站內(nèi)公告


中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)
建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范
Technical Code for Testing of Building Foundation Piles
JGJ 106—2003
批準(zhǔn)部門(mén):中華人民共和國(guó)建設(shè)部
施行日期:2003年7月1日
2003?北京
前 言
根據(jù)建設(shè)部建標(biāo)[2000]284號(hào)文的要求,規(guī)范編制組經(jīng)過(guò)廣泛調(diào)查研究,認(rèn)真總結(jié)國(guó)內(nèi)外工程基樁檢測(cè)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和科研成果,并在廣泛征求意見(jiàn)的基礎(chǔ)上,制定了本規(guī)范。
本規(guī)范的主要技術(shù)內(nèi)容是:總則、術(shù)語(yǔ)和符號(hào)、基本規(guī)定、單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)、單樁豎向抗拔靜載試驗(yàn)、單樁水平靜載試驗(yàn)、鉆芯法、低應(yīng)變法、高應(yīng)變法、聲波透射法等。
本規(guī)范由建設(shè)部負(fù)責(zé)管理和對(duì)強(qiáng)制性條文的解釋,由主編單位負(fù)責(zé)具體技術(shù)內(nèi)容的解釋。
本規(guī)范主編單位:中國(guó)建筑科學(xué)研究院(地址:北京市北三環(huán)東路30號(hào),郵編:100013)
本規(guī)范參加編寫(xiě)單位:廣東省建筑科學(xué)研究院
上海港灣工程設(shè)計(jì)研究院
冶金工業(yè)局工程質(zhì)量監(jiān)督總站檢測(cè)中心
中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所
深圳市勘察研究院
遼寧省建設(shè)科學(xué)研究院
河南省建筑工程質(zhì)量檢驗(yàn)測(cè)試中心站
福建省建筑科學(xué)研究院
上海市建筑科學(xué)研究院
本規(guī)范主要起草人:陳 凡 徐天平 朱光裕 鐘冬波
劉明貴 劉金礪 葉萬(wàn)靈 滕延京
李大展 劉艷玲 關(guān)立軍 李榮強(qiáng)
王敏權(quán) 陳久照 趙海生 柳 春
季滄江
目 次
1 總 則 ………………………………………………………………………… 1
2 術(shù)語(yǔ)、符號(hào) ……………………………………………………………………… 2
2.1 術(shù) 語(yǔ)……………………………………………………………………… 2
2.2 符 號(hào)……………………………………………………………………… 3
3 基本規(guī)定 ………………………………………………………………………… 5
3.1 檢測(cè)方法和內(nèi)容…………………………………………………………………5
3.2 檢測(cè)工作程序……………………………………………………………………5
3.3 抽檢數(shù)量……………………………………………………………………… 7
3.4 驗(yàn)證與擴(kuò)大檢測(cè)…………………………………………………………………9
3.5 檢測(cè)結(jié)果評(píng)價(jià)和檢測(cè)報(bào)告……………………………………………………… 9
3.6 檢測(cè)機(jī)構(gòu)和檢測(cè)人員 ………………………………………………………… 10
4 單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn) …………………………………………………………11
4.1 適用范圍 ………………………………………………………………………11
4.2 儀器設(shè)備及其安裝 …………………………………………………………… 11
4.3 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè) ………………………………………………………………………12
4.4 檢測(cè)數(shù)據(jù)分析與判定 ………………………………………………………… 14
5 單樁豎向抗拔靜載試驗(yàn)………………………………………………………… 16
5.1 適用范圍 ………………………………………………………………………16
5.2 儀器設(shè)備及其安裝 …………………………………………………………… 16
5.3 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè) ………………………………………………………………………16
5.4 檢測(cè)數(shù)據(jù)分析與判定 ………………………………………………………… 17
6 單樁水平靜載試驗(yàn)……………………………………………………………… 19
6.1 適用范圍 ………………………………………………………………………19
6.2 儀器設(shè)備及其安裝 …………………………………………………………… 19
6.3 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè) ………………………………………………………………………20
6.4 檢測(cè)數(shù)據(jù)分析與判定 ………………………………………………………… 20
7 鉆 芯 法………………………………………………………………………… 23
7.1 適用范圍 ………………………………………………………………………23
7.2 設(shè) 備 ……………………………………………………………………23
7.3 現(xiàn)場(chǎng)操作 ……………………………………………………………………23
7.4 芯樣試件截取與加工 …………………………………………………………24
7.5 芯樣試件抗壓強(qiáng)度試驗(yàn) ………………………………………………………25
7.6 檢測(cè)數(shù)據(jù)分析與判定 …………………………………………………………25
8 低應(yīng)變法…………………………………………………………………………27
8.1 適用范圍 …………………………………………………………………… 27
8.2 儀器設(shè)備 …………………………………………………………………… 27
8.3 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè) …………………………………………………………………… 27
8.4 檢測(cè)數(shù)據(jù)分析與判定………………………………………………………… 28
9 高應(yīng)變法 ……………………………………………………………………… 31
9.1 適用范圍 …………………………………………………………………… 31
9.2 儀器設(shè)備 …………………………………………………………………… 31
9.3 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè) …………………………………………………………………… 31
9.4 檢測(cè)數(shù)據(jù)分析與判定………………………………………………………… 33
10 聲波透射法 ………………………………………………………………………38
10.1 適用范圍…………………………………………………………………… 38
10.2 儀器設(shè)備…………………………………………………………………… 38
10.3 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)…………………………………………………………………… 38
10.4 檢測(cè)數(shù)據(jù)分析與判定 …………………………………………………………39
附錄A 樁身內(nèi)力測(cè)試………………………………………………………………44
附錄B 混凝土樁樁頭處理…………………………………………………………48
附錄C 靜載試驗(yàn)記錄表……………………………………………………………49
附錄D 鉆芯法檢測(cè)記錄表…………………………………………………………50
附錄E 芯樣試件加工和測(cè)量………………………………………………………51
附錄F 高應(yīng)變法傳感器安裝………………………………………………………52
附錄G 試打樁與打樁監(jiān)控…………………………………………………………54
G.1 試打樁……………………………………………………………………… 54
G.2 樁身錘擊應(yīng)力監(jiān)測(cè) ……………………………………………………………54
G.3 錘擊能量監(jiān)測(cè)…………………………………………………………………55
附錄H 聲測(cè)管埋設(shè)要點(diǎn)……………………………………………………………56
本規(guī)范用詞說(shuō)明………………………………………………………………………57
條文說(shuō)明
1 總 則
1.0.1 為了確?;鶚稒z測(cè)工作質(zhì)量,統(tǒng)一基樁檢測(cè)方法,為設(shè)計(jì)和施工驗(yàn)收提供可靠依據(jù),使基樁質(zhì)量檢測(cè)工作符合安全適用、技術(shù)先進(jìn)、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、正確評(píng)價(jià)的要求,制定本規(guī)范。
1.0.2 本規(guī)范適用于建筑工程基樁的承載力和樁身完整性的檢測(cè)與評(píng)價(jià)。
1.0.3 基樁檢測(cè)方法應(yīng)根據(jù)各種檢測(cè)方法的特點(diǎn)和適用范圍,考慮地質(zhì)條件、樁型及施工質(zhì)量可靠性、使用要求等因素進(jìn)行合理選擇搭配。基樁檢測(cè)結(jié)果應(yīng)結(jié)合上述因素進(jìn)行分析判定。
1.0.4 建筑工程基樁的質(zhì)量檢測(cè)除應(yīng)執(zhí)行本規(guī)范外,尚應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行的有關(guān)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。
2 術(shù)語(yǔ)、符號(hào)
2.1 術(shù) 語(yǔ)
2.1.1 基樁 Foundation pile
樁基礎(chǔ)中的單樁。
2.1.2 樁身完整性 Pile integrity
反映樁身截面尺寸相對(duì)變化、樁身材料密實(shí)性和連續(xù)性的綜合定性指標(biāo)。
2.1.3 樁身缺陷 Pile defects
使樁身完整性惡化,在一定程度上引起樁身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和耐久性降低的樁身斷裂、裂縫、縮頸、夾泥(雜物)、空洞、蜂窩、松散等現(xiàn)象的統(tǒng)稱。
2.1.4 靜載試驗(yàn) Static loading test
在樁頂部逐級(jí)施加豎向壓力、豎向上拔力和水平推力,觀測(cè)樁頂部隨時(shí)間產(chǎn)生的沉降、上拔位移和水平位移,以確定相應(yīng)的單樁豎向抗壓承載力、單樁豎向抗拔承載力和單樁水平承載力的試驗(yàn)方法。
2.1.5 鉆芯法 Core drilling method
用鉆機(jī)鉆取芯樣以檢測(cè)樁長(zhǎng)、樁身缺陷、樁底沉渣厚度以及樁身混凝土的強(qiáng)度、密實(shí)性和連續(xù)性,判定樁底巖土性狀的方法。
2.1.6 低應(yīng)變法 Low strain integrity testing
采用低能量瞬態(tài)或穩(wěn)態(tài)激振方式在樁頂激振,實(shí)測(cè)樁頂部的速度時(shí)程曲線或速度導(dǎo)納曲線,通過(guò)波動(dòng)理論分析或頻域分析,對(duì)樁身完整性進(jìn)行判定的檢測(cè)方法。
2.1.7 高應(yīng)變法 High strain dynamic testing
用重錘沖擊樁頂,實(shí)測(cè)樁頂部的速度和力時(shí)程曲線,通過(guò)波動(dòng)理論分析,對(duì)單樁豎向抗壓承載力和樁身完整性進(jìn)行判定的檢測(cè)方法。
2.1.8 聲波透射法 Crosshole sonic logging
在預(yù)埋聲測(cè)管之間發(fā)射并接收聲波,通過(guò)實(shí)測(cè)聲波在混凝土介質(zhì)中傳播的聲時(shí)、頻率和波幅衰減等聲學(xué)參數(shù)的相對(duì)變化,對(duì)樁身完整性進(jìn)行檢測(cè)的方法。
2.2 符 號(hào)
2.2.1 抗力和材料性能
c——樁身一維縱向應(yīng)力波傳播速度(簡(jiǎn)稱樁身波速);
E——樁身材料彈性模量;
fcu——混凝土芯樣試件抗壓強(qiáng)度;
m——地基土水平土抗力系數(shù)的比例系數(shù);
Qu ——單樁豎向抗壓極限承載力;
Ra ——樁豎向抗壓承載力特征值;
Rc ——由凱司法判定的單樁豎向抗壓承載力;
Rx——缺陷以上部位土阻力的估計(jì)值;
v ——樁身混凝土聲速;
Z ——樁身截面力學(xué)阻抗;
ρ—— 樁身材料質(zhì)量密度。
2.2.2 作用與作用效應(yīng)
F ——錘擊力;
H——單樁水平靜載試驗(yàn)中作用于地面的水平力;
P ——芯樣抗壓試驗(yàn)測(cè)得的破壞荷載;
Q ——單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)中施加的豎向荷載、樁身軸力;
s ——樁頂豎向沉降、樁身豎向位移;
U ——單樁豎向抗拔靜載試驗(yàn)中施加的上拔荷載;
V ——質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度;
Y0——水平力作用點(diǎn)的水平位移;
δ ——樁頂上拔量;
σs ——鋼筋應(yīng)力。
2.2.3 幾何參數(shù)
A ——樁身截面面積;
B ——矩形樁的邊寬;
b0——樁身計(jì)算寬度;
D——樁身直徑(外徑);
d ——芯樣試件的平均直徑;
I —— 樁身?yè)Q算截面慣性矩;
l′ ——每檢測(cè)面相應(yīng)兩聲測(cè)管的外壁間凈距離;
L——測(cè)點(diǎn)下樁長(zhǎng);
x——傳感器安裝點(diǎn)至樁身缺陷的距離;
z ——測(cè)點(diǎn)深度。
2.2.4 計(jì)算系數(shù)
Jc——?jiǎng)P司法阻尼系數(shù);
α——樁的水平變形系數(shù);
β——高應(yīng)變法樁身完整性系數(shù);
λ——樣本中不同統(tǒng)計(jì)個(gè)數(shù)對(duì)應(yīng)的系數(shù);
νy ——樁頂水平位移系數(shù);
ξ ——混凝土芯樣試件抗壓強(qiáng)度折算系數(shù)。
2.2.5 其他
Am ——聲波波幅平均值;
Ap ——聲波波幅值;
a ——信號(hào)首波峰值電壓;
a0 ——零分貝信號(hào)峰值電壓;
cm——樁身波速的平均值;
f ——頻率、聲波信號(hào)主頻;
n——數(shù)目、樣本數(shù)量;
sx ——標(biāo)準(zhǔn)差;
T ——首波周期;
t ′——幾何因素聲時(shí)修正值;
t0 ——儀器系統(tǒng)延遲時(shí)間;
t1 ——速度第一峰對(duì)應(yīng)的時(shí)刻;
tc ——聲時(shí);
ti ——時(shí)間、聲時(shí)測(cè)量值;
tr ——錘擊力上升時(shí)間;
tx ——缺陷反射峰對(duì)應(yīng)的時(shí)刻;
v0——聲速的異常判斷值;
vc——聲速的異常判斷臨界值;
vL——聲速低限值;
vm——聲速平均值;
Δf —— 幅頻曲線上樁底相鄰諧振峰間的頻差;
Δf ′ —— 幅頻曲線上缺陷相鄰諧振峰間的頻差;
ΔT —— 速度波第一峰與樁底反射波峰間的時(shí)間差;
Δtx —— 速度波第一峰與缺陷反射波峰間的時(shí)間差。
3 基本規(guī)定
3.1 檢測(cè)方法和內(nèi)容
3.1.1 工程樁應(yīng)進(jìn)行單樁承載力和樁身完整性抽樣檢測(cè)。
3.1.2 基樁檢測(cè)方法應(yīng)根據(jù)檢測(cè)目的按表3.1.2選擇。
檢測(cè)方法及檢測(cè)目的 表3.1.2
檢測(cè)方法 檢 測(cè) 目 的
單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)
確定單樁豎向抗壓極限承載力;
判定豎向抗壓承載力是否滿足設(shè)計(jì)要求;
通過(guò)樁身內(nèi)力及變形測(cè)試,測(cè)定樁側(cè)、樁端阻力;
.驗(yàn)證高應(yīng)變法的單樁豎向抗壓承載力檢測(cè)結(jié)果
單樁豎向抗拔靜載試驗(yàn)
確定單樁豎向抗拔極限承載力;
判定豎向抗拔承載力是否滿足設(shè)計(jì)要求;
通過(guò)樁身內(nèi)力及變形測(cè)試,測(cè)定樁的抗拔摩阻力
單樁水平靜載試驗(yàn)
確定單樁水平臨界和極限承載力,推定土抗力參數(shù);
判定水平承載力是否滿足設(shè)計(jì)要求;
通過(guò)樁身內(nèi)力及變形測(cè)試,測(cè)定樁身彎矩和撓曲
鉆芯法 檢測(cè)灌注樁樁長(zhǎng)、樁身混凝土強(qiáng)度、樁底沉渣厚度,判定或鑒別樁底巖土性狀,判定樁身完整性類別
低應(yīng)變法 檢測(cè)樁身缺陷及其位置,判定樁身完整性類別
高應(yīng)變法
判定單樁豎向抗壓承載力是否滿足設(shè)計(jì)要求;
檢測(cè)樁身缺陷及其位置,判定樁身完整性類別;
分析樁側(cè)和樁端土阻力
聲波透射法 檢測(cè)灌注樁樁身混凝土的均勻性、樁身缺陷及其位置,判定樁身完整性類別
3.1.3 樁身完整性宜采用兩種或兩種以上的檢測(cè)方法進(jìn)行檢測(cè)。
3.1.4 基樁檢測(cè)除應(yīng)在施工前和施工后進(jìn)行外,尚應(yīng)采取符合本規(guī)范規(guī)定的檢測(cè)方法或?qū)I(yè)驗(yàn)收規(guī)范規(guī)定的其他檢測(cè)方法,進(jìn)行樁基施工過(guò)程中的檢測(cè),加強(qiáng)施工過(guò)程質(zhì)量控制。
3.2 檢測(cè)工作程序
3.2.1 檢測(cè)工作的程序,應(yīng)按圖3.2.1進(jìn)行:
圖3.2.1 檢測(cè)工作程序框圖
3.2.2 調(diào)查、資料收集階段宜包括下列內(nèi)容:
1 收集被檢測(cè)工程的巖土工程勘察資料、樁基設(shè)計(jì)圖紙、施工記錄;了解施工工藝和施工中出現(xiàn)的異常情況。
2 進(jìn)一步明確委托方的具體要求。
3 檢測(cè)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施的可行性。
3.2.3 應(yīng)根據(jù)調(diào)查結(jié)果和確定的檢測(cè)目的,選擇檢測(cè)方法,制定檢測(cè)方案。檢測(cè)方案宜包含以下內(nèi)容:工程概況,檢測(cè)方法及其依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn),抽樣方案,所需的機(jī)械或人工配合,試驗(yàn)周期。
3.2.4 檢測(cè)前應(yīng)對(duì)儀器設(shè)備檢查調(diào)試。
3.2.5 檢測(cè)用計(jì)量器具必須在計(jì)量檢定周期的有效期內(nèi)。
3.2.6 檢測(cè)開(kāi)始時(shí)間應(yīng)符合下列規(guī)定:
1 當(dāng)采用低應(yīng)變法或聲波透射法檢測(cè)時(shí),受檢樁混凝土強(qiáng)度至少達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%,且不小于15MPa。
2 當(dāng)采用鉆芯法檢測(cè)時(shí),受檢樁的混凝土齡期達(dá)到28d或預(yù)留同條件養(yǎng)護(hù)試塊強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。
3 承載力檢測(cè)前的休止時(shí)間除應(yīng)符合本條第2款規(guī)定外,尚不應(yīng)少于表3.2.6規(guī)定的時(shí)間。
休止時(shí)間 表3.2.6
土的類別
休止時(shí)間(d) 土的類別 休止時(shí)間(d)
砂土 7 黏性土 非飽和 15
粉土 10 飽和 25
注:對(duì)于泥漿護(hù)壁灌注樁,宜適當(dāng)延長(zhǎng)休止時(shí)間。
3.2.7 施工后,宜先進(jìn)行工程樁的樁身完整性檢測(cè),后進(jìn)行承載力檢測(cè)。當(dāng)基礎(chǔ)埋深較大時(shí),樁身完整性檢測(cè)應(yīng)在基坑開(kāi)挖至基底標(biāo)高后進(jìn)行。
3.2.8 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)期間,除應(yīng)執(zhí)行本規(guī)范的有關(guān)規(guī)定外,還應(yīng)遵守國(guó)家有關(guān)安全生產(chǎn)的規(guī)定。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)操作環(huán)境不符合儀器設(shè)備使用要求時(shí),應(yīng)采取有效的防護(hù)措施。
3.2.9 當(dāng)發(fā)現(xiàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)異常時(shí),應(yīng)查找原因,重新檢測(cè)。
3.2.10 當(dāng)需要進(jìn)行驗(yàn)證或擴(kuò)大檢測(cè)時(shí),應(yīng)得到有關(guān)各方的確認(rèn),并按本規(guī)范第3.4.1~3.4.7條的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。
3.3 檢測(cè)數(shù)量
3.3.1 當(dāng)設(shè)計(jì)有要求或滿足下列條件之一時(shí),施工前應(yīng)采用靜載試驗(yàn)確定單樁豎向抗壓承載力特征值:
1 設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)、乙級(jí)的建筑樁基。
2 地質(zhì)條件復(fù)雜、施工質(zhì)量可靠性低的建筑樁基。
3 本地區(qū)采用的新樁型或新工藝。
檢測(cè)數(shù)量在同一條件下不應(yīng)少于3根,且不宜少于總樁數(shù)的1%;當(dāng)工程樁總數(shù)在50根以內(nèi)時(shí),不應(yīng)少于2根。
3.3.2 打入式預(yù)制樁有下列條件要求之一時(shí),應(yīng)采用高應(yīng)變法進(jìn)行試打樁的打樁過(guò)程監(jiān)測(cè):
1 控制打樁過(guò)程中的樁身應(yīng)力;
2 選擇沉樁設(shè)備和確定工藝參數(shù);
3 選擇樁端持力層。
在相同施工工藝和相近地質(zhì)條件下,試打樁數(shù)量不應(yīng)少于3根。
3.3.3 單樁承載力和樁身完整性驗(yàn)收抽樣檢測(cè)的受檢樁選擇宜符合下列規(guī)定:
1 施工質(zhì)量有疑問(wèn)的樁;
2 設(shè)計(jì)方認(rèn)為重要的樁;
3 局部地質(zhì)條件出現(xiàn)異常的樁;
4 施工工藝不同的樁;
5 承載力驗(yàn)收檢測(cè)時(shí)適量選擇完整性檢測(cè)中判定的Ⅲ類樁;
6 除上述規(guī)定外,同類型樁宜均勻隨機(jī)分布。
3.3.4 混凝土樁的樁身完整性檢測(cè)的抽檢數(shù)量應(yīng)符合下列規(guī)定:
1 柱下三樁或三樁以下的承臺(tái)抽檢樁數(shù)不得少于1根。
2 設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí),或地質(zhì)條件復(fù)雜、成樁質(zhì)量可靠性較低的灌注樁,抽檢數(shù)量不應(yīng)少于總樁數(shù)的30%,且不得少于20根;其他樁基工程的抽檢數(shù)量不應(yīng)少于總樁數(shù)的20%,且不得少于10根。
注:1 對(duì)端承型大直徑灌注樁,應(yīng)按上述兩款規(guī)定的抽檢數(shù)量,對(duì)受檢樁采用鉆芯法或聲波透射法進(jìn)行樁身完整性檢測(cè),抽檢數(shù)量不得少于總樁數(shù)的10%。
2 地下水位以上且終孔后樁端持力層已通過(guò)核驗(yàn)的人工挖孔樁,以及單節(jié)混凝土預(yù)制樁,抽檢數(shù)量可適當(dāng)減少,但不宜少于總樁數(shù)的10%,且不宜少于10根。
