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；現場浸水載荷實驗；黃土濕陷實驗；膨脹土現場浸水載荷實驗等。

檢測內容：天然地基承載力，檢測數量不少于3點；復合地基承載力抽樣檢測數量為總樁數的0.5%～1.0%，且不少于3點，重要建筑應增加檢測點數。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《建筑地基基礎設計規范》（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2h內，每h的沉降量小于0.1mm時，則認為已趨穩定，可加下一級荷載。

（4）   當出現下列情況之一時，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）曲線出現陡降段；

③    在某一荷載下，24h內沉降速度不能達到穩定標準；

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《膨脹土地區建筑技術規范》（GBJ112）附錄三“現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定后再加下一級荷載。

（3）   連續2h的沉降量不大于0.1mm/2h時，即可認為沉降穩定。

（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定后，應停止浸水按規定繼續加荷直至達到破壞。

（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、濕陷系數等。有室內壓縮試驗載荷試驗、試坑浸水試驗。依據《濕陷性黃土地建筑規范》（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《建筑地基基礎設計規范》“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）   測量系統的初始穩定讀數觀測：加壓前，每隔10min讀數一次，連續三次讀數不變可開始試驗。

（3）   加載方式：單循環加載，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，以后每10min讀數一次。

（6）   穩定標準：連續三次讀數之差均不大于0.01mm。

（7）   終止加載條件：當出現下述現象之一時，即可終止加載；

①    沉降量讀數不斷變化，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，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，取安全系數為3；對中等風化巖需根據巖石的裂縫發育情況確定，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《建筑地基基礎設計規范》（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N10，

（3）   若N10，超過100或貫入250px 錘擊數超過50，則停止貫入；如需對下臥層繼續試驗，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《建筑地基基礎設計規范》（GB50007）、《袖珍貫入儀試驗規程》（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?。ㄒ话銥?0～40N），測定前應根據土層的軟硬程度，選擇能滿足測試范圍的、適宜的規格。

（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，連續貫入，直到規定的貫入深度（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，試樁數不宜少于總樁數的1%，并不應少于2根，工程總樁數50根以下不少于3根，當總樁數少于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場載荷試驗一樣，包括加荷與穩壓系統、測量系統和反力系統。加載反力裝置有壓重平臺、錨樁橫梁和錨樁壓重聯合反力裝置等，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?？拱屋d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，宜按現場浸水靜載荷試驗并結合地區建筑經驗確定。

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。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，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濟的方法。但由于動測的可靠程度還受設備、操作、環境等影響，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或修正系數；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，所以試樁數量不宜少于總樁數的20%，并不少于4根。

目前國內已用于工程檢驗的動測法根據樁基激振后樁土的相對位移或樁身所產生的應變量大小，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，使樁周土產生塑性變形，實測樁頂附近所受力和速度隨時間變化的規律，通過應力波理論分析得到樁土體系的有關參數。

（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測，選擇沉樁設備與工藝參數，選擇合理的樁型和樁長。

（2）   檢測數量

    高應變動測數量，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范決定增加試樁數量。

（3）   檢測方法

①    檢測前必須檢查儀器的使用狀態。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。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阻尼系數值，擬合計算樁數不宜少于試樁總數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（貫入度）接近

（5）   報告審核

①    波形及有關參數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；宜進行靜載荷試驗作為設計依據

  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，就會產生反射信號，反射信號由旋轉于樁頂的傳感器所接收，再對反射信號進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）   檢測數量

  采用隨機采樣的方式抽檢，進行低應變動測的樁數，不應少于總樁數的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、數據采集裝置、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生應力波，應力波沿樁身傳播至樁底或遇界面產生反射信號，再由傳感器接收，經分析計算，產生檢測結論。

（4）   結果評定

①    根據時域波形，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CASE法原理設計的專用儀器，試驗時用錘錘擊樁頂，然后根據樁頂實測到的力和速度隨時間變化的規律，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

 由激振系統電路放電，每次以模擬信號變成一組數據信號，然后輸入到信號處理機中，經過變換得出頻譜圖。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

 本方法有穩態激振和瞬態激振兩種方式，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。