貴州地基檢測之地基承載力檢測

貴州地基檢測之地基承載力檢測

地基承載力檢測

一、    地基土載荷實驗

地基土載荷實驗用于確定巖土的承載力和變形特征等，包括：載荷實驗；現(xiàn)場浸水載荷實驗；黃土濕陷實驗；膨脹土現(xiàn)場浸水載荷實驗等。

檢測內容：天然地基承載力，檢測數(shù)量不少于3點；復合地基承載力抽樣檢測數(shù)量為總樁數(shù)的0.5%～1.0%，且不少于3點，重要建筑應增加檢測點數(shù)。CFG樁和素混凝土樁應做完整性檢測。

1．    地基土載荷實驗要點

用于確定地基土的承載力，依據(jù)《建筑地基基礎設計規(guī)范》（GB50007）。

（1）   基坑寬度不應小于壓板寬度或直徑的3倍。應注意保持實驗土層的原狀結構和天然濕度。宜在擬試壓表面用不超過20mm厚的粗、中砂層找平。

（2）   加荷等級不應少于8級。最大加載量不應少于荷載設計值的兩倍。

（3）   每級加載后，按間隔10、10、10、15、15min，以后為每隔0.5h讀一次沉降，當連續(xù)2h內，每h的沉降量小于0.1mm時，則認為已趨穩(wěn)定，可加下一級荷載。

（4）   當出現(xiàn)下列情況之一時，即可終止加載：

①    承壓板周圍的土明顯的側向擠出；

②    沉降s急驟增大，荷載-沉降（p-s）曲線出現(xiàn)陡降段；

③    在某一荷載下，24h內沉降速度不能達到穩(wěn)定標準；

④    s/b≥0.06（b:承壓板寬度或直徑）

（5）   承載力基本值的確定：

①    當p～s曲線上有明顯的比例界限時，取該比例界限所對應的荷載值；

②    當極限荷載能確定，且該值小于對應比例界限的荷載值的1.5倍時，取荷載極限值的一半；

③    不能按上述二點確定時，如壓板面積為0.25～0.50㎡,對低壓縮性土和砂土，可取s/b=0.01～0.015所對應的荷載值；對中、高壓縮性土可取s/b=0.02所對應的荷載值。

（6）   同一土層參加統(tǒng)計的實驗點不應少于3點，基本值的極差不得超過平均值的30%，取此平均值作為地基承載力標準值。

2. 現(xiàn)場試坑浸水試驗

  用于確定地基土的承載力和浸水時的膨脹變形量。依據(jù)《膨脹土地區(qū)建筑技術規(guī)范》（GBJ112）附錄三“現(xiàn)場浸水載荷試驗要點”。其操作重點：

（1）   承壓板面積不應小于0.5㎡。

（2）   分級加荷至設計荷載，當土的天然含水量大于或等于塑限含水量時，每級荷載可按25kPa增加。每組荷載施加后，按0.5h、1h各觀察沉降一次，以后每隔1h或更長時間觀察一次，直到沉降達到相對穩(wěn)定后再加下一級荷載。

（3）   連續(xù)2h的沉降量不大于0.1mm/2h時，即可認為沉降穩(wěn)定。

（4）   浸水水面不應高于承壓板底面，浸水期間每隔3d或3d以上觀察一次膨脹變形。連續(xù)兩個觀察周期內，其變形量不應大于0.1mm/3d，浸水時間不應少于兩周。

（5）   浸水膨脹變形達到相對穩(wěn)定后，應停止浸水按規(guī)定繼續(xù)加荷直至達到破壞。

（6）   應取破壞荷載的一半作為地基土承載力的基本值。

  3. 黃土濕陷性載荷試驗

      用于測定濕陷起始壓力、自重濕陷量、濕陷系數(shù)等。有室內壓縮試驗載荷試驗、試坑浸水試驗。依據(jù)《濕陷性黃土地建筑規(guī)范》（GBJ25）附錄六“黃土濕陷性試驗”。

    常用方法：

（1）   雙線法載荷試驗：在場地內相鄰位置的同一標高處，做兩個荷載試驗，其中一個在天然濕度的土層上進行；另一個在浸水飽和的土層上進行。

（2）   單線法載荷試驗：在場地內相鄰位置的同一標高處至少做3個不同壓力下的浸水載荷試驗。

（3）   飽水法載荷試驗：在浸水飽和的土層上做一個載荷試驗。

（4）   地基承載力標準值。同一土層參加統(tǒng)計的試驗點不應少于3點，當個點計算值的極差不超過平均值的30%時，取此平均值作為該土層的地基承載力標準值。

