩石地基的泊松比摘自《工程地质手册》第四版。

213

9 岩石地基载荷试验

9.1 一般规定

9.1.1 岩石地基载荷试验既适用于检测天然地基的承载力和变形参数,也适用于检测桩端持力层的承载力和变形参数,但其岩性应为完整、较完整、较破碎岩石。

9.1.2 当岩土性状难以确定时,宜同时进行岩石地基载荷试验和平板载荷试验,根据试验结果,地基承载力特征值取低值。

9.2 仪器设备及其安装

9.2.1 国家标准《工程岩体试验方法标准》GB/T 50266 - 2013岩体载荷试验中规定,承压板外1.5倍承压板直径范围以内的岩体表面应平整,应无松动岩块或石渣。试点中心至试验洞侧壁或顶底板的距离,应大于承压板直径或边长的2.0倍;本规范对试验场地的要求参考了其规定。

试验时,应清洗试点岩体表面,再找平。找平的方法可以是用电动磨具进行磨平;也可以采用化学胶剂、水泥浆进行找平;国家标准《工程岩体试验方法标准》GB/T 50266 - 2013建议,先铺垫一层水泥浆,放上刚性承压板,轻击承压板,挤出多余水泥浆,使承压板平行试点表面,水泥浆的厚度不宜大于承压板直径或边长的1%,并应防止水泥浆内有气泡产生。 9.2.10 试验要求地基的岩石含水状态应符合设计要求。

9.2.11 孔底、深井岩石地基载荷试验允许采用试坑坑底测试方式和地面测试方式。本规范规定承压板直径为30cm,如果在孔底中心进行岩基载荷试验,按本规范9.2.1条规定,孔底底部直径不应小于1.2m(4.0倍承压板直径)。

9.3 现 场 检 测

9.3.1 本规范第9.4.3条规定,岩石地基承载力特征值取极限荷载值的1/3或取最大试验荷载的1/3,因此,岩石地基载荷试验的最大试验荷载不应小于设计要求的承载力特征值的3倍。

9.3.3 行业标准《建筑地基检测技术规范》JGJ 340 - 2015规定岩基载荷试验的

214

分级荷载宜为最大试验荷载的1/15;考虑到本规范岩石地基载荷试验的目的是为了验收,参照本规范第8章平板载荷试验最大试验荷载为2倍承载力特征值时分级为8级或10级,岩石地基载荷试验的最大试验荷载为3倍承载力特征值,本规范规定岩石地基载荷试验的荷载分级宜为9级或12级。

9.3.4 试验步骤和稳定标准参考了行业标准《建筑地基检测技术规范》JGJ 340 - 2015和广东省标准《建筑地基基础设计规范》DBJ 15 - 31 - 2016的规定。国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007 - 2011、《岩土工程勘察规范》GB 50021 - 2001皆规定岩基载荷试验的沉降稳定标准为连续三次读数之差均不大于0.01mm,鉴于0.01mm是百分表的读数精度,在现场试验时难以操作,本规范将岩石地基载荷试验的沉降相对稳定标准修改为:在四次读数中,相邻两次读数之差均不大于0.03mm,以有利于现场操作。稳定标准可以这样理解:如0min、10min、20min、30min四次读数中,前后两次读数之差(有三个)均不大于0.03mm,可认为达到沉降稳定标准;否则应继续持荷,直至沉降稳定。

9.3.5 试验终止条件的制定参考了平板载荷试验,对于岩石地基载荷试验,破坏时,常表现为位移测量仪表不停地变化,这种变化有增加的趋势,或表现为荷载加不上,或加上去后很快降下来。如果加载至最大试验荷载,承压板沉降速率达到相对稳定标准,完成了验收检测的试验目的,当然终止加载,进行卸载。

9.4 检测数据分析与判定

9.4.1 见本规范第8.4.1条的条文说明。

9.4.3 岩石地基承载力的安全系数取为3,这点与土类地基承载力的安全系数为2不同。根据岩石地基载荷试验结果,当可确定比例界限所对应的荷载值时,岩石地基承载力特征值应取比例界限所对应的荷载值与极限承载力的1/3中的小值;当不能确定比例界限所对应的荷载值时,岩石地基承载力特征值应取极限承载力的1/3。

215

10 低应变法

10.1 一般规定

10.1.1 目前广东省广泛采用的低应变动力检测方法是反射波法,通过实测桩顶加速度或速度响应时域曲线,籍一维波动理论分析来判定基桩的桩身完整性。低应变法普查桩身结构完整性,其试验结果用来选择静载试验、钻芯法、高应变动力试桩的桩位,可以使检测数量不多的静载等试验的结果更具有代表性,弥补静载等试验抽样率低带来的不足;或静载试验等出现不合格桩后,用来加大检测面,为确定桩基工程处理方案提供更多的依据。

反射波法的理论基础以一维线弹性杆件模型为依据,一维理论要求应力波在桩身中传播时平截面假设成立,因此,长细比较小的受检桩、薄壁钢管桩和类似于H型钢桩的异型桩,本方法不适用。由于水泥土桩等桩身阻抗与桩周土的阻抗差异小,应力波在这类桩中传播时能量衰减快,同时,反射波法很难分析评价高压灌浆的补强效果,因此,反射波法不适用于水泥土桩等桩的质量检测,高压灌浆等补强加固桩不宜采用本方法检测。

本方法对桩身缺陷程度只作定性判定。由于桩的尺寸效应、测试系统的幅频相频响应、高频波的弥散、滤波等造成的实测波形畸变,以及桩侧土阻尼、土阻力和桩身阻尼的耦合影响,尽管利用实测曲线拟合法分析能给出定量的结果,但还不能达到精确定量的程度。

对于桩身不同类型的缺陷,反射波测试信号中主要反映出桩身阻抗减小的信息,缺陷性质往往较难区分。例如,混凝土灌注桩出现的缩颈与局部松散、夹泥、空洞等,只凭测试信号就很难区分。因此,对缺陷类型进行判定,应结合地质、施工情况综合分析。

行业标准《建筑地基检测技术规范》JGJ 340 - 2015规定,低应变法适用于检测有粘结强度、规则截面的桩身强度大于8MPa竖向增强体的完整性,判定缺陷的程度及位置。因此,本次修订时,将低应变法适用范围从钢筋混凝土桩扩展到水泥粉煤灰碎石桩和素混凝土桩。

10.1.2、10.1.3 由于受桩周土约束、激振能量、桩身材料阻尼和桩身截面阻抗

216

变化等因素的影响,应力波从桩顶传播至桩底再从桩底反射回桩顶为一能量和幅值逐渐衰减过程。若桩过长(或长径比较大)或桩身截面阻抗多变或变幅较大,往往应力波还未反射回桩顶甚至尚未传到桩底,其能量已完全衰减或提前反射,致使仪器测不到桩底反射信号,而无法评定整根桩的完整性。

在制定检测方案确定检测方法时,可根据同类型工程经验确定低应变法的有效检测深度,判断低应变法是否适合该工程的工程桩桩身完整性检测。但具体工程的有效检测桩长,应通过现场试验,依据能否识别桩底反射信号,确定该方法的适用性。

对于最大有效检测深度小于实际桩长的超长桩检测,尽管测不到桩底反射信号,但若有效检测长度范围内存在缺陷,则实测信号中必有缺陷反射信号。因此,低应变方法仍可用于查明有效检测长度范围内是否存在缺陷。此类情况应在检测合同和检测报告中予以明确。

10.2 仪器设备

10.2.l 检测仪器设备除了要考虑其动态性能满足测试要求,还要考虑分析软件满足对实测信号的再处理功能,信号分析处理包括光滑滤波、旋转、叠加平均和指数放大等。

10.2.2 目前用于激振的设备主要有锤、球、力棒(杆)几种型式,重量轻者小于一千克,重者达几十千克,为简便计算,同时区别高应变动测法中的重锤,本规范统称为锤。选择适当的锤型、锤重、锤垫材料、传感器粘结方式,方可得到良好的检测信号。

10.3 现场检测

10.3.1 桩顶条件和桩头处理好坏直接影响测试信号的质量。桩头处理可采用下列措施:

1 灌注桩,应凿去桩顶浮浆、松散或破损部分,露出密实的混凝土表面; 2 预制桩,应凿去桩顶松散或破损部分;预应力管桩,当端板与桩身混凝土之间结合紧密时,可不进行处理;

3 检测时,桩顶外露的主筋一般可向外压弯,以不妨碍手锤正常敲击为宜;

217

若外露主筋过长、影响测试操作时,应将外露主筋割掉;

4 当受检桩的桩侧与基础的混凝土垫层浇注成一体时,垫层对测试信号的影响主要与垫层的厚度、强度以及与桩侧结合的紧密程度有关;可通过对比试验确定垫层对测试信号的影响程度,决定是否进行处理;

5 复合地基竖向增强体,可采用上述1~4的相应措施进行桩头处理。 10.3.2、10.3.3 传感器安装的好坏直接影响测试信号质量,检测人员应充分认识这一点。应根据气温高低等情况选择合适的耦合剂,确保传感器与桩顶面牢固粘接,试验表明,耦合剂较厚会降低传感器安装谐振频率,传感器安装越牢固则传感器安装谐振频率越高。磁电式速度传感器采用手扶方式的安装谐振频率约为500Hz~800Hz,采用冲击钻打眼安装可明显提高安装谐振频率。

相对桩顶横截面尺寸而言,激振点处为集中力作用,在桩顶部位可能出现与桩的横向振型相应的高频干扰,传感器安装点与激振点距离和位置不同,所受干扰的程度各异。理论与实践表明,对于实心桩,传感器安装点与锤击点的距离不宜小于桩径或矩形桩边宽的四分之一;当锤击点在桩顶中心时,传感器安装点与桩中心的距离宜为桩半径的三分之二。对于空心桩,锤击点和传感器安装点宜在桩壁厚的1/2处,传感器安装点、锤击点与桩顶面圆心构成的平面夹角等于或略大于90˚时也有类似效果。

锤击点与传感器安装点距离太近时,入射波后面往往紧跟着一个负向脉冲,影响浅部缺陷的分析判断。

通过改变锤的质量、材质及锤垫,可使冲击入射波脉冲宽度在0.5ms~3.5ms之间变化。若要获得长桩的桩底反射信息或判断深部缺陷时,冲击入射波脉冲应宽一些;当检测短桩或桩的浅部缺陷时,冲击入射波脉冲应窄一些。 10.3.4 测试前桩身波速可根据本地区同类桩型的测试值初步设定,实际分析过程中应按由桩长计算的波速重新设定或按10.4.2条确定的波速平均值cm设定。 10.3.5 影响测试信号的因素很多,它们往往使波形畸变而偏离“正常”状态,导致误判桩身质量,因此,检测时应随时检查采集信号的质量,判断实测信号是否反映桩身完整性特征,不同检测点及多次实测信号一致性较差时,应分析原因,适当增加检测点数量。

218

10.4 检测数据分析与评价

10.4.1 指数放大是提高桩中下部和桩底信号识别能力的有效手段,指数放大倍数以(2~20)倍——能识别桩底反射信号为宜,过大的放大倍数会将干扰信号也放大,可能会使测试波形尾部明显不回零,影响桩身质量的分析判断。 10.4.2 行业标准《建筑地基检测技术规范》JGJ 340—2015规定︱ci-cm︱/cm≤10%,行业标准《建筑基桩检测技术规范》JGJ 106—2014规定︱ci-cm︱/cm≤5%;本次修订时,将原规范的︱ci-cm︱/cm≤8%分为预制桩,以及混凝土灌注桩、水泥粉煤灰碎石桩、素混凝土桩两种情况,分别予以规定,并允许采用最上面一节预制桩的测试信号来确定桩身波速,更符合工程实际情况。

当检测桩数较少,确定纵波波速平均值的Ⅰ类桩的数量少于5根时,可结合本地区成桩工艺相同的其它桩基工程的测试结果综合设定纵波波速平均值。 10.4.3 桩身缺陷位置可由缺陷的反射波波峰与入射波波峰之间的时差进行计算。目前,反射波法的测试水平可较准确地判断桩顶下第一个缺陷的位置,条件许可时,可判断第二个缺陷。由于应力波在第一、二缺陷位置产生多次反射波和透射波,形成复杂波形,很难分析,因此,对第二个缺陷以下的缺陷很难判断。

反射波法确定桩身缺陷的位置是有误差的,其中波速带来的缺陷位置误差Δx = x·Δc/c(Δc/c为波速相对误差)影响最大,如果波速相对误差为5%,缺陷位置为10m时,则误差有0.5m;缺陷位置为20m时,则误差有1.0m。 10.4.4、10.4.5 确定桩身完整性类别首先是判断有没有缺陷反射波,其次是分析缺陷程度。

实测信号既包含施工质量引起的缺陷产生的反射波,也包含因设计桩身构造或成桩工艺本身局限导致的不连续断面产生的反射波,例如预制打入桩的接缝,灌注桩的逐渐扩径再缩回原桩径的变截面,还包括地质条件的影响,如地层硬夹层、嵌岩桩从土层进入岩层的影响等。因此,在分析测试信号时,应仔细分清哪些是缺陷波或缺陷谐振峰,哪些是因桩身构造、成桩工艺、岩土层影响造成的类似缺陷信号特征。

反射波的幅值大小除受缺陷程度影响外,还受桩周土阻尼大小及缺陷所处

219

的深度位置影响。相同程度的缺陷因桩周土岩性不同或缺陷埋深不同,在测试信号中其幅值大小各异。因此,如何正确判定缺陷程度,特别是缺陷十分明显时,如何区分是Ⅲ类桩还是Ⅳ类桩,应仔细对照桩型、地质条件、施工情况并结合当地经验综合分析判断。

要求受检桩有桩底反射信号,是保证不漏判桩身缺陷的必要条件。因此,本条规定Ⅰ、Ⅱ类桩应有桩底反射波。

10.4.6 对于预制方桩和预应力管桩,若因焊接工艺或机械接头而存在施工接缝,可能会产生明显的反射波,在多数情况下,低应变法难判断这类接缝对竖向抗压承载力的影响程度,应采用高应变法或静载试验进一步予以确定。

10.4.7 由于广东省地质条件复杂,施工桩型较多,成桩质量千差万别,反射波法未必对每根检测桩给出检测结果,因此,对于信号虽无异常反射,但并未测得桩底反射;实测波形无规律,无法用波动理论进行分析;由施工记录给出的桩长计算所得的桩身波速值明显偏高或偏低,且又缺乏可靠资料验证;无法准确获得桩身质量的全部信息时,不应勉强提供受检桩的桩身结构完整性类别。

220

11 高应变法

11.1 一般规定

11.1.1 判定单桩竖向抗压承载力是否满足设计要求是高应变法的主要功能。这里所说的承载力是指在桩身结构承载力满足设计要求的前提条件下,得到的桩周岩土对桩的抗力(静阻力)。要得到桩的极限承载力,应使桩侧和桩端岩土阻力充分发挥,否则不能得到承载力的极限值,只能得到承载力检测值。

检测桩身完整性是高应变法的另一功能。与低应变法相比,高应变法激振能量显著增加,有效检测深度明显加大,特别在判定桩身水平整合型缝隙、预制桩接缝等缺陷时,大多能够合理判定缺陷程度和桩身完整性类别。

11.1.2 对于非嵌岩的大直径扩底桩,本规范规定不宜采用高应变法进行竖向抗压承载力检测。十多年过去了,广东省高应变锤重由当初的100kN发展到600kN,检测能力有了明显提升,对于Q–s曲线具有缓变型特征的大直径灌注桩,本次修订时并未使用高应变检测技术,但是,这类桩的桩侧桩端阻力发挥所需的位移很大,在土阻力相同条件下,桩身直径的增加使桩身截面阻抗(或桩的惯性)与直径成平方的关系增加,对锤桩能力匹配的要求更高,此种情况,应根据锤击设备和检测信号合理判断高应变法的适应性。

11.2 仪器设备

11.2.2 本条是关于高应变法锤击设备的规定,说明如下:

1 锤击设备的导向装置直接关系到现场试验的安全,无导向锤的脱钩装置多基于杠杆式原理制成,操作人员需在离锤很近的范围内操作,缺乏安全保障,且脱钩时会不同程度地引起锤的摇摆,容易造成锤击严重偏心。导杆式柴油锤冲击荷载上升时间过于缓慢,容易造成速度响应信号失真。

2 锤体形状直接关系到信号质量,扁平状锤如分片组装锤或混凝土浇筑的强夯锤,下落时不易导向且平稳性差,容易造成严重锤击偏心,影响测试质量。

3 锤的重量大小直接关系到桩侧、桩端岩土阻力发挥的高低,只有充分包含土阻力发挥信息的信号才能视为有效信号,也才能作为高应变承载力分析与

221

评价的依据。锤重不变时,随着桩横截面尺寸、桩的质量或单桩承载力的增加,锤与桩的匹配能力下降,试验中直观表象是锤的强烈反弹,锤落距提高引起的桩顶动位移或贯入度增加不明显,而桩身锤击应力的增加比传递给桩的有效能量的增加效果更为显著,因此轻锤高落距锤击是错误的做法。重锤与受检桩的阻抗匹配合理,可使重锤的动能最大限度地传递给桩,从而使侧阻、端阻充分发挥,因此,选择锤的重量,既要考虑受检桩的单桩竖向抗压承载力特征值的高低,也要考虑受检桩的直径大小。

本条未规定锤重增加范围的上限值,除体现“重锤低击”原则外,尚考虑了以下情况:桩较长或桩径较大时,使侧阻、端阻充分发挥所需位移大;桩是否容易被“打动”不仅与桩周桩端岩土阻力大小有关,而且与桩身截面波阻抗大小有关。

4 锤体安装加速度计测量桩顶锤击力与在桩侧表面安装应变式传感器的测力方式相比,优缺点是:

1)避免了应变式传感器的经常损坏; 2)避免了因混凝土非线性造成的力信号失真;

3)直接测定锤击力,即使混凝土波速、弹性模量改变,也无需修正; 4)桩顶只能放置薄层桩垫,不能放置尺寸和质量较大的桩帽(替打)。 11.2.4 当冲击设备锤重不能满足本规范第11.2.2条的规定时,与低应变相比,仍具有较大的冲击能量,可用于评价大直径长桩的桩身缺陷及桩底与持力层的结合状况,对桩身完整性可作定量分析。当受检桩未埋设声测管、钻芯法难以钻至桩底时,该方法不失为一种有效的检测桩身完整性手段。当高应变法仅用于判定桩身完整性时,可不安装力传感器,只安装加速度传感器。

11.3 现场检测

11.3.1 锤击装置竖直、锤与桩的纵轴线基本重合、桩头加固和桩顶设置桩垫,是为了减小锤击偏心和避免击碎桩头;在距桩顶规定的距离下的合适部位对称安装传感器,是为了减小锤击在桩顶产生的应力集中和对锤击偏心进行补偿。 11.3.2 应变式传感器直接测到的是其桩身混凝土安装面上的应变,应按下式换算成锤击力:

222

F = A · E · ε (1)

式中:F--锤击力;

A--测点处桩横截面积; E--桩材弹性模量; ε--实测应变值。

显然,锤击力的正确换算依赖于测点处设定的桩参数是否符合实际。另一需注意的问题是:计算测点以下原桩身的阻抗变化、包括计算的桩身运动及受力大小,都是以测点处桩身单元为相对“基准”的。

测点下桩长是指桩身传感器安装点至桩底的距离,一般不包括桩尖部分。 对于普通钢桩,桩身波速可直接设定为5120m/s。对于混凝土桩,桩身波速取,其值变化范围大多为3000m/s~4500m/s。混凝土预制桩可在沉桩前用低应变试验实测无缺陷桩的桩身平均波速并作适当折减;作为设定值混凝土灌注桩应结合本地区混凝土波速的经验值或同场地已知值初步设定,但在计算分析前,应根据实测信号进行修正。 11.3.3 本条说明如下:

1 桩顶的最大锤击应力主要与锤冲击桩顶时的初速度有关,落距越高,锤击应力和偏心越大,越容易击碎桩头。因此,“重锤低击”是保障高应变法检测承载力准确性的基本原则。

2 贯入度的大小与桩尖刺入或桩端压密塑性变形量相对应,是反映桩侧、桩端土阻力是否充分发挥的一个重要信息。从保证承载力分析计算结果的可靠性出发,给出的贯入度2mm~6mm范围,这是一个统计参考值。

3 高应变试验成功的关键是信号质量以及信号中的信息是否充分。所以应根据每锤信号质量以及动位移、贯入度和大致的土阻力发挥情况,初步判别采集到的信号是否满足检测目的的要求。同时,也要检查混凝土桩锤击拉、压应力和缺陷程度大小,以决定是否进一步锤击,以免桩头或桩身受损,尤其是桩身已有缺陷时,重锤多次冲击致使缺陷程度加剧,影响其可使用性。

4 由于触变效应,进行高应变试验时,经多次锤击桩侧土阻力显著降低,高应变测试结果偏低。为避免触变效应对高应变试验的不利影响,首次锤击能量应足够大,尽可能取冲击能量大的第一锤信号进行分析。

223

11.3.4 可靠的信号是得出正确分析计算结果的前提,当信号不可靠时应重新进行试验以获得有效可靠的信号用以分析。

1 产生实测力与速度曲线峰值比例失调的主要原因可能有,一是桩浅部阻抗变化很大,如存在浅部严重缺陷;二是传感器安装点的混凝土质量较差;三是传感器参数设置不对;四是传感器安装不符合要求;五是桩较短、锤击脉冲较宽,土阻力波或桩底反射波的影响。当峰值比例失调时,应分析其产生失调的原因,排除干扰因素重新进行试验。对于第一种情况,受检桩存在浅部严重缺陷,只能提供桩身完整性检测结果,不应提供承载力检测结果。

2 由于锤击偏心,两侧力信号峰值可能会相差一倍以上,相当于两侧力信号之一与力平均值之差的绝对值超过平均值的33%,此时所采集的力信号不能用于计算分析,应重新调整锤架和锤垫再进行试验。通常锤击偏心很难避免,因此不得用单侧力信号代替平均力信号。

3 除柴油锤施打的长桩信号外,力的时程曲线应最终归零。对于混凝土桩,高应变测试信号质量不但受传感器安装好坏、锤击偏心程度和传感器安装面处混凝土质量的影响,也受混凝土的不均匀性和非线性的影响,这种影响对应变式传感器测得的力信号尤其敏感。出现力曲线明显未归零现象,现场条件许可时,应对桩头重新进行处理后再进行试验。

4 四通道测试数据不全时,所采集信号不能用于计算分析,应排除接收系统故障后,重新采集信号。

5 测试波形紊乱,所采集信号属无效信号,不能用于计算分析,需排除产生波形紊乱的故障原因后重新进行试验。

11.4 检测数据分析与判定

11.4.1 从多个锤击信号中选取用来分析的信号时,除要考虑有足够的锤击能量使桩周岩土阻力充分发挥、尽可能取锤击能量较大的实测信号进行分析外,还应注意下列问题:

1 连续打桩时桩周土的扰动及残余应力;

2 锤击使缺陷进一步发展或拉应力使桩身混凝土产生裂隙; 3 在桩易打或难打以及长桩情况下,速度基线修正带来的误差;

224

4 对桩垫过厚,加速度测量系统的低频特性所造成的速度信号误差。 11.4.2 桩底反射明显时,桩身平均波速可根据速度波形第一峰起升沿的起点和桩底反射峰的起点之间的时差与已知桩长值确定,也可根据速度波形第一峰峰值与桩底反射峰峰值的时差来确定平均波速。但是,对桩底反射峰变宽或有水平裂缝的桩,不应根据峰与峰间的时差来确定平均波速。通过上述方法计算的波速超出了桩身材料波速的正常取值范围时,应核实桩长。

11.4.3 高应变分析计算结果的可靠性高低取决于动测仪器、分析软件和人员素质三个要素。其中起决定作用的是具有坚实理论基础和丰富实践经验的高素质检测人员。高应变法之所以有生命力,表现在高应变信号不同于随机信号的可解释性--即使不采用复杂的数学计算和提炼,只要检测波形质量有保证,就能定性地反映桩的承载性状及其他相关的动力学问题。因此,承载力分析计算前,应有高素质的检测人员对信号进行定性检查和正确判断。

11.4.4 当按实测波形确定桩的平均波速后,测点处的原设定波速也应随着平均波速的调整而调整,模量则应按平方的比例关系改变。若模量随波速改变后,仪器不能自动修正以速度为单位存储的力值,则应对原始实测力值校正。 11.4.5 通常情况下,力和速度信号在第一峰处应基本成比例,即第一峰处的F值与V·Z值基本相等(图11.4.9)。但在以下几种不成比例(比例失调)的情况下属于正常:

1 桩浅部阻抗变化和土阻力影响;

2 采用应变式传感器测力时,测点处混凝土的非线性造成力值明显偏高; 3 锤击力波上升缓慢或桩很短时,土阻力波或桩底反射波的影响。 信号随意比例调整均是对实测信号的歪曲,并产生虚假的结果。如通过放大实测力或速度进行比例调整的后果是计算承载力不安全。

11.4.6 实测曲线拟合法和凯司法均是基于行波理论来分析高应变动测信号,判定单桩承载力的有效方法。凯司法的特点是简洁快速,可在现场作实时分析,但它对桩土体系作了很多的假定,其结果的客观性、可靠性均低于实测曲线拟合法。对同一工程中,从各种桩型、各种施工工艺以及实测曲线中反映出来的各种完整性类别和承载性状的桩中分别选取一定比例有代表性的桩进行曲线拟合分析可使凯司法的参数选取更合理,从而提高高应变试验判定单桩承载力的

225

可靠性。

11.4.7 实测曲线拟合法是通过波动方程数值计算,反演确定桩和土的力学模型及其参数值。其过程为:假定桩土单元的模型参数,利用实测的速度(或力、上行波、下行波)曲线作为初始条件,数值求解波动方程,计算桩顶的力(或速度、下行波、上行波)曲线;若计算的曲线与实测曲线不吻合,说明假设的模型参数不合理,有针对性地调整模型参数再行计算,直至计算曲线与实测曲线(以及贯入度的计算值与实测值)相吻合为止。虽然从原理上讲,这种方法是客观唯一的,但由于桩、土以及它们之间的相互作用等力学行为的复杂性,实际运用时还不能对各种桩型、成桩工艺、地质条件,都能达到十分准确地求解桩的动力学和承载力问题的效果。所以,本条针对该法应用中的关键技术问题,作了具体阐述和规定:

1 关于桩与土模型:(1)土的静阻力模型可为理想弹-塑性、或土体硬化或软化的双线性模型;模型中有两个重要参数——土的极限静阻力(Ru)和土的最大弹性位移(sq),可以通过包括桩身内力测试的静载试验来验证。在加载阶段,土体变形小于或等于sq时,土体在弹性范围工作;变形超过sq后,进入塑性变形阶段。对于卸载阶段,同样要规定卸载路径的斜率和弹性位移限。(2)土的动阻力模型一般习惯采用与桩身质点运动速度成正比的线性粘滞阻尼模型,带有一定的经验性,且不易直接验证。(3)桩的力学模型一般为一维杆模型,单元划分应采用等时单元(实际为连续模型或特征线法求解的单元划分模式),即应力波通过每个桩单元的时间相等,由于没有高阶项的影响,计算精度高。(4)桩单元除考虑A、E、c等参数外,也可考虑桩身阻尼和裂隙。另外,也可考虑桩底的缝隙、开口桩或异形桩的土塞、残余应力影响和其他阻尼形式。(5)所用模型的物理力学概念应明确,参数取值应能限定;避免采用可能使承载力计算结果产生较大变异的桩-土模型及参数。

2 关于曲线拟合时间段长度主要考虑了两个原因:一是自由落锤产生的力脉冲持续时间通常不超过20ms(除非采用很重的锤),但柴油锤信号在主峰过后的尾部仍能产生较长的低幅值延续;二是与位移相关的总静阻力一般会不同程度地滞后于2L/c发挥,当端承型桩的端阻力发挥所需位移很大时,土阻力发挥将产生严重滞后,因此规定2L/c后延时足够的时间,使曲线拟合能包含土阻

226

力响应区段的全部土阻力信息。

3 为防止土阻力未充分发挥时的承载力外推,设定的sq值不应超过对应单元的最大计算位移值。若桩、土间相对位移不足以使桩周岩土阻力充分发挥,则给出的承载力结果只能验证岩土阻力发挥的某种程度。

4 拟合时应根据波形特征,结合施工和地质条件合理确定桩土参数取值。因为拟合所用的桩土参数的数量和类型繁多,参数各自和相互间耦合的影响非常复杂,而拟合结果并非唯一解,需通过综合比较判断进行取舍。正确判断取舍条件的要点是参数取值应在岩土工程的合理范围内。

5 土阻力响应区是指波形上呈现的静土阻力信息较为突出的时间段。所以本条特别强调此区段的拟合质量,避免只重波形头尾,忽视中间土阻力响应区段拟合质量的错误做法,并通过合理的加权方式计算总的拟合质量系数,突出其影响。

6 贯入度的计算值与实测值是否接近,是判断拟合选用参数、特别是sq值是否合理的辅助指标。

11.4.8 凯司法与实测曲线拟合法在计算承载力上的本质区别是:前者在计算极限承载力时,单击贯入度与最大位移是参考值,计算过程与它们无关。另外,凯司法承载力计算公式是基于以下三个假定推导出的:

1 桩身阻抗基本恒定;

2 动阻力只与桩底质点运动速度成正比,即全部动阻力集中于桩端; 3 土阻力在时刻t2=t1+2L/c已充分发挥。

显然,它较适用于摩擦型的中、小直径预制桩和截面较均匀的中、小直径灌注桩。

公式中的唯一未知数——凯司法无量纲阻尼系数Jc定义为仅与桩端土性有关,一般遵循随土中细粒含量增加阻尼系数增大的规律。Jc的取值是否合理在很大程度上决定了计算承载力的准确性。所以,缺乏同条件下的静动对比校核、或大量相近条件下的对比资料时,将使其使用范围受到。当贯入度达不到规定值或不满足上述三个假定时,Jc值实际上变成了一个无明确意义的综合调整系数。特别值得一提的是灌注桩,也会在同一工程、相同桩型及持力层时,可能出现Jc取值变异过大的情况。为防止凯司法的不合理应用,规定应采用静动

227

对比或实测曲线拟合法校核Jc值。

由于式(11.4.8-1)给出的Rc值与位移无关,仅包含t2=t1+2L/c时刻之前所发挥的土阻力信息,通常除桩长较短的摩擦型桩外,土阻力在2L/c时刻不会充分发挥,尤以端承型桩显著。所以,需要采用将t1延时求出承载力最大值的最大阻力法(RMX法),对与位移相关的土阻力滞后2L/c发挥的情况进行提高修正。

桩身在2L/c之前产生较强的向上回弹,使桩身从顶部逐渐向下产生土阻力卸载(此时桩的中下部土阻力属于加载)。这对于桩较长、摩阻力较大而荷载作用持续时间相对较短的桩较为明显。因此,需要采用将桩中上部卸载的土阻力进行补偿提高修正的卸载法(RSU法)。

RMX法和RSU法判定承载力,体现了高应变法波形分析的基本概念——应充分考虑与位移相关的土阻力发挥状况和波传播效应,这也是实测曲线拟合法的精髓所在。

11.4.9 高应变法检测桩身完整性具有锤击能量大,可对缺陷程度定量计算,连续锤击可观察缺陷的扩大和逐步闭合情况等优点。但和低应变法一样,检测结果仍是桩身阻抗变化,一般不宜判定缺陷性质。在桩身情况复杂或存在多处阻抗变化时,可优先考虑用实测曲线拟合法判定桩身完整性。

高应变法是通过桩身完整性系数β来定量评价桩的完整性的。在凯司法中,通过一维行波理论分析可得到桩顶下第一个缺陷处桩身完整性系数的解析式,式(11.4.9-2)是在桩身截面阻抗均匀的前提下得出的,只适合判定桩顶下第一个桩身缺陷处桩的完整性系数。对于截面渐变式多变的桩,应采用实测曲线拟合法来判定桩的完整性。采用实测曲线拟合法判定桩身完整性时,桩-土模型及参数的选取均会影响阻抗拟合的结果。

当有轻微缺陷,并确认为水平裂缝(如预制桩的接头缝隙)时,裂缝宽度δw可按下式计算:

w12ttba(VFRx)dtZ (2)

11.4.10 采用实测曲线拟合法分析桩身扩径、桩身截面渐变或多变的情况,应注意合理选择土参数。

228

高应变法锤击的荷载上升时间一般不小于2ms,因此对桩身浅部缺陷位置的判定存在盲区,也无法根据式(11.4.9-2)来判定缺陷程度。只能根据力和速度曲线的比例失调程度来估计浅部缺陷程度,不能定量给出缺陷的具体部位,尤其是锤击力波上升非常缓慢时,还大量耦合有土阻力的影响。对浅部缺陷桩,宜用低应变法检测并进行缺陷定位。

11.4.11 当出现本条所述五款情况时,因高应变法难于分析判定承载力和预示桩身结构破坏的可能性,或现场不具备重新检测条件时,建议采用静载试验确定或验证单桩承载力。本条第3、4款反映的代表性波形见图3、图4。由图4可见,静载验证试验尚未压至破坏,但高应变测试的锤重、贯入度却“符合”要求,当采用波形拟合法分析承载力时,由于承载力比按地质报告估算的低很多,除采用直接法验证外,不能主观臆断或采用能使拟合的承载力大幅提高的桩–土模型及其参数。

F(kN) ————— F ----------Z·V 4000 ms 0L/c 4000 图3 灌注桩高应变实测波形

注:Φ800mm钻孔灌注桩,桩端持力层为全风化花岗片麻岩,测点下桩长16m。

采用60kN重锤,先做高应变检测,后做静载验证检测。

图4 静载和动载模拟的Q–s曲线

229

11.4.12 对桩底同向反射强烈、且在时间2L/c后无明显端阻力反射的大直径嵌岩桩,当受场地条件或试验设备的难以进行单桩竖向抗压静载试验时,可通过钻芯法核验受检桩的桩底混凝土质量、沉渣及持力层性状。

230

12 声波透射法

12.1 一般规定

12.1.1、12.1.2 声波透射法是利用声波的透射原理对声测管之间的混凝土介质状况进行检测,分析混凝土缺陷的位置、范围和程度,判定混凝土灌注桩的桩身完整性、地下连续墙的墙身完整性。

影响声波透射法测试效果的主要因素是测试系统和分析技术,主要反映在三个方面,一是因声测管严重倾斜扭弯导致实际声测管间距明显偏离设定值,计算声速值不准确;二是声测管之间的间距太长,接收不到声波信号;三是声测管之间的间距太短,测得的声速值不准确,实践表明,当桩径小于0.6m时,声测管的声耦合会造成较大的测试误差;因此,该方法适用于桩径不小于0.6m的基桩完整性检测,且要求声测管间距不应大于2.5m。

12.1.3 一般情况下,声测管底部标高与钢筋笼底部标高是一样的,但在实际工程项目中,有些灌注桩的钢筋笼在桩底部有20cm~30cm的弯曲弧度,该部分无法保证声测管的通畅,因此,针对行业标准《建筑基桩检测技术规范》JGJ 106-2014关于“声测管未沿桩身通长配置”的规定,为了方便操作,本规范调整为“声波透射法检测深度与施工记录净桩长明显不符”。