3 當(dāng)符合第3.3.3條第1~4款規(guī)定的樁數(shù)較多,或?yàn)榱巳媪私庹麄€(gè)工程基樁的樁身完整性情況時(shí),應(yīng)適當(dāng)增加抽檢數(shù)量。
3.3.5 對(duì)單位工程內(nèi)且在同一條件下的工程樁,當(dāng)符合下列條件之一時(shí),應(yīng)進(jìn)行單樁豎向抗壓承載力靜載驗(yàn)收檢測(cè):
1 設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)的建筑樁基;
2 地質(zhì)條件復(fù)雜、施工質(zhì)量可靠性低的建筑樁基;
3 本地區(qū)采用的新樁型或新工藝;
4 擠土群樁施工產(chǎn)生擠土效應(yīng)。
抽檢數(shù)量不應(yīng)少于總樁數(shù)的1%,且不少于3根;當(dāng)總樁數(shù)在50根以內(nèi)時(shí),不應(yīng)少于2根。
注:對(duì)上述第1~4款規(guī)定條件外的工程樁,當(dāng)采用豎向抗壓靜載試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)收承載力檢測(cè)時(shí),抽檢數(shù)量宜 按本條規(guī)定執(zhí)行。
3.3.6 對(duì)第3.3.5條規(guī)定條件外的預(yù)制樁和滿足高應(yīng)變法適用檢測(cè)范圍的灌注樁,可采用高應(yīng)變法進(jìn)行單樁豎向抗壓承載力驗(yàn)收檢測(cè)。當(dāng)有本地區(qū)相近條件的對(duì)比驗(yàn)證資料時(shí),高應(yīng)變法也可作為第3.3.5條規(guī)定條件下單樁豎向抗壓承載力驗(yàn)收檢測(cè)的補(bǔ)充。抽檢數(shù)量不宜少于總樁數(shù)的5%,且不得少于5根。
3.3.7 對(duì)于端承型大直徑灌注樁,當(dāng)受設(shè)備或現(xiàn)場(chǎng)條件限制無(wú)法檢測(cè)單樁豎向抗壓承載力時(shí),可采用鉆芯法測(cè)定樁底沉渣厚度并鉆取樁端持力層巖土芯樣檢驗(yàn)樁端持力層。抽檢數(shù)量不應(yīng)少于總樁數(shù)的10%,且不少于10根。
3.3.8 對(duì)于承受拔力和水平力較大的建筑樁基,應(yīng)進(jìn)行單樁豎向抗拔、水平承載力檢測(cè)。檢測(cè)數(shù)量不應(yīng)少于總樁數(shù)的1%,且不少于3根。
3.4 驗(yàn)證與擴(kuò)大檢測(cè)
3.4.1 當(dāng)出現(xiàn)本規(guī)范第8.4.5~8.4.6條和第9.4.7條中所列情況時(shí),應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)證檢測(cè)。驗(yàn)證方法宜采用單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn);對(duì)于嵌巖灌注樁,可采用鉆芯法驗(yàn)證。
3.4.2 樁身淺部缺陷可采用開(kāi)挖驗(yàn)證。
3.4.3 樁身或接頭存在裂隙的預(yù)制樁可采用高應(yīng)變法驗(yàn)證。
3.4.4 單孔鉆芯檢測(cè)發(fā)現(xiàn)樁身混凝土質(zhì)量問(wèn)題時(shí),宜在同一基樁增加鉆孔驗(yàn)證。
3.4.5 對(duì)低應(yīng)變法檢測(cè)中不能明確完整性類別的樁或Ⅲ類樁,可根據(jù)實(shí)際情況采用靜載法、鉆芯法、高應(yīng)變法、開(kāi)挖等適宜的方法驗(yàn)證檢測(cè)。
3.4.6 當(dāng)單樁承載力或鉆芯法抽檢結(jié)果不滿足設(shè)計(jì)要求時(shí),應(yīng)分析原因,并經(jīng)確認(rèn)后擴(kuò)大抽檢。
3.4.7 當(dāng)采用低應(yīng)變法、高應(yīng)變法和聲波透射法抽檢樁身完整性所發(fā)現(xiàn)的Ⅲ、Ⅳ類樁之和大于抽檢樁數(shù)的20%時(shí),宜采用原檢測(cè)方法(聲波透射法可改用鉆芯法),在未檢樁中繼續(xù)擴(kuò)大抽檢。
3.5 檢測(cè)結(jié)果評(píng)價(jià)和檢測(cè)報(bào)告
3.5.1樁身完整性檢測(cè)結(jié)果評(píng)價(jià),應(yīng)給出每根受檢樁的樁身完整性類別。樁身完整性分類應(yīng)符合表3.5.1的規(guī)定,并按本規(guī)范第7~10章分別規(guī)定的技術(shù)內(nèi)容劃分。
樁身完整性分類表 表3.5.1
樁身完整性類別 分類原則
Ⅰ類樁 樁身完整
Ⅱ類樁 樁身有輕微缺陷,不會(huì)影響樁身結(jié)構(gòu)承載力的正常發(fā)揮
Ⅲ類樁 樁身有明顯缺陷,對(duì)樁身結(jié)構(gòu)承載力有影響
Ⅳ類樁 樁身存在嚴(yán)重缺陷
3.5.2 Ⅳ類樁應(yīng)進(jìn)行工程處理。
3.5.3 工程樁承載力檢測(cè)結(jié)果的評(píng)價(jià),應(yīng)給出每根受檢樁的承載力檢測(cè)值,并據(jù)此給出單位工程同一條件下的單樁承載力特征值是否滿足設(shè)計(jì)要求的結(jié)論。
3.5.4 檢測(cè)報(bào)告應(yīng)結(jié)論準(zhǔn)確、用詞規(guī)范。
3.5.5 檢測(cè)報(bào)告應(yīng)包含以下內(nèi)容:
1 委托方名稱,工程名稱、地點(diǎn),建設(shè)、勘察、設(shè)計(jì)、監(jiān)理和施工單位,基礎(chǔ)、結(jié)構(gòu)型式,層數(shù),設(shè)計(jì)要求,檢測(cè)目的,檢測(cè)依據(jù),檢測(cè)數(shù)量,檢測(cè)日期;
2 地質(zhì)條件描述;
3 受檢樁的樁號(hào)、樁位和相關(guān)施工記錄;
4 檢測(cè)方法,檢測(cè)儀器設(shè)備,檢測(cè)過(guò)程敘述;
5 各樁的檢測(cè)數(shù)據(jù),實(shí)測(cè)與計(jì)算分析曲線、表格和匯總結(jié)果;
6 與檢測(cè)內(nèi)容相應(yīng)的檢測(cè)結(jié)論。
3.6 檢測(cè)機(jī)構(gòu)和檢測(cè)人員
3.6.1 檢測(cè)機(jī)構(gòu)應(yīng)通過(guò)計(jì)量認(rèn)證,并具有基樁檢測(cè)的資質(zhì)。
3.6.2 檢測(cè)人員應(yīng)經(jīng)過(guò)培訓(xùn)合格,并應(yīng)具有相應(yīng)的資質(zhì)。
4 單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)
4.1 適 用 范 圍
4.1.1 本方法適用于檢測(cè)單樁的豎向抗壓承載力。
4.1.2 當(dāng)埋設(shè)有測(cè)量樁身應(yīng)力、應(yīng)變、樁底反力的傳感器或位移桿時(shí),可測(cè)定樁分層側(cè)阻力和端阻力或樁身截面的位移量。
4.1.3 為設(shè)計(jì)提供依據(jù)的試驗(yàn)樁,應(yīng)加載至破壞;當(dāng)樁的承載力以樁身強(qiáng)度控制時(shí),可按設(shè)計(jì)要求的加載量進(jìn)行。
4.1.4 對(duì)工程樁抽樣檢測(cè)時(shí),加載量不應(yīng)小于設(shè)計(jì)要求的單樁承載力特征值的2.0倍。
4.2 儀器設(shè)備及其安裝
4.2.1 試驗(yàn)加載宜采用油壓千斤頂。當(dāng)采用兩臺(tái)及兩臺(tái)以上千斤頂加載時(shí)應(yīng)并聯(lián)同步工作,且應(yīng)符合下列規(guī)定:
1 采用的千斤頂型號(hào)、規(guī)格應(yīng)相同。
2 千斤頂?shù)暮狭χ行膽?yīng)與樁軸線重合。
4.2.2 加載反力裝置可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件選擇錨樁橫梁反力裝置、壓重平臺(tái)反力裝置、錨樁壓重聯(lián)合反力裝置、地錨反力裝置,并應(yīng)符合下列規(guī)定:
1 加載反力裝置能提供的反力不得小于最大加載量的1.2倍。
2 應(yīng)對(duì)加載反力裝置的全部構(gòu)件進(jìn)行強(qiáng)度和變形驗(yàn)算。
3 應(yīng)對(duì)錨樁抗拔力(地基土、抗拔鋼筋、樁的接頭)進(jìn)行驗(yàn)算;采用工程樁作錨樁時(shí),錨樁數(shù)量不應(yīng)少于4根,并應(yīng)監(jiān)測(cè)錨樁上拔量。
4 壓重宜在檢測(cè)前一次加足,并均勻穩(wěn)固地放置于平臺(tái)上。
5 壓重施加于地基的壓應(yīng)力不宜大于地基承載力特征值的1.5倍,有條件時(shí)宜利用工程樁作為堆載支點(diǎn)。
4.2.3 荷載測(cè)量可用放置在千斤頂上的荷重傳感器直接測(cè)定;或采用并聯(lián)于千斤頂油路的壓力表或壓力傳感器測(cè)定油壓,根據(jù)千斤頂率定曲線換算荷載。傳感器的測(cè)量誤差不應(yīng)大于1%,壓力表精度應(yīng)優(yōu)于或等于0.4級(jí)。試驗(yàn)用千斤頂、油泵、油管在最大加載時(shí)的壓力不應(yīng)超過(guò)規(guī)定工作壓力的80%。
4.2.4 沉降測(cè)量宜采用位移傳感器或大量程百分表,并應(yīng)符合下列規(guī)定:
1 測(cè)量誤差不大于0.1%FS,分辨力優(yōu)于或等于0.01mm。
2 直徑或邊寬大于500mm的樁,應(yīng)在其兩個(gè)方向?qū)ΨQ安置4個(gè)位移測(cè)試儀表,直徑或邊寬小于等于500mm的樁可對(duì)稱安置2個(gè)位移測(cè)試儀表。
3 沉降測(cè)定平面宜在樁頂200mm以下位置,測(cè)點(diǎn)應(yīng)牢固地固定于樁身。
4 基準(zhǔn)梁應(yīng)具有一定的剛度,梁的一端應(yīng)固定在基準(zhǔn)樁上,另一端應(yīng)簡(jiǎn)支于基準(zhǔn)樁上。
5 固定和支撐位移計(jì)(百分表)的夾具及基準(zhǔn)梁應(yīng)避免氣溫、振動(dòng)及其他外界因素的影響。
4.2.5 試樁、錨樁(壓重平臺(tái)支墩邊)和基準(zhǔn)樁之間的中心距離應(yīng)符合表4.2.5規(guī)定。
試樁、錨樁(或壓重平臺(tái)支墩邊)和基準(zhǔn)樁之間的中心距離 表4.2.5
反力裝置 試樁中心與錨樁中心(或壓重平臺(tái)支墩邊) 試樁中心與基準(zhǔn)樁中心 基準(zhǔn)樁中心與錨樁中心(或壓重平臺(tái)支墩邊)
錨樁橫梁 ≥4(3)D且>2.0m ≥4(3)D且>2.0m ≥4(3)D且>2.0m
壓重平臺(tái) ≥4D且>2.0m ≥4(3)D且>2.0m ≥4D且>2.0m
地錨裝置 ≥4D且>2.0m ≥4(3)D且>2.0m ≥4D且>2.0m
注:1 D為試樁、錨樁或地錨的設(shè)計(jì)直徑或邊寬,取其較大者。
2 如試樁或錨樁為擴(kuò)底樁或多支盤(pán)樁時(shí),試樁與錨樁的中心距尚不應(yīng)小于2倍擴(kuò)大端直徑。
3 括號(hào)內(nèi)數(shù)值可用于工程樁驗(yàn)收檢測(cè)時(shí)多排樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)樁中心距離小于4D的情況。
4 軟土場(chǎng)地堆載重量較大時(shí),宜增加支墩邊與基準(zhǔn)樁中心和試樁中心之間的距離,并在試驗(yàn)過(guò)程中觀測(cè)基準(zhǔn)樁的豎向位移。
4.2.6 當(dāng)需要測(cè)試樁側(cè)阻力和樁端阻力時(shí),樁身內(nèi)埋設(shè)傳感器應(yīng)按本規(guī)范附錄A執(zhí)行。
4.3 現(xiàn) 場(chǎng) 檢 測(cè)
4.3.1 試樁的成樁工藝和質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)與工程樁一致。
4.3.2 樁頂部宜高出試坑底面,試坑底面宜與樁承臺(tái)底標(biāo)高一致。混凝土樁頭加固可參照本規(guī)范附錄B執(zhí)行。
4.3.3 對(duì)作為錨樁用的灌注樁和有接頭的混凝土預(yù)制樁,檢測(cè)前宜對(duì)其樁身完整性進(jìn)行檢測(cè)。
4.3.4 試驗(yàn)加卸載方式應(yīng)符合下列規(guī)定:
1 加載應(yīng)分級(jí)進(jìn)行,采用逐級(jí)等量加載;分級(jí)荷載宜為最大加載量或預(yù)估極限承載力的1/10,其中第一級(jí)可取分級(jí)荷載的2倍。
2 卸載應(yīng)分級(jí)進(jìn)行,每級(jí)卸載量取加載時(shí)分級(jí)荷載的2倍,逐級(jí)等量卸載。
3 加、卸載時(shí)應(yīng)使荷載傳遞均勻、連續(xù)、無(wú)沖擊,每級(jí)荷載在維持過(guò)程中的變化幅度不得超過(guò)該級(jí)增減量的?10%。
4.3.5 為設(shè)計(jì)提供依據(jù)的豎向抗壓靜載試驗(yàn)應(yīng)采用慢速維持荷載法。
4.3.6 慢速維持荷載法試驗(yàn)步驟應(yīng)符合下列規(guī)定:
1 每級(jí)荷載施加后按第5、15、30、45、60min測(cè)讀樁頂沉降量,以后每隔30min測(cè)讀一次。
2 試樁沉降相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn):每一小時(shí)內(nèi)的樁頂沉降量不超過(guò)0.1mm,并連續(xù)出現(xiàn)兩次(從每級(jí)荷載施加后第30min開(kāi)始,由三次或三次以上每30min的沉降觀測(cè)值計(jì)算)。
3 當(dāng)樁頂沉降速率達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí),再施加下一級(jí)荷載。
4 卸載時(shí),每級(jí)荷載維持1h,按第5、15、30、60min測(cè)讀樁頂沉降量;卸載至零后,應(yīng)測(cè)讀樁頂殘余沉降量,維持時(shí)間為3h,測(cè)讀時(shí)間為5、15、30min,以后每隔30min測(cè)讀一次。
4.3.7 施工后的工程樁驗(yàn)收檢測(cè)宜采用慢速維持荷載法。當(dāng)有成熟的地區(qū)經(jīng)驗(yàn)時(shí),也可采用快速維持荷載法。
快速維持荷載法的每級(jí)荷載維持時(shí)間不得少于1h。當(dāng)樁頂沉降尚未明顯收斂時(shí),不得施加下一級(jí)荷載。
4.3.8 當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時(shí),可終止加載:
1 某級(jí)荷載作用下,樁頂沉降量大于前一級(jí)荷載作用下沉降量的5倍。
注:當(dāng)樁頂沉降能穩(wěn)定且總沉降量小于40mm時(shí),宜加載至樁頂總沉降量超過(guò)40mm。
2 某級(jí)荷載作用下,樁頂沉降量大于前一級(jí)荷載作用下沉降量的2倍,且經(jīng)24h尚未達(dá)到穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)。
3 已達(dá)加載反力裝置的最大加載量。
4 已達(dá)到設(shè)計(jì)要求的最大加載量。
5 當(dāng)工程樁作錨樁時(shí),錨樁上拔量已達(dá)到允許值。
6 當(dāng)荷載–沉降曲線呈緩變型時(shí),可加載至樁頂總沉降量60~80mm;在特殊情況下,可根據(jù)具體要求加載至樁頂累計(jì)沉降量超過(guò)80mm。
4.3.9 檢測(cè)數(shù)據(jù)宜按本規(guī)范附錄C附表C.0.1的格式記錄。
4.3.10 測(cè)試樁側(cè)阻力和樁端阻力時(shí),測(cè)試數(shù)據(jù)的測(cè)讀時(shí)間應(yīng)符合第4.3.6條的規(guī)定。
4.4 檢測(cè)數(shù)據(jù)分析與判定
4.4.1 檢測(cè)數(shù)據(jù)的整理應(yīng)符合下列規(guī)定:
1 確定單樁豎向抗壓承載力時(shí),應(yīng)繪制豎向荷載-沉降(Q-s)、沉降-時(shí)間對(duì)數(shù)(s-lgt)曲線,需要時(shí)也可繪制其他輔助分析所需曲線。
2 當(dāng)進(jìn)行樁身應(yīng)力、應(yīng)變和樁底反力測(cè)定時(shí),應(yīng)整理出有關(guān)數(shù)據(jù)的記錄表,并按本規(guī)范附錄B繪制樁身軸力分布圖、計(jì)算不同土層的分層側(cè)摩阻力和端阻力值。
4.4.2 單樁豎向抗壓極限承載力Qu可按下列方法綜合分析確定:
1 根據(jù)沉降隨荷載變化的特征確定:對(duì)于陡降型Q-s曲線,取其發(fā)生明顯陡降的起始點(diǎn)對(duì)應(yīng)的荷載值。
2 根據(jù)沉降隨時(shí)間變化的特征確定:取s-lgt曲線尾部出現(xiàn)明顯向下彎曲的前一級(jí)荷載值。
3 出現(xiàn)第4.3.8條第2款情況,取前一級(jí)荷載值。
4 對(duì)于緩變型Q-s曲線可根據(jù)沉降量確定,宜取s=40mm對(duì)應(yīng)的荷載值;當(dāng)樁長(zhǎng)大于40m時(shí),宜考慮樁身彈性壓縮量;對(duì)直徑大于或等于800mm的樁,可取s=0.05D(D為樁端直徑)對(duì)應(yīng)的荷載值。
注:當(dāng)按上述四款判定樁的豎向抗壓承載力未達(dá)到極限時(shí),樁的豎向抗壓極限承載力應(yīng)取最大試驗(yàn)荷載值。
4.4.3 單樁豎向抗壓極限承載力統(tǒng)計(jì)值的確定應(yīng)符合下列規(guī)定:
1 參加統(tǒng)計(jì)的試樁結(jié)果,當(dāng)滿足其極差不超過(guò)平均值的30%時(shí),取其平均值為單樁豎向抗壓極限承載力。
2 當(dāng)極差超過(guò)平均值的30%時(shí),應(yīng)分析極差過(guò)大的原因,結(jié)合工程具體情況綜合確定。必要時(shí)可增加試樁數(shù)量。
3 對(duì)樁數(shù)為3根或3根以下的柱下承臺(tái),或工程樁抽檢數(shù)量小于3根時(shí),應(yīng)取低值。
4.4.4 單位工程同一條件下的單樁豎向抗壓承載力特征值Ra應(yīng)按單樁豎向抗壓極限承載力統(tǒng)計(jì)值的一半取值。
4.4.5 檢測(cè)報(bào)告除應(yīng)包括本規(guī)范第3.5.5條內(nèi)容外,還應(yīng)包括:
1 受檢樁樁位對(duì)應(yīng)的地質(zhì)柱狀圖;
2 受檢樁及錨樁的尺寸、材料強(qiáng)度、錨樁數(shù)量、配筋情況;
3 加載反力種類,堆載法應(yīng)指明堆載重量,錨樁法應(yīng)有反力梁布置平面圖;
4 加卸載方法,荷載分級(jí);
5 第4.4.1條要求繪制的曲線及對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)表;與承載力判定有關(guān)的曲線及數(shù)據(jù);
6 承載力判定依據(jù);
7 當(dāng)進(jìn)行分層摩阻力測(cè)試時(shí),還應(yīng)有傳感器類型、安裝位置,軸力計(jì)算方法,各級(jí)荷載下樁身軸力變化曲線,各土層的樁側(cè)極限摩阻力和樁端阻力。
5 單樁豎向抗拔靜載試驗(yàn)
5.1 適 用 范 圍
5.1.1 本方法適用于檢測(cè)單樁的豎向抗拔承載力。
5.1.2 當(dāng)埋設(shè)有樁身應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)量傳感器時(shí),或樁端埋設(shè)有位移測(cè)量桿時(shí),可直接測(cè)量樁側(cè)抗拔摩阻力,或樁端上拔量。
5.1.3 為設(shè)計(jì)提供依據(jù)的試驗(yàn)樁應(yīng)加載至樁側(cè)土破壞或樁身材料達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度;對(duì)工程樁抽樣檢測(cè)時(shí),可按設(shè)計(jì)要求確定最大加載量。
5.2 設(shè)備儀器及其安裝
5.2.1 抗拔樁試驗(yàn)加載裝置宜采用油壓千斤頂,加載方式應(yīng)符合本規(guī)范第4.2.1條規(guī)定。
5.2.2 試驗(yàn)反力裝置宜采用反力樁(或工程樁)提供支座反力,也可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況采用天然地基提供支座反力。反力架系統(tǒng)應(yīng)具有1.2倍的安全系數(shù)并符合下列規(guī)定:
1 采用反力樁(或工程樁)提供支座反力時(shí),反力樁頂面應(yīng)平整并具有一定的強(qiáng)度。
2 采用天然地基提供反力時(shí),施加于地基的壓應(yīng)力不宜超過(guò)地基承載力特征值的1.5倍;反力梁的支點(diǎn)重心應(yīng)與支座中心重合。
5.2.3 荷載測(cè)量及其儀器的技術(shù)要求應(yīng)符合本規(guī)范第4.2.3條的規(guī)定。
5.2.4 樁頂上拔量測(cè)量及其儀器的技術(shù)要求應(yīng)符合本規(guī)范4.2.4條的有關(guān)規(guī)定。
注:樁頂上拔量觀測(cè)點(diǎn)可固定在樁頂面的樁身混凝土上。
5.2.5 試樁、支座和基準(zhǔn)樁之間的中心距離應(yīng)符合表4.2.5的規(guī)定。
5.2.6 當(dāng)需要測(cè)試樁側(cè)抗拔摩阻力分布或樁底上拔位移時(shí),樁身內(nèi)埋設(shè)傳感器或樁底部位埋設(shè)位移桿應(yīng)按本規(guī)范附錄A執(zhí)行。
5.3 現(xiàn) 場(chǎng) 檢 測(cè)
5.3.1 對(duì)混凝土灌注樁、有接頭的預(yù)制樁,宜在拔樁試驗(yàn)前采用低應(yīng)變法檢測(cè)受檢樁的樁身完整性。為設(shè)計(jì)提供依據(jù)的抗拔灌注樁施工時(shí)應(yīng)進(jìn)行成孔質(zhì)量檢測(cè),發(fā)現(xiàn)樁身中、下部位有明顯擴(kuò)徑的樁不宜作為抗拔試驗(yàn)樁;對(duì)有接頭的預(yù)制樁,應(yīng)驗(yàn)算接頭強(qiáng)度。
5.3.2 單樁豎向抗拔靜載試驗(yàn)宜采用慢速維持荷載法。需要時(shí),也可采用多循環(huán)加、卸載方法。慢速維持荷載法的加卸載分級(jí)、試驗(yàn)方法及穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)按本規(guī)范第4.3.4條和4.3.6條有關(guān)規(guī)定執(zhí)行,并仔細(xì)觀察樁身混凝土開(kāi)裂情況。
5.3.3 當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時(shí),可終止加載:
1 在某級(jí)荷載作用下,樁頂上拔量大于前一級(jí)上拔荷載作用下的上拔量5倍。
2 按樁頂上拔量控制,當(dāng)累計(jì)樁頂上拔量超過(guò)100mm時(shí)。
3 按鋼筋抗拉強(qiáng)度控制,樁頂上拔荷載達(dá)到鋼筋抗拉強(qiáng)度的0.9倍。
4 對(duì)于驗(yàn)收抽樣檢測(cè)的工程樁,達(dá)到設(shè)計(jì)要求的最大上拔荷載值。
5.3.4 檢測(cè)數(shù)據(jù)可參照本規(guī)范附錄C附表C.0.1的格式記錄。
5.3.5 測(cè)試樁側(cè)抗拔摩阻力或樁底上拔位移時(shí),測(cè)試數(shù)據(jù)的測(cè)讀時(shí)間應(yīng)符合本規(guī)范第4.3.6條的規(guī)定。
5.4 檢測(cè)數(shù)據(jù)的分析與判定
5.4.1 繪制上拔荷載U與樁頂上拔量δ之間的關(guān)系曲線(U-δ)和δ與時(shí)間t之間的曲線(δ-lgt曲線)。
5.4.2 單樁豎向抗拔極限承載力可按下列方法綜合判定:
1 根據(jù)上拔量隨荷載變化的特征確定:對(duì)陡變型U-δ曲線,取陡升起始點(diǎn)對(duì)應(yīng)的荷載值;
2 根據(jù)上拔量隨時(shí)間變化的特征確定:取δ-lgt曲線斜率明顯變陡或曲線尾部明顯彎曲的前一級(jí)荷載值。
3 當(dāng)在某級(jí)荷載下抗拔鋼筋斷裂時(shí),取其前一級(jí)荷載值。
5.4.3 單樁豎向抗拔極限承載力統(tǒng)計(jì)值的確定應(yīng)符合本規(guī)范第4.4.3條的規(guī)定。
5.4.4 當(dāng)作為驗(yàn)收抽樣檢測(cè)的受檢樁在最大上拔荷載作用下,未出現(xiàn)第5.4.2條所列三款情況時(shí),應(yīng)按設(shè)計(jì)要求綜合判定。
5.4.5 單位工程同一條件下的單樁豎向抗拔承載力特征值應(yīng)按單樁豎向抗拔極限承載力統(tǒng)計(jì)值的一半取值。
注:當(dāng)工程樁不允許帶裂縫工作時(shí),取樁身開(kāi)裂的前一級(jí)荷載作為單樁豎向抗拔承載力特征值,并與按極限荷載一半取值確定的承載力特征值相比取小值。