  4. 巖基載荷試驗要點

      用于確定巖基作為天然地基或樁基礎持力層時的承載力。依據(jù)《建筑地基基礎設計規(guī)范》“巖土載荷試驗要點”。其操作重點：

（1）   采用圓形剛性承壓板，直徑為300mm。當巖石埋藏深度較大時，可采用鋼筋混凝土樁，但樁周需采取措施以消除樁身與土之間的摩檫力。

（2）   測量系統(tǒng)的初始穩(wěn)定讀數(shù)觀測：加壓前，每隔10min讀數(shù)一次，連續(xù)三次讀數(shù)不變可開始試驗。

（3）   加載方式：單循環(huán)加載，荷載逐級遞增直到破壞，然后分級卸載。

（4）   荷載分級，第一級加載值為預估承載力設計值的1/5，以后每級1/10。

（5）   沉降量測讀：加載后立即讀數(shù)，以后每10min讀數(shù)一次。

（6）   穩(wěn)定標準：連續(xù)三次讀數(shù)之差均不大于0.01mm。

（7）   終止加載條件：當出現(xiàn)下述現(xiàn)象之一時，即可終止加載；

①    沉降量讀數(shù)不斷變化，在24h內，沉降速率有增大的趨勢；

②    壓力加不上或勉強加上而不能保持穩(wěn)定；

注：若限于加載能力，荷載也應增加到不少于設計要求的兩倍。

（8）   卸載觀測：每級卸載為加載時的兩倍，如為奇數(shù)，第一級可為三倍。每級卸載后，每隔10min測讀一次，測讀三次后可卸下一級荷載。全部卸載后，當測讀到0.5h回彈量小于0.01mm時，即認為穩(wěn)定。

（9）   承載力的確定

①    對應于P～S曲線上起始直線段的終點為比例界限。符合終止加載條件的前一級荷載即為極限荷載。對微風化巖及強風化巖，取安全系數(shù)為3；對中等風化巖需根據(jù)巖石的裂縫發(fā)育情況確定，將所得值與對應于比例界限的荷載相比較，取小值；

②    參加統(tǒng)計的試驗點不應小于3點，取最小值作為地基承載力標準值。

注：除強風化的情況外，巖石地基不進行深寬修正，標準值即為設計值。

  5. 輕便觸控試驗（輕型動力觸探）

    用于檢驗淺層土（如基槽）的均勻性，確定天然地基的容許承載力及檢驗填土的質量（干土質量密度）。依據(jù)《建筑地基基礎設計規(guī)范》（GB50007）。

      其試驗要點是：

（1）   先用輕便鉆具鉆至試驗土層標高，然后對所需實驗土層連續(xù)進行錘擊貫入觸探。

（2）   貫入時，落距為50±50px，使其自由下落，將探頭豎直打入土層中，每打入土層750px，記錄貫入錘擊數(shù)N10，

（3）   若N10，超過100或貫入250px 錘擊數(shù)超過50，則停止貫入；如需對下臥層繼續(xù)試驗，可用鉆具鉆穿堅實土層后再作試驗。

（4）   若需描述土層時，可將觸探桿拔出，取下探頭，換以輕便鉆頭，進行取樣。

（5）   本試驗一般最大貫入深度為4m，必要時可在貫入4.0m以后用鉆具擴孔再貫入2.0m

  6. 袖珍型土壤貫入儀試驗

      是一種微型靜力觸探工具，利用對貫入阻力的快速測定，確定地基土的容許承載力及相關的力學指標。依據(jù)《建筑地基基礎設計規(guī)范》（GB50007）、《袖珍貫入儀試驗規(guī)程》（CEC54：93）。

      貫入操作要點：

（1）   微型貫入儀，一般采用彈簧頂桿機構，設置的貫入阻力較小（一般為20～40N），測定前應根據(jù)土層的軟硬程度，選擇能滿足測試范圍的、適宜的規(guī)格。