12.2 仪器设备

12.2.1 声波换能器发射的声波信号近似为柱面波,这个“柱”的高度就是声波换能器有效工作段长度,显然这个长度越小越有利于分辨缺陷,该长度过大将影响缺陷纵向尺寸测试精度。

换能器的谐振频率越高,对缺陷的分辨率越高,但高频声波在介质中衰减快,有效测距变小。在换能器的选配时,原则上在保证有一定的接收灵敏度的前提下尽可能选择较高频率的换能器。

桩(墙)中的声波检测一般以水作为耦合剂,换能器在1MPa水压下不渗水也就是在90米深的水下能正常工作,这可以满足一般的工程桩检测要求。

当测距较大、接收信号较弱时,采用带前置放大器的接收换能器,可提升

231

测试效果。

12.2.3 由于混凝土灌注桩(墙)的声波透射法检测没有涉及桩身(墙身)混凝土强度的推定,因此系统的声时测量精度放宽至优于或等于0.5μs。

12.2.4 具有信号自动采集功能的声波检测仪,可以实现声波换能器在匀速运动过程中,声波检测仪能自动采集、记录、保存实测声波信号。采用一发两收、一发多收以及多发多收声波检测仪,可同时对同一检测纵剖面或同一检测横截面的两条或多条测线进行检测工作。

12.3 声测管埋设

12.3.1 声测管内径与换能器外径相差过大时,声耦合误差明显增加;相差过小时,影响换能器在管中的顺畅移动,因此两者差值取15mm至25mm为宜,如果采用钻芯孔或预埋管钻芯法的预埋管作为声测通道,可不执行该规定。声测管的平行度是影响测试数据可靠性的关键,因此,应保证混凝土浇灌后各声测管之间是基本平行的。

12.3.2、12.3.3 混凝土灌注桩中的声测管应呈对称形状布置(图12.3.2),是为了确保声波透射法测试区域尽可能合理。对声测管、声测线、检测剖面和检测横截面进行统一编号(图12.5.9),便于复检、验证试验,以及对桩身缺陷的加固、补强等工程处理。本次修订时,参照行业标准《建筑基桩检测技术规范》JGJ 106 - 2014的规定,也将预埋三根声测管的桩径范围上限由2000mm降至1600mm。

为保证声测测试效果,基于目前声波透射法仪器设备性能指标,声测管间距不宜大于2000mm且不应大于2500mm;当声测管数量为5根管及以上时,应在桩轴心附近设置一条声测通道(图12.3.2d),其它声测管沿钢筋笼内侧对称分布,以保证测试效果。

12.3.4 对于L型地下连续墙,在转角部位阴阳角各埋设1根声测管,两侧直线段声测管宜等间距布置,间距不宜大于1.5m。与2008版相比增加了一个检测剖面。

12.3.5 钻芯法检测后的工程桩,需进一步检测钻芯孔之间的混凝土质量时,可利用钻芯孔作为声测通道进行声波透射法检测;同样,对于本规范中预埋管钻

232

芯法,用于预埋管钻芯法的预埋管也可作为声测通道进行声波透射法检测;在这两种情况下,分析检测数据时,应注意声测通道的孔径较大而带来的计算误差。

12.4 现场检测

12.4.2 本条说明如下:

1 传统声波透射法检测中采用“测点”概念,实际上,在声波透射法检测中,发射声波换能器在某一声测管(称之为声测通道更合理)中、接收声波换能器在另一声测管中,它们可以在同一高度也可以在不同高度,测试结果反映的是两点之间的一定范围内的混凝土质量,是一个区域的概念而不是一个点的概念,因此,本规范采用“声测线”代替惯用的“测点”进行描述更符合实际情况。

2 径向换能器虽然在径向方向无指向性,但在轴线方向有指向性,发射、接收换能器高差越大,接收响应效果越差。虽然在本规范第12.4.3条规定扇形扫测时,两个换能器中点连线的水平夹角不宜大于40°,但是,为了保证斜测的准确性并统一斜测的检测操作,本规范规定,斜测声测线与水平面的夹角不应大于20°且不应小于10°。

3 声测线间距将影响桩身(墙身)缺陷纵向尺寸的检测精度,间距越小,检测精度越高,但需花费更多的时间。一般混凝土灌注桩(墙)的缺陷在空间都有一定的分布范围。本规范规定声测线间距不大于200mm,这样的检测精度可满足工程要求。当采用自动提升装置时,声测线间距可适当减小,例如取为100mm。同时本规范规定声测线间距不应小于100mm,是为了给加密测试留下空间。

4 同一根桩(槽段)检测时,强调检测过程中声波发射电压和仪器设置参数不变,目的是使各检测剖面的声学参数具有可比性,便于综合判定。

5 埋设2根声测管有1个检测剖面,埋设3根声测管有3个检测剖面,埋设4根声测管有6个检测剖面,按图12.3.2(d)方式埋设5根声测管时,有8个检测剖面。

12.4.3 现场对可疑声测线的判断,应结合声时(声速)、波幅、主频、实测波

233

形等指标进行综合判定。经平测或斜测普查后,找出各检测剖面的可疑声测线,再进行加密测试、扇形扫测、尤其是声波层析成像法等方式检测,既可检验平测普查的结论是否正确,又可以进一步分析缺陷大小、程度及空间分布特征。 12.4.4 本次修订时,增加了声波透射法的声波层析成像法(俗称声波CT法),声波层析成像法的特点是测试工作量大,采集数据信息量多。说明如下:

1 确保声波层析成像法的检测效果,首先应保证测线位置的准确性; 2 规定相邻发射点的深度间距不宜小于5cm,一是考虑到换能器有效工作段长度,二是考虑到工程质量验收对缺陷大小的要求;

3 同一个发射点对应的接收点数量,也就是构成一个扇形检测面的声测线数量,不应少于7条声测线;同一个发射点对应的多个接收点间距,决定一个扇形检测面的控制范围,为0.6m至1.2m;相邻发射点的深度间距,决定检测过程中的扇形检测面的数量;

4 一般来说,多次重复斜测的方式获得所需要的全部检测分析数据(发射与接收声波换能器同步提升,图5)的工作效率要比多次重复扇形扫测的方式获得所需要的全部检测分析数据(发射声波换能器不动,提升接收声波换能器,图6)更高一些。

图5 多次重复斜测示意图 图6 重复扇形扫测(一发三收)示意图

12.5 检测数据分析与判定

12.5.1 在计算声速时,同一检测剖面所有声测线的测距均取为两声测管在桩(墙)顶面外露的净距离l,当声测管弯曲或扭弯时,各声测线测距将偏离l值,导致计算声速值偏离混凝土实际声速值。如果声测管在某一段发生弯曲,且混

234

凝土质量较正常,一般情况下,声速值沿深度方向有规律地偏离混凝土正常取值,或逐渐增大再逐渐减小,或逐渐减小再逐渐增大,这种有规律的变化可采用高阶曲线拟合等方法对各条测线测距作合理修正,然后重新计算各测线的声速,一般情况下应保证该检测剖面Cv小于5%;如果声测管发生扭弯,或在弯曲区域的混凝土有缺陷,此时可能较难进行合理修正。

区分声测管与混凝土耦合不良而导致的异常声测线,和桩身混凝土质量本身导致的异常声测线,是十分重要的。应排除因声测管与混凝土耦合不良等非桩身缺陷因素导致的异常声测线,进一步确定桩身混凝土质量的缺陷空间分布范围和缺陷程度。

如果不能够对不合理的声速值进行合理地修正,将严重影响声速的临界值的合理取值,因此本条规定声测管弯曲或扭弯时应作测距修正。但是,当各测线声速值的偏离沿深度方向无变化规律的,不得随意修正。

12.5.2 在声测中,不同声测线的波幅差异很大,采用声压级(分贝)来表示波幅更方便。

12.5.3 本条说明如下:

1 如果某一剖面有n条声测线,相当于进行了n个构件的声速试验,在正常情况下,这n条声测线的声速值的波动可认为是服从正态分布规律的。这是采用概率法计算混凝土灌注桩(墙)各剖面声速临界值的前提。

但是,由于桩身(墙身)混凝土在成型过程中,环境条件恶劣或人为过失的影响或者测试系统的误差等都将会导致n个测试值中的某些值偏离正态分布规律,在计算某一剖面声速临界值时,应剔除偏离正态分布的声测线,通过对剩余的服从正态分布规律的声测线数据进行统计计算就可以得到该剖面桩身(墙身)混凝土在正常波动水平下可能出现的最低声速,这个声速就是判断该剖面各声测线声速是否异常的临界值。

2 本规范在计算声速临界值时采用了“双边剔除法”。一方面,桩身(墙身)混凝土硬化条件复杂、混凝土粗细骨料不均匀、人为过失及声测管耦合状况造成的测试误差等因素可能导致某些声测线的声速值向小值方向偏离正态分布。另一方面,混凝土离析造成的局部粗骨料集中、声测管的耦合状况等因素也可能导致某些声测线测值向大值方向偏离正态分布,这也属于非正常情况,

235

在声速临界值的计算时也应剔除。

实际计算时,先将某一剖面n条声测线的声速测试值从大到小排列为一数列,计算这n个测试值在正常情况下可能出现的最小值v01(j)=vm(j)λ∙sx(j)和最大值v02(j)=vm(j)+λ∙sx(j),依次将声速数列中大于v02(j)和小于v01(j)的数据剔除,再对剩余数据构成的数列重新计算,直至剩余数据全部服从正态分布规律。此时v01(j)就是判断声速异常的概率法统计值。

3 本次修订时,对第j检测剖面的声速异常判断概率统计值,根据(n-k-l)个数据的变异系数Cv(j)进行了调整,规定,当Cv(j)<0.015时,取Cv(j)=0.015,当Cv(j)>0.045时,取Cv(j)=0.045。

由于统计计算的样本数要求在20个以上,因此对于短桩(墙),可通过减小声测线间距获得足够的声测线数。

桩身(墙身)混凝土均匀性可采用变异系数Cv进行评价。 12.5.4 本条说明如下:

1 本规范2008版和行业标准《建筑基桩检测技术规范》JGJ 106 - 2014提出了桩身(墙身)混凝土声速低限值(vL)和混凝土试件的声速平均值(vp)等概念,目的是防止出现设计混凝土强度高(如C50)而实际施工混凝土强度低(如C25)等情况,但在实际工作中不方便操作,本次修订时,进行了简化,将vL设定为3600m/s,vp设定为4500m/s,基于本规范将混凝土强度和桩身(墙身)完整性为两个检测项目和验收项目,这种简化并不会带来安全隐患。当桩身(墙身)混凝土未达到龄期而提前检测时,可对3600m/s值作适当调整。

2 概率法从本质上说是一种相对比较法,它考察的只是各条声测线声速与相应检测剖面内所有声测线声速平均值的偏离程度。当声测管倾斜或桩身(墙身)存在多个缺陷时,同一检测剖面内各条声测线声速值离散很大,这些声速值实际上已严重偏离了正态分布规律,基于正态分布规律的概率法判据已失效,因此,当v01(j)值小于3600 m/s或大于4500m/s时,不能简单地将v01(j)作为声速异常判断临界值,应分析原因,合理确定声速异常判断临界值。

3 声速的测试值受非缺陷因素影响小,测试值较稳定,不同剖面间的声速测试值具有可比性。对同一根桩,桩身混凝土设计强度和配合比以及施工工艺

236

都是一样的,应该采用一个临界值标准来判定各剖面内各条声测线的混凝土质量。取各检测剖面声速异常判断临界值的平均值作为该桩各剖面内各条声测线声速异常判断临界值,可减小各剖面间因为用概率法计算的临界值差别过大造成的桩身完整性判别上的不合理性。

12.5.5 将声速的异常程度与异常声测线处声速同声速临界值的相对偏差量联系起来,使依据声速来判定桩身(墙身)缺陷程度有同一客观标准,减小了目前声波透射法测桩(墙)时对桩身(墙身)缺陷程度判定的随意性。

根据近10年的工程应用情况对表12.5.5的分类标准进行了适当调整。原表12.5.5的分类方法是广东省建筑科学研究院集团股份有限公司在模型桩试验的基础上结合200多个工程近5000根工程桩的实测数据(不少工程桩进行了钻芯法、高应变法的对比试验)得到的,其中统计的部分数据如下图7所示。

1.21.12类2类均值3类3类均值4类4类均值偏离程度(vi/vc)10.90.80.70.60204060剖面号80100120图7 声速偏离程度与缺陷程度

12.5.6 波幅临界值判据式为Api(j)<Am(j)-6,即选择当信号首波幅值衰减量为对应检测剖面平均值的一半时的波幅分贝数为临界值,在具体应用中应注意下面几点:

波幅判据没有采用像声速判据那样各检测剖面取平均值的办法,而是采用单剖面判据,这是因为不同剖面间测距及声耦合状况差别较大,使波幅不具有可比性。

因波幅的衰减受桩身(墙身)混凝土不均匀性、声波传播路径和点源距离的影响,故应考虑声测管间距较大时波幅分散性而采取适当的调整。

因波幅的分贝数受仪器、传感器灵敏度及发射能量的影响,故应在考虑这些影响的基础上再采用波幅临界值判据。

237

当波幅差异性较大时,应与声速变化及主频变化情况相结合进行综合分析。 12.5.7 将波幅的异常程度进行量化,减小目前声波透射法测桩(墙)时对桩身(墙身)缺陷程度判定的随意性。

由于波幅的测试值受仪器设备状态、声耦合状况等非缺陷因素影响,其测试值的稳定性和可靠性不及声速。故应在考察这些因素的基础上采用本条的判定标准。

声测线波幅比波幅临界值少4dB相当于测点声压为声压临界值的63%,声测线波幅比波幅临界值少8dB相当于测点声压为声压临界值的50%;声测线波幅比波幅临界值少12dB相当于测点声压为声压临界值的25%。

表12.5.7的分类方法与表12.5.5同样是广东省建筑科学研究院集团股份有限公司在模型桩试验研究的基础上结合大量工程桩的实测数据得到的,其中统计的部分数据如下图8。

2 20406080100120

偏离程度(dB)0-20-4-6-8-10-12-14-162类2类均值3类3类均值4类4类均值剖面号图8 声幅偏离程度与缺陷程度

12.5.8 本条说明如下:

1 用斜测或交叉斜测的结果可以验证在空间位置上相应的平测声测线的异常是否因声测线对应位置的桩身(墙身)缺陷导致,如果在平测声测线异常处,相应的斜声测线也异常,说明该处存在桩身(墙身)缺陷,如果相应的斜声测线正常,则平测声测线的异常可能因声测管耦合不好等非桩身(墙身)缺陷因素造成,该声测线判为正常声测线,相应的声参数应作调整。对应剖面声参数临界值和各条声测线的完整性函数值应重新计算。

2 声测线完整性类别可依据该声测线处主要声学参数(声速、波幅)与声学参数临界值的偏离程度以及实测波形的畸变程度来综合判定。声速与混凝土

238

的弹性性质相关,波幅与混凝土的塑性性质相关,采用声速和波幅为主要判据的多判据综合分析法对全面反映混凝土这种粘、弹、塑性材料的质量是一种科学的处理方法。

12.5.9 桩无论处于何种工作状态(抗压、抗拉、抗弯、抗扭、抗剪),桩的抗力均与桩身横截面整体力学性能密切相关,因此,以桩身横截面为单元对桩身完整性类别进行判定是合理的。对于斜测,虽然从数学几何上来看声测线不在同一横截面上,但从宏观上和物理角度来看仍可作为同一横截面,为了叙述方便,本规范未进行区分。

在声波透射法中,位于同一高程的声测线在桩身横向构成了一个检测横截面,各个检测横截面又将桩身划分成长度为声测线间距的若干段圆柱体,由于换能器声场的空间辐射特性,每一检测横截面上各条声测线实际上反映的是各检测横截面附近的一定范围内的桩身混凝土的完整性(图12.5.9)。因此,在声波透射法测桩时,可以遵循这样的原则:由检测横截面内各条声测线的完整性状况来判定该检测横截面的完整性,而该检测横截面的完整性又代表了横截面附近一定范围内的混凝土的完整性状况,因此综合各检测横截面的完整性状况就可以得出整个桩身的完整性状况。

桩身横截面完整性类别指数计算公式(12.5.9)采用了加权平均的概念,各声测线的权重取其声测线完整性函数值,例如声测线完整性函数I(j,i)值为3时,其权重也为3,计算分析表明,与2008版不同数量声测管采用不同计算公式相比,修订后的条文更加简单方便。同时,编制组将公式(12.5.9)与直接平 均计算公式算

结果大约有30%不同,后者判得稍松,前者稍许偏安全。公式中的n为检测剖面数,也就是同一个检测横截面上参与统计的声测线数量。

239

进行了比较,以六个检测剖面为例,两个公式的计

图9 混凝土灌注桩7根声测管布置示意图

当声测管预埋数量超过5根时,例如7根声测管(图9),公式(12.5.9)同样适用。

12.5.10 综合桩身各检测横截面完整类别对整条桩的完整性类别进行判定。当桩身沿桩长方向任意0.5m范围内存在连续的完整性类别指数均为2的检测横截面时,说明桩身缺陷在纵向分布范围较大,桩身完整性等级应降低一级(即判为Ⅲ类)。同理,当桩身沿桩长方向任意0.5m范围内存在连续的完整性类别指数均为3的检测横截面时,说明桩身缺陷在纵向分布范围较大,桩身完整性等级应降低一级(即判为Ⅳ类)。

对桩身完整性类别的判定还需注意以下两点:

1 可结合钻芯法,将其结果进行对比,从而得出更符合实际情况的分类。 2 同时应结合桩的设计承载要求、承载机理(摩擦桩或端承桩)、施工工艺、施工现场记录以及桩身缺陷的部位(桩上部、中部或下部)等因素进行具体分析。

12.5.11 地下连续墙单个检测剖面的完整性类别可按本规范单剖面灌注桩的规定进行判定,当槽段某剖面出现Ⅳ类桩特征时应判为Ⅳ类,其他情况应按(12.5.9)式确定受检槽段完整性类别。

12.5.12 在桩身缺陷的边缘,实测声时将发生突变,桩身存在缺陷的声测线对应声时-速度曲线上的突变点。经声时差加权后的PSD判据图更能突出桩身存在缺陷的声测线,并在一定程度上减小了声测管的不平行或混凝土不均匀等非缺陷因素造成的测试误差对数据分析判断的影响。在实际应用时可先假定缺陷的性质(如夹层、空洞、蜂窝等)和尺寸,来计算临界状态的PSD值,作为PSD临界值判据,但需对缺陷区的声波波速作假定。

12.5.14 本次修订时,增加了声波层析成像法。正如本规范第3.7.3条的条文说明,目前桩身完整性检测技术主要是判断桩身有没有缺陷和缺陷的严重程度,本规范第12.5.5条将声速异常程度划分为五类,采用声波层析成像法分析判定桩身完整性时,重点关注声速明显异常区域和声速严重异常区域,并依据该区

240

域与桩径的相对尺寸大小进行完整性分类。鉴于目前的分析技术,声波层析成像法只能采用声速参数进行分析,未能采用波幅参数进行分析。

12.5.16 实测波形的后续部分可反映声波在接、收换能器之间的混凝土介质中各种声传播路径上总能量衰减状况,其影响区域大于首波,因此提供检测剖面的实测波形波列图有助于测试人员对桩身(墙身)缺陷程度及位置直观地判定。

241

13 钻芯法

13.1 一般规定

13.1.1 钻芯法检测内容主要包括两部分,一是钻取芯样,二是根据芯样表观质量和芯样试件强度对受检对象进行合理评价。与行业标准《建筑基桩检测技术规范》JGJ 106 - 2014相比,本规范中的钻芯法的适用范围更大些,包括混凝土灌注桩及其桩端持力层、地下连续墙及其持力层、有粘结强度的复合地基竖向增强体的施工质量、水泥土墙以及岩石地基等。

从广东省工程实践来看,采用钻芯法检测混凝土灌注桩、地下连续墙和深层搅拌桩是比较成功的。尤其是检测钻(冲)孔、人工挖孔等现浇混凝土灌注桩的成桩质量,是一种非常有效的手段,不受场地条件的,特别适用于大直径混凝土灌注桩的成桩质量检测。基桩钻芯法检测的主要目的有六个:

1 检测桩身混凝土质量情况,如桩身混凝土胶结状况、有无气孔、蜂窝麻面、沟槽、破碎、松散或夹泥等,判定桩身完整性类别;

2 检测桩身混凝土强度并判定是否符合设计要求; 3 检测桩底沉渣厚度并判定是否符合设计或规范要求; 4 鉴别桩端持力层的岩土性状并判定是否符合设计要求; 5 检测桩底持力层的岩石强度并判定是否符合设计要求; 6 检测受检桩桩长并判定施工记录桩长是否真实。

13.1.2 本次修订时,借鉴深圳地区的工程实践经验,增加了预埋管钻芯法,主要是解决长径比较大的灌注桩钻芯孔偏出桩外的问题,重点钻取预埋管管底以下的混凝土和桩端持力层,灌注桩的预埋管钻芯法与普通钻芯法比较,设备要求、操作要求以及检测数据分析与判定方法都是一样的。

13.1.3 本次修订时,增加了孔内摄像法。利用灌注桩中的钻芯孔进行孔内摄像法检测,综合分析钻芯法和孔内摄像法检测信息,可提高检测结果评价的准确性。

13.2 设备

242

13.2.1 钻机宜采用机械岩芯钻探的液压钻机,并配有相应的钻塔和牢固的底座,机械技术性能良好,不得使用立轴晃动过大的钻机。

13.2.2 孔口管、扶正稳定器(又称导向器)及可捞取松软渣样的钻具应根据需要选用。桩较长时,应使用扶正稳定器确保钻芯孔的垂直度。本次修订时增加了应选用单动三管钻具,工程实践表明,单动三管钻具比单动双管钻具的采样率高。

13.2.3 目前钻芯取样方法主要是硬质合金钻进和金刚石钻进。

芯样试件直径不宜小于骨料最大粒径的3倍,在任何情况下不得小于骨料最大粒径的2倍,否则试件强度的离散性较大。目前,钻头外径有76mm、91mm、101mm、110mm、130mm几种规格,对应的芯样直径约为58mm、70mm、82mm、82mm、110mm,从钻取混凝土芯样的质量来看,选用外径为130mm的钻头,采样率最高,从经济合理的角度综合考虑,应选用外径为101mm或110mm的钻头;当受检桩采用商品混凝土、骨料最大粒径小于30mm时,可选用外径为91mm的钻头。

为了让岩石芯样试件直径尽可能接近现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007规定的岩石芯样标准直径50mm,减少尺寸带来的误差,钻取岩石芯样宜选用外径为76mm钻头。

13.3 现场操作

13.3.1 当钻芯孔为一个时,规定宜在距桩中心10cm~15cm的位置开孔,是考虑振捣过程对导管附近的混凝土浇筑质量有影响,同时也方便第二个孔(需要时)的位置布置。为准确确定桩的中心点,桩头宜开挖裸露。

桩端持力层岩土性状的准确判断直接关系到受检桩的使用安全。现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007规定:嵌岩灌注桩要求按端承桩设计,桩端以下三倍桩径且不小于5m范围内应无软弱夹层、断裂破碎带和洞穴分布,在桩底应力扩散范围内无岩体临空面。虽然施工前已进行岩土工程勘察,但钻孔数量有限,对较复杂的地质条件,很难全面弄清岩石、土层的分布情况。因此,应对桩底持力层进行足够深度的钻探。

若岩土勘察资料表明桩端持力层稳定,制定检测方案时,每根受检桩可选

243

择一个钻芯孔来探明桩端持力层性状;否则,每个钻芯孔均应钻进足够深度,以便查明桩端持力层性状。当受检桩有两个以上钻芯孔,且某一钻芯孔揭示桩端持力层存在夹层等问题而不满足设计要求时,则其它钻芯孔也应钻进足够深度,以便探明桩端持力层性状。

13.3.2~13.3.5 作为临时支护结构的地下连续墙和混凝土灌注支护桩,以及有粘结强度的复合地基增强体,对持力层的钻探深度要求较低,不应小于0.5m,但是,作为永久性支护结构的地下连续墙和混凝土灌注支护桩,以及岩石地基,有承重荷载要求,因此,对持力层的钻探深度要求更深一些,目的是判断应力作用范围内的岩土有无软弱夹层、土洞溶洞等,其岩土性状是否符合设计要求。 13.3.6 采用预埋管钻芯法,主要目的是为了获得桩下部混凝土和桩端持力层的芯样,预埋管的管径和材质的选择,连接、固定和埋设方法,以保证钻芯法能够顺利操作实施为原则;预埋管的长度以保证钻取中下部混凝土桩不偏出桩外为原则。

13.3.7、13.3.8 钻芯设备应精心安装、认真检查。桩(墙)顶混凝土面与钻机塔座距离大于2m时,宜安装孔口管。正常混凝土芯样应该呈长柱状、芯样断口吻合或基本吻合,侧表面没有或少有波浪状。当芯样断口有较明显磨痕或侧表面呈较明显波浪状时,应检查钻芯设备。

13.3.9、13.3.10 钻至桩底时,为检测桩底沉渣或虚土厚度,应采用减压、慢速钻进,若遇钻具突降,应立即停钻,及时测量机上余尺,准确记录孔深及有关情况。当持力层为中、微风化岩石时,宜将桩底0.5m左右的混凝土芯样、0.5m左右的持力层以及沉渣纳入同一回次。当持力层为强风化岩层或土层时,可采用合金钢钻头干钻等适宜的钻芯工艺钻取沉渣并测定沉渣厚度。

13.3.11 芯样取出后,应由上而下按回次顺序放进芯样箱中,芯样侧面应清晰

3标明回次数、块号、本回次总块数(宜写成带分数的形式,如2表示第2回次

5共有5块芯样,本块芯样为第3块)。机长应及时记录孔号、回次数、本回次起止深度、本回次芯样块数和总块数、芯样质量的初步描述及钻进异常情况。 13.3.12 本条对桩身混凝土芯样的编录工作作了比较详细的规定,对于其它芯样,应按照本规范第13.6节的相关规定对芯样进行详细编录。如对持力层的描

244

述,应包括持力层钻进深度,岩土名称、芯样颜色、结构构造、裂隙发育程度、坚硬及风化程度,以及取样编号和取样位置,或动力触探、标准贯入试验位置和结果;分层岩层应分别描述。

13.3.13 应先拍彩色照片,后截取芯样试件。

13.4 芯样试件截取与加工

13.4.1 本次修订时,将桩身混凝土强度与桩身完整性划分为两个的检测验收内容,对于地下连续墙和水泥土墙、复合地基有粘结强度的竖向增强体也应该按这个原则进行处理,基于这个原则,在确定芯样试件抗压强度代表值及其截取芯样试件时,应在正常施工质量的部位截取芯样。

1 现行国家标准《混凝土强度检验评定标准》GB/T 50107定义立方体抗压强度标准值,采用了概率论和可靠度概念,确定了混凝土强度的评价标准。但是,实体强度检测很难采用这个标准,结构混凝土实体强度检测(如回弹法、超声回弹综合法、结构钻芯法、后拔法等)均有各自的评价方法。地基基础工程更复杂,结合广东省近十年的工程实践,受检对象的芯样试件抗压强度代表值采用了平均值和最小值的取值方法,实践表明,是安全的,且操作简单方便。

2 由于基桩施工的特殊性,处理基桩质量问题大多是针对单根桩进行处理,因此,评价单根受检桩的混凝土强度比评价整个桩基工程的混凝土强度更合理、更实用。

3 虽然将桩身混凝土强度与桩身完整性划分为两个的检测验收内容,作为钻芯法检测的特殊性,芯样试件强度参与评估缺陷严重程度是该检测方法的特有优势,实际检测工作中应该利用这个优势,因此,本规范第13.4.2条进行了专门规定,同理,用于评价单根受检桩的混凝土强度的数据也可以用来配合判断缺陷程度。

13.4.2 一般来说,蜂窝麻面、沟槽等缺陷部位的强度较正常胶结的混凝土芯样强度低,无论是严把质量关,尽可能查明质量隐患,还是便于设计人员进行结构承载力验算,都有必要对缺陷部位的芯样进行取样试验。因此,缺陷位置能取样试验时,本条明确规定应截取一组芯样进行混凝土抗压试验。

如果同一基桩的钻芯孔数大于一个,其中一孔在某深度存在缺陷,按第

245

13.6.4条的桩身完整性判定原则,在其他孔的相同深度部位取样进行抗压试验是非常必要的,在保证结构承载能力的前提下,减少加固处理费用。

13.4.3 桩(墙)端持力层岩石芯样进行取样,分两种情况,一是当难以确定桩(墙)端持力层岩土性状是否符合设计要求时,可尽可能靠近桩底部截取岩石芯样,结合岩石芯样试件强度值,综合判定持力层岩土性状是否符合设计要求;二是要求检测报告提供持力层岩石强度标准值。

13.4.5 附录J规定平均直径测量精确至0.5mm;沿试件高度任一直径与平均直径相差达2mm以上时不得用作抗压强度试验。这里作以下几点说明:

1 一方面要求直径测量精确小于1mm,另一方面允许不同高度处的直径相差大于1mm,增大了芯样试件强度的不确定度。考虑到钻芯过程对芯样直径的影响是强度低的地方直径偏小,而抗压试验时直径偏小的地方容易破坏,因此,在测量芯样平均直径时宜选择表观直径偏小的芯样中部部位。

2 允许沿试件高度任一直径与平均直径相差达2mm,极端情况下,芯样试件的最大直径与最小直径相差可达4mm,此时固然满足规范规定,但是,当芯样侧面有明显波浪状时,应检查钻机的性能,钻头、扩孔器、卡簧是否合理配置,机座是否安装稳固,钻机立轴是否摆动过大,提高钻机操作人员的技术水平。

3 在诸多因素中,芯样试件端面的平整度是一个重要的因素,也是容易被检测人员忽视的因素,应引起足够的重视。

13.5 芯样试件抗压强度试验

13.5.1 根据桩的工作环境状态,试件宜在(20±5)℃的清水中浸泡一段时间后进行抗压强度试验。本条规定芯样试件加工完毕后,即可进行抗压强度试验,一方面考虑到钻芯过程中诸因素影响均使芯样试件强度降低,另一方面是出于方便考虑。当设计对岩石芯样试验时的含水状态有要求时,应执行本规范第13.5.4条的规定。

13.5.2 芯样试件抗压破坏时的最大荷载值与混凝土标准试件明显不同,芯样试件抗压强度试验时应合理选择压力机的量程和加荷速率,保证试验精度。

混凝土芯样试件的强度值不等于在施工现场取样、成型、同条件养护试块

246

的抗压强度,也不等于标准养护28天的试块抗压强度。它只代表基桩混凝土的芯样试件,在测试龄期的抗压结果换算成边长为150mm立方体试块的实际强度值。

关于混凝土芯样试件抗压强度换算系数,本规范2008版规定取1/0.88,工程实践表明合理可行。

13.6 检测数据分析与判定

(Ⅰ)基桩

13.6.1 由于混凝土芯样试件抗压强度的离散性比混凝土标准试件大得多,采用现行国家标准《混凝土强度检验评定标准》GB/T 50107来计算混凝土芯样试件抗压强度代表值有时会出现无法确定代表值的情况。为了避免这种情况,对数千组数据进行验算,证实取一组三个试件强度值的平均值作为该组芯样的代表值是可行的。

同一根桩有两个或两个以上钻芯孔时,应综合考虑各孔芯样强度来评定桩身结构承载力。取同一深度部位各孔芯样试件抗压强度的平均值作为该深度的混凝土芯样试件抗压强度代表值,是一种简便实用方法。

虽然桩身轴力上大下小,但从设计角度考虑,桩身承载力受最薄弱部位的混凝土强度控制。因此,规定受检桩上中下不同深度位置的混凝土芯样试件抗压强度代表值中的最小值为该桩混凝土芯样试件抗压强度代表值。

当一组芯样试件,仅有两个有效强度值,而又不具备重新截取芯样试件的条件时,允许将两个强度值的平均值作为该组混凝土芯样试件抗压强度值,但在报告中应对有关情况予以说明。

13.6.2 钻芯法检测目的之一是评价桩端持力层的岩土性状。桩底持力层岩土性状的描述、判定应有工程地质专业人员参与,并应符合现行国家标准《岩土工程勘察规范》GB 50021的有关规定。首先,应根据持力层芯样特征和钻芯记录直接鉴别桩底持力层岩土性状;其次,当根据持力层芯样特征和钻芯记录鉴别桩底持力层岩土性状有困难时,可以结合岩石芯样单轴抗压强度试验、圆锥动力触探或标准贯入试验的试验结果,综合判定单根受检桩桩底持力层岩土性状,此时,试验结果不执行本规范附录B的规定。

247

当设计要求对持力层的岩石强度做出评价时,应执行本规范第13.6.9条的规定。

13.6.3 同一根受检桩,桩底沉渣厚度有两个或两个以上检测值时,本次修订时,进行了细化。取平均值是最不合理的,既不符合破坏规律,也不符合安全原则。之前多孔按最大值取沉渣厚度,很多钻芯法判了不合格的桩最后静载试验都没问题。

13.6.4 通过芯样特征对桩身完整性分类,有比低应变法更直观的一面,也有“一孔之见”代表性差的一面。桩身完整性类别主要根据芯样特征(有孔内摄像法时还应结合孔内摄像法检测结果,见本规范第13.6.6条)判定,同时强调完整性判断应根据芯样表观特征和芯样强度以及缺陷分布情况进行综合判定,关注缺陷部位能否取样制作成芯样试件以及缺陷部位的芯样试件强度的高低。

芯样表观缺陷除了分层和水平裂缝外,主要划分为气孔、蜂窝麻面、沟槽、破碎、松散、夹泥等五类缺陷,其中蜂窝麻面、沟槽的严重程度是划分Ⅰ类和Ⅱ类桩的主要因素,松散、夹泥的严重程度是划分Ⅲ类和Ⅳ类桩的主要因素。破碎与松散,对有经验的工程师来说,是较容易区分的,从孔内摄像法检测结果来看,松散大多对应有孔洞。本次修订时提出了泥块粒径的概念,泥块粒径指泥块的任一方向的表观最大尺寸。

本条针对的芯样缺陷——气孔、蜂窝麻面、沟槽、破碎、松散、夹泥,以及分层和水平裂缝,对判定桩身完整性类别做了规定,当混凝土芯样出现斜向裂缝和竖向裂缝、夹岩石或其它物质时,应根据工程经验综合判定。

13.6.6 本次修订时,新增了孔内摄像法。就桩身完整性判定而言,钻芯法检测结果和孔内摄像法检测结果各有优缺点:第一对于桩底沉渣厚度,孔内摄像法的检测结果要比钻芯法准确;第二对于粗骨料分布情况、气孔、蜂窝麻面、胶结状态,钻芯法检测结果更直观;第三对于连续沟槽、裂缝、含泥、松散、破碎等缺陷性质和缺陷大小,一般难以判断哪种方法更好,应综合分析钻芯法和孔内摄像法检测结果进行确定。