5.4.6 檢測(cè)報(bào)告除應(yīng)包括本規(guī)范第3.5.5條內(nèi)容外,還應(yīng)包括:
1 受檢樁樁位對(duì)應(yīng)的地質(zhì)柱狀圖;
2 受檢樁尺寸(灌注樁宜標(biāo)明孔徑曲線)及配筋情況;
3 加卸載方法,荷載分級(jí);
4 第5.4.1條要求繪制的曲線及對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)表;
5 承載力判定依據(jù);
6 當(dāng)進(jìn)行抗拔摩阻力檢測(cè)時(shí),應(yīng)有傳感器類型、安裝位置、軸力計(jì)算方法,各級(jí)荷載下樁身軸力變化曲線,各土層中的抗拔極限摩阻力。
6 單樁水平靜載試驗(yàn)
6.1 適 用 范 圍
6.1.1 本方法適用于樁頂自由時(shí)的單樁水平靜載試驗(yàn);其他形式的水平靜載試驗(yàn)可參照使用。
6.1.2 本方法適用于檢測(cè)單樁的水平承載力,推定地基土抗力系數(shù)的比例系數(shù)。
6.1.3 當(dāng)埋設(shè)有樁身應(yīng)變測(cè)量傳感器時(shí),可測(cè)量相應(yīng)水平荷載作用下的樁身應(yīng)力,并由此計(jì)算樁身彎矩。
6.1.4 為設(shè)計(jì)提供依據(jù)的試驗(yàn)樁宜加載至樁頂出現(xiàn)較大水平位移或樁身結(jié)構(gòu)破壞;對(duì)工程樁抽樣檢測(cè),可按設(shè)計(jì)要求的水平位移允許值控制加載。
6.2 儀器設(shè)備及其安裝
6.2.1 水平推力加載裝置宜采用油壓千斤頂,加載能力不得小于最大試驗(yàn)荷載的1.2倍。
6.2.2 水平推力的反力可由相鄰樁提供;當(dāng)專門(mén)設(shè)置反力結(jié)構(gòu)時(shí),其承載能力和剛度應(yīng)大于試驗(yàn)樁的1.2倍。
6.2.3 荷載測(cè)量及其儀器的技術(shù)要求應(yīng)符合本規(guī)范第4.2.3條的規(guī)定;水平力作用點(diǎn)宜與實(shí)際工程的樁基承臺(tái)底面標(biāo)高一致;千斤頂和試驗(yàn)樁接觸處應(yīng)安置球形支座,千斤頂作用力應(yīng)水平通過(guò)樁身軸線;千斤頂與試樁的接觸處宜適當(dāng)補(bǔ)強(qiáng)。
6.2.4 樁的水平位移測(cè)量及其儀器的技術(shù)要求應(yīng)符合本規(guī)范第4.2.4條的有關(guān)規(guī)定。在水平力作用平面的受檢樁兩側(cè)應(yīng)對(duì)稱安裝兩個(gè)位移計(jì);當(dāng)需要測(cè)量樁頂轉(zhuǎn)角時(shí),尚應(yīng)在水平力作用平面以上50cm的受檢樁兩側(cè)對(duì)稱安裝兩個(gè)位移計(jì)。
6.2.5 位移測(cè)量的基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)置不應(yīng)受試驗(yàn)和其他因素的影響,基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在與作用力方向垂直且與位移方向相反的試樁側(cè)面,基準(zhǔn)點(diǎn)與試樁凈距不應(yīng)小于1倍樁徑。
6.2.6 測(cè)量樁身應(yīng)力或應(yīng)變時(shí),各測(cè)試斷面的測(cè)量傳感器應(yīng)沿受力方向?qū)ΨQ布置在遠(yuǎn)離中性軸的受拉和受壓主筋上;埋設(shè)傳感器的縱剖面與受力方向之間的夾角不得大于10°。在地面下10倍樁徑(樁寬)的主要受力部分應(yīng)加密測(cè)試斷面,斷面間距不宜超過(guò)1倍樁徑;超過(guò)此深度,測(cè)試斷面間距可適當(dāng)加大。樁身內(nèi)埋設(shè)傳感器應(yīng)按本規(guī)范附錄A執(zhí)行。
6.3 現(xiàn) 場(chǎng) 檢 測(cè)
6.3.1 加載方法宜根據(jù)工程樁實(shí)際受力特性選用單向多循環(huán)加載法或本規(guī)范第4章規(guī)定的慢速維持荷載法,也可按設(shè)計(jì)要求采用其他加載方法。需要測(cè)量樁身應(yīng)力或應(yīng)變的試樁宜采用維持荷載法。
6.3.2 試驗(yàn)加卸載方式和水平位移測(cè)量應(yīng)符合下列規(guī)定:
1 單向多循環(huán)加載法的分級(jí)荷載應(yīng)小于預(yù)估水平極限承載力或最大試驗(yàn)荷載的1/10;每級(jí)荷載施加后,恒載4min后可測(cè)讀水平位移,然后卸載至零,停2min測(cè)讀殘余水平位移,至此完成一個(gè)加卸載循環(huán)。如此循環(huán)5次,完成一級(jí)荷載的位移觀測(cè)。試驗(yàn)不得中間停頓。
2 慢速維持荷載法的加卸載分級(jí)、試驗(yàn)方法及穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)按本規(guī)范第4.3.4條和4.3.6條有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。
6.3.3 當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時(shí),可終止加載:
1 樁身折斷;
2 水平位移超過(guò)30~40mm(軟土取40mm);
3 水平位移達(dá)到設(shè)計(jì)要求的水平位移允許值。
6.3.4 檢測(cè)數(shù)據(jù)可按本規(guī)范附錄C附表C.0.2的格式記錄。
6.3.5 測(cè)量樁身應(yīng)力或應(yīng)變時(shí),測(cè)試數(shù)據(jù)的測(cè)讀應(yīng)與水平位移測(cè)量同步。
6.4 檢測(cè)數(shù)據(jù)分析與判定
6.4.1 檢測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)按下列要求整理:
1 采用單向多循環(huán)加載法時(shí)應(yīng)繪制水平力-時(shí)間-作用點(diǎn)位移(H-t-Y0)關(guān)系曲線和水平力-位移梯度(H-ΔY0/ΔH)關(guān)系曲線。
2 采用慢速維持荷載法時(shí)應(yīng)繪制水平力-力作用點(diǎn)位移(H-Y0)關(guān)系曲線、水平力-位移梯度(H-ΔY0/ΔH)關(guān)系曲線、力作用點(diǎn)位移-時(shí)間對(duì)數(shù)(Y0-lgt)關(guān)系曲線和水平力-力作用點(diǎn)位移雙對(duì)數(shù)(lgH-lgY0)關(guān)系曲線。
3 繪制水平力、水平力作用點(diǎn)水平位移-地基土水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)的關(guān)系曲線(H-m、Y0?m)。
當(dāng)樁頂自由且水平力作用位置位于地面處時(shí),m值可按下列公式確定:
(6.4.1-1)
(6.4.1-2)
式中 m——地基土水平土抗力系數(shù)的比例系數(shù)(kN/m4);
α——樁的水平變形系數(shù)(m–1);
νy——樁頂水平位移系數(shù),由式(6.4.1-2)試算α ,當(dāng)αh≥4.0時(shí)(h為樁的入土深度),其值為2.441;
H ——作用于地面的水平力(kN);
Y0——水平力作用點(diǎn)的水平位移(m);
EI——樁身抗彎剛度(kN?m2);其中E為樁身材料彈性模量,I為樁身?yè)Q算截面慣性矩;
b0——樁身計(jì)算寬度(m);對(duì)于圓形樁:當(dāng)樁徑D≤1m時(shí),b0 =0.9(1.5D+0.5);
當(dāng)樁徑D>1m時(shí),b0=0.9(D+1)。對(duì)于矩形樁:當(dāng)邊寬B≤1m時(shí),b0=1.5B+0.5;當(dāng)邊寬B>1m時(shí),b0=B+1。
6.4.2 對(duì)埋設(shè)有應(yīng)力或應(yīng)變測(cè)量傳感器的試驗(yàn)應(yīng)繪制下列曲線,并列表給出相應(yīng)的數(shù)據(jù):
1 各級(jí)水平力作用下的樁身彎矩分布圖;
2 水平力-最大彎矩截面鋼筋拉應(yīng)力(H-σs)曲線。
6.4.3 單樁的水平臨界荷載可按下列方法綜合確定:
1 取單向多循環(huán)加載法時(shí)的H-t-Y0曲線或慢速維持荷載法時(shí)的H-Y0曲線出現(xiàn)拐點(diǎn)的前一級(jí)水平荷載值。
2 取H-ΔY0/ΔH曲線或lgH-lgY0曲線上第一拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)的水平荷載值。
3 取H-σs曲線第一拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)的水平荷載值。
6.4.4 單樁的水平極限承載力可根據(jù)下列方法綜合確定:
1 取單向多循環(huán)加載法時(shí)的H-t-Y0曲線或慢速維持荷載法時(shí)的H-Y0曲線產(chǎn)生明顯陡降的起始點(diǎn)對(duì)應(yīng)的水平荷載值。
2 取慢速維持荷載法時(shí)的Y0-lgt曲線尾部出現(xiàn)明顯彎曲的前一級(jí)水平荷載值。
3 取H-ΔY0/ΔH曲線或lgH-lgY0曲線上第二拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)的水平荷載值。
4 取樁身折斷或受拉鋼筋屈服時(shí)的前一級(jí)水平荷載值。
6.4.5 單樁水平極限承載力和水平臨界荷載統(tǒng)計(jì)值的確定應(yīng)符合本規(guī)范第4.4.3條的規(guī)定。
6.4.6 單位工程同一條件下的單樁水平承載力特征值的確定應(yīng)符合下列規(guī)定:
1 當(dāng)水平極限承載力能確定時(shí),應(yīng)按單樁水平極限承載力統(tǒng)計(jì)值的一半取值,并與水平臨界荷載相比較取小值。
2 當(dāng)按設(shè)計(jì)要求的水平允許位移控制且水平極限承載力不能確定時(shí),取設(shè)計(jì)要求的水平允許位移所對(duì)應(yīng)的水平荷載,并與水平臨界荷載相比較取小值。
6.4.7 除本規(guī)范第6.4.6條規(guī)定外,當(dāng)水平承載力按設(shè)計(jì)要求的水平允許位移控制時(shí),可取設(shè)計(jì)要求的水平允許位移對(duì)應(yīng)的水平荷載作為單樁水平承載力特征值,但應(yīng)滿足有關(guān)規(guī)范抗裂設(shè)計(jì)的要求。
6.4.8 檢測(cè)報(bào)告除應(yīng)包括本規(guī)范第3.5.5條內(nèi)容外,還應(yīng)包括:
1 受檢樁樁位對(duì)應(yīng)的地質(zhì)柱狀圖;
2 受檢樁的截面尺寸及配筋情況;
3 加卸載方法,荷載分級(jí);
4 第6.4.1條要求繪制的曲線及對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)表;
5 承載力判定依據(jù);
6 當(dāng)進(jìn)行鋼筋應(yīng)力測(cè)試并由此計(jì)算樁身彎矩時(shí),應(yīng)有傳感器類型、安裝位置、內(nèi)力計(jì)算方法和第6.4.2條要求繪制的曲線及其對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)表。
7 鉆芯法
7.1 適 用 范 圍
7.1.1 本方法適用于檢測(cè)混凝土灌注樁的樁長(zhǎng)、樁身混凝土強(qiáng)度、樁底沉渣厚度和樁身完整性,判定或鑒別樁底持力層巖土性狀。
7.2 設(shè) 備
7.2.1 宜采用液壓操縱的鉆機(jī)。鉆機(jī)設(shè)備參數(shù)應(yīng)符合以下規(guī)定:
1 額定最高轉(zhuǎn)速不低于790轉(zhuǎn)/分。
2 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍不少于4檔。
3 額定配用壓力不低于1.5MPa。
7.2.2 應(yīng)采用單動(dòng)雙管鉆具,并配備相應(yīng)的孔口管、擴(kuò)孔器、卡簧、扶正穩(wěn)定器、及可撈取松軟渣樣的鉆具。鉆桿應(yīng)順直,直徑宜為50mm。
7.2.3 應(yīng)根據(jù)混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)選用合適粒度、濃度、胎體硬度的金剛石鉆頭,且外徑不宜小于100mm。鉆頭胎體不得有肉眼可見(jiàn)的裂紋、缺邊、少角、傾斜及喇叭口變形。
7.2.4 水泵的排水量應(yīng)為50~160L/min、泵壓為1.0~2.0MPa。
7.2.5 鋸切芯樣試件用的鋸切機(jī)應(yīng)具有冷卻系統(tǒng)和牢固夾緊芯樣的裝置,配套使用的金剛石圓鋸片應(yīng)有足夠剛度。
7.2.6 芯樣試件端面的補(bǔ)平器和磨平機(jī)應(yīng)滿足芯樣制作的要求。
7.3 現(xiàn) 場(chǎng) 操 作
7.3.1 每根受檢樁的鉆芯孔數(shù)和鉆孔位置宜符合下列規(guī)定:
1 樁徑小于1.2m的鉆1孔,樁徑為1.2~1.6m的樁鉆2孔,樁徑大于1.6m的樁鉆3孔。
2 當(dāng)鉆芯孔為一個(gè)時(shí),宜在距樁中心10~15cm的位置開(kāi)孔;當(dāng)鉆芯孔為兩個(gè)或兩個(gè)以上時(shí),開(kāi)孔位置宜在距樁中心0.15~0.25D內(nèi)均勻?qū)ΨQ布置。
3 對(duì)樁底持力層的鉆探,每根受檢樁不應(yīng)少于一孔,且鉆探深度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。
7.3.2 鉆機(jī)設(shè)備安裝必須周正、穩(wěn)固、底座水平。鉆機(jī)立軸中心、天輪中心(天車(chē)前沿切點(diǎn))與孔口中心必須在同一鉛垂線上。應(yīng)確保鉆機(jī)在鉆芯過(guò)程中不發(fā)生傾斜、移位,鉆芯孔垂直度偏差≤0.5%。
7.3.3 當(dāng)樁頂面與鉆機(jī)底座的距離較大時(shí),應(yīng)安裝孔口管,孔口管應(yīng)垂直且牢固。
7.3.4 鉆進(jìn)過(guò)程中,鉆孔內(nèi)循環(huán)水流不得中斷,應(yīng)根據(jù)回水含砂量及顏色調(diào)整鉆進(jìn)速度。
7.3.5 提鉆卸取芯樣時(shí),應(yīng)擰卸鉆頭和擴(kuò)孔器,嚴(yán)禁敲打卸芯。
7.3.6 每回次進(jìn)尺宜控制在1.5m內(nèi);鉆至樁底時(shí),應(yīng)采取適宜的鉆芯方法和工藝鉆取沉渣并測(cè)定沉渣厚度,并采用適宜的方法對(duì)樁底持力層巖土性狀進(jìn)行鑒別。
7.3.7 鉆取的芯樣應(yīng)由上而下按回次順序放進(jìn)芯樣箱中,芯樣側(cè)面上應(yīng)清晰標(biāo)明回次數(shù)、塊號(hào)、本回次總塊數(shù),并應(yīng)按本規(guī)范附錄D附表D.0.1-1的格式及時(shí)記錄鉆進(jìn)情況和鉆進(jìn)異常情況,對(duì)芯樣質(zhì)量做初步描述。
7.3.8 應(yīng)按本規(guī)范附錄D附表D.0.1-2的格式對(duì)芯樣混凝土、樁底沉渣以及樁端持力層做詳細(xì)編錄。
7.3.9 應(yīng)對(duì)芯樣和標(biāo)有工程名稱、樁號(hào)、鉆芯孔號(hào)、芯樣試件采取位置、樁長(zhǎng)、孔深、檢測(cè)單位名稱的標(biāo)示牌的全貌進(jìn)行拍照。
7.3.10 當(dāng)單樁質(zhì)量評(píng)價(jià)滿足設(shè)計(jì)要求時(shí),應(yīng)采用0.5~1.0MPa壓力,從鉆芯孔孔底往上用水泥漿回灌封閉;否則應(yīng)封存鉆芯孔,留待處理。
7.4 芯樣試件截取與加工
7.4.1 截取混凝土抗壓芯樣試件應(yīng)符合下列規(guī)定:
1 當(dāng)樁長(zhǎng)為10~30m時(shí),每孔截取3組芯樣;當(dāng)樁長(zhǎng)小于10m時(shí),可取2組,當(dāng)樁長(zhǎng)大于30m時(shí),不少于4組。
2 上部芯樣位置距樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高不宜大于1倍樁徑或1m,下部芯樣位置距樁底不宜大于1倍樁徑或1m,中間芯樣宜等間距截取。
3 缺陷位置能取樣時(shí),應(yīng)截取一組芯樣進(jìn)行混凝土抗壓試驗(yàn)。
4 如果同一基樁的鉆芯孔數(shù)大于一個(gè),其中一孔在某深度存在缺陷時(shí),應(yīng)在其他孔的該深度處截取芯樣進(jìn)行混凝土抗壓試驗(yàn)。
7.4.2 當(dāng)樁底持力層為中、微風(fēng)化巖層且?guī)r芯可制作成試件時(shí),應(yīng)在接近樁底部位截取一組巖石芯樣;如遇分層巖性時(shí)宜在各層取樣。
7.4.3 每組芯樣應(yīng)制作三個(gè)芯樣抗壓試件。芯樣試件應(yīng)按附錄E進(jìn)行加工和測(cè)量。
7.5 芯樣試件抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)
7.5.1 芯樣試件制作完畢可立即進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。
7.5.2 混凝土芯樣試件的抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)應(yīng)按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法》GB/T50081-2002的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。
7.5.3 抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)后,若發(fā)現(xiàn)芯樣試件平均直徑小于2倍試件內(nèi)混凝土粗骨料最大粒徑,且強(qiáng)度值異常時(shí),該試件的強(qiáng)度值不得參與統(tǒng)計(jì)平均。
7.5.4 混凝土芯樣試件抗壓強(qiáng)度應(yīng)按下列公式計(jì)算:
(7.5.4)
式中 fcu——混凝土芯樣試件抗壓強(qiáng)度(MPa),精確至0.1MPa;
P ——芯樣試件抗壓試驗(yàn)測(cè)得的破壞荷載(N);
d ——芯樣試件的平均直徑(mm);
ξ—— 混凝土芯樣試件抗壓強(qiáng)度折算系數(shù),應(yīng)考慮芯樣尺寸效應(yīng)、鉆芯機(jī)械對(duì)芯樣擾動(dòng)和混凝土成型條件的影響,通過(guò)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)確定;當(dāng)無(wú)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)資料時(shí),宜取為1.0。
7.5.5 樁底巖芯單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)可按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007-2002附錄J執(zhí)行。
7.6 檢測(cè)數(shù)據(jù)分析與判定
7.6.1 混凝土芯樣試件抗壓強(qiáng)度代表值應(yīng)按一組三塊試件強(qiáng)度值的平均值確定。同一受檢樁同一深度部位有兩組或兩組以上混凝土芯樣試件抗壓強(qiáng)度代表值時(shí),取其平均值為該樁該深度處混凝土芯樣試件抗壓強(qiáng)度代表值。
7.6.2 受檢樁中不同深度位置的混凝土芯樣試件抗壓強(qiáng)度代表值中的最小值為該樁混凝土芯樣試件抗壓強(qiáng)度代表值。
7.6.3 樁底持力層性狀應(yīng)根據(jù)芯樣特征、巖石芯樣單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)、動(dòng)力觸探或標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)結(jié)果,綜合判定樁底持力層巖土性狀。
7.6.4 樁身完整性類別應(yīng)結(jié)合鉆芯孔數(shù)、現(xiàn)場(chǎng)混凝土芯樣特征、芯樣單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果,按本規(guī)范表3.5.1的規(guī)定和表7.6.4的特征進(jìn)行綜合判定。
7.6.5 成樁質(zhì)量評(píng)價(jià)應(yīng)按單樁進(jìn)行。當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時(shí),應(yīng)判定該受檢樁不
滿足設(shè)計(jì)要求:
1 樁身完整性類別為Ⅳ類的樁。
2 受檢樁混凝土芯樣試件抗壓強(qiáng)度代表值小于混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)的樁。
3 樁長(zhǎng)、樁底沉渣厚度不滿足設(shè)計(jì)或規(guī)范要求的樁。
4 樁底持力層巖土性狀(強(qiáng)度)或厚度未達(dá)到設(shè)計(jì)或規(guī)范要求的樁。
樁身完整性判定 表7.6.4
類別 特 征
Ⅰ 混凝土芯樣連續(xù)、完整、表面光滑、膠結(jié)好、骨料分布均勻、呈長(zhǎng)柱狀、斷口吻合,芯樣側(cè)面僅見(jiàn)少量氣孔
Ⅱ 混凝土芯樣連續(xù)、完整、膠結(jié)較好、骨料分布基本均勻、呈柱狀、斷口基本吻合,芯樣側(cè)面局部見(jiàn)蜂窩麻面、溝槽
Ⅲ 大部分混凝土芯樣膠結(jié)較好,無(wú)松散、夾泥或分層現(xiàn)象,但有下列情況之一:
芯樣局部破碎且破碎長(zhǎng)度不大于10cm;
芯樣骨料分布不均勻;
芯樣多呈短柱狀或塊狀;
芯樣側(cè)面蜂窩麻面、溝槽連續(xù)
Ⅳ 鉆進(jìn)很困難;
芯樣任一段松散、夾泥或分層;
芯樣局部破碎且破碎長(zhǎng)度大于10cm。
7.6.6 鉆芯孔偏出樁外時(shí),僅對(duì)鉆取芯樣部分進(jìn)行評(píng)價(jià)。
7.6.7 檢測(cè)報(bào)告除應(yīng)包括本規(guī)范第3.5.5條內(nèi)容外,還應(yīng)包括:
1 鉆芯設(shè)備情況;
2 檢測(cè)樁數(shù)、鉆孔數(shù)量,架空、混凝土芯進(jìn)尺、巖芯進(jìn)尺、總進(jìn)尺,混凝土試件組數(shù)、巖石試件組數(shù)、動(dòng)力觸探或標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)結(jié)果;
3 按本規(guī)范附錄D附表D.0.1-3的格式編制每孔的柱狀圖;
4 芯樣單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果;
5 芯樣彩色照片;
6 異常情況說(shuō)明。
8 低應(yīng)變法
8.1 適 用 范 圍
8.1.1 本方法適用于檢測(cè)混凝土樁的樁身完整性,判定樁身缺陷的程度及位置。
8.1.2 本方法的有效檢測(cè)樁長(zhǎng)范圍應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定。
8.2 儀 器 設(shè) 備
8.2.1 檢測(cè)儀器的主要技術(shù)性能指標(biāo)應(yīng)符合《基樁動(dòng)測(cè)儀》JG/T 3055的有關(guān)規(guī)定,且應(yīng)具有信號(hào)顯示、儲(chǔ)存和處理分析功能。
8.2.2 瞬態(tài)激振設(shè)備應(yīng)包括能激發(fā)寬脈沖和窄脈沖的力錘和錘墊;力錘可裝有力傳感器;穩(wěn)態(tài)激振設(shè)備應(yīng)包括激振力可調(diào)、掃頻范圍為10~2000Hz的電磁式穩(wěn)態(tài)激振器。
8.3 現(xiàn) 場(chǎng) 檢 測(cè)
8.3.1 受檢樁應(yīng)符合下列規(guī)定:
1 樁身強(qiáng)度應(yīng)符合本規(guī)范第3.2.6條第1款的規(guī)定。
2 樁頭的材質(zhì)、強(qiáng)度、截面尺寸應(yīng)與樁身基本等同。
3 樁頂面應(yīng)平整、密實(shí)、并與樁軸線基本垂直。
8.3.2 測(cè)試參數(shù)設(shè)定應(yīng)符合下列規(guī)定:
1 時(shí)域信號(hào)分析的時(shí)間段長(zhǎng)度應(yīng)在2L/c時(shí)刻后延續(xù)不少于5ms;幅頻信號(hào)分析的頻率范圍上限不應(yīng)小于2000Hz。
2 設(shè)定樁長(zhǎng)應(yīng)為樁頂測(cè)點(diǎn)至樁底的施工樁長(zhǎng),設(shè)定樁身截面積應(yīng)為施工截面積。
3 樁身波速可根據(jù)本地區(qū)同類型樁的測(cè)試值初步設(shè)定。
