桩承载力自平衡测试技术规程样本.doc

ICS93.020 DB32
P11
10001-1999

江苏省地方标准
DB32/T 291-1999

桩承载力自平衡测试技术规程

Technical Code for Self-Balanced Measurement
Method of pile Bearing Capacity

1999-01-01公布 1999-01-01实施

江苏省技术监督局江苏省建设委员会联合公布

江苏省 建设委员会技术监督局

苏建科（1999）182号
________________________________________________★______________________________________________
相关做好落实实施《桩承载力自平衡测试技术规程》
标准通知

各市建委、技术监督局：
由东南大学土木工程学院等单位编制《桩承载力自平衡测试技术规程》，业经审查，现同意为江苏省地方标准，编号DB32/T 291-1999，自1999年6月1日起实施。请相关单位做好组织实施工作。
该规程由江苏省工程建设标准设计站组织发行。

一九九九年四月二十六日（章）
抄送：省属勘察设计单位，省工程建设标准设计站

前 言

本规程是依据江苏省建委颁布发苏建科（1997）358号文要求，由东南大学土木工程学院会同江苏省建设工程质量监督站、南京市建筑工程质量监督站等相关单位共同编制而成。
本规程是依据东南大学土木工程学已经有试验研究结果，结合省内工程实践经验，针对自平衡试桩法特点，参考了《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）相关内容并征求了相关单位意见而编制。经数次审查、修改后定稿，作为江苏省地方标准。
在实施本规程过程中，主注意总结经验和积累资料，如发觉有需要修改或补充之处，请将意见和相关资料寄交东南大学土木工程学院（南京四牌楼2号，邮编210096），方便以后修订时参考。
本标准由江苏省建设委员会提出。
本标准主编单位：东南大学土木工程学院
南京市建筑工程质量监督总站
本标准主编人员：龚维明 蒋永生 刁爱国 毛龙泉 高乔明 郭正兴
薛国亚 梁书亭 李金根

目 录

1 总则 1
2 测试设备 1
3 试验方法 2
4 资料整理 2
5 单桩竖向极限承载力确实定 4
附录 5
条文说明 6

江苏省地方标准

桩承载力自平衡测试技术规程
DB32/T 291-1999

1 总 则
1.1 自平衡试桩法是靠近于竖向抗压（拔）桩实际工作条件一个试验方法，可确定单桩竖向抗压（拔）极限承载力和桩周土层极限侧摩阻力、桩端土极限端阻力。为使自平衡试桩法测试做到技术优异、经济合、安全可靠、确保质量，特制订本规程。
1.2 自平衡试桩法适适用于粘性土、粉土、砂土、岩层中钻孔灌注桩、人工挖孔桩、沉管灌注桩等，尤其适适用于传统静载试桩相当困难水上试桩、坡地试桩、基坑底试桩、狭窄场地试桩等情况。
对直径D≥1.5m试桩检测可采取小直径桩模拟测试以确定单位面积摩阻力、端阻力极限值，模拟桩直径不应小于800mm，最终依据实际尺寸经过换算确定单桩极限承载力。当埋设有桩身应力、应变测量元件时，尚可直接测定桩周各土层极限侧阻力。
1.3 用于工程桩承载力评价时，在同一条件下试桩数量不宜少于总桩数1%，工程总桩数在50根以内时不应少于2根，其它条件下不应少于3根。
1.4 从成桩到开始试验间歇时间：在桩身强度达成设计要求前提下，对于砂类土，不应小于10d；对于粉土和粘性土，不应少于15d。
1.5 试桩成桩工艺和质量控制标准应和工程桩一致。为缩短试桩养护时间，混凝土可合适提升强度等级，或掺入早强剂。