13.6.7 除桩身完整性和芯样试件抗压强度代表值外,当设计有要求时,应判断桩底的沉渣厚度、持力层岩土性状(强度)或厚度是否满足或达到设计要求;否则,应判断是否满足或达到规范要求。

248

应该指出,本条规定判定Ⅳ类桩不满足设计要求,并不意味Ⅲ类桩满足设计要求,这一点,在本规范第3.7.3条有明确说明。

行业标准《建筑桩基技术规范》JGJ 94 - 2008第6.3.9条要求:钻孔达到设计深度,灌注混凝土之前,孔底沉渣厚度指标应符合下列规定:对端承型桩,不应大于50mm;对摩擦型桩,不应大于100mm;对抗拔、抗水平力桩,不应大于200mm。国家标准《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB 50202 - 2018规定:端承桩沉渣厚度不应大于50mm,摩擦桩沉渣厚度不应大于150mm。

(Ⅲ)有粘结强度的复合地基增强体

13.6.16 关于有粘结强度的复合地基竖向增强体的桩身完整性,行业标准《建筑地基处理技术规范》JGJ 79 - 2012以强制性条文规定:对有粘结强度复合地基增强体应进行桩身完整性检验,行业标准《建筑地基检测技术规范》JGJ 340 - 2015对水泥土钻芯法进行了规定,采用了桩身均匀性评价标准。编制组综合考虑,应采用强制性条文的桩身完整性这一概念而不宜采用均匀性概念,并参照混凝土桩分为四类。

“局部芯样松散或芯样水泥含量少、呈可塑状且其芯样长度小于1倍桩径”是指单个局部缺陷的芯样长度而不是受检桩不同深度的缺陷的长度之总和。

(Ⅴ)岩石地基

13.6.20、13.6.21 当设计要求确定持力层和岩石地基的强度标准值时,应按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的取样、制样、试验和评价的规定执行;当设计要求确定岩石地基的软化系数时,应按现行国家标准《工程岩体试验方法标准》GB/T 50266的取样、制样、试验和评价的规定执行。

从工程实用角度考虑,本规范未对岩石芯样直径进行。 13.6.23 检测前,宜按表1填写受检桩设计施工资料表。

表1 受检桩设计施工资料表

工程名称: 桩桩号 径 混凝土 设计强度 等级 设计桩顶 检测时 工程地点: 施工桩 施工 混凝土 设计持力层 岩土性状 桩型: 单桩承载 备 力特征值 Ra(kN) 注 桩顶标高 底标高 桩长 浇灌 标高(m) (m) (m) (m) 日期 249

提供资料人员: 日期: 第 页 共 页

250

14 单桩竖向抗压静载试验

14.1 一般规定

14.1.1 本规范对静载试验的慢速维持荷载法和快速维持荷载法作了规定,检测单位应在试验前与委托单位明确具体试验方法。快速维持荷载法自20世纪90年代初在广东省开始应用,实践表明,试验结果能满足工程要求,而且能缩短试验周期。

14.1.2 对于摩擦桩或桩端持力层为遇水易软化的风化岩层,宜采用慢速维持荷载法。

14.1.3 本规范2008年版规定复合地基增强体单桩竖向抗压静载试验参照执行,近十年来,检测技术有了新发展,行业标准《建筑地基处理技术规范》JGJ 79 - 2012以强制性条文规定,“对有粘结强度的复合地基增强体应进行单桩静载荷试验”,行业标准《建筑地基检测技术规范》JGJ 340 - 2015也完善了竖向增强体载荷试验的规定。因此,本次修订进一步完善了本章的相关条款。

14.2 仪器设备及其安装

14.2.1 根据现场条件,加载反力装置还可选择其它形式,如试验荷载较小时可选择地锚反力装置,对基岩埋深较浅的地区,可利用岩锚提供反力,但提供的反力应满足试验要求,且受检桩、反力装置的反力作用点和基准桩之间的距离应符合表14.2.7规定。

14.2.2 为防止加载偏心,千斤顶的合力中心应与反力装置的重心、桩轴线重合。 14.2.3、14.2.4 沉降测定平面一般应设置在千斤顶以下的桩身侧面混凝土上,如果千斤顶与受检桩之间的钢板的刚度足够大或制作有试验承台时,为方便操作,沉降测量点也可设置在钢板或承台的水平面上。

基准桩应打入地面以下足够的深度,一般不小于1m。基准梁应稳固地安置在基准桩上,应基准梁的横向位移,只允许基准梁因温度变化而引起的轴向自由变形。要求基准梁应具有一定的刚度是为减少因自重和温度变化等引起的基准梁挠曲变形,在满足表14.2.7的规定条件下,基准梁不宜过长,并应采

251

取有效遮挡措施,以减少温度变化和刮风下雨的影响,尤其在昼夜温差较大且白天有阳光照射时更应注意。

14.2.7、14.2.8 受检桩、锚桩(或压重平台支墩)和基准桩之间的距离规定是考虑到在试桩加卸载过程中,荷载将通过锚桩、压重平台支墩传至受检桩、基准桩的周围地基土并使之变形,随着受检桩、基准桩和锚桩(或压重平台支墩)三者间相互距离缩小,地基土变形对试桩、基准桩的附加应力和变位影响加剧。

1 受检桩、基准桩与压重平台支墩之间的距离的规定是根据广东省建筑科学研究院集团股份有限公司的有关研究成果,并综合考虑其它因素所作的调整,调整后能更加合理地控制和减小支墩受力性状对受检桩承载力、基准桩位移的影响。

2 关于基准桩位移的监测方法采用了广东省建筑科学研究院集团股份有限公司的有关研究成果:

1)大直径桩基静载试验基准梁的安装存在以下问题:型钢一般长12m,超过12m的基准梁需要组装或拼装,现场组装较困难且现场组装的基准梁稳定性较差;一般平板车的运输长度为12m,超过12m的基准梁运输较困难。因此,本规范认为12m长的基准梁即使不满足表14.2.7的规定也可以使用,但在这种情况下应对基准桩位移进行监测。

2)当需要对基准桩位移进行监测时,简易的办法是在远离支墩处用水准仪或张紧的钢丝观测基准桩的竖向位移。与对受检桩的沉降观测要求相比,本规范对基准桩位移的监测要求降低下,但要求位移测量精度宜达到0.1mm。

14.3 现场检测

14.3.1 在对工程桩抽样验收检测时,规定了最大试验荷载不应小于单桩承载力特征值的2.0倍,以保证足够的安全储备。

14.3.2 为便于沉降测量仪表安装,受检桩顶部宜高出试坑地面;为使试验桩受力条件与设计条件相同,试坑地面宜与承台底标高一致。受检桩的桩头处理、承台设计与施工可采取下列措施:

1 钢筋混凝土灌注桩,应按现行行业标准《建筑桩基技术规范》JGJ 94和现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的规定执行;

252

2 预应力管桩,可按第1款的措施处理;当桩顶有法兰盘或试验荷载较低时,桩头可采用钢箍加固、填芯处理,可不制作承台;

3 强度较高的复合地基增强体,宜按第1款的措施处理;强度较低的复合地基增强体,桩顶宜采用水平钢丝网和水泥砂浆找平,可不制作承台。 14.3.3 本条主要是考虑在实际工程桩检测中,因锚桩质量问题而导致试桩失败或中途停顿的情况时有发生,为此建议在试桩前对灌注桩及有接头的混凝土预制桩进行完整性检测,大致确定其能否作锚桩使用。

14.3.4 每级荷载在维持过程中的变化幅度不得超过该级增减量的10%,桩在荷载作用下出现下沉,随之出现荷载减小,因此,试验过程中应及时补压。 14.3.5 根据广东地区的工程实践经验,从既保证试验精度又提高试验效率角度出发,进一步完善了慢速维持荷载法。加载时,桩顶沉降量的测读,增加了一个5min的读数,即从原来的“每级荷载施加后,应分别按第5min、15min、30min、45min、60min测读桩顶沉降量”修改为“每级荷载施加后,应分别按第5min、10min、20min、35min、50min、65min测读桩顶沉降量”,目的是既有利于保证试验精度,也有利于提高试验效率。

14.3.6 自本规范2008年版颁布实施后,广东省绝大多数工程桩验收检测采用快速维持荷载法,工程实践表明,是可行的。

14.3.7 当基准梁长度不满足要求,执行本规范第14.2.的规定时,进一步明确要求应同时测读桩顶沉降量和基准桩的竖向位移,并应根据基准桩的竖向位移测读值和桩顶沉降量的测读值确定桩顶的实际沉降量,在本规范第14.3.、第14.4.2条等条文规定中,桩顶沉降量是指桩顶的实际沉降量。

14.3.8 当桩身存在水平整合型缝隙、桩端有沉渣或吊脚、预应力管桩出现上浮、桩端持力层出现软化现象时,可能会出现本级荷载沉降超过上一级荷载对应沉降5倍的陡降,当缝隙闭合或桩端与硬持力层接触后,随着持荷时间或荷载增加,变形梯度往往逐渐变缓;当桩身强度不足,桩被压断时,也会出现陡降,但与前者相反,随着沉降增加,荷载不能维持甚至大幅降低。所以,出现陡降后不宜立即卸荷,而应使桩下沉量超过40mm,以大致判断造成陡降的原因。

非嵌岩的长(超长)桩和大直径(扩底)桩的Q–s曲线一般呈缓变型,在桩顶沉降达到40mm时,桩端阻力一般不能充分发挥。前者由于长细比大、桩

253

身弹性压缩量大,桩顶沉降较大时,桩端位移还很小;后者虽桩端位移较大,但尚不足以使端阻力充分发挥。因此,放宽桩顶总沉降量控制标准是合理的。

当荷载–沉降曲线呈缓变型时,桩顶总沉降量应满足本规范第14.4.2条第4款的要求。

14.3.9 用作锚桩的工程桩,不得影响其用作工程桩的使用功能,这是验算锚桩抗拔力和控制锚桩上拔量的前提条件,因此应考虑试验过程中锚桩的上拔荷载与上拔量处于弹性工作状态,显然,锚桩上拔量的允许值与其地质条件、桩长等因素密切相关,可按短桩5mm、长桩10mm来控制,对抗裂有要求的桩,应按抗裂要求验算锚桩的抗拔承载力。

14.4 检测数据分析与判定

14.4.2 大量实践经验表明:当沉降量达到桩径的10%时,才可能出现极限荷载(太沙基和ISSMFE);粘性土中端阻充分发挥所需的桩端位移为桩径的4%~5%,而砂土中可能高达15%。应该注意,世界各国按桩顶总沉降确定极限承载力的规定差别较大,这和各全系数的取值大小、特别是上部结构对桩基沉降的要求有关。

结合本规范第14.3.第1款和本条第1款的规定,某级荷载作用下,桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的5倍,一般地,单桩竖向抗压极限承载力取前一级荷载,规范要求继续加载至桩顶总沉降量超过40mm,是为分析桩承载力不够的原因提供更多信息。

对缓变型Q–s曲线,按s=0.05d确定直径大于等于800mm桩的极限承载力大体上是保守的;且因d≥800mm时定义为大直径桩,当d=800mm时,0.05d=40mm,正好与中、小直径桩的取值标准衔接。行业标准《建筑基桩检测技术规范》JGJ 106 - 2014规定,对缓变型Q–s曲线,可取s等于0.05d对应的荷载值,没有对总沉降量进行,例如,桩身直径2m桩底扩底直径3m,按该规定可取s等于150mm对应的荷载值,从广东省工程实践来看,这种取值的安全性难以判断。因此,当桩顶总沉降量确定极限承载力时,本规范对桩顶总沉降量的最大值为80mm。

关于桩身弹性压缩量(se),可按行业标准《建筑桩基技术规范》JGJ 94 - 2008

254

第5.5.14条的有关规定进行估算,且不宜大于基桩检测的回弹量。即,基于桩身材料的弹性假定及桩侧阻力呈矩形、三角形分布,桩身弹性压缩量(se)可按下式计算:

seeQL (3) EA式中:e——桩身压缩系数;端承型桩,取e=1.0;摩擦型桩,当L/d30时,

0时,取e=2/3;当L/d5取e=1/2;介于二者之间可线性插值。

对于复合地基单桩载荷试验,行业标准《建筑地基检测技术规范》JG 340 - 2015规定,Q–s曲线呈缓变型时,水泥土桩、桩径大于等于800mm时取桩顶总沉降量s为40mm~50mm所对应的荷载值;混凝土桩、桩径小于800mm时取桩顶总沉降量s等于40mm所对应的荷载值;行业标准《建筑地基处理技术规范》JG 79 - 2012规定,Q–s曲线呈缓变型时,单桩竖向抗压极限承载力取s为40mm所对应的荷载值。

255

15 单桩竖向抗拔静载试验

15.1 一般规定

15.1.1 单桩竖向抗拔静载试验是检测单桩竖向抗拔承载力直观、可靠的方法。拔桩试验采用了国内外惯用的维持荷载法。

15.2 设备仪器及其安装

15.2.1 加载反力装置应首先考虑利用工程桩作反力,一般能满足上拔荷载要求。为保证反力梁的稳定性,应注意反力桩顶面直径(或边长)不小于反力架的梁宽。当无法利用工程桩而采用天然地基作反力时,两边支座处的地基土强度应相近,且两边支座与地面的接触面积宜相同,避免加载过程中两边沉降不均造成受检桩偏心受拉,可采用地基处理或调整支座受力面积来满足要求。 15.2.2 加载装置采用油压千斤顶,千斤顶的安装有两种方式:一种是千斤顶放在试桩的上方、主梁的上面,因拔桩试验时千斤顶安放在反力架上面,比较适用于1个千斤顶的情况,特别是穿心张拉千斤顶。如对预应力管桩进行抗拔试验时,可采用穿心张拉千斤顶,将管桩的主筋直接穿过穿心张拉千斤顶的各个孔,然后锁定,进行试验。另一种是将2台千斤顶分别放在反力桩或支承墩的上面、主梁的下面,千斤顶顶主梁,通过“抬”的形式对受检桩施加上拔荷载。对于大直径、高承载力的桩,宜采用后一种形式。当采用2台以上千斤顶加载时,应采取一定的安全措施,防止千斤顶倾倒或其他意外事故发生。 15.2.4 见本规范第14.2.4条的条文说明,但应注意以下两点:

1 在混凝土桩的受拉钢筋上设置位移观测点,会因钢筋变形导致上拔量观测数据失实,因此规定桩顶上拔量测量平面应在桩身侧面位置。

2 在采用天然地基提供支座反力时,拔桩试验加载相当于给支座处地面加载。支座附近的地面也因此会出现不同程度的沉降。荷载越大,这种变形越明显。为防止支座处地基沉降对基准梁的影响,一是应使基准桩与支座、试桩各自之间的间距满足表15.2.7的规定,二是基准桩需打入试坑地面以下一定深度(一般不小于1m)。

256

15.2.7 与抗压静载试验要求相比,受检桩与反力支墩之间的距离规定得更严了,这是因为在抗压静载试验中,受检桩加载时反力支墩卸载,受检桩卸载时反力支墩加载,而在抗拔静载试验中,受检桩加载时反力支墩也加载,反力支墩对受检桩的影响更大。其它有关条文说明参考本规范第14.2.7条的条文说明。

15.3 现场检测

15.3.1 对工程桩抽样验收检测时,国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007 - 2011第10.1.2条规定:验收检验静载荷试验最大加载量不应小于承载力特征值的2倍,第10.1.3条规定抗拔桩的验收检验应采取工程裂缝宽度控制的措施。对不允许带裂缝工作或对裂缝宽度有的工程桩,一种情况是适当增加主筋数量来保证“最大试验荷载不应小于设计要求的单桩竖向抗拔承载力特征值的2.0倍”,另一种情况是根据所配置的主筋规格和数量,验算不产生裂缝或裂缝宽度满足设计要求的最大荷载值。

15.3.6、15.3.7 在某级荷载作用下,桩顶上拔量大于前一级荷载作用下上拔量的5倍时,对不允许带裂缝工作的工程桩,可终止加载;对其他工程桩,增加了条件即累计上拔量应大于15mm。

15.3.8 本条规定当试验终止的原因来自于试验反力装置系统的失效,而不是受检桩本身结构承载力和桩周土承载力达到极限时,应重新试验。

15.4 检测数据分析与判定

15.4.1 拔桩试验与压桩试验一样,一般应绘制U–δ曲线和δ–lgt曲线,但当上述两种曲线难以判别时,也可以辅以δ–lgU曲线或lgU–lgδ曲线,以确定拐点位置。

15.4.4 作为验收检测,结果判断比较简单,试验过程中,一是有没有加载至最大试验荷载,二是加载至最大试验荷载时,桩顶上拔量速率有没有达到相对稳定(收敛)标准,三是有没有出现裂缝及裂缝是否符合设计要求。

257

16 单桩水平静载试验

16.1 一般规定

16.1.1 桩的抗弯能力取决于桩和土的力学性能、桩的自由长度、抗弯刚度、桩宽、桩顶约束等因素。试验条件应尽可能和实际工作条件接近,将各种影响降低到最小的程度,使试验成果能尽量反映工程桩的实际情况。通常情况下,试验条件很难做到和工程桩的情况完全一致,此时应通过试验桩测得桩周土的地基反力特性,即地基土的水平抗力系数。它反映了桩在不同深度处桩侧土抗力和水平位移之间的关系,可视为土的固有特性。根据实际工程桩的情况(如不同桩顶约束、不同自由长度),用它确定土抗力大小,进而计算单桩的水平承载力。因此,通过试验求得地基土的水平抗力系数具有更实际、更普遍的意义。 16.1.2 桩的水平承载力静载试验除了桩顶自由的单桩试验外,还有带承台桩的水平静载试验(考虑承台的底面阻力和侧面抗力,以便充分反映桩基在水平力作用下的实际工作状况)、桩顶不能自由转动的不同约束条件及桩顶施加垂直荷载等试验方法,也有循环荷载的加载方法。这一切都可根据设计的特殊要求给予满足,并参考本方法进行。