（2）   測試前，應將貫入儀探頭擰下來，用布檫干凈后，再接回去擰緊，上平。每測一次都應清理一下探頭上的泥土，以免探頭滑動時，將泥土帶入套管內。貫入前，應將刻度歸零。

（3）   五指平握貫入儀的套管，將探頭垂直壓入土層中。施力要均勻緩慢，貫入速度1mm/s，連續(xù)貫入，直到規(guī)定的貫入深度（一般為10～20mm）。微型貫入儀貫入深度較小，貫入時眼睛要不停地注視，當貫入深度剛沒到土面時，立即停止貫入。但不可突然松手應逐步放松，以免彈力太大，影響數(shù)值的準確。在刻度桿直接讀取測試結果（貫入阻力P ）。

（4）   用上述方法，在同一試件上取4～5點，分別測出相應值P 后，求出平均值P （注意探頭的清理和刻度桿的歸零）?，F(xiàn)場測試應盡量避免在礫石和裂縫處貫入。

二、    單樁靜載荷試驗

樁的靜載試驗，一般和試樁同時進行，在同一條件下，試樁數(shù)不宜少于總樁數(shù)的1%，并不應少于2根，工程總樁數(shù)50根以下不少于3根，當總樁數(shù)少于50根時，不應少于2根。試驗內容有：單樁垂直靜載荷試驗、單樁抗拔載荷試驗、單樁浸水靜載荷試驗和單樁水平靜載荷試驗等。

1.    單樁垂直靜載荷試驗

目的為求得單樁承載力標準值Rk。單樁垂直靜載荷試驗設備同地基土現(xiàn)場載荷試驗一樣，包括加荷與穩(wěn)壓系統(tǒng)、測量系統(tǒng)和反力系統(tǒng)。加載反力裝置有壓重平臺、錨樁橫梁和錨樁壓重聯(lián)合反力裝置等，可依工程實際條件選用。

2.    單樁抗拔載荷試驗

抗拔力作用下樁的破壞有兩種形式，一是地基變形帶動周圍土體被拔出；一是樁身強度不夠，樁身被拉裂或拉斷。抗拔載荷試驗方法與壓樁試驗相同，只是施加荷載力的方向相反。

3.    單樁浸水靜載荷試驗

目的是確定濕陷性黃土場地上單樁容許承載力，宜按現(xiàn)場浸水靜載荷試驗并結合地區(qū)建筑經(jīng)驗確定。

4.    單樁水平靜載荷試驗

目的是采用接近于單樁的實際工作條件的試驗方法，來確定單樁的水平承載力和地基土的水平抗力系數(shù)。并可測得樁身應力變化情況，求得樁身彎距分布圖。

5.    單樁靜載荷試驗步驟：

（1）   結合實際條件和試驗內容，選定試驗設備；

（2）   規(guī)定載荷試驗條件，一般應通過試樁進行驗證后再修訂試驗條件；

（3）   加荷與卸荷；

（4）   資料整理：試驗原始記錄表、試驗概況、繪制有關曲線等；

（5）   成果分析與應用：單樁極限承載力Pu的確定，單樁承載力標準值Pk的確定，Pk=Pu / K，K 為安全系數(shù)，通常取2。并求出樁側平均極限摩阻力和極限端承力等。

三、    單樁動測試驗

采用各種動測方法求得單樁承載力及檢驗樁的質量是一種簡便經(jīng)濟的方法。但由于動測的可靠程度還受設備、操作、環(huán)境等影響，所以，在采用各種動測法時，均應滿足下列原則：應做足夠數(shù)量的動靜對比試驗，以檢驗方法本身的準確程度（誤差在一定范圍內），并確定相應的計算參數(shù)或修正系數(shù)；試驗本身可重復；系非破損試驗；方法簡便快捷。

因各種動測法本身有一定的測試誤差，所以試樁數(shù)量不宜少于總樁數(shù)的20%，并不少于4根。

目前國內已用于工程檢驗的動測法根據(jù)樁基激振后樁土的相對位移或樁身所產(chǎn)生的應變量大小，分為高應變和低應變兩大類。

1.    高應變動測

高應變動測是指采用錘沖擊樁頂，使樁周土產(chǎn)生塑性變形，實測樁頂附近所受力和速度隨時間變化的規(guī)律，通過應力波理論分析得到樁土體系的有關參數(shù)。