2 测试设备

2.1 试验加载采取专用荷载箱，必需经法定检测单位标定。荷载箱平放于试桩中心；荷载箱位移方向和桩身轴线夹角≤50，荷载箱极限加载能力应大于预估极限承载力1.2倍。
2.2 荷载和位移量测仪表：采取联于荷载箱压力表测定油压，依据荷载箱率定曲线换算荷载。试桩位移通常采取百分表或电子位移计测量。采取专用装置分别测定向上位移和向下位移。对于直径很大及有特殊要求桩型，可对称增加各一组位移测试仪表。固定和支承百分表夹具和基准梁在结构上应确保不受气温、振动及其它外界原因影响以预防发生竖向变位。
2.3 试桩和基准桩之间中心距离应大于等于3D且大于2.0m。
2.4 荷载箱宜在成孔以后，混凝土浇捣前设置。护管和钢筋笼焊接成整体，荷载箱和钢筋笼焊接在一起，护管还应和荷载箱顶盖焊接，焊缝应满足强度要求，并确保护管不渗漏水泥浆。荷载箱摆放处通常宜有加强方法，可配置加密钢筋网2层。在人工挖孔桩底用高强度等级砂浆或高强度等级混凝土将桩底抹平。
2.5 荷载箱摆设位置应依据地质汇报进行估算。当端阻力小于侧阻力时，荷载箱放在桩身平衡点处，使上、下段桩承载力相等以维持加载。当端阻力大于侧阻力时，可依据桩长径比、地质情况采取以下方法：
（a）许可情况下合适增加桩长；
（b）桩顶提供一定量配重；
（c）加载至摩阻力充足发挥，而端部采取1.2条方法测试单位面主动限值，再依据实际尺寸经换算后确定端阻力值。

3 试验方法

3.1 试验加载方法：采取慢速维持荷载法，即逐层加载，每级荷载达成相对稳定后方可加下一级荷载，直到试桩破坏，然后分级卸载到零。当考虑结合实际工程桩荷载特征，可采取多循环加、卸载法（每级荷载达成相对稳定后卸载到零）。当考虑缩短试验时间，对于工程桩作检验性试验，可采取快速维持荷载法，即通常每隔一小时加一级荷载。
3.2 加卸载和位移观察：
3.2.1 加载分级：每级加载为预估极限荷载1/10~1/15，第一级可按2倍分级荷载加荷。
3.2.2 位移观察：每级加载后在第1h内应在5、15、30、45、60（min）测读一次，以后每隔30min测读一次，每次测读值记入试验统计表（h、min分别表示小时及分钟）。
3.2.3 位移相对稳定标准：每一小时位移不超出0.1mm并连续出现两次（由1.5h内连续三次观察值计算），认为已达成相对稳定，可加下一级荷载。
3.2.4 终止加载条件：当出现下载情况之一时，即可终止加载。
（a）已达成极限加载值；
（b）某级荷载作用下，桩位移量为前一级荷载作用下位移量5倍；
（c）某级荷载作用下，桩位移量大于前一级荷载作用下位移量2倍，且经24h还未达成相对稳定；
（d）累计上拔量超出100mm。
3.2.5 卸载和卸载位移观察：每级卸载值为每级加载值2倍。每级卸载后隔15min测读一次残余沉降，读两次后，隔30min再读一次，即可卸下一级荷载，全部卸载后，隔3~4h再读一次。

4 资料整理

4.1 试验概况：整理成表格形式（见表4.1-1、表4.1-2、表4.1-3），并应对成桩和试验过程出现异常现象作补充说明。

单桩紧向静载试验概况表 表4.1-1
工程名称

地址

试验单位

试桩编号

桩型

试验起止时间

成桩工艺

桩断面尺寸（mm）

桩长

混凝土
强度等级
设计

灌注桩虚土厚度（m）

配筋
规格

配筋率（%）

实际

灌注充盈系数（%）

长度

综合柱状图 表4.1-2
层 次
土层名称
描 述
地质符号
相对标高
荷载箱位置
试桩平面部署示意图
1

2

3

4

5

土物理力学指标 表4.1-3
层次
深度（m）
γ
（kN/m3）
ω(%)
e
Sr
Wp(%)
Ip
Il
a1-2
(a2-3)
Es
(Mpa)
φ(o)
fk(kPa)
1