16.2 仪器设备及其安装

16.2.2 规定水平力作用点宜与实际工程的桩基承台底面标高一致,是因为如果水平力作用点位置高于基桩承台底标高,试验时在相对承台底标高处产生附加弯矩,影响测试结果,也不利于将试验成果根据实际桩顶的约束予以修正。球形支座的作用是在试验过程中,保持作用力的方向始终水平和通过桩轴线,不随桩的倾斜或扭转而改变。

16.3 现场检测

16.3.1 单桩水平最大试验荷载:一般按最大水平位移控制值进行估算;按设计要求的单桩水平承载力特征值的2.0倍取值是最安全的做法;按设计要求的单桩水平承载力特征值的1/0.75取值,是与本规范第16.4.5条的单桩水平承载力特征值按“相应试验值”进行折减的取值方法相对应。

258

16.3.2 当上部结构受周期性水平荷载作用时,宜选择单向多循环加载法,当上部结构主要受长期单向水平荷载作用影响时,宜采用第14章规定的慢速维持荷载法。

本次修订时将原来的分级荷载宜为最大试验荷载的1/10调整为承载力特征值的1/8,既方便最大试验荷载按本规范第16.3.1条第2款的规定取值时的操作。 16.3.4 本条对单桩水平荷载试验终止加载条件提出了具体规定,既适用于单向多循环加载法,也适用于本规范第14章规定的维持荷载法。对中长桩而言,承受水平承载力的桩的破坏特征是桩身强度破坏,即桩身发生折断,此时试验自然终止。本条对终止加荷的水平位移要求是根据现行行业标准《建筑桩基技术规范》JGJ 106提出的。

16.4 检测数据分析与判定

16.4.2 按桩、土相对刚度不同,水平荷载作用下的桩-体系有两种工作状态和破坏机理,一种是“刚性短桩”,因转动或平移而破坏,相当于αh<2.5时的情况;另一种是工程中常见的“弹性长桩”,桩身产生挠曲变形,桩下段嵌固于土中不能转动,即本条中αh≥4.0的情况。在2.5≤αh<4.0范围内,称为“有限长度的中长桩”。现行行业标准《建筑桩基技术规范》JGJ 94对中长桩的νy变化给出了具体数值(见表2)。因此,在按式(16.4.2-1)计算m值时,应先试算αh值,以确定αh是否大于或等于4.0,若在2.5~4.0范围以内,应调整νy值重新计算m值。当αh<2.5时,式(16.4.2-1)不适用。

表2 桩顶水平位移系数νy

桩的换算埋深αh 桩顶自由或铰接时的νy值 注:当αh>4.0时取αh=4.0。 4.0 2.441 3.5 2.502 3.0 2.727 2.8 2.905 2.6 3.163 2.4 3.526

试验得到的地基土水平抗力系数的比例系数m不是一个常量,而是随地面水平位移及荷载而变化的曲线。

16.4.3 对中长桩而言,桩在水平荷载作用下,桩侧土体随着荷载的增加,其塑性区自上而下逐渐开展扩大,最大弯矩断面下移,最后形成桩身结构的破坏。所测水平临界荷载(Hcr)即当桩身产生开裂时所对应的水平荷载。因为只有混

259

凝土桩才会产生开裂,故只有混凝土桩才有临界荷载。

16.4.4 单桩水平极限承载力是对应于桩身折断或桩身钢筋应力达到屈服时的前一级水平荷载。

16.4.5 确定单桩水平载荷试验最大试验荷载和受检桩单桩水平承载力特征值,首先应该考虑设计要求,本规范提出了两个水平位移值,一个是本规范第16.3.1条控制最大试验荷载的最大水平位移控制值,另一个是本条确定水平承载力特征值的水平允许位移,如果这两个值是一样的,那么,单桩水平载荷验收试验可以简单地理解为,加载至水平允许位移对应的试验荷载就是单桩水平承载力特征值。按设计要求的水平允许位移确定水平承载力特征值,桩身抗裂要求和承载力安全系数应是设计应考虑的事情,单桩水平载荷试验难以对此进行分析评价,并认为设计在确定水平允许位移已经考虑到了桩身抗裂要求和承载力安全系数。

单桩水平承载力特征值除与桩的材料强度、截面刚度、入土深度、土质条件、桩顶水平位移允许值有关外,还与桩顶边界条件(嵌固情况和桩顶竖向荷载大小)有关。由于建筑工程的基桩桩顶嵌入承台长度通常较短,其与承台连接的实际约束条件介于固接与铰接之间,这种连接相对于桩顶完全自由时可减少桩顶位移,相对于桩顶完全固接时可降低桩顶约束弯矩并重新分配桩身弯矩。如果桩顶完全固接,水平承载力按位移控制时,是桩顶自由时的2.60倍;对较低配筋率的灌注桩按桩身强度(开裂)控制时,由于桩顶弯矩的增加,水平临界承载力是桩顶自由时的0.83倍。如果考虑桩顶竖向荷载作用,混凝土桩的水平承载力将会产生变化,桩顶荷载是压力,其水平承载力增加,反之减小。

由于水平荷载-位移关系的非线性,m值随荷载位移增加而减小,因此应根据设计考虑的实际荷载或允许位移确定m值。对低配筋率灌注桩,水平承载力多由桩身强度控制,则应按试验得到的H–m曲线取水平临界荷载所对应的m值;对于高配筋率混凝土桩或钢桩,水平承载力按允许位移控制时,可按设计要求的水平允许位移选取m值。

260

17 基础锚杆抗拔试验

17.1 一般规定

17.1.1 基础锚杆主要承受地下水浮力或建(构)筑物水平荷载产生的向上竖向荷载,基础锚杆在广东省主要为岩石锚杆、部分为土层锚杆。本方法适用于基础锚杆抗拔承载力的工程验收。

17.1.2 分级维持荷载法主要是针对基础锚杆设置的,超高吨位岩石支护锚杆也可选用。支护型岩石锚杆试验,国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007 - 2011规定的是分级维持荷载法。对承受循环荷载的基础锚杆宜采用多循环加卸载法。验收试验的多循环加卸载法是针对超长钢绞线锚杆、超高吨位岩石锚杆设置的,以便更好地反映锚杆的工作性状和试验方法的适用性。

17.1.3 基础锚杆,由于锚杆验收试验的最大试验荷载与其设计极限承载力相当,因此基础锚杆验收试验检测开始时间应与行业标准《锚杆检测与监测技术规程》JGJ/T 401 - 2017的锚杆基本试验相同。

17.1.4 主要锚固段设置于强风化岩(含全风化岩)中的锚杆,也称为岩石锚杆,因其相关性能更接近于土层锚杆,故本规范规定这类锚杆应按土层锚杆进行试验和测试。

17.2 仪器设备及其安装

17.2.1 试验时锚杆须与垫层等脱离,处于受力状态;否则,测出的不是受检锚杆的承载力。

17.2.2、17.2.4 支座横梁反力装置是将支座设置在离锚杆一定距离处,将横梁设置于支座上,再在横梁上安装(穿心式)千斤顶,由横梁将荷载反力传至支座及其周围岩土层中去的一种加载反力装置。

基础锚杆为永久性锚杆,其实际使用寿命与建(构)筑物的生命周期相同,且为隐蔽工程,其作用与抗拔桩同等重要。基础锚杆的过早失效将严重影响建(构)筑物的安全,因此其抗拔试验反力装置须选用较为严格的支座横梁反力装置。加载反力装置施加给岩土层的压应力不宜大于岩土承载力特征值的1.5倍,

261

与行业标准《建筑基桩检测技术规范》JG J106 - 2014的相关规定一致。

关于锚杆中心、支座边、基准桩中心之间的距离的规定,作如下说明: 1 支座横梁反力装置规定的锚杆中心与支座边的距离应大于等于2B(B为支座边宽)且大于2.0m,是依据广东省建筑科学研究院集团股份有限公司进行的支墩地基周围土体变形性状测试分析的结果确定的。

2 基准桩中心与基础锚杆中心之间距离的确定参考了广东省建筑科学研究院集团股份有限公司等单位的有关研究成果。

17.3 现场检测

17.3.1 对于基础锚杆,按照国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007 - 2011规定,锚杆抗拔安全系数取2.0,验收荷载应取抗拔承载力特征值(Rt)的2.0倍。关于基础锚杆的最大加载量与杆体材料强度标准值的关系,最大加载量不宜大于杆体材料强度标准值的0.8倍—0.9倍,当杆体承载力不满足锚杆抗拔承载力特征值的2.0倍时,应由设计给出具体的试验荷载要求或协商解决。

锚杆杆体极限承载力计算中用到的相关参数可按下列规定取值:

1 锚杆杆体钢筋或钢绞线的截面面积(As),对钢绞线可按现行国家标准《预应力混凝土用钢绞线》GB/T 5224的有关规定取值,也可按表3确定;

2 钢绞线抗拉强度标准值(fptk),可按表3确定;

3 预应力螺纹钢筋屈服强度标准值(fpyk),可按表4确定; 4 普通钢筋屈服强度标准值(fyk),可按表5确定。

表3 钢绞线面积和抗拉强度标准值(MPa)

种类 直径钢绞线参考截面面(mm) 积As(mm2) 8.6 10.8 12.9 9.5 12.7 15.2 17.8 21.6 37.7 58.9 84.8 54.8 98.7 140.0 191.0 抗拉强度设计值fpy 1220 1320 1390 1220 1320 1390 1220 1320 262

屈服强度标准值fpyk 1410 1670 1760 1540 1670 1760 1590 1670 抗拉强度标准值fptk 1720 1860 1960 1720 1860 1960 1720 1860 1×3 三股 1×7 七股

表4 预应力螺纹钢筋屈服强度标准值(MPa)

种类 直径(mm) 18 25 32 40 50 符号 PSB785 PSB930 PSB1080 抗拉强度设计值fpy 650 770 900 屈服强度标准值fpyk 785 930 1080 抗拉强度标准值fptk 980 1030 1230 预应力 螺纹钢筋 表5 普通钢筋屈服强度标准值(MPa)

种类 HRB335 HRBF335 HRB400 HRBF400 RRB400 HRB500 HRBF500 直径(mm) 6~50 6~50 6~50 抗拉强度设计值fpy 300 360 435 屈服强度标准值fyk 335 400 500 抗拉强度标准值fptk 455 540 630 热轧 钢筋 17.3.3、17.3.4 这两条是参照基桩抗拔静载试验的传统做法,对基础锚杆抗拔试验分级维持荷载法进行了规定。

国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007 - 2011附录M规定岩石锚杆应连续4次(每次间隔5min)测读的锚头位移增量均小于0.01mm才达到相对稳定标准,0.01mm是百分表的读数精度,在现场试验时难以操作。锚杆位移相对稳定标准根据行业标准《锚杆检测与监测技术规程》JGJ/T 401 - 2017进行了调整。

17.3.5 关于本级荷载产生的单位荷载下的锚头位移增量达到或超过前一级荷载产生的单位荷载下的位移增量的5倍的终止条件,根据行业标准《锚杆检测与监测技术规程》JGJ/T 401 – 2017的相关规定进行了补充。关于锚头位移相对稳定标准:土层锚杆的稳定标准判稳时间为3h,与本规范2008版一致;岩石锚杆的稳定标准判稳时间从本规范2008版的1h修订为2h,根据行业标准《锚杆检测与监测技术规程》JGJ/T 401 - 2017进行了调整。

17.4 检测数据分析与判定

17.4.2、17.4.3 基础锚杆抗拔承载力特征值的取值规定与国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007 - 2011一致。

263

18 支护锚杆与土钉验收试验

18.1 一般规定

18.1.1 锚杆验收试验也称为抗拔承载力检测试验,包括支护锚杆验收试验和土钉验收试验。锚杆验收试验是一种采用接近于锚杆实际工作条件的试验方法,对锚杆施加大于设计轴向拉力值的短期荷载,判定锚杆抗拔承载力检测值是否满足设计要求,或验证工程锚杆是否具有与设计要求相近的抗拔安全系数,为工程验收提供依据。

18.1.2 验收试验的多循环加卸载法是针对超长钢绞线锚杆、超高吨位岩石锚杆和荷载分散型锚杆设置的,以便更好地反映锚杆的工作性状和试验方法的适用性。

18.1.3 支护锚杆验收试验的最大试验荷载通常为其设计极限抗拔承载力的75%左右,对注浆体强度的要求可适当放宽。因此,对于验收试验的检测,规定注浆体强度应大于设计强度的75%,土钉注浆体强度达到10MPa或不低于设计强度的70%后进行。

18.2 仪器设备及其安装

18.2.1 试验时锚杆应与垫层等脱离,处于受力状态;否则,当锚杆与支撑体系(支撑构件)、混凝土面层连为一体时,试验得到的不是受检锚杆的承载能力。当土钉与喷射混凝土面层、加强钢筋连为一体时,试验得到的不是受检土钉的承载能力。

18.2.2、18.2.3 锚杆抗拔试验的加载反力装置分为支座横梁反力装置、支撑凳式反力装置和承压板式反力装置。

1 支撑凳式反力装置是介于支座横梁反力装置和承压板式反力装置中的一种反力装置,它将支座与横梁固定为一体,尤其适用于坡面上安装。

2 承压板式反力装置是将承压板置于锚杆支撑构件上,在板中心开有一孔洞,试验锚杆杆体穿过孔洞,再在承压板上安装穿心式千斤顶,由承压板下的支撑构件提供荷载反力的一种加载反力装置。

2

在正常情况下,支座横梁反力装置对试验结果影响较小,承压板式反力装置的影响较大,支撑凳式反力装置的影响介于二者之间。从在坡面上反力装置安装的难易角度来看,支座横梁反力装置较难安装,承压板式反力装置较易安装,支撑凳式反力装置介于二者之间。因此,有条件时宜优先选择支座横梁反力装置。但考虑到支护锚杆试验采用支座横梁反力装置在大多数情况下安装存在较大的困难,本规范规定,当支护结构设置有连续墙、排桩、腰梁、圈梁等支承构件时,可选用承压板式反力装置,当然,在这种情况下,选择支撑凳式反力装置更为合适。

18.2.4 加载反力装置施加给岩土层的压应力不宜大于岩土承载力特征值的1.5倍,与本规范第14.2.1条的规定一致,但对于基坑、边坡,尚应注意其岩土承载力的各向异性特性。

18.2.5 为防止偏心受力,千斤顶的作用力方向应与反力装置的重心、锚杆轴线重合。

18.2.6 本条是关于位移测量系统的要求。试验时应对锚头或锚头附近杆体的轴向位移进行测量,为方便安装位移测试仪表,可在锚杆杆体上安装卡具或焊接小钢板。位移测量点和位移测量基准点均不得设置在千斤顶上。

18.2.9 关于锚杆中心、支座边(承压板边)、基准桩中心之间的距离的规定,作如下说明:

1 支座横梁反力装置的规定见本规范第17.2.4条的条文说明。

2 支撑凳式反力装置规定的锚杆中心与支座边的距离应大于等于1.5d(d为锚杆钻孔直径),是考虑到在基坑侧壁上安装有关测试设备较困难,与基础锚杆相比,做了一定的调整,要求放宽了一些。

3 基准桩中心与支护锚杆(土钉)中心、反力支座边的距离的确定,与基础锚杆相比,考虑到在基坑、边坡等侧壁上安装有关测试设备的难度,基准桩中心与锚杆中心的距离以及基准桩中心与反力支座边的距离均做了一定的调整。

4 当按本规范第18.2.6条第4款设置基准桩时,基准桩受反力支座、受检锚杆的影响较小,故基准桩与锚杆距离、基准桩与反力装置的距离可不执行表18.2.9的规定。

265

18.3 现场检测

18.3.1 本条是关于锚杆与土钉验收荷载取值的规定。由于现行锚杆设计方面的规范较多,相关规范对锚杆设计体系和抗拔安全系数的规定不同;设计参数有采用锚杆轴向拉力标准值的,也有采用锚杆轴向拉力特征值的;因此,本规范规定锚杆验收荷载应按设计要求确定,包括按设计所依据的技术标准的有关规定来确定验收荷载。

1 按行业标准《建筑基坑支护技术规程》JGJ 120―2012设计的锚杆:对支护结构安全等级为一级、二级、三级工程中的锚杆,应分别取1.4 Nk、1.3 Nk、1.2 Nk(Nk为锚杆轴向拉力标准值);

2 按国家标准《建筑边坡工程技术规范》GB 50330 - 2013设计的锚杆:永久性锚杆应取1.50Nak(Nak为锚杆轴向拉力标准值)、临时性锚杆应取1.20Nak。

3 按国家标准《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》GB 50086 - 2015设计的锚杆:永久性锚杆应取1.2Nd(Nd为锚杆轴向拉力设计值),临时性锚杆应取1.1Nd;永久性锚杆Nd=1.35γw Nk(γw为工作条件系数,一般情况取1.1),临时性锚杆Nd=1.25 Nk;

4 按行业标准《高压喷射扩大头锚杆技术规程》JGJ/T 282 - 2012设计的锚杆:永久性锚杆应取1.5Rt,临时性锚杆应取1.2Rt。

5 按行业标准《建筑基坑支护技术规程》JG J120 - 2012设计的土钉,对安全等级为二级、三级的土钉墙中的土钉,应分别取1.3Nk、1.2Nk。

6 按广东省标准《建筑地基基础设计规范》DBJ15 - 31 - 2016设计的锚杆与土钉:对支护结构安全等级为一级、二级、三级工程中的锚杆,应分别为1.6Nk、1.45Nk、1.3Nk;对支护结构安全等级为二级、三级工程中的土钉,应分别为1.45Nk、1.3Nk。