4 采樣時(shí)間間隔或采樣頻率應(yīng)根據(jù)樁長(zhǎng)、樁身波速和頻域分辨率合理選擇;時(shí)域信號(hào)采樣點(diǎn)數(shù)不宜少于1024點(diǎn)。
5 傳感器的設(shè)定值應(yīng)按計(jì)量檢定結(jié)果設(shè)定。
8.3.3 測(cè)量傳感器安裝和激振操作應(yīng)符合下列規(guī)定:
1 傳感器安裝應(yīng)與樁頂面垂直;用耦合劑粘結(jié)時(shí),應(yīng)具有足夠的粘結(jié)強(qiáng)度。
2 實(shí)心樁的激振點(diǎn)位置應(yīng)選擇在樁中心,測(cè)量傳感器安裝位置宜為距樁中心2/3半徑處;空心樁的激振點(diǎn)與測(cè)量傳感器安裝位置宜在同一水平面上,且與樁中心連線形成的夾角宜為90°,激振點(diǎn)和測(cè)量傳感器安裝位置宜為樁壁厚的1/2處。
3 激振點(diǎn)與測(cè)量傳感器安裝位置應(yīng)避開(kāi)鋼筋籠的主筋影響。
4 激振方向應(yīng)沿樁軸線方向。
5 瞬態(tài)激振應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)敲擊試驗(yàn),選擇合適重量的激振力錘和錘墊,宜用寬脈沖獲取樁底或樁身下部缺陷反射信號(hào),宜用窄脈沖獲取樁身上部缺陷反射信號(hào)。
6 穩(wěn)態(tài)激振應(yīng)在每一個(gè)設(shè)定頻率下獲得穩(wěn)定響應(yīng)信號(hào),并應(yīng)根據(jù)樁徑、樁長(zhǎng)及樁周土約束情況調(diào)整激振力大小。
8.3.4 信號(hào)采集和篩選應(yīng)符合下列規(guī)定:
1 根據(jù)樁徑大小,樁心對(duì)稱布置2~4個(gè)檢測(cè)點(diǎn);每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)記錄的有效信號(hào)數(shù)不宜少于3個(gè)。
2 檢查判斷實(shí)測(cè)信號(hào)是否反映樁身完整性特征。
3 不同檢測(cè)點(diǎn)及多次實(shí)測(cè)時(shí)域信號(hào)一致性較差,應(yīng)分析原因,增加檢測(cè)點(diǎn)數(shù)量。
4 信號(hào)不應(yīng)失真和產(chǎn)生零漂,信號(hào)幅值不應(yīng)超過(guò)測(cè)量系統(tǒng)的量程。
8.4 檢測(cè)數(shù)據(jù)分析與判定
8.4.1 樁身波速平均值的確定應(yīng)符合下列規(guī)定:
1 當(dāng)樁長(zhǎng)已知、樁底反射信號(hào)明確時(shí),在地質(zhì)條件、設(shè)計(jì)樁型、成樁工藝相同的基樁中,選取不少于5根Ⅰ類樁的樁身波速值按下式計(jì)算其平均值:
(8.4.1-1) (8.4.1-2)
(8.4.1-3)
式中 cm——樁身波速的平均值(m/s);
ci—— 第i根受檢樁的樁身波速值(m/s),且︱ci-cm︱/cm≤5%;
L ——測(cè)點(diǎn)下樁長(zhǎng)(m);
ΔT—— 速度波第一峰與樁底反射波峰間的時(shí)間差(ms);
Δf ——幅頻曲線上樁底相鄰諧振峰間的頻差(Hz);
n ——參加波速平均值計(jì)算的基樁數(shù)量(n≥5)。
2 當(dāng)無(wú)法按上款確定時(shí),波速平均值可根據(jù)本地區(qū)相同樁型及成樁工藝的其他樁基工程的實(shí)測(cè)值,結(jié)合樁身混凝土的骨料品種和強(qiáng)度等級(jí)綜合確定。
8.4.2 樁身缺陷位置應(yīng)按下列公式計(jì)算:
(8.4.2-1)
(8.4.2-2)
式中 x ——樁身缺陷至傳感器安裝點(diǎn)的距離(m);
Δtx——速度波第一峰與缺陷反射波峰間的時(shí)間差(ms);
c——受檢樁的樁身波速(m/s),無(wú)法確定時(shí)用cm值替代;
Δf ′ ——幅頻信號(hào)曲線上缺陷相鄰諧振峰間的頻差(Hz)。
8.4.3 樁身完整性類別應(yīng)結(jié)合缺陷出現(xiàn)的深度、測(cè)試信號(hào)衰減特性以及設(shè)計(jì)樁型、成樁工藝、地質(zhì)條件、施工情況,按本規(guī)范表3.5.1的規(guī)定和表8.4.3所列實(shí)測(cè)時(shí)域或幅頻信號(hào)特征進(jìn)行綜合分析判定。
樁身完整性判定 表8.4.3
類別 時(shí)域信號(hào)特征 幅頻信號(hào)特征
Ⅰ 2L/c時(shí)刻前無(wú)缺陷反射波;
有樁底反射波 樁底諧振峰排列基本等間距,其相鄰頻差Δf≈c/2L
Ⅱ 2L/c時(shí)刻前出現(xiàn)輕微缺陷反射波;
有樁底反射波 樁底諧振峰排列基本等間距,其相鄰頻差Δf≈c/2L,輕微缺陷產(chǎn)生的諧振峰與樁底諧振峰之間的頻差 Δf ′>c/2L
Ⅲ 有明顯缺陷反射波,其他特征介于Ⅱ類和Ⅳ類之間
Ⅳ 2L/c時(shí)刻前出現(xiàn)嚴(yán)重缺陷反射波或周期性反射波,無(wú)樁底反射波;
或因樁身淺部嚴(yán)重缺陷使波形呈現(xiàn)低頻大振幅衰減振動(dòng),無(wú)樁底反射波。 缺陷諧振峰排列基本等間距,相鄰頻差Δf ′>c/2L,無(wú)樁底諧振峰;
或因樁身淺部嚴(yán)重缺陷只出現(xiàn)單一諧振峰,無(wú)樁底諧振峰
注:對(duì)同一場(chǎng)地、地質(zhì)條件相近、樁型和成樁工藝相同的基樁,因樁端部分樁身阻抗與持力層阻抗相匹配導(dǎo)致實(shí)測(cè)信號(hào)無(wú)樁底反射波時(shí),可參照本場(chǎng)地同條件下有樁底反射波的其他樁實(shí)測(cè)信號(hào)判定樁身完整性類別。
8.4.4 對(duì)于混凝土灌注樁,采用時(shí)域信號(hào)分析時(shí)應(yīng)區(qū)分樁身截面漸變后恢復(fù)至原樁徑并在該阻抗突變處的一次反射,或擴(kuò)徑突變處的二次反射,結(jié)合成樁工藝和地質(zhì)條件綜合分析判定受檢樁的完整性類別。必要時(shí),可采用實(shí)測(cè)曲線擬合法輔助判定樁身完整性或借助實(shí)測(cè)導(dǎo)納值、動(dòng)剛度的相對(duì)高低輔助判定樁身完整性。
8.4.5 對(duì)于嵌巖樁,樁底時(shí)域反射信號(hào)為單一反射波且與錘擊脈沖信號(hào)同向時(shí),應(yīng)采取其他方法核驗(yàn)樁底嵌巖情況。
8.4.6 出現(xiàn)下列情況之一,樁身完整性判定宜結(jié)合其他檢測(cè)方法進(jìn)行:
1 實(shí)測(cè)信號(hào)復(fù)雜,無(wú)規(guī)律,無(wú)法對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)價(jià)。
2 設(shè)計(jì)樁身截面漸變或多變,且變化幅度較大的混凝土灌注樁。
8.4.7 檢測(cè)報(bào)告應(yīng)給出樁身完整性檢測(cè)的實(shí)測(cè)信號(hào)曲線。
8.4.8 檢測(cè)報(bào)告除應(yīng)包括本規(guī)范第3.5.5條內(nèi)容外,還應(yīng)包括:
1 樁身波速取值;
2 樁身完整性描述、缺陷的位置及樁身完整性類別;
3 時(shí)域信號(hào)時(shí)段所對(duì)應(yīng)的樁身長(zhǎng)度標(biāo)尺、指數(shù)或線性放大的范圍及倍數(shù);或幅頻信號(hào)曲線分析的頻率范圍、樁底或樁身缺陷對(duì)應(yīng)的相鄰諧振峰間的頻差。
9 高應(yīng)變法
9.1 適 用 范 圍
9.1.1 本方法適用于檢測(cè)基樁的豎向抗壓承載力和樁身完整性;監(jiān)測(cè)預(yù)制樁打入時(shí)的樁身應(yīng)力和錘擊能量傳遞比,為沉樁工藝參數(shù)及樁長(zhǎng)選擇提供依據(jù)。
9.1.2 進(jìn)行灌注樁的豎向抗壓承載力檢測(cè)時(shí),應(yīng)具有現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)經(jīng)驗(yàn)和本地區(qū)相近條件下的可靠對(duì)比驗(yàn)證資料。
9.1.3 對(duì)于大直徑擴(kuò)底樁和Q-s曲線具有緩變型特征的大直徑灌注樁,不宜采用本方法進(jìn)行豎向抗壓承載力檢測(cè)。
9.2 儀 器 設(shè) 備
9.2.1 檢測(cè)儀器的主要技術(shù)性能指標(biāo)不應(yīng)低于《基樁動(dòng)測(cè)儀》JG/T 3055中表1規(guī)定的2級(jí)標(biāo)準(zhǔn),且應(yīng)具有保存、顯示實(shí)測(cè)力與速度信號(hào)和信號(hào)處理與分析的功能。
9.2.2 錘擊設(shè)備宜具有穩(wěn)固的導(dǎo)向裝置;打樁機(jī)械或類似的裝置(導(dǎo)桿式柴油錘除外)都可作為錘擊設(shè)備。
9.2.3 重錘應(yīng)材質(zhì)均勻、形狀對(duì)稱、錘底平整,高徑(寬)比不得小于1,并采用鑄鐵或鑄鋼制作。當(dāng)采取自由落錘安裝加速度傳感器的方式實(shí)測(cè)錘擊力時(shí),重錘應(yīng)整體鑄造,且高徑(寬)比應(yīng)在1.0~1.5范圍內(nèi)。
9.2.4 進(jìn)行承載力檢測(cè)時(shí),錘的重量應(yīng)大于預(yù)估單樁極限承載力的1.0%~1.5%,混凝土樁的樁徑大于600mm或樁長(zhǎng)大于30m時(shí)取高值。
樁的貫入度可采用精密水準(zhǔn)儀等儀器測(cè)定。
9.3 現(xiàn) 場(chǎng) 檢 測(cè)
9.3.1 檢測(cè)前的準(zhǔn)備工作應(yīng)符合下列規(guī)定:
1 預(yù)制樁承載力的時(shí)間效應(yīng)應(yīng)通過(guò)復(fù)打確定。
2 樁頂面應(yīng)平整,樁頂高度應(yīng)滿足錘擊裝置的要求,樁錘重心應(yīng)與樁頂對(duì)中,錘擊裝置架立應(yīng)垂直。
3 對(duì)不能承受錘擊的樁頭應(yīng)做加固處理,混凝土樁的樁頭處理按本規(guī)范附錄B執(zhí)行。
4 傳感器的安裝應(yīng)符合本規(guī)范附錄F的規(guī)定。
5 樁頭頂部應(yīng)設(shè)置樁墊,樁墊可采用10~30mm厚的木板或膠合板等材料。
9.3.2 參數(shù)設(shè)定和計(jì)算應(yīng)符合下列規(guī)定:
1 采樣時(shí)間間隔宜為50~200μs,信號(hào)采樣點(diǎn)數(shù)不宜少于1024點(diǎn)。
2 傳感器的設(shè)定值應(yīng)按計(jì)量檢定結(jié)果設(shè)定。
3 自由落錘安裝加速度傳感器測(cè)力時(shí),力的設(shè)定值由加速度傳感器設(shè)定值與重錘質(zhì)量的乘積確定。
4 測(cè)點(diǎn)處的樁截面尺寸應(yīng)按實(shí)際測(cè)量確定,波速、質(zhì)量密度和彈性模量應(yīng)按實(shí)際情況設(shè)定。
5 測(cè)點(diǎn)以下樁長(zhǎng)和截面積可采用設(shè)計(jì)文件或施工記錄提供的數(shù)據(jù)作為設(shè)定值。
6 樁身材料質(zhì)量密度應(yīng)按表9.3.2取值。
樁身材料質(zhì)量密度(t/m3) 表9.3.2
鋼樁 混凝土預(yù)制樁 離心管樁 混凝土灌注樁
7.85 2.45~2.50 2.55~2.60 2.40
7 樁身波速可結(jié)合本地經(jīng)驗(yàn)或按同場(chǎng)地同類型已檢樁的平均波速初步設(shè)定,現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)完成后應(yīng)按第9.4.3條調(diào)整。
8 樁身材料彈性模量應(yīng)按下式計(jì)算:
(9.3.2)
式中 E——樁身材料彈性模量(kPa);
c —— 樁身應(yīng)力波傳播速度(m/s);
ρ—— 樁身材料質(zhì)量密度(t/m3)。
9.3.3 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)應(yīng)符合下列要求:
1 交流供電的測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)良好接地;檢測(cè)時(shí)測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)處于正常狀態(tài)。
2 采用自由落錘為錘擊設(shè)備時(shí),應(yīng)重錘低擊,最大錘擊落距不宜大于2.5m。
3 試驗(yàn)?zāi)康臑榇_定預(yù)制樁打樁過(guò)程中的樁身應(yīng)力、沉樁設(shè)備匹配能力和選擇樁長(zhǎng)時(shí),應(yīng)按本規(guī)范附錄G執(zhí)行。
4 檢測(cè)時(shí)應(yīng)及時(shí)檢查采集數(shù)據(jù)的質(zhì)量;每根受檢樁記錄的有效錘擊信號(hào)應(yīng)根據(jù)樁頂最大動(dòng)位移﹑貫入度以及樁身最大拉、壓應(yīng)力和缺陷程度及其發(fā)展情況綜合確定。
5 發(fā)現(xiàn)測(cè)試波形紊亂,應(yīng)分析原因;樁身有明顯缺陷或缺陷程度加劇,應(yīng)停止檢測(cè)。
9.3.4 承載力檢測(cè)時(shí)宜實(shí)測(cè)樁的貫入度,單擊貫入度宜在2~6mm之間。
9.4 檢測(cè)數(shù)據(jù)分析與判定
9.4.1 檢測(cè)承載力時(shí)選取錘擊信號(hào),宜取錘擊能量較大的擊次。
9.4.2 當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時(shí),錘擊信號(hào)不得作為承載力分析計(jì)算的依據(jù)。
1 傳感器安裝處混凝土開(kāi)裂或出現(xiàn)嚴(yán)重塑性變形使力曲線最終未歸零。
2 嚴(yán)重錘擊偏心,兩側(cè)力信號(hào)幅值相差超過(guò)1倍。
3 觸變效應(yīng)的影響,預(yù)制樁在多次錘擊下承載力下降。
4 四通道測(cè)試數(shù)據(jù)不全。
9.4.3 樁身波速可根據(jù)下行波波形起升沿的起點(diǎn)到上行波下降沿的起點(diǎn)之間的時(shí)差與已知樁長(zhǎng)值確定(圖9.4.3);樁底反射信號(hào)不明顯時(shí),可根據(jù)樁長(zhǎng)、混凝土波速的合理取值范圍以及鄰近樁的樁身波速值綜合確定。
9.4.4 當(dāng)測(cè)點(diǎn)處原設(shè)定波速隨調(diào)整后的樁身波速改變時(shí),樁身材料彈性模量和錘擊力信號(hào)幅值的調(diào)整應(yīng)符合下列規(guī)定:
1 樁身材料彈性模量應(yīng)按本規(guī)范式(9.3.2)重新計(jì)算。
2 當(dāng)采用應(yīng)變式傳感器測(cè)力時(shí),應(yīng)同時(shí)對(duì)原實(shí)測(cè)力值校正。
9.4.5 高應(yīng)變實(shí)測(cè)的力和速度信號(hào)第一峰起始比例失調(diào)時(shí),不得進(jìn)行比例調(diào)整。
9.4.6 承載力分析計(jì)算前,應(yīng)結(jié)合地質(zhì)條件﹑設(shè)計(jì)參數(shù),對(duì)實(shí)測(cè)波形特征進(jìn)行定性檢查:
1 實(shí)測(cè)曲線特征反映出的樁承載性狀。
2 觀察樁身缺陷程度和位置,連續(xù)錘擊時(shí)缺陷的擴(kuò)大或逐步閉合情況。
9.4.7 以下四種情況應(yīng)采用靜載法進(jìn)一步驗(yàn)證:
1 樁身存在缺陷,無(wú)法判定樁的豎向承載力。
2 樁身缺陷對(duì)水平承載力有影響。
3 單擊貫入度大,樁底同向反射強(qiáng)烈且反射峰較寬,側(cè)阻力波﹑端阻力波反射弱,即波形表現(xiàn)出豎向承載性狀明顯與勘察報(bào)告中的地質(zhì)條件不符合。
4 嵌巖樁樁底同向反射強(qiáng)烈,且在時(shí)間2L/c后無(wú)明顯端阻力反射;也可采用鉆芯法核驗(yàn)。
9.4.8 采用凱司法判定樁承載力,應(yīng)符合下列規(guī)定:
1 只限于中、小直徑樁。
2 樁身材質(zhì)、截面應(yīng)基本均勻。
3 阻尼系數(shù)Jc宜根據(jù)同條件下靜載試驗(yàn)結(jié)果校核,或應(yīng)在已取得相近條件下可靠對(duì)比資料后,采用實(shí)測(cè)曲線擬合法確定Jc值,擬合計(jì)算的樁數(shù)應(yīng)不少于檢測(cè)總樁數(shù)的30%,且不少于3根。
4 在同一場(chǎng)地、地質(zhì)條件相近和樁型及其截面積相同情況下,Jc值的極差不宜大于平均值的30%。
9.4.9 凱司法判定單樁承載力可按下列公式計(jì)算:
(9.4.9-1)
. (9.4.9-2)
式中 Rc ──由凱司法判定的單樁豎向抗壓承載力(kN);
Jc ──凱司法阻尼系數(shù);
t1 ──速度第一峰對(duì)應(yīng)的時(shí)刻(ms);
F(t1) ──t1時(shí)刻的錘擊力(kN);
V(t1) ──t1時(shí)刻的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度(m/s);
Z ──樁身截面力學(xué)阻抗(kN?s/m);
A ──樁身截面面積(m2);
L ──測(cè)點(diǎn)下樁長(zhǎng)(m)。
注:公式(9.4.9-1)適用于t1+2L/c時(shí)刻樁側(cè)和樁端土阻力均已充分發(fā)揮的摩擦型樁。
對(duì)于土阻力滯后于t1+2L/c時(shí)刻明顯發(fā)揮或先于t1+2L/c時(shí)刻發(fā)揮并造成樁中上部強(qiáng)烈反彈這兩種情況,宜分別采用以下兩種方法對(duì)Rc值進(jìn)行提高修正:
1 適當(dāng)將t1延時(shí),確定Rc的最大值。
2 考慮卸載回彈部分土阻力對(duì)Rc值進(jìn)行修正。
9.4.10 采用實(shí)測(cè)曲線擬合法判定樁承載力,應(yīng)符合下列規(guī)定:
1 所采用的力學(xué)模型應(yīng)明確合理,樁和土的力學(xué)模型應(yīng)能分別反映樁和土的實(shí)際力學(xué)性狀,模型參數(shù)的取值范圍應(yīng)能限定。
2 擬合分析選用的參數(shù)應(yīng)在巖土工程的合理范圍內(nèi)。
3 曲線擬合時(shí)間段長(zhǎng)度在t1+2L/c時(shí)刻后延續(xù)時(shí)間不應(yīng)小于20ms;對(duì)于柴油錘打樁信號(hào),在t1+2L/c時(shí)刻后延續(xù)時(shí)間不應(yīng)小于30ms。
4 各單元所選用的土的最大彈性位移值不應(yīng)超過(guò)相應(yīng)樁單元的最大計(jì)算位移值。
5 擬合完成時(shí),土阻力響應(yīng)區(qū)段的計(jì)算曲線與實(shí)測(cè)曲線應(yīng)吻合,其他區(qū)段的曲線應(yīng)基本吻合。
6 貫入度的計(jì)算值應(yīng)與實(shí)測(cè)值接近。
9.4.11 本方法對(duì)單樁承載力的統(tǒng)計(jì)和單樁豎向抗壓承載力特征值的確定應(yīng)符合下列規(guī)定:
1 參加統(tǒng)計(jì)的試樁結(jié)果,當(dāng)滿足其級(jí)差不超過(guò)30%時(shí),取其平均值為單樁承載力統(tǒng)計(jì)值。
2 當(dāng)極差超過(guò)30%時(shí),應(yīng)分析極差過(guò)大的原因,結(jié)合工程具體情況綜合確定。必要時(shí)可增加試樁數(shù)量。
3 單位工程同一條件下的單樁豎向抗壓承載力特征值Ra應(yīng)按本方法得到的單樁承載力統(tǒng)計(jì)值的一半取值。
9.4.12 樁身完整性判定可采用以下方法進(jìn)行:
1 采用實(shí)測(cè)曲線擬合法判定時(shí),擬合時(shí)所選用的樁土參數(shù)應(yīng)符合第9.4.10條第1~2款的規(guī)定;根據(jù)樁的成樁工藝,擬合時(shí)可采用樁身阻抗擬合或樁身裂隙(包括混凝土預(yù)制樁的接樁縫隙)擬合。
2 對(duì)于等截面樁,可參照表9.4.12并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)判定;樁身完整性系數(shù)β和樁身缺陷位置x應(yīng)分別按下列公式計(jì)算:
(9.4.12-1)
(9.4.12-2)
式中 β──樁身完整性系數(shù);
tx──缺陷反射峰對(duì)應(yīng)的時(shí)刻(ms);
x──樁身缺陷至傳感器安裝點(diǎn)的距離 (m);
Rx──缺陷以上部位土阻力的估計(jì)值,等于缺陷反射波起始點(diǎn)的力與速度乘以樁身截面力學(xué)阻抗之差值,取值方法見(jiàn)圖9.4.12。
圖9.4.12 樁身完整性系數(shù)計(jì)算
樁身完整性判定 表9.4.12
類別 β值 類別 β值
Ⅰ β=1.0 Ⅲ 0.6≤β<0.8
Ⅱ 0.8≤β<1.0 Ⅳ β<0.6
9.4.13 出現(xiàn)下列情況之一時(shí),樁身完整性判定宜按工程地質(zhì)條件和施工工藝,結(jié)合實(shí)測(cè)曲線擬合法或其他檢測(cè)方法綜合進(jìn)行:
1 樁身有擴(kuò)徑的樁。
2 樁身截面漸變或多變的混凝土灌注樁。
3 力和速度曲線在峰值附近比例失調(diào),樁身淺部有缺陷的樁。
4 錘擊力波上升緩慢,力與速度曲線比例失調(diào)的樁。
9.4.14 樁身最大錘擊拉、壓應(yīng)力和樁錘實(shí)際傳遞給樁的能量應(yīng)分別按本規(guī)范附錄G相應(yīng)公式計(jì)算。
9.4.15 高應(yīng)變檢測(cè)報(bào)告應(yīng)給出實(shí)測(cè)力與速度的實(shí)測(cè)信號(hào)曲線。
9.4.16 檢測(cè)報(bào)告除應(yīng)包括本規(guī)范第3.5.5條內(nèi)容外,還應(yīng)包括:
1 計(jì)算中實(shí)際采用的樁身波速值和Jc值;
2 實(shí)測(cè)曲線擬合法所選用的各單元樁土模型參數(shù)、擬合曲線、模擬的靜荷載–沉降曲線、土阻力沿樁身分布圖;
3 實(shí)測(cè)貫入度;
4 試打樁和打樁監(jiān)控所采用的樁錘型號(hào)、錘墊類型,以及監(jiān)測(cè)得到的錘擊數(shù)、樁側(cè)和樁端靜阻力、樁身錘擊拉應(yīng)力和壓應(yīng)力、樁身完整性以及能量傳遞比隨入土深度的變化。
10 聲波透射法
10.1 適 用 范 圍
10.1.1 本方法適用于已預(yù)埋聲測(cè)管的混凝土灌注樁樁身完整性檢測(cè),判定樁身缺陷的程度并確定其位置。
10.2 儀 器 設(shè) 備
10.2.1 聲波發(fā)射與接收換能器應(yīng)符合下列要求:
1 圓柱狀徑向振動(dòng),沿徑向無(wú)指向性;
2 外徑小于聲測(cè)管內(nèi)徑,有效工作段長(zhǎng)度不大于150mm;
3 諧振頻率為30~50kHz;
4 水密性滿足1MPa水壓不滲水。
10.2.2 聲波檢測(cè)儀應(yīng)符合下列要求:
1 具有實(shí)時(shí)顯示和記錄接收信號(hào)的時(shí)程曲線以及頻率測(cè)量或頻譜分析功能。
2 聲時(shí)測(cè)量精度優(yōu)于或等于0.5μs,聲波幅值測(cè)量相對(duì)誤差小于5%,系統(tǒng)頻帶寬度為1~200kHz,系統(tǒng)最大動(dòng)態(tài)范圍不小于100dB。
3 聲波發(fā)射脈沖為階躍或矩形脈沖,電壓幅值為200~1000V。
10.3 現(xiàn) 場(chǎng) 檢 測(cè)
10.3.1 聲測(cè)管埋設(shè)應(yīng)按本規(guī)范附錄H的規(guī)定執(zhí)行。
10.3.2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)前準(zhǔn)備工作應(yīng)符合下列規(guī)定:
1 采用標(biāo)定法確定儀器系統(tǒng)延遲時(shí)間。
2 計(jì)算聲測(cè)管及耦合水層聲時(shí)修正值。
3 在樁頂測(cè)量相應(yīng)聲測(cè)管外壁間凈距離。
4 將各聲測(cè)管內(nèi)注滿清水,檢查聲測(cè)管暢通情況;換能器應(yīng)能在全程范圍內(nèi)正常升降。
10.3.3 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)步驟應(yīng)符合下列規(guī)定:
1 將發(fā)射與接收聲波換能器通過(guò)深度標(biāo)志分別置于兩根聲測(cè)管中的測(cè)點(diǎn)處。
2 發(fā)射與接收聲波換能器應(yīng)以相同標(biāo)高(圖10.3.3a)或保持固定高差(圖10.3.3b)同步升降,測(cè)點(diǎn)間距不應(yīng)大于250mm。
3 實(shí)時(shí)顯示和記錄接收信號(hào)的時(shí)程曲線,讀取聲時(shí)、首波峰值和周期值,宜同時(shí)顯示頻譜曲線及主頻值。