2

试验： 资料整理： 校核：

4.2 单桩竖向静载试验统计见表4.2。

单桩竖向静载试验统计表 表4.2
荷载
（kN）
观察时间
日/月时分
间隔时间
（min）
向上位移（mm）
向下位移（mm）
表1
表2
平均
累计
表1
表2
平均
累计

试验： 资料整理： 校核：

4.3 单桩竖向静载试验荷载—沉降汇总表4.3。

单桩竖向抗压静载试验结果汇总表 表4.3
序号
荷载
（kN）
历时(min)
向上位移(mm)
向下位移(mm)
本级
累计
本级
累计
本级
累计

试验： 资料整理： 校核：

4.4 确定单位竖向极限承载力：通常应绘制Q-S上、Q-S下，S上-lgt、S下-lgt、S上-lgQ、S下-lgQ曲线。
4.5 当进行桩身应力、应变测定时，应整理出相关数据统计表和绘制桩身轴力分布、侧阻力分布，桩端阻力-荷载、桩端阻力-沉降关系等曲线。

5 单桩竖向极限承载力确实定

5.1 依据位移随荷载改变特征确定极限承载力，对于陡变型Q-S曲线取Q-S曲线发生显著陡变起始点。
5.2 对缓变形Q-S曲线，按位移值确定极限值，极限侧阻取对应于向上位移S上=40~60mm对应荷载；极限端阻取S下=40~60mm对应荷载，或大直径桩S下=（0.03~0.06）D(D为桩端直径，大桩径取低值，小桩径取高值)对应荷载。
5.3 依据位移随时间改变特征确定极限承载力，下段桩取S-lgt曲线尾部出现显著向下弯曲前一级荷载值，上段桩取S-lgt曲线尾部出现显著向上弯曲前一级荷载值。
分别求得上、下段桩极限承载力Qu上、Qu下，然后考虑桩自重影响，得出单桩竖向抗压极限承载力为
　　　　　　 （1）
式中：W——荷载箱上部桩自重；
对于粘性土、粉土γ=0.8；对于砂土γ=0.7。
单桩竖向抗拔极限承载力为
Qu=Qu上 （2）
5.4 单桩竖向极限承载力标准值应依据试桩位置、实际地质条件、施工情况等综合确定，当各试桩条件基础相同时，单桩竖向极限承载力标准值可按下列步骤和方法确定。
5.4.1 计算试桩结果统计特征值。
（a）按上述方法，确定n根正常条件试桩极限承载力实测值Qui；
（b）按下式计算n根试桩实测极限承载力平均值Qum
(3)
（c）按下式计算每根试桩极限承载力实测值和平均值之比αi
αi=Qui/Qum (4)
下标i依据Qui值由小到大次序确定；
（d）按下式计算αi标准差Sn
(5)
5.4.2 确定单桩竖向极限承载力标准值Quk
（a）当Sn≤0.15时，Quk= Qum； （6）
（b）当Sn＞0.15时，Quk=λQum； （7）
5.4.3 单桩竖向极限承载力标准值折减系数λ，依据变量分布，按下列方法确定：
（a）当试桩数n=2时，按表5-1确定；
折减系数λ（n=2） 表5-1
α2 –α1
0.21
0.24
0.27
0.30
0.33
0.36
0.39
0.42
0.45
0.48
0.51
λ
1.00
0.99
0.97
0.96
0.94
0.93
0.91
0.90
0.88
0.87
0.85

（b）当试桩数n=3时，按表5-2确定；

折减系数λ（n=3） 表5-2
α2
α3-α1
λ
0.30
0.33
0.36
0.39
0.42
0.45
0.48
0.51
0.84
—
—
—
—
—
—
0.93
0.92
0.92
0.99
0.98
0.98
0.97
0.96
0.95
0.94
0.93
1.00
1.00
0.99
0.98
0.97
0.96
0.95
0.93
0.92
1.08
0.98
0.97
0.95
0.94
0.93
0.91
0.90
0.88
1.16
—
—
—
—
—
—
0.86
0.84