当设计没有明确验收荷载值时,设计图纸引用了多个设计规范标准,所引用的这些设计规范标准规定的验收荷载又不一致,在这种情况下,验收荷载取其最大值。

18.3.2 本条是关于锚杆与土钉验收试验的最大试验荷载(Qmax)取值的原则性规定。

266

1 最大试验荷载不应小于锚杆验收荷载。

首先,在制定试验方案时,应确定验收荷载——这是设计对具体工程项目提出的锚杆承载力要求;然后确定评价规则,本规范第18.4.6~18.4.给出了两种评价规则,依据评价规则来确定验收试验的最大试验荷载,验收试验的最大试验荷载可以等于验收荷载也可以大于验收荷载;最后,根据试验结果确定抗拔承载力检测值,将抗拔承载力检测值(或其统计值)与验收荷载进行比较,评价工程锚杆是否满足设计要求。

2 应确保杆体有足够的强度。

锚杆杆体设计承载力计算中用到的相关参数可按下列规定取值:

1) 锚杆杆体钢筋或钢绞线的截面面积(As),对钢绞线可按现行国家

标准《预应力混凝土用钢绞线》GB/T 5224的有关规定取值,也可按本规范条文说明表3确定;

2) 钢绞线抗拉强度设计值(fpy)、预应力螺纹钢筋抗拉强度设计值(fpy)、

普通钢筋抗拉强度设计值(fpy),可分别按本规范条文说明表3、表4、表5确定。

3 当对检测结果采用统计评价时,规定最大试验荷载宜为1.1~1.2倍锚杆验收荷载,是与本规范第18.4.7条、第18.4.的规定相协调,以确保评价结果的客观性和科学性以及可操作性。

4 在实际检测工作中,在条件许可的情况下,最大试验荷载宜尽可能大于验收荷载;如此,当出现个别锚杆不合格时,有利于进行设计复核和工程处理。 18.3.3 预应力锚杆在试验前可能存在两种状态,第一种是预应力锚杆还没有进行张拉,要求试验前进行预紧,否则锚杆尤其钢绞线锚杆的实测位移可能较大;第二种情况是锚杆处于张拉锁定状态,要求试验前应解除预应力,以反映锚杆的实际受力状态和位移变化。

18.3.4~18.3.6 这三条是关于初始荷载取值、加卸荷速度、锚头位移基准值测读的规定。

1 关于锚杆验收试验的初始荷载,从工程锚杆验收试验的角度考虑,本规范规定支护锚杆和土钉初始荷载统一取最大试验荷载的30%。当然,初始荷载也可取最大试验荷载的10%。

267

2 试验中的加荷速度、卸荷速度的规定参考了行业标准《锚杆检测与监测技术规程》JGJ/T 401 - 2017的规定,目的是合理控制加卸荷速度。

3 在初始荷载作用下,锚头位移基准值的测读要求参考了行业标准《锚杆检测与监测技术规程》JGJ/T 401 - 2017的规定,目的是取得较准确的锚头位移基准值。

18.3.7 本规范给出了荷载分散型锚杆的三种张拉方法,当对荷载分散型锚杆进行验收试验时,应选择其中一种张拉方法进行锚杆张拉。未推荐等位移张拉整体试验法。

国家标准《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》GB 50086 - 2015对荷载分散型锚杆的基本试验规定采用①或②的张拉方式:①采用并联千斤顶组,按等荷载方式加荷、持荷与卸荷;②当不具备上述条件时,可按锚杆锚固段前端至底端的顺序对各单元锚杆逐一进行多循环张拉试验。对荷载分散型锚杆的验收试验规定采用③的张拉方式:③按荷载补偿张拉方式进行施荷、持荷与卸荷。

三种张拉方法各有优缺点。采用并联千斤顶同步张拉,优点是能消除单元锚杆之间的差异荷载,各单元锚杆杆体中的荷载基本相同,缺点是在窄小的空间中同时安装多个千斤顶,实际操作存在较大困难,较难保证单元锚杆的作用力方向与单元锚杆的轴线重合。单元锚杆逐组张拉方法,对各单元锚杆逐一张拉试验,试验虽简单易行,但试验效率较低,也未反映荷载分散型锚杆的实际受力状态。补偿荷载整体张拉方法,优点是在最大试验荷载状态下,各组单元锚杆的理论荷载相等,有利于锚杆处于最佳受力状态,缺点是操作步骤多,要进行补偿荷载计算,当各单元锚杆的设计参数不同时,补偿荷载计算比较复杂。综合目前工程实践来看,本规范规定荷载分散型锚杆抗拔试验宜优先采用补偿荷载整体张拉方法。

18.3.8 单循环加卸载法是支护锚杆验收试验的主要试验方法,与行业标准《锚杆检测与监测技术规程》JGJ/T 401 - 2017的规定一致,确定依据如下:

1 本规范表18.3.8单循环加卸载法的加载分级与锚头位移观测时间表是根据本规范表18.3.9中每一循环的最大试验荷载及相应的观测时间整理而成。图10为单循环加卸载法的加载分级和锚头位移观测时间示意图。采用的是按最大

268

试验荷载进行分级,未采用按设计荷载或标准荷载值进行分级。

图10 单循环加卸载法的加载分级和锚头位移观测时间示意图 2 观测时间:现行规范规定非最大试验荷载采用5min、10min或5min~10min不等,最大试验荷载均采用10min;参考了国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007 - 2011和行业标准《锚杆检测与监测技术规程》JGJ/T 401 - 2017,本规范规定:每级荷载均采用不少于10min,测读位移的时间间隔为5min,且应进行第0min的读数。

3 要求每级荷载均进行锚头位移判稳,目的是加强检测方法的严谨性。位移判稳标准采用了锚头位移相对收敛标准,参考了行业标准《锚杆检测与监测技术规程》JGJ/T 401 - 2017的相关规定。

18.3.9 验收试验多循环加卸载法的规定参照了行业标准《锚杆检测与监测技术规程》JGJ/T 401 - 2017的有关规定(初始荷载取最大试验荷载预估值的30%)。

观测时间,在每一循环的非最大荷载作用下,每级荷载持荷1min,不需要判稳,在每一循环的最大荷载作用下,需要判断位移是否收敛。其具体加载分级和锚头位移观测时间见图11。

图11 验收试验多循环加卸载法的加载分级和锚头位移观测时间示意图

269

18.3.10 在实际工程中,锚杆抗拔试验终止加载一般对应以下三种情况:

1 千斤顶的油压明显下降,即使油泵继续供油但荷载无法恢复到试验荷载水平,无法继续加载。

2 千斤顶的油压基本稳定或通过油泵持续供油能保证千斤顶的油压基本稳定,在这过程中,锚头位移持续增加,随着时间的变化,或位移增量满足本条第2、3款的规定,或本级持荷时间满足本条第4款的规定。

关于按锚杆位移增量控制的破坏标准,目前有的规范采用:后一级荷载产生的锚头位移增量达到或超过前一级荷载产生位移增量的2倍的规定,实践证明此规定要求偏严。国家标准《复合土钉墙基坑支护技术规范》GB 50739 - 2011将土钉破坏标准规定为:后一级荷载产生的位移增量超过前一级(第一、二级除外)荷载产生位移增量的3倍;国家标准《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》GB 50086 - 2015修改为黏性土10min内(砂性土、岩层5min内)的变形大于2mm即为破坏;而基桩和地基检测类规范均规定:后一级荷载产生的位移增量超过前一级荷载产生位移增量的5倍。行业标准《建筑基坑支护技术规程》JGJ 120 - 2012将锚杆修改为:从第二级加载开始,后一级荷载产生的单位荷载下的锚头位移增量达到或超过前一级荷载产生的单位荷载下的位移增量的5倍。本条参考了行业标准《建筑基坑支护技术规程》JGJ 120 - 2012的有关规定。

3 实现了试验目的,如本条第5款的情形,从而终止加载、开始卸载。

18.4 检测数据分析与判定

18.4.1 试验报告应将试验得出的荷载―位移值绘制成曲线,以便对检测结果进行分析。锚杆多循环加卸载法可绘制荷载–位移曲线图(图12)、荷载–弹性位移与荷载–塑性位移曲线图(图13)。

18.4.2 本条是关于单根锚杆、土钉的抗拔承载力检测值的确定方法。当出现本规范第18.3.10条第1~4款情况之一时,可认为锚杆已加载至极限状态,故应取前一级荷载值为锚杆的抗拔承载力检测值,但是,对于多循环加卸载法,有可能前一级荷载值小于前一循环最大试验荷载值,因此,要求取前一循环最大试验荷载值为锚杆的抗拔承载力检测值。

270

当出现本规范第18.3.10条第5款情况时,无法判断锚杆是否加载至极限状态,只能取最大试验荷载值为锚杆的抗拔承载力检测值。

QkN1.0Qmax0.9Qmax0.8Qmax0.7Qmax0.6Qmax0.5Qmax0.3Qmax0.1Qmax

图12 多循环加卸载法的荷载–位移曲线示意图

s(mm)

图13 多循环加卸载法的荷载–弹性位移与荷载–塑性位移曲线示意图

se—弹性位移;sp—塑性位移。

18.4.3 对于荷载分散型锚杆,当采用单元锚杆逐组张拉方法或并联千斤顶同步张拉方法进行试验时,应分别确定每组单元锚杆的极限抗拔承载力,再确定该锚杆的极限抗拔承载力。

18.4.4 本条是关于支护锚杆弹性变形验算的具体规定。

1 关于理论弹性伸长值的计算。对拉力型锚杆:杆体自由段长度取千斤顶上方工具锚(也可简单地从锚头或工作锚开始计算)与隔离套管末端之间的杆体长度,杆体粘结段长度取隔离套管末端至杆体末端之间的杆体长度。对压力型锚杆:杆体自由段长度取工具锚(也可简单地从锚头或工作锚开始计算)至杆体末端之间的杆体长度。

271

2 本规范规定应对支护锚杆进行弹性变形验算,对基础锚杆与土钉未提出弹性变形验算要求。对拉力型预应力支护锚杆,要求80%ΔL1<se<ΔL2(se为实测锚头弹性位移量);对拉力型非预应力支护锚杆(包括全长粘结型支护锚杆),杆体自由段长度为0,可仅验算se<ΔL2。对压力型支护锚杆,要求80%ΔL1<se<120%ΔL1。

3 对于支护锚杆,由于锚杆验收荷载小于锚杆极限抗拔承载力,即支护锚杆验收荷载往往小于锚杆轴向拉力标准值的k倍(k为锚杆抗拔安全系数,部分规范的锚杆抗拔安全系数取值见表6),因此,为评价工程锚杆的质量和性能,应进行弹性变形验算,并要求实测弹性位移量应在合理的区间范围之内。

对拉力型锚杆,若实测弹性位移远小于相应荷载下杆体自由段长度的杆体理论弹性伸长值的80%,则表明杆体自由段长度小于设计值,或杆体自由段预应力筋的非粘结段长度不符合设计要求,因而当出现锚杆位移时将增加锚杆的预应力损失;若实测弹性位移大于杆体自由段长度与1/2杆体粘结段长度之和的理论弹性伸长值,可能锚固段注浆体产生了明显的塑性变形,或在相当范围内锚固段注浆体与杆体间的粘结作用已被破坏,这就意味着部分锚固段长度位于滑移区或破坏区内,则表明锚杆的承载力将受到严重削弱,甚至将危及工程安全。

对压力型锚杆,若测得的弹性位移远小于相应荷载下杆体自由段长度的理论弹性伸长值的80%,则说明锚杆杆体可能承受较大的摩擦力、注浆隔离效果不好,或锚杆长度不够,未能满足压力型锚杆的设计要求;若测得的弹性位移大于杆体自由段长度的理论弹性伸长值的120%,则说明锚杆材质可能存在质量问题,或在相当范围内锚固段注浆体与土体间的粘结作用已被破坏,锚杆的承载力将受到严重削弱,甚至将危及工程安全。

表6 部分规范的锚杆抗拔安全系数取值

规范 《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》GB50086―2015 《建筑边坡工程技术规范》GB50330―安全系数类型 锚杆锚固段注浆体与地层间的粘结抗拔安全系数 锚杆锚固体抗拔安全系数 272

安全等级 临时性锚杆 永久性锚杆 一级 二级 三级 一级 二级 1.8 1.6 1.5 2.0 1.8 2.2 2.0 2.0 2.6 2.4 2013 锚杆杆体抗拔安全系数 三级 一级 二级 三级 一级 锚杆抗拔安全系数 二级 三级 1.6 1.8 1.6 1.4 1.8 1.6 1.4 2.2 2.2 2.0 1.8 — — — 《建筑基坑支护技术规程》JGJ120―2012 18.4.5 对荷载分散型锚杆,可选择本规范第18.3.7条规定的三种张拉方法之一,不论采用哪一种张拉方法,均应对每组单元锚杆进行变形验算。当采用补偿荷载整体张拉方法进行试验时,各组单元锚杆经差异荷载张拉后,各组单元锚杆的初始荷载是不同的,详见本规范第K.0.6条及条文说明。

拉压复合型锚杆属于荷载分散型锚杆中的一种,对于拉压复合型支护锚杆应根据具体情况制定相应的锚杆变形的验算方法,并进行锚杆变形验算;当按基础锚杆的规定进行试验时,可不进行变形验算。

18.4.6 除本规范第18.4.7条、第18.4.要求系统锚杆、土钉的抗拔承载力采用统计评价外,一般来说,对每一根受检锚杆(土钉)应单独评价其是否满足设计要求。单根锚杆评价有三点要求,一是锚杆、土钉的抗拔承载力检测值应满足设计要求,二是支护锚杆的变形验算应满足要求,三是当设计对锚杆、土钉的位移有要求时,总位移测量值应满足设计要求。

18.4.7 系统锚杆指为保证边坡整体稳定,在坡体上按一定格式设置的锚杆群。由于系统锚杆是整体受力,故增加了抗拔力算术平均值应大于等于设计抗拔力、抗拔力最小值应大于等于设计抗拔力的0.9倍的验收要求。

18.4.8 本条是按整批土钉进行验收的标准,与国家标准《复合土钉墙基坑支护技术规范》GB 50739 - 2011的规定一致。由于土钉是整体受力,与锚杆的受力性状有差异,故增加了抗拔力算术平均值应大于等于设计抗拔力、抗拔力最小值应大于等于设计抗拔力的0.8倍的验收要求。当按单根土钉进行合格评价时,应符合本规范第18.4.6条的规定。

273

19 锚杆锁定力测试

19.1 一般规定

19.1.1 预应力锚杆施加的初始预应力实际值(即锁定值)因锁定工艺不同而发生改变,为指导施工和提供符合设计要求的锚杆初始预应力,本规范对锚杆锁定力测试进行了具体规定。

工程实践表明,锚杆张拉锁定后一般预应力损失较大,造成预应力损失的主要因素有土体蠕变、锚头及连接的变形、相邻锚杆影响等。行业标准《建筑基坑支护技术规程》JGJ 120 - 2012指出:锁定时的锚杆拉力应考虑锁定过程的预应力损失量;预应力损失量宜通过对锁定前、后锚杆拉力的测试确定。锚杆超张拉是为了补偿张拉锁定时锚具夹片回缩引起的应力损失。因此,锚杆张拉锁定时,张拉荷载先达到1.05~1.1倍锚杆轴向拉力标准值,然后将拉力降至设计锁定值的1.1~1.15倍时进行锁定。

本规范规定预应力锚杆的锁定力测试有两种方法,一是采用锚杆测力计进行测试。采用锚杆测力计进行锁定力测试时,锚杆测力计是不能取出来的;二是采用持有荷载试验的方法。

19.1.2 为了方便采用持有荷载试验的方法测定锚杆锁定力,本规范规定锚杆锁定力可取张拉锁定完成后12h内测得的自由段杆体拉力值。

19.2 仪器设备及其安装

19.2.1 本条对锚杆测试传感器及二次测试仪表组成的测量系统性能指标作出了相应的规定。同时应选择尺寸适宜的传感器,方便埋设。

19.2.2 锚杆测力计应安装在锚头与被锚固结构之间,可对锚杆锁定力和自由段杆体拉力进行测试。锚杆锁定力测试可通过设置在孔口的锚杆测力计量测预应力锚杆的荷载值。由于环式锚杆测力计使用条件简单方便,本规范推荐环式锚杆测力计。环式锚杆测力计常用的有钢环式、轮辐式和液压式三种,可根据使用条件、精度要求和经济合理性选用。

锚杆测力计的安装参照了行业标准《锚杆检测与检测技术规程》JGJ/T 401 -

274

2017的有关规定。

安装表面应垂直锚杆轴线,测力计受压面应与锚杆轴线垂直,测力计受力中心应减少与孔轴线的偏差,这些因素等均影响测试结果的准确性,应严格要求。

19.2.3 锚杆张拉和锁定是锚杆施工的最后一道工序,也是检验锚杆性能最直观的方式。为满足锚杆张拉的要求,应对张拉预紧、锚具的选型等方面进行控制。

19.3 现场操作

19.3.1 本条给出了锚杆锁定力测试的具体步骤。

19.3.2 本条规定主要防止在持有荷载试验时,如其最大试验荷载大于验收荷载时,有可能将锚杆拉坏。当锚杆持有荷载大于等于验收荷载时,由于锁定力设计值小于验收荷载,此时,锚杆处于严重的超张拉状态,或者说处于非正常工作状态,设计应提出工程处理意见。

19.3.3 本条规定初始荷载宜为锚杆设计锁定力值的30%,目的是避免锚杆的实际持有荷载偏低,而难以测出其持有荷载;分级荷载宜为锚杆设计锁定力值的5%,目的是保证测得的持有荷载有较高的准确性。