4 將多根聲測(cè)管以兩根為一個(gè)檢測(cè)剖面進(jìn)行全組合,分別對(duì)所有檢測(cè)剖面完成檢測(cè)。
5 在樁身質(zhì)量可疑的測(cè)點(diǎn)周?chē)?,?yīng)采用加密測(cè)點(diǎn),或采用斜測(cè)(圖10.3.3b)、扇形掃測(cè)(圖10.3.3c)進(jìn)行復(fù)測(cè),進(jìn)一步確定樁身缺陷的位置和范圍。
6 在同一檢測(cè)剖面的檢測(cè)過(guò)程中,聲波發(fā)射電壓和儀器設(shè)置參數(shù)應(yīng)保持不變。
圖10.3.3 平測(cè)、斜測(cè)和扇形掃測(cè)示意圖
10.4 檢測(cè)數(shù)據(jù)分析與判定
10.4.1 各測(cè)點(diǎn)的聲時(shí)tc、聲速v、波幅Ap及主頻f應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù),按下列各式計(jì)算,并繪制聲速-深度(v-z)曲線和波幅-深度(Ap-z)曲線,需要時(shí)可繪制輔助的主頻-深度(f-z)曲線:
(10.4.1-1)
(10.4.1-2)
(10.4.1-3)
(10.4.1-4)式中 tci——第i測(cè)點(diǎn)聲時(shí)(μs);
ti——第i測(cè)點(diǎn)聲時(shí)測(cè)量值(μs);
t0 ——儀器系統(tǒng)延遲時(shí)間(μs);
t′——幾何因素聲時(shí)修正值(μs);
l′——每檢測(cè)剖面相應(yīng)兩聲測(cè)管的外壁間凈距離(mm);
vi——第i測(cè)點(diǎn)聲速(km/s);
Api——第i測(cè)點(diǎn)波幅值(dB);
ai ——第i測(cè)點(diǎn)信號(hào)首波峰值(V);
a0——零分貝信號(hào)幅值(V);
fi —— 第i測(cè)點(diǎn)信號(hào)主頻值(kHz),也可由信號(hào)頻譜的主頻求得;
Ti——第i測(cè)點(diǎn)信號(hào)周期(μs)。
10.4.2 聲速臨界值應(yīng)按下列步驟計(jì)算:
1 將同一檢測(cè)剖面各測(cè)點(diǎn)的聲速值vi由大到小依次排序,即
v1≥v2≥…vn-k≥…vn-1≥vn (10.4.2-1)
式中 v ——按序排列后的第i個(gè)聲速測(cè)量值;
n ——檢測(cè)剖面測(cè)點(diǎn)數(shù);
k ——從零開(kāi)始逐一去掉式(10.4.2-1)vi序列尾部最小數(shù)值的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。
2 對(duì)從零開(kāi)始逐一去掉式(10.4.2-1)vi序列中最小數(shù)值后余下的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算。當(dāng)去掉最小數(shù)值的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)為k時(shí),對(duì)包括vn-k在內(nèi)的余下的數(shù)據(jù)v1~vn-k按下列公式進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算:
v0 = vm-λ.sx (10.4.2-2)
(10.4.2-3)
(10.4.2-4)
式中 v0—— 異常判斷值;
vm—— (n-k)個(gè)數(shù)據(jù)的平均值;
sx—— (n-k)個(gè)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差;
λ ——由表10.4.2查得的與(n-k)相對(duì)應(yīng)的系數(shù)。
統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)(n-k)與對(duì)應(yīng)的λ值 表10.4.2
n-k 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38
λ 1.64 1.69 1.73 1.77 1.80 1.83 1.86 1.89 1.91 1.94
n-k 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58
λ 1.96 1.98 2.00 2.02 2.04 2.05 2.07 2.09 2.10 2.11
n-k 60 62 64 66 68 70 72 74 76 78
λ 2.13 2.14 2.15 2.17 2.18 2.19 2.20 2.21 2.22 2.23
n-k 80 82 84 86 88 90 92 94 96 98
λ 2.24 2.25 2.26 2.27 2.28 2.29 2.29 2.30 2.31 2.32
n-k 100 105 110 115 120 125 130 135 140 145
λ 2.33 2.34 2.36 2.38 2.39 2.41 2.42 2.43 2.45 2.46
n-k 150 160 170 180 190 200 220 240 260 280
λ 2.47 2.50 2.52 2.54 2.56 2.58 2.61 2.64 2.67 2.69
3 將vn-k與異常判斷值v0進(jìn)行比較,當(dāng)vn-k ≤ v0時(shí),vn-k及其以后的數(shù)據(jù)均為異常,去掉vn-k及其以后的異常數(shù)據(jù);再用數(shù)據(jù)v1~vn-k-1重復(fù)式(10.4.2-2)~(10.4.2-4)的計(jì)算步驟,直到vi序列中余下的全部數(shù)據(jù)滿足:
vi >v0 (10.4.2-5)
此時(shí),v0為聲速的異常判斷臨界值vc。
4 聲速異常時(shí)的臨界值判據(jù)為:
vi ≤ vc (10.4.2-6)
當(dāng)式(10.4.2-6)成立時(shí),聲速可判定為異常。
10.4.3 當(dāng)檢測(cè)剖面n個(gè)測(cè)點(diǎn)的聲速值普遍偏低且離散性很小時(shí),宜采用聲速低限值判據(jù):
vi < vL (10.4.3)
式中 vi ——第i測(cè)點(diǎn)聲速(km/s);
vL——聲速低限值(km/s),由預(yù)留同條件混凝土試件的抗壓強(qiáng)度與聲速對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果,結(jié)合本地區(qū)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)確定。
當(dāng)式(10.4.3)成立時(shí),可直接判定為聲速低于低限值異常。
10.4.4波幅異常時(shí)的臨界值判據(jù)應(yīng)按下列公式計(jì)算:
(10.4.4-1)
Api<Am –6 (10.4.4-2)
式中 Am——波幅平均值(dB);
——檢測(cè)面測(cè)點(diǎn)數(shù)。
當(dāng)式(10.4.4-2)成立時(shí),波幅可判定為異常。
10.4.5 當(dāng)采用斜率法的PSD值作為輔助異常點(diǎn)判據(jù)時(shí),PSD值應(yīng)按下列公式計(jì)算:
PSD = K ? Δt (10.4.5-1)
(10.4.5-2)
Δt = tci- tci-1 (10.4.5-3)
式中 tci ——第i測(cè)點(diǎn)聲時(shí)(μs);
tci-1——第i-1測(cè)點(diǎn)聲時(shí)(μs);
zi ——第i測(cè)點(diǎn)深度(m);
zi-1——第i-1測(cè)點(diǎn)深度(m)。
根據(jù)PSD值在某深度處的突變,結(jié)合波幅變化情況,進(jìn)行異常點(diǎn)判定。
10.4.6 當(dāng)采用信號(hào)主頻值作為輔助異常點(diǎn)判據(jù)時(shí),主頻-深度曲線上主頻值明顯降低可判定為異常。
10.4.7 樁身完整性類別應(yīng)結(jié)合樁身混凝土各聲學(xué)參數(shù)臨界值、PSD判據(jù)、混凝土聲速低限值以及樁身質(zhì)量可疑點(diǎn)加密測(cè)試(包括斜測(cè)或扇形掃測(cè))后確定的缺陷范圍,按本規(guī)范表3.5.1的規(guī)定和表10.4.7的特征進(jìn)行綜合判定。
樁身完整性判定 表10.4.7
類別 特 征
Ⅰ 各檢測(cè)剖面的聲學(xué)參數(shù)均無(wú)異常,無(wú)聲速低于低限值異常
Ⅱ 某一檢測(cè)剖面?zhèn)€別測(cè)點(diǎn)的聲學(xué)參數(shù)出現(xiàn)異常,無(wú)聲速低于低限值異常
Ⅲ 某一檢測(cè)剖面連續(xù)多個(gè)測(cè)點(diǎn)的聲學(xué)參數(shù)出現(xiàn)異常;
兩個(gè)或兩個(gè)以上檢測(cè)剖面在同一深度測(cè)點(diǎn)的聲學(xué)參數(shù)出現(xiàn)異常;
局部混凝土聲速出現(xiàn)低于低限值異常
Ⅳ 某一檢測(cè)剖面連續(xù)多個(gè)測(cè)點(diǎn)的聲學(xué)參數(shù)出現(xiàn)明顯異常;
兩個(gè)或兩個(gè)以上檢測(cè)剖面在同一深度測(cè)點(diǎn)的聲學(xué)參數(shù)出現(xiàn)明顯異常;
樁身混凝土聲速出現(xiàn)普遍低于低限值異?;驘o(wú)法檢測(cè)首波或聲波接收信號(hào)嚴(yán)重畸變
10.4.8 檢測(cè)報(bào)告除應(yīng)包括規(guī)范第3.5.5條內(nèi)容外,還應(yīng)包括:
1 聲測(cè)管布置圖;
2 受檢樁每個(gè)檢測(cè)剖面聲速-深度曲線、波幅-深度曲線,并將相應(yīng)判據(jù)臨界值所對(duì)應(yīng)的標(biāo)志線繪制于同一個(gè)坐標(biāo)系;
3 當(dāng)采用主頻值或PSD值進(jìn)行輔助分析判定時(shí),繪制主頻-深度曲線或PSD曲線,
4 缺陷分布圖示。
附錄A 樁身內(nèi)力測(cè)試
A.0.1 基樁內(nèi)力測(cè)試適用于混凝土預(yù)制樁、鋼樁、組合型樁,也可用于樁身斷面尺寸基本恒定或已知的混凝土灌注樁。
A.0.2 對(duì)豎向抗壓靜載試驗(yàn)樁,可得到樁側(cè)各土層的分層抗壓摩阻力和樁端支承力;對(duì)豎向抗拔靜荷載試驗(yàn)樁,可得到樁側(cè)土的分層抗拔摩阻力;對(duì)水平力試驗(yàn)樁,可求得樁身彎矩分布,最大彎矩位置等;對(duì)打入式預(yù)制混凝土樁和鋼樁,可得到打樁過(guò)程中樁身各部位的錘擊壓應(yīng)力、錘擊拉應(yīng)力。
A.0.3 基樁內(nèi)力測(cè)試宜采用應(yīng)變式傳感器或鋼弦式傳感器。根據(jù)測(cè)試目的及要求,宜按表A.0.3中的傳感器技術(shù)、環(huán)境特性,選擇適合的傳感器,也可采用滑動(dòng)測(cè)微計(jì)。需要檢測(cè)樁身某斷面或樁底位移時(shí),可在需檢測(cè)斷面設(shè)置沉降桿。
傳感器技術(shù)、環(huán)境特性一覽表 表A.0.3
鋼弦式傳感器 應(yīng)變式傳感器
傳感器體積 大 較小
蠕變
較小,適宜于長(zhǎng)期觀測(cè)
較大,需提高制作技術(shù)、工藝解決
測(cè)量靈敏度
較低
較高
溫度變化的影響 溫度變化范圍較大時(shí)需要修正 可以實(shí)現(xiàn)溫度變化的自補(bǔ)償
長(zhǎng)導(dǎo)線影響
不影響測(cè)試結(jié)果 需進(jìn)行長(zhǎng)導(dǎo)線電阻影響的修正
自身補(bǔ)償能力 補(bǔ)償能力弱 對(duì)自身的彎曲、扭曲可以自補(bǔ)償
對(duì)絕緣的要求 要求不高 要求高
動(dòng)態(tài)響應(yīng) 差 好
A.0.4 傳感器設(shè)置位置及數(shù)量宜符合下列規(guī)定:
1 傳感器宜放在兩種不同性質(zhì)土層的界面處,以測(cè)量樁在不同土層中的分層摩阻力。在地面處(或以上)應(yīng)設(shè)置一個(gè)測(cè)量斷面作為傳感器標(biāo)定斷面。傳感器埋設(shè)斷面距樁頂和樁底的距離不應(yīng)小于1倍樁徑。
2 在同一斷面處可對(duì)稱設(shè)置2~4個(gè)傳感器,當(dāng)樁徑較大或試驗(yàn)要求較高時(shí)取高值。
A.0.5 應(yīng)變式傳感器可視以下情況采用不同制作方法:
1 對(duì)鋼樁可采用以下兩種方法之一:
1) 將應(yīng)變計(jì)用特殊的粘貼劑直接貼在鋼樁的樁身,應(yīng)變計(jì)宜采用標(biāo)距3~6mm的350Ω膠基箔式應(yīng)變計(jì),不得使用紙基應(yīng)變計(jì)。粘貼前應(yīng)將貼片區(qū)表面除銹磨平,用有機(jī)溶劑去污清洗,待干燥后粘貼應(yīng)變計(jì)。粘貼好的應(yīng)變計(jì)應(yīng)采取可靠的防水防潮密封防護(hù)措施。
2) 將應(yīng)變式傳感器直接固定在測(cè)量位置。
2 對(duì)混凝土預(yù)制樁和灌注樁,應(yīng)變傳感器的制作和埋設(shè)可視具體情況采用以下三種方法之一:
1) 在600~1000mm長(zhǎng)的鋼筋上,軸向、橫向粘貼四個(gè)(二個(gè))應(yīng)變計(jì)組成全橋(半橋),經(jīng)防水絕緣處理后,到材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系標(biāo)定。標(biāo)定時(shí)的最大拉力宜控制在鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的60%以內(nèi),經(jīng)三次重復(fù)標(biāo)定,應(yīng)力-應(yīng)變曲線的線性、滯后和重復(fù)性滿足要求后,方可采用。傳感器應(yīng)在澆筑混凝土前按指定位置焊接或綁扎(泥漿護(hù)壁灌注樁應(yīng)焊接)在主筋上,并滿足規(guī)范對(duì)鋼筋錨固長(zhǎng)度的要求。固定后帶應(yīng)變計(jì)的鋼筋不得彎曲變形或有附加應(yīng)力產(chǎn)生。
2) 直接將電阻應(yīng)變計(jì)粘貼在樁身指定斷面的主筋上,其制作方法及要求同本條第1款鋼樁上粘貼應(yīng)變計(jì)的方法及要求。
3) 將應(yīng)變磚或埋入式混凝土應(yīng)變測(cè)量傳感器按產(chǎn)品使用要求預(yù)埋在預(yù)制樁的樁身指定位置。
A.0.6 應(yīng)變式傳感器可按全橋或半橋方式制作,宜優(yōu)先采用全橋方式。傳感器的測(cè)量片和補(bǔ)償片應(yīng)選用同一規(guī)格同一批號(hào)的產(chǎn)品,按軸向、橫向準(zhǔn)確地粘貼在鋼筋同一斷面上。測(cè)點(diǎn)的連接應(yīng)采用屏蔽電纜,導(dǎo)線的對(duì)地絕緣電阻值應(yīng)在500MΩ以上,使用前應(yīng)將整卷電纜除兩端外全部浸入水中1h,測(cè)量芯線與水的絕緣;電纜屏蔽線應(yīng)與鋼筋絕緣;測(cè)量和補(bǔ)償所用連接電纜的長(zhǎng)度和線徑應(yīng)相同。
A.0.7 電阻應(yīng)變計(jì)及其連接電纜均應(yīng)有可靠的防潮絕緣防護(hù)措施;正式試驗(yàn)前電阻應(yīng)變計(jì)及電纜的系統(tǒng)絕緣電阻不應(yīng)低于200MΩ。
A.0.8 不同材質(zhì)的電阻應(yīng)變計(jì)粘貼時(shí)應(yīng)使用不同的粘貼劑。在選用電阻應(yīng)變計(jì)、粘貼劑和導(dǎo)線時(shí),應(yīng)充分考慮試驗(yàn)樁在制作、養(yǎng)護(hù)和施工過(guò)程中的環(huán)境條件。對(duì)采用蒸汽養(yǎng)護(hù)或高壓養(yǎng)護(hù)的混凝土預(yù)制樁,應(yīng)選用耐高溫的電阻應(yīng)變計(jì)、粘貼劑和導(dǎo)線。
A.0.9 電阻應(yīng)變測(cè)量所用的電阻應(yīng)變儀宜具有多點(diǎn)自動(dòng)測(cè)量功能,儀器的分辨力應(yīng)優(yōu)于或等于1με,并有存儲(chǔ)和打印功能。
A.0.10 弦式鋼筋計(jì)應(yīng)按主筋直徑大小選擇。儀器的可測(cè)頻率范圍應(yīng)大于樁在最大加載時(shí)的頻率的1.2倍。使用前應(yīng)對(duì)鋼筋計(jì)逐個(gè)標(biāo)定,得出壓力(推力)與頻率之間的關(guān)系。
A.0.11 帶有接長(zhǎng)桿弦式鋼筋計(jì)可焊接在主筋上;不宜采用螺紋連接。
A.0.12 弦式鋼筋計(jì)通過(guò)與之匹配的頻率儀進(jìn)行測(cè)量,頻率儀的分辨力應(yīng)優(yōu)于或等于1Hz。
A.0.13 當(dāng)同時(shí)進(jìn)行樁身位移測(cè)量時(shí),樁身內(nèi)力和位移測(cè)試應(yīng)同步。
A.0.14 測(cè)試數(shù)據(jù)整理應(yīng)符合下列規(guī)定:
1 采用應(yīng)變式傳感器測(cè)量時(shí),按下列公式對(duì)實(shí)測(cè)應(yīng)變值進(jìn)行導(dǎo)線電阻修正:
采用半橋測(cè)量時(shí): (A.0.14-1)
采用全橋測(cè)量時(shí): (A.0.14-2)
式中 ε ——修正后的應(yīng)變值;
ε′ ——修正前的應(yīng)變值;
r ——導(dǎo)線電阻(Ω);
R——應(yīng)變計(jì)電阻(Ω)。
2 采用弦式傳感器測(cè)量時(shí),將鋼筋計(jì)實(shí)測(cè)頻率通過(guò)率定系數(shù)換算成力,再計(jì)算成與鋼筋計(jì)斷面處的混凝土應(yīng)變相等的鋼筋應(yīng)變量。
3 在數(shù)據(jù)整理過(guò)程中,應(yīng)將零漂大、變化無(wú)規(guī)律的測(cè)點(diǎn)刪除,求出同一斷面有效測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變平均值,并按下式計(jì)算該斷面處樁身軸力:
(A.0.14-3)
式中 Qi——樁身第i斷面處軸力(kN);
——第i斷面處應(yīng)變平均值;
Ei ——第i斷面處樁身材料彈性模量(kPa),當(dāng)樁身斷面、配筋一致時(shí),宜按標(biāo)定斷面處的應(yīng)力與應(yīng)變的比值確定;
Ai ——第i斷面處樁身截面面積(m2)。
4 按每級(jí)試驗(yàn)荷載下樁身不同斷面處的軸力值制成表格,并繪制軸力分布圖。再由樁頂極限荷載下對(duì)應(yīng)的各斷面軸力值計(jì)算樁側(cè)土的分層極限摩阻力和極限端阻力:
(A.0.14-4)
(A.0.14-5)
式中 qsi—— 樁第i斷面與i+1斷面間側(cè)摩阻力(kPa);
qp——樁的端阻力(kPa);
i——樁檢測(cè)斷面順序號(hào),i=1,2,……,n,并自樁頂以下從小到大排列;
u——樁身周長(zhǎng)(m);
li ——第i斷面與第i+1斷面之間的樁長(zhǎng)(m);
Qn——樁端的軸力(kN);
A0——樁端面積(m2)。
5 樁身第i斷面處的鋼筋應(yīng)力可按下式計(jì)算:
σsi = Es ?εsi (A.0.14-6)
式中 σsi——樁身第i斷面處的鋼筋應(yīng)力(kPa);
Es——鋼筋彈性模量(kPa);
εsi ——樁身第i斷面處的鋼筋應(yīng)變。
A.0.15 沉降桿宜采用內(nèi)外管形式:外管固定在樁身,內(nèi)管下端固定在需測(cè)試斷面,頂端高出外管100~200mm,并可與固定斷面同步位移。
A.0.16 沉降桿應(yīng)具有一定的剛度;沉降桿外徑與外管內(nèi)徑之差不宜小于10mm,沉降桿接頭處應(yīng)光滑。
A.0.17 測(cè)量沉降桿位移的檢測(cè)儀器應(yīng)符合本規(guī)范第4.2.4條的技術(shù)要求。數(shù)據(jù)的測(cè)讀應(yīng)與樁頂位移測(cè)量同步。
A.0.18 當(dāng)沉降桿底端固定斷面處樁身埋設(shè)有內(nèi)力測(cè)試傳感器時(shí),可得到該斷面處樁身軸力Qi和位移si。
附錄B 混凝土樁樁頭處理
B.0.1 混凝土樁應(yīng)先鑿掉樁頂部的破碎層和軟弱混凝土。
B.0.2 樁頭頂面應(yīng)平整,樁頭中軸線與樁身上部的中軸線應(yīng)重合。
B.0.3 樁頭主筋應(yīng)全部直通至樁頂混凝土保護(hù)層之下,各主筋應(yīng)在同一高度上。
B.0.4 距樁頂1倍樁徑范圍內(nèi),宜用厚度為3~5mm的鋼板圍裹或距樁頂1.5倍樁徑范圍內(nèi)設(shè)置箍筋,間距不宜大于100mm。樁頂應(yīng)設(shè)置鋼筋網(wǎng)片2~3層,間距60~100mm。
B.0.5 樁頭混凝土強(qiáng)度等級(jí)宜比樁身混凝土提高1~2級(jí),且不得低于C30。
B.0.6 高應(yīng)變法檢測(cè)的樁頭測(cè)點(diǎn)處截面積應(yīng)與原樁身截面積相同。
附錄C 靜載試驗(yàn)記錄表
C.0.1 單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)宜按附表C.0.1的格式記錄。
C.0.2 單樁水平靜載試驗(yàn)的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)宜按附表C.0.2的格式記錄。
單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)記錄表 附表C.0.1
工程名稱 樁號(hào) 日期
加載級(jí) 油壓 荷載 測(cè)讀 位移計(jì)(百分表)讀數(shù) 本級(jí)沉降(mm) 累計(jì)沉降(mm) 備
注
(MPa) (kN) 時(shí)間 1# 2# 3# 4#
檢測(cè)單位: 校核: 記錄:
單樁水平靜載試驗(yàn)記錄表 附表C.0.2
工程名稱 樁號(hào) 日期 上下表距
油壓
(MPa) 荷載
(kN) 觀測(cè)
時(shí)間 循
環(huán)
數(shù) 加載 卸載 水平位移(mm) 加載上下
表讀數(shù)差 轉(zhuǎn)
角
備 注
上
表 下
表 上
表 下
表
加載
卸載
檢測(cè)單位: 校核: 記錄:
附錄D 鉆芯法檢測(cè)記錄表
D.0.1 鉆芯法檢測(cè)的現(xiàn)場(chǎng)操作記錄和芯樣編錄應(yīng)分別按附表D.0.1-1、D.0.1-2的
格式記錄;檢測(cè)芯樣綜合柱狀圖應(yīng)按附表D.0.1-3的格式記錄和描述。
鉆芯法檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)操作記錄表 附表D.0.1-1
樁號(hào) 孔號(hào) 工程名稱
時(shí)間 鉆進(jìn)(m) 芯樣編號(hào) 芯樣長(zhǎng)度(m) 殘留芯樣 芯樣初步描述及異常情況記錄
自 至 自 至 計(jì)
檢測(cè)日期
機(jī)長(zhǎng): 記錄: 頁(yè)次:
鉆芯法檢測(cè)芯樣編錄表 附表D.0.1-2
工程名稱
日期
樁號(hào)/鉆芯孔號(hào) 樁徑 混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)
項(xiàng) 目
分段(層)
深度(m)
芯樣描述
備 注
樁身混凝土
混凝土鉆進(jìn)深度,芯樣連續(xù)性、完整性、膠結(jié)情況、表面光滑情況、斷口吻合程度、混凝土芯是否為柱狀、骨料大小分布情況,以及氣孔、空洞、蜂窩麻面、溝槽、破碎、夾泥、松散的情況
樁底沉渣 樁端混凝土與持力層接觸情況、沉渣厚度
持 力 層
持力層鉆進(jìn)深度,巖土名稱、芯樣顏色、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、裂隙發(fā)育程度、堅(jiān)硬及風(fēng)化程度;
分層巖層應(yīng)分層描述 (強(qiáng)風(fēng)化或土層時(shí)的動(dòng)力觸探或標(biāo)貫結(jié)果)
檢測(cè)單位: 記錄員: 檢測(cè)人員:
鉆芯法檢測(cè)芯樣綜合柱狀圖 附表D.0.1-3
樁號(hào)∕孔號(hào) 混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí) 樁頂標(biāo)高 開(kāi)孔時(shí)間
施工樁長(zhǎng) 設(shè)計(jì)樁徑 鉆孔深度 終孔時(shí)間
層序
號(hào) 層底標(biāo)高
(m)
層底
深度
(m)
分層厚度
(m)
混凝土/巖土芯
柱狀圖
(比例尺) 樁身混凝土、持力
層描述 芯樣強(qiáng)度
序號(hào)————
深度(m)
備注
□
□
□
編制: 校核:
注:□代表芯樣試件取樣位置。
附錄E 芯樣試件加工和測(cè)量
E.0.1 應(yīng)采用雙面鋸切機(jī)加工芯樣試件,加工時(shí)應(yīng)將芯樣固定,鋸切平面垂直于芯樣軸線。鋸切過(guò)程中應(yīng)淋水冷卻金剛石圓鋸片。
E.0.2 鋸切后的芯樣試件,當(dāng)試件不能滿足平整度及垂直度要求時(shí),應(yīng)選用以下方法進(jìn)行端面加工:
1 在磨平機(jī)上磨平。
