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基桩自平衡静载试验作业指导书

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2020年4月19日
文档仅供参考

自平衡静载试验作业指导书

北京市建设工程质量第三检测所
2月

1依据标准
&《建筑桩基检测技术规范》（JGJ106- ）；
&《建筑桩基技术规范》（JGJ94- ）；
&《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63- ）；
&《桩承载力自平衡测试技术规程》（DB32/T291-1999）。
2试验目的
验证单桩竖向抗压极限承载能力；
给出各土层桩侧摩阻力和桩端支承力的承载力；
经过静载试验，为设计提供依据或施工工艺提供依据。
3适用范围
自平衡试桩法适用于粘性土、粉土、砂土、岩层中的钻孔灌注桩、人工挖孔桩、沉管灌注桩等，特别适用于传统静载试桩相当困难的水上试桩、坡地试桩、基坑底试桩、狭窄场地试桩等情况。
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的极限侧阻力。
4试验仪器设备
1. 桩基静载荷测试分析系统
2. 高压油泵站和荷载箱
3. 荷载量测：油压传感器量测荷载
4. 位移量测：位移传感器
5. 应变量测：应变采集仪
6. 基准梁、基准桩
5、检测流程
检测流程图见图1

图1 检测流程图
6、准备工作
6.1 前期内业
6.1.1资料准备、理论分析计算及方案编写
1）收集资料，了解试桩场地工程地质情况，试桩的基本情况（如桩长、桩径、砼强度等级、施工工艺等），以及桩的预估极限承载力值。
2）在征求设计人员及建设单位对试桩的试验要求和进度要求后，制定详细的试验方案（包括根据地勘资料进行桩基极限承载力分析并按自平衡法试桩理论进行计算确定平衡点及试验荷载值、确定应变计位置等）。
6.1.2仪器、设备测试元件的鉴定及标定
1）加载系统（电动油泵、高压油管、荷载箱等）
2）测试仪器的标定
6.2 荷载箱安装
荷载箱安装前必须对施工单位技术人员进行交底，并留存交底记录。具体技术交底内容如下：
1、成孔时严防偏孔、斜孔；注意孔内水头，防止反串塌孔。终孔时注意清孔，沉渣应小于50mm；
2、荷载箱应立放在平整地上与钢筋笼焊接，位移棒套管与钢筋笼适当固定，位移棒应按要求与荷载箱牢靠连接。荷载箱与钢筋笼焊接时，主筋与荷载箱焊接长度应大于35d（主筋直径）且不少于500mm。保证荷载箱与桩中心线的垂直度误差小于千分之三；
3、埋荷载箱前检查油管及位移棒套管长度、位置；
4、钢筋笼与荷载箱放入孔中后进行二次清孔；
5、埋完荷载箱，保护油管及钢管封头；
6、施工时，导管经过荷载箱到达桩端浇捣混凝土，当混凝土接近荷载箱时，拔导管速度应放慢，当荷载箱上部混凝土大于2.5m时导管底端方可拔过荷载箱，浇混凝土至设计桩顶；
7油管与主筋绑扎。
8、测试期间应保证供电（380V、220 V两种电源），试桩周围10米内不得有较大的振动。
6.3 注浆
当试验桩为工程桩时，必须对施工单位技术人员进行交底，并留存交底记录。在试验完成马上要求施工单位注浆。具体技术交底内容如下：
1、经过下位移管对荷载箱缝隙进行压水清洗，一管中压入清水，待另一管中流出的污水变成清水时，开始对荷载箱内的缝隙进行压浆；
2、压入的水泥浆水灰比为0.5～0.6，并掺入一定量微膨胀剂（配合比根据实验确定），确保浆体强度达到C40，无收缩。
3、压浆量以从一根声测管压入另一根声测管冒出新鲜水泥浆为准。然后封闭管头采用压力注浆，压力大于2.0MPa，压浆水泥量约0.8～0.1吨。
4、以压浆压力、压浆量双重控制。
6.4 现场工作
1 桩头处理，打开护管封头，进行超声波检测试验（由于荷载箱内设置连接件，探头可顺利经过，对桩身混凝土检测没有影响）；
2 检查荷载箱是否正常工作，仪器初调；
3 布置平衡梁（基准梁）。
4 搭设防风蓬架，尽量减少外部环境（风、温度）的影响。
7试验规定和要求
7.1开始试验时间
在桩身强度达到设计要求的前提下，对于砂类土，不应小于10d：对于粉土和粘性土，不应小于15d。本工程试验开始时间在桩身强度达到设计要求的前提下，成桩后15d试验前应采用超声波透射法检测桩身完整性。
7.2试验加载、卸载方式
加载采用慢速维荷法，分级荷载为每级加载为预估极限荷载的1/10～1/15，其中第一级可取分级荷载的2倍。卸载每级为加载时分级加载量的的2倍，逐级等量卸载。
7.3位移测读方式
位移观测采用电子位移传感器。其测读方式如下：
（1）每级荷载施加后第5、15、30、45、60分钟测度荷载箱顶底板位移量，以后每隔30分钟测读一次。