根据本规范第19.3.2条和本条的规定,当试验荷载加载至验收荷载时,不论是否出现锚头位移突变或锚具松动,均应终止试验。

19.3.4 本条给出了锚杆持有荷载测试的具体步骤。当采用自动测量方式时,可将其30s~60s内的连续读数的平均值取为1次读数。

19.4 测试数据分析与判定

19.4.1 本条要求根据测读数据确定锚杆锁定力,当采用振弦式传感器时,锚杆杆体轴力应根据测量频率的量值由传感器荷载-频率的标定关系进行确定;当采用光纤光栅应变计时,锚杆杆体应变应根据测量波长的量值由传感器荷载-波长的标定关系进行确定。

19.4.2 本规范持有荷载试验推荐采用荷载-位移曲线确定持有荷载,因此,应绘制荷载-位移(P-s)关系曲线(图14)。

275

(a) 位移突变明显 (b) 位移突变不明显

图14 持有荷载试验荷载–位移(P–s)关系曲线示意图

19.4.3 本条给出了锚杆持有荷载的确定方法。当采用交汇点确定持有荷载时,交汇点两侧应有足够数量的实测数据,以便客观判断交汇点,当编制计算程序进行判断时,可分别对交汇点两侧的数据进行直线拟合,且应去除过渡区的测点,再确定两条直线的交汇点,并取交汇点附近所对应的测量点的前一级荷载为锚杆持有荷载。宜优先根据持有荷载试验的荷载―位移曲线确定持有荷载,当难以确定时,也可利用“插片法”确定杆体持有荷载。

19.4.4 为了合理判断锚杆张拉锁定效果,应有合适的锁定力控制与评定标准。国家标准《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》GB 50086 - 2015对锚杆预加力变化幅度进行了规定:当预加力等于锚杆拉力设计值时,要求预加力的变化幅度小于等于±10%的锚杆拉力设计值;当预加力小于锚杆拉力设计值时,要求预加力大于90%锚杆锁定荷载,且小于锚杆锁定荷载+10%锚杆拉力设计值;否则应进行预警。

本规范中,锚杆锁定力的评定标准为:测得的锁定力为设计锁定力的80%~110%时,判定该锚杆锁定力值满足设计要求,是为锚杆锁定工艺留有一定的弹性,也与工程上的做法:当所监测锚杆预应力值的变化大于锚杆轴向拉力设计值的30%时,应采取重复张拉或适当卸除荷载的措施相适应。

276

20 沉降观测

20.1 一般规定

20.1.1 沉降观测是通过测定建(构)筑物或场地的高程随时间而产生的位移大小和方向,提供变形趋势及稳定预报的方法,是地基基础变形特征研究、设计验证、工程验收、地基基础事故处理、建筑物维修保护的重要手段之一。

建筑地基基础测量包括了变形测量和应力测量,沉降测量、分层沉降测量是地基基础变形测量的常用手段。通过在土层界面处埋设沉降环和沉降管,测量不同土层的分层沉降主要用于地基基础变形特征研究,如预压地基施工监测。沉降观测则是通过在首层柱或基础顶面埋设观测点,测量基础下土层的沉降,间接反映地基基础的设计水平和施工质量。

国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007 - 2011规定的建筑地基变形特征表征量主要有沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜,它是针对不同建筑的受力特点而言。沉降观测提供的测点沉降量是实测指标,而其余表征量均为导出值,因此,本条文的表述更为准确。

20.1.2 近年来,预制桩的用量逐年增多。由于打(压)桩引起挤土效应,在密排群桩基础施工时,容易造成场地隆起,形成“吊脚桩”,严重影响基桩承载力。大量工程经验表明,在基桩施工过程中,通过测量场地或已施工基桩的沉降,指导调整打(压)桩线路,并结合复打(压),可以有效解决这类问题。

20.2 观测等级及仪器设备

20.2.1~20.2.4 虽然建筑工程沉降观测属工程测量的范畴,但在技术方法、精度要求等方面与工程控制测量、施工测量等有诸多不同,且已具有相对的技术体系,此外,广东省地质条件较为复杂,既有深厚软土场地、岩溶场地,也有地质条件稳定单一的场地,建筑类型也千差万别,既有大跨度复杂空间结构的公共建筑,也有大量超高层建筑,因此本规范参照行业标准《建筑变形测量规范》JGJ 8 - 2016的有关规定确定沉降观测精度等级和观测点测站高差中误差的限差,适用于不同的场地类别和地基基础设计等级的建筑工程沉降观测。

277

作为沉降观测的基本要求,在制定观测方案前,应确定沉降观测的精度等级。沉降观测的精度等级应根据现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007规定的建筑地基变形允许值,以及现行行业标准《建筑变形测量规范》JGJ 8的相关规定,确定最终沉降量观测中误差,并计算单位权中误差,求出观测点测站中误差后,按照本规范表20.2.2选定。

建筑物的沉降分为均匀沉降和差异沉降。均匀沉降一般不会对建筑物造成安全影响,但当沉降过大,将影响建筑物的正常使用。而差异沉降则不同,超过其允许变形值时会造成建筑物的破坏,威胁建筑物的安全,因此建筑物地基基础的安全主要由差异沉降来控制。按照现行国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068的规定,结构可靠性既包括适用性(正常使用)要求,也包括安全性要求。因此,沉降观测不但要测取沉降差,也要测取最终沉降量,由此可见,在确定沉降观测的精度等级时,不但要依据差异沉降的变形允许值来计算,也要参考绝对沉降量的计算结果。事实上,国际测量学会(FIC)的变形观测研究小组的报告就是这么认为的——“观测的中误差应小于变形允许值的1/10~1/20”。

20.2.5 按照不同的观测等级,参照行业标准《建筑变形测量规范》JGJ 8 - 2016的要求,规定了水准测量的仪器、视线长度、前后视距差、视线高度和限差。 20.2.6 测量仪器的可靠性直接关系到测量结果的准确性,水准仪经过检验校正后,还会存在残余误差,如微小的i角误差。当水准管气泡居中时,由于i角误差使得视准轴不处于精确水平的位置,会造成水准尺上的读数误差。在一个测站的水准测量中,如果前后视距相等,则i角误差对高差测量的影响可以消除,因此严格检校仪器和按水准测量技术要求视距差的长度,是降低本项误差的主要措施。水准尺的分划不精确、尺底磨损、尺身弯曲会给读数造成误差,因此应使用符合技术要求的水准尺。

一般而言,建筑地基基础沉降观测具有精度要求高、观测点次少的特点,应根据仪器的新旧程度、维修情况、使用频率、观测项目的精度等级和大小、观测结果的误差分析,制定并实施仪器的使用前检查和定期检查计划。

20.3 水准基点和观测点设置

278

20.3.1 水准基点要求建立在建筑物变形影响以外,且不受周围环境变化(如邻近施工、有震动源、抽降地下水等)影响的稳定地区,并应有一定的数量以资校核。

当利用基准桩作为基准点时,基准桩应进入基岩或低压缩性土层中,基准桩进入中风化岩层应不少于1m、进入低压缩性土层的深度应更深些。钢管可作为基准桩,在埋设好钢管后,应在管内充填水泥砂浆或水泥浆。

对于观测精度等级较低的沉降观测项目,也可以选用临近沉降已经稳定,且采用端承桩做基础的建筑物做临时水准基点。

20.3.3 本条文规定了观测点的设置要求,主要考虑了地质条件、地基变形特征以及建筑结构特点等几方面的因素。观测点直接埋设在拟观测的建(构)筑物上,不但要求设置牢固,便于观测,还要求形式美观,结构合理,且不破坏建(构)筑物的外观和使用。应当指出,尽管条文规定的比较细,仍应根据具体情况和观测要求,在保证技术可行,经济合理的条件下,制定观测方案。

对于平面扩建工程的监测项目,除按照本条文规定进行布点监测外,尚应对新旧基础交界处的基础进行监测。加层改造的监测项目,则应对加层部分基础及邻近基础进行布点测量。

对于基础检测发现有不合格但没有加固或经加固补强的监测项目,除按照本条文规定进行布点监测外,尚应对不合格基础或加固处理的基础及临近基础进行监测。

20.4 现场观测

20.4.3 根据场地地基类型和施工进程(加荷),分别按工业厂房、多(高)层民用建筑,规定了施工阶段的观测频次。由于广东省不良地质区域分布广泛,并且兴建的大型公共建筑和超高层建筑比较多,因此,对高层建筑和多层建筑,分别规定了观测频次。

装配式工业厂房可按回填基坑、安装柱子和屋架、砌筑墙体、设备安装等施工进度进行监测。

当地基基础经加固后,有时不能对所有加固基础进行检测,或检测难以直接全面反映加固效果,通过沉降观测来判断基础稳定性是一种必不可少的手段。

279

与正常施工不同,本条规定了更为严格的观测频次。

对于建于局部结构上的游泳池、水塔或油罐、工业厂房中的吊车、结构上承受振动荷载等有特殊荷载要求的观测项目,应按照有针对性的方案进行观测。如吊车试运行前后,在设计最大荷载下,各监测一次;游泳池、水塔或油罐应在试水前后各监测一次;结构上承受振动荷载的观测项目则应能反映出振动与沉降时程曲线,从而分析振动对建筑地基基础沉降的影响。

20.4.4 使用期的观测,应根据地基土类型和沉降速率来确定观测频次,并将施工期间与竣工后的观测频数与观测期限统一考虑。当有地区经验时,使用期的观测期限可以参照地区经验制定,当没有地区经验时,可参照如下规定:砂土地基2年,粘土地基5年,软土地基10年。

对地基基础验收资料不齐全的既有建筑,采用桩基或复合地基的房屋地基基础安全性没有直接有效可靠的检测评价手段,借助沉降观测的手段是目前较为可行的方法,因此,可参照国家标准《民用建筑可靠性鉴定标准》GB 50292-2015的规定并结合本规范规定的沉降观测方法,对既有建筑地基基础安全性进行评级。

20.4.5 某些建(构)筑物的沉降与外界因素关系密切,观测频次应随自然条件、荷载变化相应调整。对某些特殊观测项目,为了正确分析变形原因,在观测时应详细记录气象情况及荷载变化。

对于既有建筑,基础发生沉降或不均匀沉降而导致开裂,根据开裂发生的范围,可以整体监测,也可以局部监测;根据沉降速度的大小,确定监测的频次和期限。

20.4.6 沉降观测的误差除仪器误差外,还有观测误差和外界环境产生的误差。观测误差主要有水准管气泡居中误差、估读误差和水准尺倾斜误差。外界环境产生的影响有地球曲率的影响、大气折光的影响、温度变化的影响、仪器尺垫下沉的影响等。

20.4.7 条文中对于沉降稳定控制指标是依据行业标准《建筑变形测量规范》JGJ 8 - 2016的相关规定制定的。

20.5 数据分析与评价

280

20.5.1 沉降观测成果是分阶段提交的,对于每一次观测后的报表,可采用表格方式描述;对于工程竣工沉降观测报告和最终观测报告,应以文字和图表详细描述。

20.5.6 通过观测结果与国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007 - 2011所规定的地基变形允许值的比较,评价地基沉降是否满足规范要求。为了保证建筑物及周边环境在施工或运营期间的安全,当变形测量过程中出现各种异常或有异常趋势时,应立即报告委托方以便采取必要的安全措施。同时,应及时增加观测次数或调整变形测量方案,以获得更准确全面的变形信息。预警值通常取允许变形值的60%。

20.5.7 沉降观测报告应包括工程概况、测点布置、观测频次、仪器设备、观测情况、观测结果、结果分析评价以及相关图表。观测情况包括了施工进度、堆载分布、异常天气、裂缝等。对于正常施工的项目,观测结果分析应包括:最大沉降量和最大沉降速率的发生时段,最后三周期的沉降量和沉降速率,并计算基础倾斜,评价地基沉降是否稳定且满足规范要求。对于检测发现有不合格基础或基础经加固补强的监测项目,除按上述要求进行分析评价外,尚需对加固补强基础的稳定性做出判断。

281

附录E 地基系数与二次变形模量试验

E.4 检测数据分析与判定

E.4.1 本条是关于地基系数试验结果的整理,应注意下列几点:

1 根据试验结果绘出荷载强度与下沉量关系曲线(图E.4.1),并宜采用计算机或编制软件程序按二次方程拟合,绘制荷载强度与下沉量关系曲线;采用手工描绘曲线时,应使曲线圆滑,且尽量接近各点;

2 曲线的开始段呈凹形或不经过坐标原点时,应按下列规定进行修正: 1)采用计算机或编制软件程序绘制荷载强度与下沉量关系曲线时,曲线与纵坐标交点为修正后的原点(图15);

2)手工描绘荷载强度与下沉量关系曲线时,采用作图法修正(图15);试验结果曲线初始部分呈凹形时,应在曲线变曲率点引一切线与纵坐标相交于O1点,O1点即为修正后的原点。

oooS(mm) SS=1.253123(MPa)21sss321①②③

图15 荷载强度–下沉量(ζ–s)关系曲线修正示意图(图的左边标示删除) E.4.4 二次模量的确定,需要采用最小二乘法进行应力—沉降曲线拟合,应力—沉降曲线方程的系数是将测试值按最小二乘法计算得到的,用于计算系数的方程式为:

∑ ∑ ∑ (4) ∑ ∑ ∑ ∑ (5) ∑ ∑ ∑ ∑ (6)

式中: , ; , ; ; , ——分别为每级荷载的应力和相应的承压板

沉降量测试值。

282

附录K 荷载分散性锚杆补偿荷载整体张拉方法

K.0.1、K.0.2 补偿荷载整体张拉方法是荷载分散型锚杆为实现在最大试验荷载状态下,各组单元锚杆的理论荷载相等的一种张拉方法。

K.0.3 对由n组单元锚杆组成的压力分散型锚杆(拉力分散型锚杆类同),假设最大试验荷载为Qmax,各组单元锚杆的杆体自由段长度分别为Ltf1、Ltf2、…、Ltfi、…、Ltfn,且Ltf1>Ltf2>…>Ltfi>…>Ltfn,则第i组单元锚杆相对于第n组单元锚杆的差异张拉荷载ΔQi~n的计算公式推导如下:

对由n组单元锚杆同步张拉时,有:

Ltf1Ltf2...Ltfn,QiQmax (7)

i1n且:QiAEAEALtfiLtfiEALtfnLtfn,Q1为确保在最大试验荷载作用下,各组单元锚杆的荷载Qi’相等,即:

''Q1'Q2...Qi'...QnQmaxnQ,则需对各组单元锚杆进行差异荷载张拉,

其第i每组单元锚杆的差异张拉荷载可推导为:

Qi~nQnQiEA(LtfnLtfnLtfiLtfi)(LtfiLtfnLtfi)Qn,i=1~n (9)

经差异张拉后,再整体张拉有:

Qi'QiQi~nEA(LtfnLtfiLtfiLtfi)(LtfiLtfnLtfi)Qn

Qn(LtfiLtfnLtfi)QnQnQ, i=1~n (10)

对压力分散型锚杆:参与变形的杆体长度采用杆体自由段长度,即锚杆长度。对拉力分散型锚杆:参与变形的杆体长度采用自由段长度加1/2自由段长度。

对由n组单元锚杆组成的压力分散型锚杆(拉力分散型锚杆类同),差异张拉试验中,当从第1组(最长)单元锚杆开始,采用逐组递增的顺序进行差异张拉时,对第1~(k-1)组单元锚杆施加的第k级补偿荷载值(ΔQk)可推导如下(k=1,2,…,n,且当k=1时,取ΔQ1=0kN):

283

第1组单元锚杆相对于第1组单元锚杆的差异张拉荷载(ΔQ1)为:

ΔQ1=0 kN (11)

第1组单元锚杆相对于第2组单元锚杆的差异张拉荷载(ΔQ2)为:

Q2Q1~2Ltf1Ltf2Ltf1Q (12)

第1~2组单元锚杆相对于第3组单元锚杆的差异张拉荷载(ΔQ3)为:

Q3Q1~3Q2~3(Ltf1Ltf3Ltf1Ltf2Ltf3Ltf2)Q (13)

第1~k-1单元锚杆相对于第k单元锚杆的差异张拉荷载(ΔQk)为:

QkQi~k(i1i1kkLtfiLtfkLtfi)Q (14)

K.0.4 本条规定的目的是为了实现本规范第K.0.3条规定的差异荷载,以单元锚杆数为4组的荷载分散型锚杆为例,对张拉步骤简单说明如下:①安装第一组单元锚杆工具锚夹片,对第1组单元锚杆张拉至ΔQ2,②安装第二组单元锚杆工具锚夹片,对第1组和第2组单元锚杆共同张拉至ΔQ3,③安装第三组单元锚杆工具夹片,对前三组单元锚杆共同张拉至ΔQ4,④安装第四组单元锚杆工具夹片,对全部四组单元锚杆共同张拉至初始荷载ΔQ0。在初始荷载作用下,完成锚头位移基准值读数,即可进行后续试验了。

K.0.6 第i组单元锚杆初始荷载(Q0i)的确定:公式(K.0.6-1)、(K.0.6-2)中的第一项为ΔQi~n,是第i每组单元锚杆的差异张拉荷载,公式(K.0.6-1)、公式(K.0.6-2)中的第二项,是锚杆施加第n级差异张拉荷载值(ΔQn)后,张拉至初始荷载(Q0),第i组单元锚杆分担的相应初始荷载。

锚杆变形计算时作了如下假定:对拉力型锚杆,参与变形的杆体为杆体自由段与1/2杆体粘结段;对压力型锚杆,参与变形的杆体为杆体自由段。

284

因篇幅问题不能全部显示,请点此查看更多更全内容