2 用水泥砂漿(或水泥凈漿)或硫磺膠泥(或硫磺)等材料在專用補(bǔ)平裝置上補(bǔ)平。水泥砂漿(或水泥凈漿)補(bǔ)平厚度不宜大于5mm,硫磺膠泥(或硫磺)補(bǔ)平厚度不宜大于1.5mm。
補(bǔ)平層應(yīng)與芯樣結(jié)合牢固,受壓時(shí)補(bǔ)平層與芯樣的結(jié)合面不得提前破壞。
E.0.3 試驗(yàn)前,應(yīng)對(duì)芯樣試件的幾何尺寸做下列測(cè)量:
1 平均直徑:用游標(biāo)卡尺測(cè)量芯樣中部,在相互垂直的兩個(gè)位置上,取其兩次測(cè)量的算術(shù)平均值,精確至0.5mm。
2 芯樣高度:用鋼卷尺或鋼板尺進(jìn)行測(cè)量,精確至1mm。
3 垂直度:用游標(biāo)量角器測(cè)量?jī)蓚€(gè)端面與母線的夾角,精確至0.1°。
4 平整度:用鋼板尺或角尺緊靠在芯樣端面上,一面轉(zhuǎn)動(dòng)鋼板尺,一面用塞尺測(cè)量與芯樣端面之間的縫隙。
E.0.4 試件有裂縫或有其他較大缺陷、芯樣試件內(nèi)含有鋼筋以及試件尺寸偏差超過(guò)下列數(shù)值時(shí),不得用作抗壓強(qiáng)度試驗(yàn):
芯樣試件高度小于0.95d或大于1.05d時(shí)(d為芯樣試件平均直徑)。
沿試件高度任一直徑與平均直徑相差達(dá)2mm以上時(shí)。
試件端面的不平整度超過(guò)0.1mm時(shí)。
試件端面與軸線的不垂直度超過(guò)2°時(shí)。
芯樣試件平均直徑小于2倍表觀混凝土粗骨料最大粒徑時(shí)。
附錄F 高應(yīng)變法傳感器安裝
F.0.1 檢測(cè)時(shí)至少應(yīng)對(duì)稱安裝沖擊力和沖擊響應(yīng)(質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度)測(cè)量傳感器各兩個(gè)(傳感器安裝見(jiàn)圖F.0.1)。沖擊力和響應(yīng)測(cè)量可采取以下方式:
1 在樁頂下的樁側(cè)表面分別對(duì)稱安裝加速度傳感器和應(yīng)變式力傳感器,直接測(cè)量樁身測(cè)點(diǎn)處的響應(yīng)和應(yīng)變,并將應(yīng)變換算成沖擊力。
1 在樁頂下的樁側(cè)表面對(duì)稱安裝加速傳感器直接測(cè)量響應(yīng),在自由落錘錘體0.5Hr處(Hr為錘體高度)對(duì)稱安裝加速度傳感器直接測(cè)量沖擊力。
F.0.2 在第F.0.1條第1款條件下,傳感器宜分別對(duì)稱安裝在距樁頂不小于2D的樁側(cè)表面處(D為試樁的直徑或邊寬);對(duì)于大直徑樁,傳感器與樁頂之間的距離可適當(dāng)減小,但不得小于1D。安裝面處的材質(zhì)和截面尺寸應(yīng)與原樁身相同,傳感器不得安裝在截面突變處附近。
在第F.0.1條第2款條件下,對(duì)稱安裝在樁側(cè)表面的加速度傳感器距樁頂?shù)木嚯x不得小于0.4Hr或1D,并取兩者高值。
F.0.3 在第F.0.1條第1款條件下,傳感器安裝尚應(yīng)符合下列規(guī)定:
1 應(yīng)變傳感器與加速度傳感器的中心應(yīng)位于同一水平線上,同側(cè)的應(yīng)變傳感器和加速度傳感器間的水平距離不宜大于100mm。安裝完畢后,傳感器的中心軸應(yīng)與樁中心軸保持平行。
2 各傳感器的安裝面材質(zhì)應(yīng)均勻、密實(shí)、平整,并與樁軸線平行,否則應(yīng)采用磨光機(jī)將其磨平。
3 安裝螺栓的鉆孔應(yīng)與樁側(cè)表面垂直;安裝完畢后的傳感器應(yīng)緊貼樁身表面,錘擊時(shí)傳感器不得產(chǎn)生滑動(dòng)。安裝應(yīng)變式傳感器時(shí)應(yīng)對(duì)其初始應(yīng)變值進(jìn)行監(jiān)視,安裝后的傳感器初始應(yīng)變值應(yīng)能保證錘擊時(shí)的可測(cè)軸向變形余量為:
1)混凝土樁應(yīng)大于±1000με;
2)鋼樁應(yīng)大于±1500με。
F.0.4 當(dāng)連續(xù)錘擊監(jiān)測(cè)時(shí),應(yīng)將傳感器連接電纜有效固定。
附錄G 試打樁與打樁監(jiān)控
G.1 試 打 樁
G.1.1 為選擇工程樁的樁型、樁長(zhǎng)和樁端持力層進(jìn)行試打樁時(shí),應(yīng)符合下列規(guī)定:
1 試打樁位置的工程地質(zhì)條件應(yīng)具有代表性。
2 試打樁過(guò)程中,應(yīng)按樁端進(jìn)入的土層逐一進(jìn)行測(cè)試;當(dāng)持力層較厚時(shí),應(yīng)在同一土層中進(jìn)行多次測(cè)試。
G.1.2 樁端持力層應(yīng)根據(jù)試打樁結(jié)果的承載力與貫入度關(guān)系,結(jié)合場(chǎng)地巖土工程勘察報(bào)告綜合判定。
G.1.3 采用試打樁判定樁的承載力時(shí),應(yīng)符合下列規(guī)定:
1 判定的承載力值應(yīng)小于或等于試打樁時(shí)測(cè)得的樁側(cè)和樁端靜土阻力值之和與樁在地基土中的時(shí)間效應(yīng)系數(shù)的乘積,并應(yīng)進(jìn)行復(fù)打校核。
2 復(fù)打至初打的休止時(shí)間應(yīng)符合表3.2.6的規(guī)定。
G.2 樁身錘擊應(yīng)力監(jiān)測(cè)
G.2.1 樁身錘擊應(yīng)力監(jiān)測(cè)應(yīng)符合下列規(guī)定:
1 被監(jiān)測(cè)樁的樁型、材質(zhì)應(yīng)與工程樁相同;施打機(jī)械的錘型、落距和墊層材料及狀況應(yīng)與工程樁施工時(shí)相同。
2 應(yīng)包括樁身錘擊拉應(yīng)力和錘擊壓應(yīng)力兩部分。
G.2.2 為測(cè)得樁身錘擊應(yīng)力最大值,監(jiān)測(cè)時(shí)應(yīng)符合下列規(guī)定:
1 樁身錘擊拉應(yīng)力宜在預(yù)計(jì)樁端進(jìn)入軟土層或樁端穿過(guò)硬土層進(jìn)入軟夾層時(shí)測(cè)試。
2 樁身錘擊壓應(yīng)力宜在樁端進(jìn)入硬土層或樁周土阻力較大時(shí)測(cè)試。
G.2.3 最大樁身錘擊拉應(yīng)力可按下式計(jì)算:
(G.2.3)
式中 σt──最大樁身錘擊拉應(yīng)力(kPa);
x──傳感器安裝點(diǎn)至計(jì)算點(diǎn)的距離(m);
A——樁身截面面積(m2)。
G.2.4 最大樁身錘擊壓應(yīng)力可按下式計(jì)算:
(G.2.4)
式中 σP──最大樁身錘擊壓應(yīng)力(kPa);
Fmax ──實(shí)測(cè)的最大錘擊力(kN)。
G.2.5 樁身最大錘擊應(yīng)力控制值,應(yīng)符合《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ 94中有關(guān)規(guī)定。
G.3 錘擊能量監(jiān)測(cè)
G.3.1 樁錘實(shí)際傳遞給樁的能量應(yīng)按下式計(jì)算:
(G.3.1)
式中 En──樁錘實(shí)際傳遞給樁的能量(kJ);
te ──采樣結(jié)束的時(shí)刻。
G.3.2 樁錘最大動(dòng)能宜通過(guò)測(cè)定錘芯最大運(yùn)動(dòng)速度確定。
G.3.3 樁錘傳遞比應(yīng)按樁錘實(shí)際傳遞給樁的能量與樁錘額定能量的比值確定;樁錘效率應(yīng)按實(shí)測(cè)的樁錘最大動(dòng)能與樁錘的額定能量的比值確定。
附錄H 聲測(cè)管埋設(shè)要點(diǎn)
H.0.1 聲測(cè)管內(nèi)徑宜為50~60mm。
H.0.2 聲測(cè)管應(yīng)下端封閉、上端加蓋、管內(nèi)無(wú)異物;聲測(cè)管連接處應(yīng)光滑過(guò)渡,管口應(yīng)高出樁頂100mm以上,且各聲測(cè)管管口高度宜一致。
H.0.3 應(yīng)采取適宜方法固定聲測(cè)管,使之成樁后相互平行。
H.0.4 聲測(cè)管埋設(shè)數(shù)量應(yīng)符合下列要求:
1 D≤800mm,2根管。
2 800mm<D≤2000mm,不少于3根管。
3 D>2000mm,不少于4根管。
式中 D ——受檢樁設(shè)計(jì)樁徑。
H.0.5 聲測(cè)管應(yīng)沿樁截面外側(cè)呈對(duì)稱形狀布置,按圖H.0.5所示的箭頭方向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)依次編號(hào)。
檢測(cè)剖面編組分別為:1-2;
1-2,1-3,2-3;
1-2,1-3,1-4,2-3,2-4,3-4。
本規(guī)范用詞說(shuō)明
1 為便于在執(zhí)行本規(guī)范條文時(shí)區(qū)別對(duì)待,對(duì)要求嚴(yán)格程度不同的用詞,說(shuō)明如下:
1) 表示很?chē)?yán)格,非這樣做不可的用詞:
正面詞采用“必須”;反面詞采用“嚴(yán)禁”。
2) 表示嚴(yán)格,在正常情況均應(yīng)這樣做的用詞:
正面詞采用“應(yīng)”;反面詞采用“不應(yīng)”或“不得”。
3) 表示允許稍有選擇,在條件許可時(shí)首先應(yīng)這樣做的用詞:
正面詞采用“宜”;反面詞采用“不宜”。
表示有選擇,在一定條件下可以這樣做的,采用“可”。
2 條文中指定應(yīng)按其他有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范執(zhí)行的寫(xiě)法為“應(yīng)按……執(zhí)行”或“應(yīng)符合……的要求(或規(guī)定)”。非必須按指定的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范執(zhí)行的寫(xiě)法為“可參照……執(zhí)行”。
中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)
建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范
JGJ 106—2003
條 文 說(shuō) 明
前 言
《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》JGJ 106-2003,經(jīng)建設(shè)部2003年3月27日以第133號(hào)公告批準(zhǔn)、發(fā)布。
為便于廣大檢測(cè)、設(shè)計(jì)、施工、科研、學(xué)校等單位的有關(guān)人員在使用本標(biāo)準(zhǔn)時(shí)能正確理解和執(zhí)行條文規(guī)定,《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》編制組按章、節(jié)、條順序編制了本規(guī)范的條文說(shuō)明,供國(guó)內(nèi)使用者參考。在使用中如發(fā)現(xiàn)本文說(shuō)明有不妥之處,請(qǐng)將意見(jiàn)函寄呂國(guó)建筑科學(xué)研究院(地址:北京市三環(huán)東路30號(hào);郵編:100013)。
目 次
1 總 則 61
2 術(shù)語(yǔ)、符號(hào) 63
2 術(shù) 語(yǔ) 63
3 基本規(guī)定 64
3.1 檢測(cè)方法和內(nèi)容 64
3.2 檢測(cè)工作程序 65
3.3 抽檢數(shù)量 67
3.4 驗(yàn)證與擴(kuò)大檢測(cè) 69
3.5 檢測(cè)結(jié)果評(píng)價(jià)和檢測(cè)報(bào)告 69
3.6 檢測(cè)機(jī)構(gòu)和檢測(cè)人員 72
4 單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn) 73
4.1 適用范圍 73
4.2 儀器設(shè)備及其安裝 73
4.3 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè) 75
4.4 檢測(cè)數(shù)據(jù)分析與判定 77
5 單樁豎向抗拔靜載試驗(yàn) 79
5.1 適用范圍 79
5.2 儀器設(shè)備及其安裝 79
5.3 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè) 79
5.4 檢測(cè)數(shù)據(jù)分析與判定 80
6 單樁水平靜載試驗(yàn) 81
6.1 適用范圍 81
6.2 儀器設(shè)備及其安裝 81
6.3 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè) 81
6.4 檢測(cè)數(shù)據(jù)分析與判定 82
7 鉆 芯 法 84
7.1 適用范圍 84
7.2 設(shè) 備 84
7.3 現(xiàn)場(chǎng)操作 85
7.4 芯樣試件截取與加工 87
7.5 芯樣試件抗壓強(qiáng)度試驗(yàn) 88
7.6 檢測(cè)數(shù)據(jù)分析與判定 89
8 低應(yīng)變法 91
8.1 適用范圍 91
8.2 儀器設(shè)備 93
8.3 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè) 94
8.4 檢測(cè)數(shù)據(jù)分析與判定 95
9 高應(yīng)變法 101
9.1 適用范圍 101
9.2 儀器設(shè)備 101
9.3 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè) 103
9.4 檢測(cè)數(shù)據(jù)分析與判定 105
10 聲波透射法 112
10.1 適用范圍 112
10.2 儀器設(shè)備 112
10.3 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè) 112
10.4 檢測(cè)數(shù)據(jù)分析與判定 113
1 總 則
1.0.1 工業(yè)與民用建筑中的質(zhì)量問(wèn)題和重大質(zhì)量事故多與基礎(chǔ)工程質(zhì)量有關(guān),其中有不少是由于樁基工程的質(zhì)量問(wèn)題,而直接危及主體結(jié)構(gòu)的正常使用與安全。我國(guó)每年的用樁量超過(guò)300萬(wàn)根,其中沿海地區(qū)和長(zhǎng)江中下游軟土地區(qū)占70%~80%。如此大的用樁量,如何保證質(zhì)量,一直倍受建設(shè)、施工、設(shè)計(jì)、勘察、監(jiān)理各方以及建設(shè)行政主管部門(mén)的關(guān)注。樁基工程除因受巖土工程條件、基礎(chǔ)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、樁土體系相互作用、施工以及專業(yè)技術(shù)水平和經(jīng)驗(yàn)等關(guān)聯(lián)因素的影響而具有復(fù)雜性外,樁的施工還具有高度的隱蔽性,發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題難,事故處理更難。因此,基樁檢測(cè)工作是整個(gè)樁基工程中不可缺少的重要環(huán)節(jié),只有提高基樁檢測(cè)工作的質(zhì)量和檢測(cè)評(píng)定結(jié)果的可靠性,才能真正做到確保樁基工程質(zhì)量與安全。
20世紀(jì)80年代以來(lái),我國(guó)基樁檢測(cè)技術(shù)特別是基樁動(dòng)測(cè)技術(shù)得到了飛速發(fā)展。從國(guó)內(nèi)外基樁檢測(cè)實(shí)踐看,如果不將動(dòng)測(cè)法作為質(zhì)量普查和承載力判定的補(bǔ)充手段,很難在人力和物力上進(jìn)行樁基工程質(zhì)量的有效檢測(cè)和評(píng)價(jià)。因此,利用理論和實(shí)踐漸趨成熟的動(dòng)測(cè)技術(shù)勢(shì)在必行。但同時(shí)應(yīng)注意,與常規(guī)的直接法(靜載法、鉆芯法)相比,動(dòng)測(cè)法對(duì)檢測(cè)人員的經(jīng)驗(yàn)與理論水平要求高。況且,動(dòng)測(cè)法在國(guó)內(nèi)起步近三十年,但推廣應(yīng)用才十年,仍屬發(fā)展中的技術(shù),經(jīng)驗(yàn)和理論有待進(jìn)一步積累和完善。
目前,國(guó)內(nèi)有關(guān)基樁檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)雖已形成初步系列,但這些標(biāo)準(zhǔn)只針對(duì)一類檢測(cè)方法單獨(dú)制訂,有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)基樁檢測(cè)的規(guī)定比較原則,主要側(cè)重于為樁基設(shè)計(jì)提供依據(jù)。這些標(biāo)準(zhǔn)施行后暴露出的問(wèn)題可歸納為:
1 各方法之間在某些方面(如抽檢數(shù)量、樁身完整性類別劃分及判據(jù)、測(cè)試儀器主要性能指標(biāo)、復(fù)檢規(guī)則等)缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)(至少是能被共同接受的一個(gè)低限原則),使檢測(cè)人員在方法應(yīng)用、檢測(cè)數(shù)據(jù)采用及評(píng)判時(shí)顯得無(wú)所適從,容易造成樁基工程驗(yàn)收工作的混亂。
2 由于技術(shù)上的原因,各檢測(cè)方法都有其一定的適用范圍,若將檢測(cè)能力和適用范圍不適宜的擴(kuò)大,容易引起誤判。
3 基樁檢測(cè)通常是直接法與半直接法配合,多種方法并用。當(dāng)需要對(duì)整個(gè)樁基質(zhì)量做出評(píng)定時(shí),單獨(dú)的方法無(wú)法覆蓋,各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)(包括地方標(biāo)準(zhǔn))并用時(shí)又出現(xiàn)主次不分或不一致。
因此,統(tǒng)一基樁檢測(cè)方法、使基樁檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化,才能促進(jìn)基樁檢測(cè)技術(shù)進(jìn)步,提高檢測(cè)工作質(zhì)量,為設(shè)計(jì)和施工驗(yàn)收提供可靠依據(jù),確保工程質(zhì)量。
1.0.2 本規(guī)范所指的工程基樁是混凝土灌注樁、混凝土預(yù)制樁(包括預(yù)應(yīng)力管樁)和鋼樁?;鶚兜某休d力和樁身完整性檢測(cè)是基樁質(zhì)量檢測(cè)中的兩項(xiàng)重要內(nèi)容,除此之外,質(zhì)量檢測(cè)的其他內(nèi)容與要求已在相關(guān)的設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范中做出了明確規(guī)定。本規(guī)范的適用范圍是根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007和《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50202的有關(guān)規(guī)定制訂的,交通、鐵路、港口等工程的基樁檢測(cè)可參照使用。但應(yīng)注意:建筑工程的基樁絕大多數(shù)以豎向受壓混凝土樁為主,某些交通、鐵路、港工,以及上部豎向荷載較小的構(gòu)筑物等基礎(chǔ)樁的承載力并非單純以豎向抗壓承載力控制,而是以上拔或水平荷載控制,也可能是抗壓與水平荷載或上拔與水平荷載的雙重控制。此外,對(duì)于復(fù)合地基增強(qiáng)體設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)不小于C15的高粘結(jié)強(qiáng)度樁(類似于素混凝土樁,如水泥粉煤灰碎石樁),其樁身完整性檢測(cè)的原理、方法與本規(guī)范樁基的樁身完整性檢測(cè)無(wú)異,同樣可按本規(guī)范執(zhí)行。
1.0.3 本條是本規(guī)范編制的基本原則。樁基工程的安全與單樁本身的質(zhì)量直接相關(guān),而設(shè)計(jì)條件(地質(zhì)條件、樁的承載性狀、樁的使用功能、樁型、基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)的型式等)和施工因素(成樁工藝、施工過(guò)程的質(zhì)量控制、施工質(zhì)量的均勻性、施工方法的可靠性等)不僅對(duì)單樁質(zhì)量而且對(duì)整個(gè)樁基的正常使用均有影響。另外,檢測(cè)得到的數(shù)據(jù)和信號(hào)也包括了諸如地質(zhì)條件、樁身材料、樁的休止時(shí)間等設(shè)計(jì)和施工因素的作用和影響,這些也直接決定了所選擇的檢測(cè)方法是否安全適用和經(jīng)濟(jì),及所選擇的受檢樁是否具有代表性等。如果進(jìn)行基樁檢測(cè)時(shí)拋開(kāi)這些因素的作用和影響,就會(huì)造成不必要的浪費(fèi)或隱患。同時(shí),由于各種檢測(cè)方法在可靠性或經(jīng)濟(jì)性方面存在不同程度的局限性,多種方法配合時(shí)又具有一定的靈活性,因此應(yīng)根據(jù)檢測(cè)目的、檢測(cè)方法的適用范圍和特點(diǎn),考慮上述各種因素合理選擇檢測(cè)方法,實(shí)現(xiàn)各種方法合理搭配、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),使各種檢測(cè)方法盡量能互為補(bǔ)充或驗(yàn)證,即在達(dá)到“正確評(píng)價(jià)”目的的同時(shí),又要體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)合理性。
2 術(shù)語(yǔ)、符號(hào)
2.1 術(shù) 語(yǔ)
2.1.2 樁身完整性是一個(gè)綜合定性指標(biāo),而非嚴(yán)格的定量指標(biāo)。其類別是按缺陷對(duì)樁身結(jié)構(gòu)承載力的影響程度劃分的。這里有兩點(diǎn)需要說(shuō)明:
1 連續(xù)性包涵了樁長(zhǎng)不夠的情況。因動(dòng)測(cè)法只能估算樁長(zhǎng),樁長(zhǎng)明顯偏短時(shí),給出斷樁的結(jié)論是正常的。而鉆芯法則不同,可準(zhǔn)確測(cè)定樁長(zhǎng)。
2 作為完整性定性指標(biāo)之一的樁身截面尺寸,由于定義為“相對(duì)變化”,所以先要確定一個(gè)相對(duì)衡量尺度。但檢測(cè)時(shí),樁徑是否減小可能會(huì)參照以下條件之一:
—— 按設(shè)計(jì)樁徑;
—— 根據(jù)設(shè)計(jì)樁徑,并針對(duì)不同成樁工藝的樁型按施工驗(yàn)收規(guī)范考慮樁徑的允許負(fù)偏差;
—— 考慮充盈系數(shù)后的平均施工樁徑。
所以,灌注樁是否縮頸必需有一個(gè)參考基準(zhǔn)。過(guò)去,在動(dòng)測(cè)法檢測(cè)并采用開(kāi)挖驗(yàn)證時(shí),說(shuō)明動(dòng)測(cè)結(jié)論與開(kāi)挖驗(yàn)證結(jié)果是否符合通常是按第一種條件。但嚴(yán)格地講,應(yīng)按施工驗(yàn)收規(guī)范,即第二個(gè)條件才是合理的。但因?yàn)閯?dòng)測(cè)法不能對(duì)縮頸嚴(yán)格定量,于是才定義為“相對(duì)變化”。
2.1.3 樁身缺陷有三個(gè)指標(biāo),即位置、類型(性質(zhì))和程度。動(dòng)測(cè)法檢測(cè)時(shí),不論缺陷的類型如何,其綜合表現(xiàn)均為樁的阻抗變小,即完整性動(dòng)力檢測(cè)中分析的僅是阻抗變化,阻抗的變小可能是任何一種或多種缺陷類型及其程度大小的表現(xiàn)。因此,僅根據(jù)阻抗的變小不能判斷缺陷的具體類型,如有必要,應(yīng)結(jié)合地質(zhì)資料、樁型、成樁工藝和施工記錄等進(jìn)行綜合判斷。對(duì)于擴(kuò)徑而表現(xiàn)出的阻抗變大,應(yīng)在分析判定時(shí)予以說(shuō)明,因擴(kuò)徑對(duì)樁的承載力有利,不應(yīng)作為缺陷考慮。
2.1.6~2.1.7 基樁動(dòng)力檢測(cè)方法按動(dòng)荷載作用產(chǎn)生的樁身應(yīng)變大小可分為高應(yīng)變法和低應(yīng)變法。前者的樁身應(yīng)變量通常在0.1‰~1.0‰范圍內(nèi),后者一般小于0.01‰。對(duì)于普通鋼樁,超過(guò)1.0‰的樁身應(yīng)變量已接近其屈服臺(tái)階所對(duì)應(yīng)的變形;對(duì)于混凝土樁,視混凝土強(qiáng)度等級(jí)的不同,其出現(xiàn)明顯塑性變形對(duì)應(yīng)的應(yīng)變量約為0.5‰~1.0‰。