（c）当试桩数n≥4时按下式计算：
A0+ A1λ+ A2λ2+ A3λ3+ A4λ4=0 (8)
式中： ； （8-1）
（8-2）
（8-3）
（8-4）
（8-5）
取m=1，2……满足式（8）λ值即为所求。

附 录

为便于在实施本规程条文时区分对待，对要求严格程度不一样用词说明以下：
(a) 表示很严格，非这么做不可：
正面词采取“必需”；
反面词采取“严禁”。
(b) 表示严格，在正常情况均应这么做：
正面词采取“应”；
反面词采取“不应”或“不得”。
(c) 表示许可稍有选择，在条件许可时首先应这么做：
正面词采取“宜”；
反面词采取“不宜”。

江苏省地方标准
桩承载力自平衡测试技术规程

DB32/T 291-1999

条文说明
1 总 则

1.1 自平衡试桩法是靠近于竖向抗压(拔)桩实际工作条件试验方法。其关键装置是一个特制荷载箱，它和钢筋笼连接而安置于桩身下部。试验时，从桩顶经过输压管对荷载箱内腔施加压力，箱盖和箱底被推开，从而调动桩周土摩阻力和端阻力，直至破坏。将桩侧土摩阻力和桩底土阻力迭加而得到单桩抗压承载力，其测试原理见图1.1。自平衡测桩法含有很多优点：
(a)装置简单，不占用场地、不需运入数百吨或数千吨物料，不需构筑粗笨反力架；试验时十分安全，无污染；
(b)利用桩侧阻和端阻互为反力，直接测得桩侧阻力和端阻力；
(c)试桩准备工作省时省力；
(d)试验费用较省，和传统方法相比可节省试验费约30％~40％，具体百分比视桩和地质条件而定；
(e)试验后试桩仍可作为工程桩使用，必需时可利用输压管对桩底进行压力灌浆；
(f)在水上试桩、坡地试桩、基坑底试桩、狭窄场地试桩、斜桩、嵌岩桩、抗拔桩等情况下，该法更显示其优越性。
经过多项工程成功应用，表明了该项技术可靠性和显著技术经济效益。
本规程意在处理该测试方法在具体工程中应用相关技术问题。
本规程以《建筑桩基技术规范》(JGJ94—94)为依据，凡和规范JGJ94—94相同内容，本规程不再赘述。
1.2 依据多年实践表明，自平衡试桩法适适用于钻孔灌注桩，人工挖孔桩、沉管灌注桩，桩受力形式有：摩擦桩、端承摩擦桩、摩擦端承桩、端承校、抗拔桩。
应用场地除通常粘性土、粉土、砂土、岩层等常规场地外，现在已在坡地试桩、基坑底试桩、狭窄场地试桩、抗拔桩试桩取得成功。对于大吨位、大尺寸桩，采取自平衡法可方便地测得其承载力，但其代价也较大。因为该法可分别测得侧阻力、端阻力，故可求得单位面积侧阻力、端阻力。现在中国外全部常常优异行模拟桩测试，再依据实际尺寸换算求得大桩承载力，但模拟桩直径不应小于800mm，以防尺寸效应带来误差。
1.3 本条基础引用《建筑桩基技术规范》(JGJ94—94)第5.2.5条。反复赘述，仅是为了深入强调。
1.4 施工后土体强度所需恢复时间完全同JGJ94—94，因为该法测试施加力相当于传统堆载二分之一，故对桩身强度要求可合适放宽，通常混凝土浇捣后15d就可满足该法测试强度要求。