（2）桩沉降或上升稳定标准：位移相对稳定标准：每一小时的位移不超过0.1mm并连续出现两次（由1.5h内连续三次观测计算值），认为已达到相对稳定，可加下一级荷载。
（3）当位移速率达到相对稳定标准时，在施加下一级荷载。
（4）卸载时，每级荷载维持1小时，按第15、30、60分钟测读位移量后，即可卸下一级荷载。卸载至零后，应测读桩顶残余沉降量，维持时间为3小时，测度时间为第15、30分钟，以后每隔30分钟测读一次。
7.4基桩轴向应力测试
为了测定桩身轴向力PZ与钢筋应变计所受力Pi的关系，假定距荷载箱位置最近的断面为标准断面（标定断面），经过标定断面实测桩身应力—应变关系，便可计算其它量测断面的桩身轴向力PZ值。由于标定断面距荷载箱位置较近，因此标定断面上的桩身轴向力近似等于荷载箱处荷载Q。据此便可计算出标定断面处钢筋应力计所受的压应力，同时经过应变采集仪也能实测到钢筋应力计在荷载作用下的压应力。
7.5终止加载条件
当出现下列情况之一时，可终止加载：
（1）已达到极限加载值；
（2）某级荷载作用下，桩的位移量为前一级荷载作用下位移量的5倍；
（3）某级荷载作用下，桩的位移量大于前一级荷载作用下位移量的2倍，且经24h尚未达到相对稳定；
（4）累计上拔量超过100mm；
（5）位移达到荷载箱行程。
7.6 其它注意事项
（1）在试验设备、仪器仪表的运输过程中应确保其不损伤，以保证现场测试数据的准确无误。
（2）高压油泵等仪器设备应按照安全、方便、易操作的原则安放。
（3）测试现场所接电源必须符合临时架设电源线路的要求，禁止乱接电源、电线，防止漏电、触电等事故发生。
（4）发生事故应立即停止试验，保留现场，记录事故发生经过，配合调查人员调查。
8、试验资料的整理
8.1单桩竖向极限承载力的确定
（1）根据位移随荷载的变化特征确定极限承载力，对于陡变型Q-S曲线取Q-S曲线发生明显陡变的起始点。
（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对应的荷载，或大直径桩的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）的对应荷载。
（3）根据位移随时间的变化特征确定极限承载力，下段桩取S-lgt曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值，上段桩取S-lgt曲线尾部出现明显向上弯曲的前一级荷载值。分别求得上、下段桩的极限承载力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QU为：
QU=（QU上－W）∕+ QU下
式中：W—荷载箱上部桩自重；
对于粘性土、粉土=0.8；对于砂土=0.7
单桩竖向抗拔极限承载力为
Qu=Qu上
（4）依据规范根据试桩位置、实际地质条件、施工情况等综合确定单桩竖向极限承载力标准值。
8.2报告提供的内容
（1）单桩竖向抗压静载试验概况：整理成表格形式，并应对成桩和试验过程出现的异常现象作补充说明。
（2） 单桩竖向抗压静载试验记录单
（3） 单桩竖向抗压静载试验荷载－沉降汇总表。
（4）绘制有关试验成果曲线：为确定单桩竖向抗压极限承载力，一般绘制Q～S曲线、S～lgt曲线，S～lgQ曲线，以及其它辅助分析所需曲线。
（5）当进行桩身应力、应变和桩底反力测定时，应整理出有关数据的记录表和绘制桩身轴力分布、摩阻力分布，桩底反力-荷载关系等曲线。
（6）确定单桩竖向抗压极限承载力；划分桩侧总极限摩阻力和总极限端承力，并由此求出桩侧平均极限摩阻力（当进行分层测试时，应求出各层土的极限摩阻力）和极限端承力。
9、试验项目组人员组成及分工技术负责人
质量负责人
项目负责人
现场负责人
仪器操作员
数据记录员
测试分析员

10、 质量保证体系
1、在工程检测过程中严格遵守和执行国家行业有关检测计量的规范、规程和质量管理体系的要求、标准，把整个检测过程视为一系统工程，实行全面质量管理，保证检测工作的科学性、准确性、公正性。确保监测工作合格，争取优良的质量目标。
2、对检测过程的每个环节和质量要素进行有效的质量控制，确保检测质量符合规定的要求。
3、对检测报告和结论持谨慎态度，结论明确防止检测结果误判。
4、对于检测的全部仪器按《质量管理手册》规定进行检定、校验和检验。
5、检测结果不受行政、经济等因素影响。
11、 安全及环境保护
1、各种检测、操作人员须经安全培训，不得无证上岗，各种操作人员应配戴相应的安全防护用具和劳保用品。严禁操作人员违章作业，管理人员违章指挥。
2、检测中所用仪器、电器设备必须达到国家安全防护标准。
3、现场内各用电设施，特别是电焊、电热、电动工具，其装设使用应适合规范标准，维修保管应有专人负责。设备安装、调试时的照明，须用安全电压。