（1）   檢測目的

    確定單樁豎向承載力，采用實測曲線擬合分析時，可以得到樁側與樁端土阻力分布，模擬靜載荷試驗的p – s曲線；檢測樁身結構完整性，判斷樁身質量及缺陷位置；打樁時檢測樁身應力和進行樁錘效率的監(jiān)測，選擇沉樁設備與工藝參數(shù)，選擇合理的樁型和樁長。

（2）   檢測數(shù)量

    高應變動測數(shù)量，在地質條件相近、樁型和施工條件相同時，不宜少于總樁數(shù)2%，并不應少于5根。對于一柱一樁的建筑物、構筑物應全部進行完整性檢測，對非一柱一樁時，當工程地質條件復雜，或對樁基施工質量有疑問時，應由設計方按有關規(guī)范決定增加試樁數(shù)量。

（3）   檢測方法

①    檢測前必須檢查儀器的使用狀態(tài)。每年應由國家法定計量單位進行標定，精度要達2%以上。

試驗用錘擊必須具備足夠的錘擊能量

②    對需要進行檢測的混凝土灌注樁，樁身混凝土強度滿足大于等于28d 的強度，樁頂必須處理，要鑿除頂部強度較低的混凝土，將樁接長至地坪以上1.5～2倍樁經(jīng)處，所有主筋均需接至樁頂保護層以下并對樁頂進行加強保護，樁頂混凝土≥C30。同時在錘與樁頂之間設置；有效墊層。

③    在樁身兩側對稱安裝兩只加速傳感器和應變傳感器。它們與樁頂之間的距離應≥1.5倍樁經(jīng)。在進行高應變動測時，必須同時量測每次錘擊下樁的最終貫入度。為使樁周土產(chǎn)生塑性變形，單擊貫入度不宜小于2.0mm。應力和加速度必須隨時間連續(xù)測定和采樣。在檢測過程中要不斷比較樁身材料實測阻抗與理論阻抗的關系，錘擊時實測力與速度峰值應成正比，如果不符，應立即停捶檢查。高應變試驗應采用實測曲線擬合分析確定CASE阻尼系數(shù)值，擬合計算樁數(shù)不宜少于試樁總數(shù)30%并不少于5根。

（4）   結果評定

①    應力不應有負值；

②    應力和速度的尾部應歸零

③    一般情況下t1-t2時間段（速度曲線）在F（t）（力曲線）的下方

④    信號前沿，Z.?V(T)和F(t)曲線基本重合，且共同達到峰值

⑤    FMX(最大打擊力)與FHM（根據(jù)錘擊動量估算的最大打擊力）接近、

⑥    最大的動位移超過2～5mm

⑦    信號無交流震蕩干擾

⑧    樁底反射明顯

⑨    信號不削頂

⑩    用擬合法時，擬合曲線完成或擬合系數(shù)值，灌注樁不宜大于5%，預制樁不宜大于3%

?    用擬合法時，計算與實測的錘擊數(shù)（貫入度）接近

（5）   報告審核

①    波形及有關參數(shù)是否符合上述結果評定的要求

②    報告中有部分或全部采用擬合法計算承載力

③    實測承載力應與設計承載力對照

④    高應變動測可用與部分驗收，不宜作為設計依據(jù)；宜進行靜載荷試驗作為設計依據(jù)

  2、低應變動測

      低應變動測主要采用彈性反射法。它是將樁視為一維的彈性桿件，在樁頂施加一沖擊力，產(chǎn)生應力波。應力波沿樁身傳播，當遇到波阻抗存在差異的界面，就會產(chǎn)生反射信號，反射信號由旋轉于樁頂?shù)膫鞲衅魉邮眨賹Ψ瓷湫盘栠M行分析以判斷樁的質量情況。

（1）   檢測目的

主要對各類灌注樁進行質量普查，檢查樁身完整性，是否有斷樁、夾泥、離析、縮頸等缺陷存在并基本定位。對鋼筋混凝土預制樁、預應力混凝土樁、鋼管樁等樁，主要用于檢查樁身完整性。

（2）   檢測數(shù)量

  采用隨機采樣的方式抽檢，進行低應變動測的樁數(shù)，不應少于總樁數(shù)的30%，且不得少于10根，對于獨立承臺形式的樁基礎工程必須增加檢測比例直到100%檢測。