2 测试设备

2.1 加载用荷载箱是一特制油压千斤顶。它需要根据桩类型，截面尺寸和荷载等级专门设计生产，使用前必需按1.贴倍极限承载力进行标定，同时预防漏油。荷载箱必需平放在桩中心，以防产生偏心轴向力。当荷裁箱位移方向和桩身轴线方向夹角小于5。时，荷载箱在桩身轴线上产生力为99.6%所发出力，其偏心影响很小，可忽略不计。同时荷载箱设计加载能力通常远超出要求加载力，方便按要求加载尚来达成桩极限承载力时可继续加载。
2.2 本条基础引用《建筑桩基技术规范》(JGJ94-94)附录C第3条。
2.3 荷载箱通常部署在桩端周围，因为荷载箱产生向上和向下位移，同时向上力仅为传统堆载二分之一，加载对地面位移影响远小于传统堆载法影响；所以试桩和基准桩距离较传统方法略有减小。
2.4 在施工质量确保情况下，也可先浇捣荷载箱下混凝土，然后安放荷载箱，再浇捣上部混凝土。如人工扩底挖孔桩，就可先浇扩大头部分混凝土。然后再设荷载箱。位移棒护管严禁有孔洞，以防水泥浆漏进包裹住位移棒。
具体操作步骤以下：
(a)护管和钢筋笼焊接；
(b)位移棒摆在护管中；
(c)位移棒和荷载箱焊接；
(d)护管和荷载箱焊接；
(e)下放钢筋笼。
2.5 对于钻孔灌注桩及沉管灌注桩，荷载箱通常摆放在桩端上部位置，人工挖孔桩则摆放在桩端。当挖孔桩桩端承载力远大于侧阻力时，在实际工程中可采取以下方法：
(a)在抵达持力层后继续向下挖一小孔，单独测试小孔端阻力和侧阻力，供设计参考；
(b)在许可条件下，合适增加桩长以增大上部摩阻力；
(c)挖至岩层后，先开挖小孔在孔内做模拟试验，然后打掉小孔内混凝土，重新开挖至设计标高；
(d)也可加载至侧阻力充足发挥，测端部单位阻力，然后依据尺寸换算求得实际桩端阻力。

3 试验方法

3.1 本条完全引用《建筑桩基技术规范》附录C第7条。
3.2 本条基础引用《建筑桩基技术规范》附录C第8条。
累计上拔量超出100mm停止加载是引用《建筑桩基技术规范》附录D第0.6.4条。

4 资料整理

4.1~4.5 该条基础引用了《建筑桩基技术规范》附录C第9条。
因为承载力确实定和荷载箱位置相关，该法还同时测试向上位移，故在表格中增加该二项内容。

5 单桩竖向极限承载力确实定

5.1~5.3 基础引用了《建筑桩基技术规范》附录C第10条。
本法测试时，荷载箱上部桩身自重方向和桩侧阻力方向一致，故在判定桩侧阻力时应该扣除。本法测出上段桩摩阻力方向是向下，和常规摩阻力方向相反。传统加载时，侧阻力将使土层压密，而该法加载时，上段桩侧阻力将使土层减压松散，故该法测出摩阻力小于常规摩阻力，中国外大量对比试验已证实了该点。
现在国外对该法测试值怎样得出抗压桩承载力方法也不相同。有些国家将上，下两段实测值相迭加作为桩抗压极限承载力，这么偏于安全、保守。有些国家将上段摩阻力乘以1.5再和下段桩迭加而得抗压极限承载力。
中国则将向上、向下摩阻力依据土性划分，对于粘性土，向下摩阻力为(0.6—0.8)向上摩阻力；对于砂土，向下摩阻力为(0.5。0。7)向上摩阻力。依据我们在粘土地域做对比试验，其系数在0.73—0.8，本规程取值不仅可完全满足工程要求，而且是偏于安全。
对于缓变形f—5曲线，参考国外做法，将上下段桩按两根完全独立试桩取极限值，对于工程而言，已含有足够精度。
对于抗拔桩，荷载箱摆在设计桩端处。
5.4 该条完全引用了《建筑桩基技术规范》附录C第11条。