3 基本規(guī)定
3.1 檢測(cè)方法和內(nèi)容
3.1.1 “施工完成后的工程樁應(yīng)進(jìn)行單樁承載力檢驗(yàn)”是現(xiàn)行《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007和《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50202以強(qiáng)制性條文的形式規(guī)定的。由于工程樁的預(yù)期使用功能要通過(guò)單樁承載力實(shí)現(xiàn),樁身完整性檢測(cè)的目的是找出某些可能影響單樁承載力的因素,最終仍是為減少安全隱患、可靠地判定單樁承載力并做出正確評(píng)價(jià)服務(wù)。所以,基樁質(zhì)量檢測(cè)時(shí),承載力和完整性兩項(xiàng)內(nèi)容密不可分。對(duì)于大多數(shù)樁型的樁基,往往是通過(guò)低應(yīng)變完整性普查找出基樁施工質(zhì)量問(wèn)題并對(duì)整體施工質(zhì)量做出大致估計(jì)。
3.1.2 表3.1.2所列7種方法是基樁檢測(cè)中最常用的檢測(cè)方法。對(duì)于沖鉆孔、挖孔和沉管灌注樁以及預(yù)制樁等樁型,可采用其中多種甚至全部方法進(jìn)行檢測(cè),但對(duì)異型樁、組合型樁,表3.1.2中的7種方法就不能完全適用(如高、低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法和聲透法)。因此在具體選擇檢測(cè)方法時(shí),應(yīng)根據(jù)檢測(cè)目的、內(nèi)容和要求,結(jié)合各檢測(cè)方法的適用范圍和檢測(cè)能力,考慮設(shè)計(jì)、地質(zhì)條件、施工因素和工程重要性等情況確定。同時(shí)也要兼顧實(shí)施中的經(jīng)濟(jì)合理性,即滿足對(duì)工程基樁整體做出較高置信水平的評(píng)價(jià)的前提下,做到快速經(jīng)濟(jì)。
3.1.3 本條是總則1.0.3條中“使各種檢測(cè)方法優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)”這一原則的具體體現(xiàn),其目的是為了提高檢測(cè)結(jié)果的可靠性。特別對(duì)于大直徑灌注樁完整性檢測(cè),一般可同時(shí)選用兩種或兩種以上的方法進(jìn)行檢測(cè),使各種方法能相互補(bǔ)充。另外,對(duì)于設(shè)計(jì)等級(jí)高、地質(zhì)條件復(fù)雜、施工質(zhì)量變異性大的樁基,或低應(yīng)變完整性判定出現(xiàn)技術(shù)上的困難時(shí),提倡有條件時(shí)采用直接法(靜載試驗(yàn)、鉆芯和開(kāi)挖)進(jìn)行驗(yàn)證。
3.1.4鑒于目前對(duì)施工過(guò)程中的檢測(cè)重視不夠,本條強(qiáng)調(diào)了施工過(guò)程中的檢測(cè),以便加強(qiáng)施工過(guò)程的質(zhì)量控制,做到信息化施工。如:沖鉆孔灌注樁施工中應(yīng)提倡或明確規(guī)定采用一些成熟的技術(shù)和常規(guī)的方法進(jìn)行孔徑、孔斜、孔深、沉渣厚度和樁端巖性鑒別等項(xiàng)目的檢驗(yàn),對(duì)于打入式預(yù)制樁,提倡沉樁過(guò)程中的動(dòng)力監(jiān)測(cè)等。
樁基施工過(guò)程中可能出現(xiàn)以下情況:設(shè)計(jì)變更、局部地質(zhì)條件與勘察報(bào)告不符、工程樁施工參數(shù)與施工前為設(shè)計(jì)提供依據(jù)的試驗(yàn)樁不同、原材料發(fā)生變化、施工單位發(fā)生變化等,都可能造成質(zhì)量隱患。除施工前(為設(shè)計(jì)提供依據(jù))檢測(cè)外,僅在施工后進(jìn)行驗(yàn)收檢測(cè),即使發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題,也只是事后補(bǔ)救,造成不必要的浪費(fèi)。因此,基樁檢測(cè)除在施工前和施工后進(jìn)行外,還應(yīng)加強(qiáng)樁基施工過(guò)程中的檢測(cè),以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題,做到防患于未然,提高效益。
3.2 檢測(cè)工作程序
3.2.1 框圖3.2.1是檢測(cè)機(jī)構(gòu)應(yīng)遵循的檢測(cè)工作程序。實(shí)際執(zhí)行檢測(cè)程序中,由于不可預(yù)知的原因,如委托要求的變化、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況與委托方介紹的不符,或在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)尚未全部完成就已發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題而需要進(jìn)一步排查,都可能使原檢測(cè)方案中的抽檢數(shù)量、受檢樁樁位、檢測(cè)方法發(fā)生變化。如首先用低應(yīng)變法普測(cè)(或擴(kuò)檢),再根據(jù)低應(yīng)變法檢測(cè)結(jié)果,采用鉆芯法、高應(yīng)變法或靜載試驗(yàn),對(duì)有缺陷的樁重點(diǎn)抽測(cè)??傊瑱z測(cè)方案并非一成不變,可根據(jù)實(shí)際情況動(dòng)態(tài)調(diào)整。
3.2.2 根據(jù)1.0.3條的原則及基樁檢測(cè)工作的特殊性,本條對(duì)調(diào)查階段工作提出了具體要求。為了正確地對(duì)基樁質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)價(jià),提高基樁檢測(cè)工作的質(zhì)量,做到有的放矢,應(yīng)盡可能詳細(xì)地了解和搜集有關(guān)的技術(shù)資料,如:工程概況、建設(shè)、監(jiān)理、設(shè)計(jì)、施工單位名稱、巖土工程勘察報(bào)告、樁基設(shè)計(jì)圖紙、施工記錄、樁身混凝土強(qiáng)度抗壓試驗(yàn)報(bào)告、樁頂實(shí)際標(biāo)高等。另外,有時(shí)委托方的介紹和提出的要求是籠統(tǒng)的、非技術(shù)性的,也需要通過(guò)調(diào)查來(lái)進(jìn)一步明確委托方的具體要求和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施的可行性;有些情況下還需要檢測(cè)技術(shù)人員到現(xiàn)場(chǎng)了解和搜集。
3.2.3 本條提出的檢測(cè)方案內(nèi)容為一般情況下包含的內(nèi)容,某些情況下還需要包括樁頭加固、處理方案以及場(chǎng)地開(kāi)挖、道路、供電、照明等要求。有時(shí)檢測(cè)方案還需要與委托方或設(shè)計(jì)方共同研究制定。
3.2.5 檢測(cè)所用計(jì)量器具必須送至法定計(jì)量檢定單位進(jìn)行定期檢定,且使用時(shí)必須在計(jì)量檢定的有效期之內(nèi),這是我國(guó)《計(jì)量法》的要求,以保證基樁檢測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性和可追溯性。雖然計(jì)量器具在有效計(jì)量檢定周期之內(nèi),但由于基樁檢測(cè)工作的環(huán)境較差,使用期間仍可能由于使用不當(dāng)或環(huán)境惡劣等造成計(jì)量器具的受損或計(jì)量參數(shù)發(fā)生變化。因此,檢測(cè)前還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)計(jì)量器具、配套設(shè)備的檢查或模擬測(cè)試,有條件時(shí)可建立校準(zhǔn)裝置進(jìn)行自校,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后應(yīng)重新檢定。
3.2.6 混凝土是一種與齡期相關(guān)材料,其強(qiáng)度隨時(shí)間的增加而增加。在最初幾天內(nèi)強(qiáng)度快速增加,隨后逐漸變緩,其物理力學(xué)、聲學(xué)參數(shù)變化趨勢(shì)亦大體如此。樁基工程受季節(jié)氣候、周邊環(huán)境或工期緊的影響,往往不允許等到全部工程樁施工完并都達(dá)到28d齡期強(qiáng)度后再開(kāi)始檢測(cè)。為做到信息化施工,盡早發(fā)現(xiàn)樁施工的質(zhì)量問(wèn)題并及時(shí)處理,同時(shí)考慮到低應(yīng)變法和聲波透射法檢測(cè)內(nèi)容是樁身完整性,對(duì)混凝土強(qiáng)度的要求可適當(dāng)放寬。但如果混凝土齡期過(guò)短或強(qiáng)度過(guò)低,應(yīng)力波或聲波在其中的傳播衰減加劇,或同一場(chǎng)地由于樁的齡期相差大,聲速的變異性增大。因此,對(duì)于低應(yīng)變法或聲波透射法的測(cè)試,規(guī)定樁身混凝土強(qiáng)度應(yīng)大于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%,并不得低于15MPa。鉆芯法檢測(cè)的內(nèi)容之一即是樁身混凝土強(qiáng)度,顯然受檢樁應(yīng)達(dá)到28d齡期或同條件養(yǎng)護(hù)試塊達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度,如果不是以檢測(cè)凝土強(qiáng)度為目的的驗(yàn)證檢測(cè),也可根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)放寬對(duì)混凝土齡期的限制。高應(yīng)變法和靜載試驗(yàn)在樁身產(chǎn)生的應(yīng)力水平高,若樁身混凝土強(qiáng)度較低,有可能引起樁身?yè)p傷或破壞,故樁身混凝土應(yīng)達(dá)到28d齡期或設(shè)計(jì)強(qiáng)度。另外,樁身混凝土強(qiáng)度過(guò)低,也可能出現(xiàn)樁身材料應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的嚴(yán)重非線性,使高應(yīng)變測(cè)試信號(hào)失真。
樁在施工過(guò)程中不可避免的對(duì)樁周土造成擾動(dòng),引起土體強(qiáng)度降低,引起樁的承載力下降,以高靈敏度飽和粘性土中的摩擦樁最顯。隨著休止時(shí)間的增加,土體重新固結(jié),土體強(qiáng)度逐漸恢復(fù)提高,樁的承載力也逐漸增加。成樁后樁的承載力隨時(shí)間而變化的現(xiàn)象稱為樁的承載力時(shí)間(或歇后)效應(yīng),我國(guó)軟土地區(qū)這種效應(yīng)尤為明顯。研究資料表明,時(shí)間效應(yīng)可使樁的承載力比初始值增長(zhǎng)40~400%。其變化規(guī)律一般是起初增長(zhǎng)速度較快,隨后逐漸減慢,待達(dá)到一定時(shí)間后趨于相對(duì)穩(wěn)定,其增長(zhǎng)的快慢和幅度與土性和類別有關(guān)。除非在特定的土質(zhì)條件和成樁工藝下積累大量的對(duì)比數(shù)據(jù),否則很難得到承載力的時(shí)間效應(yīng)關(guān)系。另外,樁的承載力包括兩層涵義,即樁身結(jié)構(gòu)承載力和支撐樁結(jié)構(gòu)的地基巖土承載力,樁的破壞可能是樁身結(jié)構(gòu)破壞或支撐樁結(jié)構(gòu)的地基巖土承載力達(dá)到了極限狀態(tài),多數(shù)情況下樁的承載力受后者制約。如果混凝土強(qiáng)度過(guò)低,樁可能產(chǎn)生樁身結(jié)構(gòu)破壞而地基土承載力尚未完全發(fā)揮,且樁身產(chǎn)生的壓縮量較大,檢測(cè)結(jié)果不能真正反映設(shè)計(jì)條件下樁的承載力與樁的變形情況。因此,對(duì)于承載力檢測(cè),應(yīng)同時(shí)滿足地基土休止時(shí)間和樁身混凝土齡期(或設(shè)計(jì)強(qiáng)度)雙重規(guī)定,若驗(yàn)收檢測(cè)工期緊無(wú)法滿足休止時(shí)間規(guī)定時(shí),應(yīng)在檢測(cè)報(bào)告中注明。
3.2.7 相對(duì)于靜載試驗(yàn)而言,本規(guī)范規(guī)定的完整性檢測(cè)(除鉆芯法外)方法作為普查手段,具有速度快、費(fèi)用較低和抽檢數(shù)量大的特點(diǎn),容易發(fā)現(xiàn)樁基的整體施工質(zhì)量問(wèn)題,至少能為有針對(duì)性的選擇靜載試驗(yàn)提供依據(jù)。所以,完整性檢測(cè)安排在靜載試驗(yàn)之前是合理的。當(dāng)基礎(chǔ)埋深較大時(shí),基坑開(kāi)挖產(chǎn)生土體側(cè)移將樁推斷或機(jī)械開(kāi)挖將樁碰斷的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生,此時(shí)完整性檢測(cè)應(yīng)等到開(kāi)挖至基底標(biāo)高后進(jìn)行。
3.2.8 操作環(huán)境要求是按測(cè)量?jī)x器設(shè)備對(duì)使用溫濕度、電壓波動(dòng)、電磁干擾、振動(dòng)沖擊等現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件的適應(yīng)性規(guī)定的。
3.2.9 測(cè)試數(shù)據(jù)異常通常是因測(cè)試人員誤操作、儀器設(shè)備故障及現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備不足造成的。用不正確的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得出的結(jié)果必然是不正確的。對(duì)此,應(yīng)及時(shí)分析原因,組織重新檢測(cè)。
3.2.10 按檢測(cè)方法的準(zhǔn)確可靠程度和直觀性高低,用“高”的檢測(cè)方法來(lái)彌補(bǔ) “低”的檢測(cè)方法的不確定性或復(fù)核“低”的結(jié)論,稱為驗(yàn)證檢測(cè)。本條所指情況主要是針對(duì)動(dòng)測(cè)法而言的。
通常,因初次抽樣檢測(cè)數(shù)量有限,當(dāng)抽樣檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)承載力不滿足設(shè)計(jì)要求或完整性檢測(cè)中Ⅲ、Ⅳ類樁比例較大時(shí),應(yīng)會(huì)同有關(guān)各方分析和判斷樁基整體的質(zhì)量情況,如果不能得出準(zhǔn)確判斷、為補(bǔ)強(qiáng)或設(shè)計(jì)變更方案提供可靠依據(jù)時(shí),應(yīng)擴(kuò)大檢測(cè)。倘若初次檢測(cè)已基本查明質(zhì)量問(wèn)題的原因所在,則不得盲目擴(kuò)大檢測(cè)。
3.3 抽檢數(shù)量
3.3.1施工前進(jìn)行單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn),目的是為設(shè)計(jì)提供依據(jù)。對(duì)設(shè)計(jì)等級(jí)高且缺乏地區(qū)經(jīng)驗(yàn)的地區(qū),為獲得既經(jīng)濟(jì)又可靠的設(shè)計(jì)施工參數(shù),減少盲目性,前期試樁尤為重要。本條規(guī)定的試樁數(shù)量和第1~2款條件,與《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007、《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94基本一致??紤]到樁基礎(chǔ)選型、成樁工藝選擇與地區(qū)條件、樁型和工法的成熟性密切相關(guān),為在推廣應(yīng)用新樁型或新工藝過(guò)程中不斷積累經(jīng)驗(yàn),使其能達(dá)到預(yù)期的質(zhì)量和效益目標(biāo),增加了本地區(qū)采用新樁型或新工藝時(shí)也應(yīng)進(jìn)行施工前靜載試驗(yàn)的規(guī)定。對(duì)于大型工程,“同條件下”可能包含若干個(gè)子單位工程(子分部工程)。本條規(guī)定的試樁數(shù)量?jī)H僅是下限,若實(shí)際中由于某些原因不足以為設(shè)計(jì)提供可靠依據(jù)或設(shè)計(jì)另有要求時(shí),可根據(jù)實(shí)際情況增加試樁數(shù)量。另外,如果施工時(shí)樁參數(shù)發(fā)生了較大變動(dòng)或施工工藝發(fā)生了變化,應(yīng)重新進(jìn)行試樁。
對(duì)于端承型大直徑灌注樁,當(dāng)受設(shè)備或現(xiàn)場(chǎng)條件限制無(wú)法做靜載試驗(yàn)時(shí),可按《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007進(jìn)行深層平板載荷試驗(yàn),或在同條件下的小直徑樁的豎向抗壓靜載試驗(yàn)中,通過(guò)樁身內(nèi)力測(cè)試,確定端承力參數(shù)。
3.3.2本條的要求恰好是在打入式預(yù)制樁(特別是長(zhǎng)樁、超長(zhǎng)樁)情況下的高應(yīng)變法技術(shù)優(yōu)勢(shì)所在。進(jìn)行打樁過(guò)程監(jiān)控可減少樁的破損率和選擇合理的入土深度,進(jìn)而提高沉樁效率。
3.3.3由于檢測(cè)成本和周期問(wèn)題,很難做到對(duì)樁基工程全部基樁進(jìn)行檢測(cè)。施工后驗(yàn)收檢測(cè)的最終目的是查明隱患、確保安全。為了在有限的抽檢數(shù)量中更能充分暴露樁基存在的質(zhì)量問(wèn)題,宜優(yōu)先抽檢本條第1~5款所列的樁,其次再考慮抽樣的隨機(jī)性。
3.3.4 “三樁或三樁以下的柱下承臺(tái)抽檢樁數(shù)不得少于1根”的規(guī)定涵蓋了單樁單柱應(yīng)全數(shù)檢測(cè)之意。按設(shè)計(jì)等級(jí)、地質(zhì)情況和成樁質(zhì)量可靠性確定灌注樁抽檢比例大小,符合慣例,是合理的。端承型大直徑灌注樁一般設(shè)計(jì)承載力高,樁身質(zhì)量是控制承載力的主要因素;隨著樁徑的增大,尺寸效應(yīng)對(duì)低應(yīng)變法的影響加劇,而鉆芯法、聲透法恰好適合于大直徑樁的檢測(cè)(采用鉆芯法還可同時(shí)檢測(cè)樁端持力層和沉渣厚度)。同時(shí),對(duì)大直徑樁采用聯(lián)合檢測(cè)方式,多種方法并舉,可以實(shí)現(xiàn)低應(yīng)變法與鉆芯法、聲透法之間的相互補(bǔ)充或驗(yàn)證,提高完整性檢測(cè)的可靠性。
常見(jiàn)的干作業(yè)灌注樁是人工挖孔樁。當(dāng)在地下水位以上施工時(shí),終孔后可派人下孔核驗(yàn)樁端持力層;因能保證清底干凈和混凝土灌注質(zhì)量,成樁質(zhì)量比水下灌注樁可靠。同樣,混凝土預(yù)制樁由于工廠化生產(chǎn),樁身質(zhì)量較有保證,缺陷類型遠(yuǎn)不如灌注樁復(fù)雜,且單節(jié)樁不存在接頭質(zhì)量問(wèn)題,主要是樁身開(kāi)裂。對(duì)多節(jié)預(yù)制樁,接頭質(zhì)量缺陷是較常見(jiàn)的問(wèn)題,在無(wú)可靠驗(yàn)證對(duì)比資料和經(jīng)驗(yàn)時(shí),低應(yīng)變法對(duì)不同形式的接頭質(zhì)量判定尺度較難掌握。所以,當(dāng)對(duì)預(yù)制樁的接頭質(zhì)量有懷疑時(shí),宜采用低應(yīng)變法與高應(yīng)變法相結(jié)合的方式進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)對(duì)復(fù)合地基中類似于素混凝土樁的增強(qiáng)體進(jìn)行檢測(cè)時(shí),抽檢數(shù)量應(yīng)按《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》JGJ79規(guī)定執(zhí)行。
3.3.5樁基工程屬于一個(gè)單位工程的分部(子分部)工程中的分項(xiàng)工程,一般以分項(xiàng)工程單獨(dú)驗(yàn)收。所以本規(guī)范限定的工程樁承載力驗(yàn)收檢測(cè)范圍是在一個(gè)單位工程內(nèi)。本條同時(shí)規(guī)定了在何種條件下工程樁應(yīng)進(jìn)行單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)及抽檢數(shù)量低限。其中前三款規(guī)定條件與3.3.1條基本相同?,F(xiàn)對(duì)第4款增加條件說(shuō)明如下:
擠土群樁施工時(shí),由于土體的側(cè)擠和隆起,質(zhì)量問(wèn)題(樁被擠斷、拉斷、上浮等)時(shí)有發(fā)生;尤其是大面積密集群樁施工,再加上施打順序不合理或打樁速率過(guò)快等不利因素,常引發(fā)嚴(yán)重的質(zhì)量事故。有時(shí)施工前雖做過(guò)靜載試驗(yàn)并以此作為設(shè)計(jì)依據(jù),但因前期施工的試樁數(shù)量畢竟有限,擠土效應(yīng)并未充分顯現(xiàn),施工后的單樁承載力與施工前的試樁結(jié)果相差甚遠(yuǎn),對(duì)此應(yīng)給予足夠的重視。
3.3.6高應(yīng)變法在我國(guó)的應(yīng)用不到二十年,目前仍處于發(fā)展和完善階段。作為一種以檢測(cè)承載力為主的試驗(yàn)方法,尚不能完全取代靜載試驗(yàn)。該方法的可靠性的提高,在很大程度上取決于檢測(cè)人員的技術(shù)水平和經(jīng)驗(yàn),絕非僅通過(guò)一定量的靜動(dòng)對(duì)比就能解決。由于檢測(cè)人員水平、設(shè)備匹配能力、樁土相互作用復(fù)雜性等原因,超出高應(yīng)變法適用范圍后,靜動(dòng)對(duì)比在機(jī)理上就不具備可比性。如果說(shuō)“靜動(dòng)對(duì)比”是衡量高應(yīng)變法是否可靠的唯一“硬”指標(biāo)的話,那么對(duì)比結(jié)果就不能只是承載力數(shù)值的比較,還應(yīng)比較動(dòng)測(cè)得到的樁的沉降和荷載傳遞特性是否合理。因此,對(duì)本條關(guān)于高應(yīng)變法可作為“豎向抗壓承載力驗(yàn)收檢測(cè)的補(bǔ)充”條件的理解,不應(yīng)是狹義的“靜動(dòng)對(duì)比”;同時(shí),在不受第3.3.5條規(guī)定條件限制時(shí),盡管允許采用高應(yīng)變法進(jìn)行驗(yàn)收檢測(cè),但并不意味著不需積累驗(yàn)證資料和提高技術(shù)水平。尤其針對(duì)灌注樁檢測(cè)中,實(shí)測(cè)信號(hào)質(zhì)量有時(shí)不易保證,分析中不確定因素多的情況,本規(guī)范第9.1.2~9.1.3條對(duì)此已提出了相應(yīng)要求。
3.3.7端承型大直徑灌注樁(事實(shí)上對(duì)所有高承載力的樁),往往不允許任何一根樁承載力失效,否則后果不堪設(shè)想。由于試樁荷載大或場(chǎng)地限制,有時(shí)很難甚至無(wú)法進(jìn)行單樁豎向抗壓承載力靜載檢測(cè)。對(duì)此,本條規(guī)定實(shí)際是對(duì)第3.3.5條的補(bǔ)充,體現(xiàn)了“多種方法配合,優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)”的原則。如終孔后混凝土灌注前的樁端持力層鑒別、深層平板載荷試驗(yàn),混凝土灌注后的鉆芯法沉渣厚度測(cè)定、樁端持力層鉆芯鑒別(包括動(dòng)力觸探,標(biāo)貫試驗(yàn)、巖芯試件抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)),有條件時(shí)可預(yù)埋荷載箱進(jìn)行樁端載荷試驗(yàn)等。
當(dāng)單位工程的鉆芯法抽檢數(shù)量不少于總樁數(shù)的10%,且不少于10根時(shí),可認(rèn)為既滿足了本條的要求,也滿足了第3.3.4條注1的要求。
3.3.8對(duì)于上覆豎向荷載不大的構(gòu)筑物,如煙囪、埋深及水浮力大的地下結(jié)構(gòu)、送電線路塔等基礎(chǔ)中的樁、荷載最大利組合為拔力或推力,承載力靜載試驗(yàn)以豎向拔樁或水平推樁為主,并排所有的工程樁承載力檢驗(yàn)都要做豎向抗壓試驗(yàn)。
3.4 驗(yàn)證與擴(kuò)大檢測(cè)