動測后不合格的樁比例過高時（占抽檢總數(shù)5%以上），宜以相同的百分比進行擴大抽檢，設計單位認為需要時，可擴大到普檢。

對同一工程中的同一批樁中有疑異的樁，宜采用多種方法同時進行檢測，并進行綜合分析

（3）   檢測方法

  檢測前，先進行截樁處理至設計標高，鑿去疏松部分后用砂輪磨平，安裝傳感器、放大器、數(shù)據(jù)采集裝置、記錄顯示器（目前常用的PIT動測儀已一體化）。然后在樁頂施加沖擊力產(chǎn)生應力波，應力波沿樁身傳播至樁底或遇界面產(chǎn)生反射信號，再由傳感器接收，經(jīng)分析計算，產(chǎn)生檢測結論。

（4）   結果評定

①    根據(jù)時域波形，比較入射波于反射波到達時刻及其振幅、相位、頻率等特征，進行判斷和計算；而波阻抗Z=ｐVA, ｐ為密度、V為速度、A為截面積，很顯然，波阻抗的差異主要來源于密度、面積的變化。當樁的密度變化大時，就可能存在著混凝土的疏松、夾泥、離析等；面積變化大時，就可能存在擴頸、縮頸、裂縫、斷樁等。波阻抗差異越大，反射信號就越強烈。

②    完整性良好的單樁具有下列特征：

a.    樁底反射明顯，無缺陷反射波存在（需要說明，無樁底反射的不一定是壞樁，有樁底反射的一定是好樁）

b.    波形規(guī)則，波列清晰，完整樁之間波形特征相似

c.    樁身混凝土平均波速較高

③    完整性存在缺陷的樁具有下列情況：

a.    樁的界面反射明顯，反射信號到達要小于樁底反射時刻

b.    波形受到干涉，波的振幅、相位、頻率相對正常樁的波形出現(xiàn)異常，缺陷嚴重時，易形成多次反射，振幅較大

④    低應變動測樁身質量評定等級宜為四類（重點）：

a.    無缺陷的完整樁

b.    有輕度缺陷，但基本不影響原設計樁身結構強度的樁

c.    有明顯缺陷，影響原設計樁身結構強度的樁（可部分利用或降級使用）；

d.    有嚴重缺陷的樁（廢樁）。

（5）   報告審核

①    審核報告結論是否符合規(guī)范要求

②    審看波形圖

      無缺陷波形圖，有樁底反射；有淺部缺陷波形圖；有兩次反射的波形圖

3. 目前有關常用的動測法介紹如下：

（1）打樁分析儀法

 是采用大應變打樁分析儀檢測樁的承載力，大應變PDA是根據(jù)CASE法原理設計的專用儀器，試驗時用錘錘擊樁頂，然后根據(jù)樁頂實測到的力和速度隨時間變化的規(guī)律，通過簡單計算確定壯的承載力和斷樁結構的完整性，包括缺陷程度和缺陷位置。分析、顯示、記錄由打樁分析儀及配套儀器自行完成

（2）水電效應法

 由激振系統(tǒng)電路放電，每次以模擬信號變成一組數(shù)據(jù)信號，然后輸入到信號處理機中，經(jīng)過變換得出頻譜圖。是利用測出的波形曲線和頻譜曲線的形態(tài)來判斷斷樁的位置。

（3）應力波反射法

 當應力波在一根均勻的桿件中傳播時，其大小不發(fā)生變化，波的傳播方向與壓縮波中質點運動方向相同，于拉伸波中質點運動方向相反，應力波反射法檢測樁的完整性就是利用應力波的這種特征。當樁身某截面出現(xiàn)擴頸、縮頸、斷裂或有泥餅等情況時，就引起阻抗的變化，從而使一部分波產(chǎn)生反射并到達樁頂，由在樁頂安裝的拾振器測試并記錄下來，則可判斷出樁的結構完整程度。

（4）聲波透射法

 此法是利用波幅比聲速對缺陷反應更靈敏，使用接受信號能量平均值的一半作為判定缺陷臨界值。此法適用于檢測樁經(jīng)大于0.6m的混凝土灌注樁的完整性。

（5）機械阻抗法

 本方法有穩(wěn)態(tài)激振和瞬態(tài)激振兩種方式，適用于檢測樁身混凝土的完整性，推定缺陷類型及其在樁身中的部位。