3.4.1~3.4.5 這五條內(nèi)容針對(duì)檢測(cè)中出現(xiàn)的缺乏依據(jù)、無(wú)法或難于定論的情況,提出了可用的驗(yàn)證檢測(cè)原則。應(yīng)該指出:樁身完整性不符合要求和單樁承載力不滿足設(shè)計(jì)要求是兩個(gè)獨(dú)立概念。完整性為Ⅰ類或Ⅱ類而承載力不滿足設(shè)計(jì)要求顯然存在結(jié)構(gòu)安全隱患;豎向抗壓承載力滿足設(shè)計(jì)要求而完整性為Ⅲ類或Ⅳ類也可能存在安全和耐久性方面的隱患。如樁身出現(xiàn)水平整合型裂縫(灌注樁因擠土、開(kāi)挖等原因也常出現(xiàn))或斷裂,低應(yīng)變完整性為Ⅲ類或Ⅳ類,但高應(yīng)變完整性可能為Ⅱ類,且豎向抗壓承載力可能滿足設(shè)計(jì)要求,但存在水平承載力和耐久性方面的隱患。
3.4.6~3.4.7 擴(kuò)大檢測(cè)數(shù)量宜根據(jù)地質(zhì)條件、樁基設(shè)計(jì)等級(jí)、樁型、施工質(zhì)量變異性等因素合理確定,并應(yīng)經(jīng)過(guò)有關(guān)各方確認(rèn)。
3.5 檢測(cè)結(jié)果評(píng)價(jià)和檢測(cè)報(bào)告
3.5.1 樁身完整性類別劃分過(guò)去在國(guó)內(nèi)一直未統(tǒng)一,其表現(xiàn)為劃分的依據(jù)、類(級(jí))別及名稱三個(gè)方面。在劃分依據(jù)上,根據(jù)信號(hào)反映的樁的缺陷程度劃分者居多;部分是在考慮缺陷程度和整樁波速的基礎(chǔ)上,以信號(hào)反映的缺陷性質(zhì)劃分;極少數(shù)是根據(jù)波速“得出”的樁身混凝土強(qiáng)度來(lái)劃分。在類別及名稱上,有的分為“優(yōu)質(zhì)(優(yōu)良)、良好(較好)、合格、可疑(較差)、不合格(很差、報(bào)廢)”等五類;有的分為“完整(優(yōu)質(zhì))、基本完整(尚可、合格、輕微缺陷)、可疑(較差)、不合格(報(bào)廢)”等四類;或分為“優(yōu)質(zhì)、良好、不合格”等三類;甚至有的僅給出“合格、不合格”兩類。表3.5.1統(tǒng)一了樁身完整性類別劃分標(biāo)準(zhǔn),有利于對(duì)完整性檢測(cè)結(jié)果的判定和采用。這里需特別指出:檢測(cè)報(bào)告不宜給出樁身完整性(包括承載力)是否“合格”的結(jié)論,因?yàn)闄z測(cè)報(bào)告僅為施工質(zhì)量驗(yàn)收依據(jù)之一,只有分部工程驗(yàn)收時(shí)才給出是否合格的結(jié)論,況且經(jīng)設(shè)計(jì)復(fù)核或補(bǔ)強(qiáng)處理還允許通過(guò)驗(yàn)收。
樁基整體施工質(zhì)量問(wèn)題可由樁身完整性普測(cè)發(fā)現(xiàn),如果不能就提供的完整性檢測(cè)結(jié)果估計(jì)對(duì)樁承載力的影響程度,進(jìn)而估計(jì)是否危及上部結(jié)構(gòu)安全,那么在很大程度上就減少了樁身完整性檢測(cè)的實(shí)際意義。樁的承載功能是通過(guò)樁身結(jié)構(gòu)承載力實(shí)現(xiàn)的,完整性類別劃分主要是根據(jù)缺陷程度,但這種劃分不能機(jī)械地理解為不需考慮樁的設(shè)計(jì)條件、承載性狀及施工因素。綜合判定能力對(duì)檢測(cè)人員極為重要。
檢測(cè)時(shí)實(shí)測(cè)樁長(zhǎng)小于施工記錄樁長(zhǎng),有兩種情況:一種是樁端未進(jìn)入設(shè)計(jì)要求的持力層或進(jìn)入持力層的深度不滿足設(shè)計(jì)要求,直接影響樁的承載力;另一種情況是樁端按設(shè)計(jì)要求進(jìn)入了持力層,基本不影響樁的承載力。不論哪種情況,按樁身完整性定義中連續(xù)性的涵義,顯然均應(yīng)判為Ⅳ類樁。
3.5.2 本條所指的“工程處理”包括以下內(nèi)容:補(bǔ)強(qiáng)、補(bǔ)樁或由原設(shè)計(jì)單位復(fù)核是否可滿足結(jié)構(gòu)安全和使用功能要求。
3.5.3 承載力特征值是根據(jù)一個(gè)單位工程內(nèi)同條件下的單樁承載力檢測(cè)結(jié)果的統(tǒng)計(jì),考慮一定的安全儲(chǔ)備得到的。所以,本條所指的工程樁承載力檢測(cè)結(jié)果評(píng)價(jià)——“給出承載力特征值是否滿足設(shè)計(jì)要求的結(jié)論”,相當(dāng)于用小樣本推斷大母體,這和過(guò)去常說(shuō)的“僅對(duì)來(lái)樣負(fù)責(zé)”不同,這里特作解釋如下:
樁的設(shè)計(jì)要求通常包含承載力、混凝土強(qiáng)度以及施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范規(guī)定的各項(xiàng)要求內(nèi)容,而施工后基樁檢測(cè)結(jié)果的評(píng)價(jià)包含了承載力和完整性兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的評(píng)價(jià)內(nèi)容。設(shè)計(jì)文件中一般不提出完整性檢測(cè)中Ⅲ和Ⅳ類樁數(shù)的具體要求,但只要存在缺陷樁,盡管承載力滿足設(shè)計(jì)要求,除非采取可靠的補(bǔ)救措施或設(shè)計(jì)上有很大的安全儲(chǔ)備,否則該批樁不能被認(rèn)為是合格批。所以,工程基樁整體評(píng)價(jià)滿足設(shè)計(jì)要求的必要條件應(yīng)理解為:包括補(bǔ)強(qiáng)處理后復(fù)檢在內(nèi)的承載力和完整性檢測(cè)應(yīng)全部符合要求;而其充分條件是結(jié)合設(shè)計(jì)施工等因素,確定有限的抽檢數(shù)量(特別是靜載和鉆芯檢測(cè))具有代表性,能推斷整體。若評(píng)價(jià)依據(jù)不充分,應(yīng)增加抽檢數(shù)量。
一種合適的檢測(cè)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn),應(yīng)該能保證施工和使用雙方的風(fēng)險(xiǎn)均很小,但對(duì)基樁的承載力檢測(cè),要同時(shí)使二者的風(fēng)險(xiǎn)都比較小是不可能的,除非增大隨機(jī)抽檢數(shù)量?;鶚冻休d力檢測(cè)與評(píng)價(jià)和藥品質(zhì)量檢測(cè)既有類似之處:生產(chǎn)方的風(fēng)險(xiǎn)一般大于使用方的風(fēng)險(xiǎn),即有“不合格”樁存在就判為不滿足設(shè)計(jì)要求,雖然從確保安全的角度說(shuō)是合理的,但會(huì)造成很多合格樁也被否定掉;也有不同之處:通過(guò)設(shè)計(jì)復(fù)核或補(bǔ)強(qiáng)處理,只要不影響安全和正常使用功能,樁基工程可予以驗(yàn)收。
更為重要的是,同一批藥品的生產(chǎn)條件相對(duì)穩(wěn)定,其質(zhì)量的抽樣檢測(cè)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)是嚴(yán)格建立在科學(xué)的概率統(tǒng)計(jì)學(xué)基礎(chǔ)上,根據(jù)一定的抽樣規(guī)則,通過(guò)樣本檢測(cè)推斷整批質(zhì)量的錯(cuò)判率(生產(chǎn)方風(fēng)險(xiǎn))和漏判率(使用方風(fēng)險(xiǎn))在概率統(tǒng)計(jì)學(xué)上是已知的。然而,在基樁抽樣檢測(cè)評(píng)定中,一是同一批樁的施工中隱蔽影響因素多,很難保持條件恒定;二是傳統(tǒng)的抽樣規(guī)則,并未建立在概率統(tǒng)計(jì)學(xué)基礎(chǔ)上。顯然,倘要使工程基樁的整體評(píng)價(jià)(推斷)有很高的置信度,勢(shì)必要打破過(guò)去沿襲下來(lái)的“抽檢1%且不少于3根”的做法,從而大幅度增加靜載試樁數(shù)量,造成不經(jīng)濟(jì)。
根據(jù)樁基工程特點(diǎn),應(yīng)強(qiáng)調(diào)在出具檢測(cè)結(jié)論時(shí),需結(jié)合設(shè)計(jì)條件(基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)型式、地質(zhì)條件、樁的承載性狀、沉降控制要求等)和施工質(zhì)量可靠性,在充分考慮受檢樁數(shù)量及代表性的基礎(chǔ)上進(jìn)行;但樁基工程事故,絕大部分表現(xiàn)為沉降過(guò)大而不均勻,其中有些是因樁身存在嚴(yán)重缺陷造成的。而完整性檢測(cè)帶有普查性,故整體評(píng)價(jià)不能僅根據(jù)少數(shù)樁的承載力檢測(cè)結(jié)果,尚應(yīng)結(jié)合完整性檢測(cè)結(jié)果。
還應(yīng)注意到,對(duì)整個(gè)工程基樁的承載力評(píng)價(jià),不是檢測(cè)規(guī)范和檢測(cè)人員能完全解決的。因?yàn)椋?br/>1 檢測(cè)人員并非都具有較寬的知識(shí)面,也較難詳細(xì)了解施工全過(guò)程以及設(shè)計(jì)條件。
2 基樁檢測(cè)制定抽樣方案的要求與《建筑工程施工質(zhì)量驗(yàn)收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》GB50300有所不同:既然是通過(guò)小樣本檢測(cè)進(jìn)行推斷,就存在犯錯(cuò)判和漏判兩類錯(cuò)誤的可能性,但基樁檢測(cè)目前卻不能確定犯兩類錯(cuò)誤的概率各是多少。如按本規(guī)范第3.3.3條關(guān)于抽樣的規(guī)定,少量靜載試樁往往不具隨機(jī)性(可能僅抽檢完整性較差的樁,增加了施工方風(fēng)險(xiǎn))。
所以,為使工程樁承載力主控項(xiàng)目驗(yàn)收結(jié)論明確,便于采用,規(guī)定用“單樁承載力特征值滿足設(shè)計(jì)要求”的結(jié)論書(shū)面形式,并無(wú)全部基樁承載力均滿足設(shè)計(jì)要求的涵義。
最后還需說(shuō)明兩點(diǎn):(1)承載力檢測(cè)因時(shí)間短暫,其結(jié)果僅代表試樁那一時(shí)刻的承載力,更不能包含日后自然或人為因素(如樁周土濕陷、膨脹、凍脹、側(cè)移、基礎(chǔ)上浮、地面堆載等)對(duì)承載力的影響。(2)承載力評(píng)價(jià)可能出現(xiàn)矛盾的情況,即承載力不滿足設(shè)計(jì)要求而滿足有關(guān)規(guī)范要求。因?yàn)橐?guī)范一般給出滿足安全儲(chǔ)備和正常使用功能的最低要求,而設(shè)計(jì)時(shí)常在此基礎(chǔ)上留有一定余量??紤]到責(zé)權(quán)劃分,可以作為問(wèn)題或建議提出,但仍需設(shè)計(jì)方復(fù)核和有關(guān)各責(zé)任主體方表態(tài)確認(rèn)。
3.5.4~3.5.5 檢測(cè)報(bào)告應(yīng)根據(jù)所采用的檢測(cè)方法和相應(yīng)檢測(cè)的內(nèi)容出具檢測(cè)結(jié)論。為使報(bào)告內(nèi)容完整和具有較強(qiáng)的可讀性,報(bào)告中應(yīng)包括常規(guī)內(nèi)容的敘述。還需特別強(qiáng)調(diào):檢測(cè)報(bào)告應(yīng)包含各受檢樁的原始檢測(cè)數(shù)據(jù)和曲線,并附有相關(guān)的計(jì)算分析數(shù)據(jù)和曲線。檢測(cè)報(bào)告僅有檢測(cè)結(jié)果而無(wú)任何檢測(cè)數(shù)據(jù)和曲線的現(xiàn)象必須杜絕。
3.6 檢測(cè)機(jī)構(gòu)和檢測(cè)人員
3.6.1目前,建工行業(yè)的基樁檢測(cè)機(jī)構(gòu)只有經(jīng)省、部級(jí)建設(shè)行政主管部門(mén)檢測(cè)資質(zhì)認(rèn)可和計(jì)量行政主管部門(mén)的計(jì)量認(rèn)證后,才能合法地進(jìn)入檢測(cè)市場(chǎng)開(kāi)展相應(yīng)的檢測(cè)業(yè)務(wù)。實(shí)行這種管理辦法旨在加強(qiáng)對(duì)檢測(cè)機(jī)構(gòu)的檢測(cè)條件、能力、技術(shù)水平、質(zhì)量保證體系運(yùn)行的考核與監(jiān)督管理,以保證出具的檢測(cè)結(jié)果客觀、公正、可靠。
3.6.2由于基樁檢測(cè)時(shí)需綜合考慮地質(zhì)、設(shè)計(jì)、施工等因素的影響,這就要求從事基樁檢測(cè)工作的技術(shù)人員應(yīng)經(jīng)過(guò)學(xué)習(xí)、培訓(xùn),具有必要的基樁檢測(cè)方面的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐,并對(duì)巖土工程尤其是樁基工程方面的知識(shí)有充分了解。
在各種基樁檢測(cè)方法中,動(dòng)力檢測(cè)技術(shù)涉及的學(xué)科較多,且仍處于發(fā)展中,對(duì)檢測(cè)人員的素質(zhì)、技術(shù)水平和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)要求都很高。因此,持有工程樁動(dòng)測(cè)資質(zhì)證書(shū)的單位,還需要該單位的檢測(cè)人員持有經(jīng)考核合格后頒發(fā)的上崗證書(shū)。
4 單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)
4.1 適 用 范 圍
4.1.1單樁抗壓靜載試驗(yàn)是公認(rèn)的檢測(cè)基樁豎向抗壓承載力最直觀、最可靠的傳統(tǒng)方法。本規(guī)范主要是針對(duì)我國(guó)建筑工程中慣用的維持荷載法進(jìn)行了技術(shù)規(guī)定。根據(jù)樁的使用環(huán)境、荷載條件及大量工程檢測(cè)實(shí)踐,在國(guó)內(nèi)其他行業(yè)或國(guó)外,尚有循環(huán)荷載、等變形速率及終級(jí)荷載長(zhǎng)時(shí)間維持等方法。
4.1.2樁身內(nèi)力測(cè)試按附錄A規(guī)定的方法執(zhí)行。
4.1.3本條明確規(guī)定為設(shè)計(jì)提供依據(jù)的靜載試驗(yàn)應(yīng)加載至破壞,即試驗(yàn)應(yīng)進(jìn)行到能判定單樁極限承載力為止。對(duì)于以樁身強(qiáng)度控制承載力的端承型樁,當(dāng)設(shè)計(jì)另有規(guī)定時(shí),應(yīng)從其規(guī)定。
4.1.4在對(duì)工程樁抽樣驗(yàn)收檢測(cè)時(shí),規(guī)定了加載量不應(yīng)小于單樁承載力特征值的2.0倍,以保證足夠的安全儲(chǔ)備。實(shí)際檢測(cè)中,有時(shí)出現(xiàn)這樣的情況:3根工程樁靜載試驗(yàn),分十級(jí)加載,其中一根樁第十級(jí)破壞,另兩根樁滿足設(shè)計(jì)要求,按第3.5.3條,單位工程的單樁豎向抗壓承載力特征值不滿足設(shè)計(jì)要求。此時(shí)若有一根好樁的最大加載量取為單樁承載力特征值的2.2倍,且試驗(yàn)證實(shí)豎向抗壓承載力不低于單樁承載力特征值的2.2倍,則單位工程的單樁豎向抗壓承載力特征值滿足設(shè)計(jì)要求。顯然,若抽檢的3根樁有代表性,就可避免不必要的工程處理。
4.2 儀器設(shè)備及其安裝
4.2.1為防止加載偏心,千斤頂?shù)暮狭χ行膽?yīng)與反力裝置的重心、樁軸線重合,并保證合力方向垂直。
4.2.2加載反力裝置的形式在《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》基礎(chǔ)上增加了地錨反力裝置,對(duì)單樁極限承載力較小的摩擦樁可用土錨作反力;對(duì)巖面淺的嵌巖樁,可利用巖錨提供反力。
4.2.3用荷重傳感器(直接方式)和油壓表(間接方式)兩種荷載測(cè)量方式的區(qū)別在于:前者采用荷重傳感器測(cè)力,不需考慮千斤頂活塞摩擦對(duì)出力的影響;后者需通過(guò)率定換算千斤頂出力。同型號(hào)千斤頂在保養(yǎng)正常狀態(tài)下,相同油壓時(shí)的出力相對(duì)誤差約為1%~2%,非正常時(shí)可高達(dá)5%。采用傳感器測(cè)量荷重或油壓,容易實(shí)現(xiàn)加卸荷與穩(wěn)壓自動(dòng)化控制,且測(cè)量精度較高。采用壓力表測(cè)定油壓時(shí),為保證測(cè)量精度,其精度等級(jí)應(yīng)優(yōu)于或等于0.4級(jí),不得使用1.5級(jí)壓力表作加載控制。當(dāng)油路工作壓力較高時(shí),有時(shí)出現(xiàn)油管爆裂、接頭漏油,油泵加壓不足造成千斤頂出力受限、壓力表線性度變差等情況,所以應(yīng)選用耐壓高、工作壓力大和量程大的油管、油泵和壓力表。
4.2.4對(duì)于機(jī)械式大量程(50mm)百分表,《大量程百分表》JJG379規(guī)定的1級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為:全程示值誤差和回程誤差分別不超過(guò)40μm和8μm,相當(dāng)于滿量程測(cè)量誤差不大于0.1%。沉降測(cè)定平面應(yīng)在千斤頂?shù)鬃袎喊逡韵碌臉渡砦恢?,即不得在承壓板上或千斤頂上設(shè)置沉降觀測(cè)點(diǎn),避免因承壓板變形導(dǎo)致沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)失實(shí)?;鶞?zhǔn)樁應(yīng)打入地面以下足夠的深度,一般不小于1m?;鶞?zhǔn)梁應(yīng)一端固定,另一端簡(jiǎn)支,這是為減少溫度變化引起的基準(zhǔn)梁撓曲變形。在滿足表4.2.5的規(guī)定條件下,基準(zhǔn)梁不宜過(guò)長(zhǎng),并應(yīng)采取有效遮擋措施,以減少溫度變化和刮風(fēng)下雨的影響,尤其在晝夜溫差較大且白天有陽(yáng)光照射時(shí)更應(yīng)注意。
4.2.5在試樁加卸載過(guò)程中,荷載將通過(guò)錨樁(地錨)、壓重平臺(tái)支墩傳至試樁、基準(zhǔn)樁周?chē)鼗敛⑹怪冃?,隨著試樁、基準(zhǔn)樁和錨樁(或壓重平臺(tái)支墩)三者間相互距離縮小,土體變形對(duì)試樁產(chǎn)生的附加應(yīng)力和使基準(zhǔn)樁產(chǎn)生變位的影響加劇。
1985年,國(guó)際土力學(xué)與基礎(chǔ)工程協(xié)會(huì)(ISSMFE)根據(jù)世界各國(guó)對(duì)有關(guān)靜載試驗(yàn)的規(guī)定,提出了靜載試驗(yàn)的建議方法并指出:試樁中心到錨樁(或壓重平臺(tái)支墩邊)和到基準(zhǔn)樁各自間的距離應(yīng)分別“不小于2.5m或3D”,這和我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定的“大于等于4D且不小于2.0m”相比更容易滿足(小直徑樁按3D控制,大直徑樁按2.5m控制)。高重建筑物下的大直徑樁試驗(yàn)荷載大、樁間凈距?。ㄒ?guī)定最小中心距為3D),往往受設(shè)備能力制約,采用錨樁法檢測(cè)時(shí),三者間的距離有時(shí)很難滿足“不小于4D” 的要求,加長(zhǎng)基準(zhǔn)梁又難避免產(chǎn)生顯著的氣候環(huán)境影響??紤]到現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收試驗(yàn)中的困難,且加載過(guò)程中,錨樁上拔對(duì)基準(zhǔn)樁、試樁的影響小于壓重平臺(tái)對(duì)它們的影響,故本規(guī)范中對(duì)部分間距的規(guī)定放寬為“不小于3D”。
關(guān)于壓重平臺(tái)支墩力與基準(zhǔn)樁和試樁之間的最小間距問(wèn)題,應(yīng)區(qū)別兩種情況對(duì)待。在場(chǎng)地土較硬時(shí),堆載引起的支墩及其周邊地面沉降和試驗(yàn)加載引起的地面回彈均很小。如Ф1200灌注樁采用10×10m2平臺(tái)堆載11550kN,土層自上而下為凝灰?guī)r殘積土、強(qiáng)風(fēng)化和中風(fēng)化凝灰?guī)r,堆載和試驗(yàn)加載過(guò)程中,距支墩邊1m、2m處觀測(cè)到的地面沉降及回彈量幾乎為零。但在軟土場(chǎng)地,大噸位堆載由于支墩影響范圍大而應(yīng)引起足夠的重視。以某一場(chǎng)地Ф500管樁堆載4000kN為例:在距支墩邊0.95m、1.95m、2.55m和3.5m設(shè)四根基準(zhǔn)樁,平臺(tái)堆載至4000kN時(shí)基準(zhǔn)樁下沉量分別為13.4mm、6.7mm、3.0mm和0.1mm;試驗(yàn)加載至4000kN時(shí)觀測(cè)點(diǎn)回彈量分別為2.1mm、0.8mm、0.5mm和0.4mm。但也有報(bào)導(dǎo)管樁堆載6000kN,支墩產(chǎn)生明顯下沉,試驗(yàn)加載至6000kN時(shí),距支墩邊2.9m處的觀測(cè)點(diǎn)回彈近8mm。這里出現(xiàn)兩個(gè)問(wèn)題:其一,支墩邊距試樁較近時(shí),大噸位堆載地面下沉將產(chǎn)生負(fù)摩阻力,特別對(duì)摩擦型樁將明顯影響其承載力;其二,樁加載(地面卸載)時(shí)地基土回彈對(duì)基準(zhǔn)樁影響。支墩對(duì)試樁、基準(zhǔn)樁的影響程度與荷載水平及土質(zhì)條件等有關(guān)。對(duì)于軟土場(chǎng)地超過(guò)10000kN的特大噸位堆載(目前國(guó)內(nèi)壓重平臺(tái)法堆載已超過(guò)30000kN),為減少對(duì)試樁產(chǎn)生附加影響,應(yīng)考慮對(duì)支墩下2~3倍寬影響范圍內(nèi)的地基進(jìn)行加固;對(duì)大噸位堆載支墩出現(xiàn)明顯下沉的情況,尚需進(jìn)一步積累資料和研究其可靠的沉降測(cè)量方法,簡(jiǎn)易的辦法是在遠(yuǎn)離支墩處用水準(zhǔn)儀或張緊的鋼絲觀測(cè)基準(zhǔn)樁的豎向位移。
4.3 現(xiàn) 場(chǎng) 檢 測(cè)
4.3.1 本條是為使試樁具有代表性而提出的。
4.3.2為便于沉降測(cè)量?jī)x表安裝,試樁頂部宜高出試坑地面;為使試驗(yàn)樁受力條件與設(shè)計(jì)條件相同,試坑地面宜與承臺(tái)底標(biāo)高一致。對(duì)于工程樁驗(yàn)收檢測(cè),當(dāng)樁身荷載水平較低時(shí),允許采用水泥砂漿將樁頂抹平的簡(jiǎn)單樁頭處理方法。
4.3.3 本條主要是考慮在實(shí)際工程樁檢測(cè)中,因錨樁質(zhì)量問(wèn)題而導(dǎo)致試樁失敗或中途停頓的情況時(shí)有發(fā)生,為此建議在試樁前對(duì)灌注樁及有接頭的混凝土預(yù)制樁進(jìn)行完整性檢測(cè),大致確定其能否作錨樁使用。
4.3.4 本條是按我國(guó)的傳統(tǒng)做法,對(duì)維持荷載法進(jìn)行原則性的規(guī)定。
4.3.5慢速維持荷載法是我國(guó)公認(rèn),且已沿用多年的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法,也是其他工程樁豎向抗壓承載力驗(yàn)收檢測(cè)方法的唯一比較標(biāo)準(zhǔn)。
4.3.6~4.3.7 按4.3.6條第2款,慢速維持荷載法每級(jí)荷載持載時(shí)間最少為2h。對(duì)絕大多數(shù)樁基而言,為保證上部結(jié)構(gòu)正常使用,控制樁基絕對(duì)沉降是第一位重要的,這是地基基礎(chǔ)按變形控制設(shè)計(jì)的基本原則。在工程樁驗(yàn)收檢測(cè)中,某些行業(yè)或地方標(biāo)準(zhǔn)允許采用快速維持荷載法,但未具體規(guī)定試驗(yàn)步驟和其他限定條件。1985年ISSMFE根據(jù)世界各國(guó)的靜載試驗(yàn)有關(guān)規(guī)定,在推薦的試驗(yàn)方法中,建議維持荷載法加載為每小時(shí)一級(jí),穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)為0.1mm/20min。當(dāng)樁端嵌入基巖時(shí),個(gè)別國(guó)家還允許縮短時(shí)間;也有些國(guó)家為測(cè)定樁的蠕變沉降速率建議采用終級(jí)荷載長(zhǎng)時(shí)間維持法。
快速維持荷載法在國(guó)內(nèi)從70年代就開(kāi)始應(yīng)用,我國(guó)港口工程規(guī)范從83年(JTJ2202-83)、上海地基設(shè)計(jì)規(guī)范從89年(DBJ-08-11-89)起就將這一方法列入,與慢速法一起并列為靜載試驗(yàn)方法??焖俜ㄓ捎诿恳患?jí)荷載維持時(shí)間短(1h),各級(jí)荷載下的樁頂沉降相對(duì)慢速法要小一些,但相差不大。表1列出了上海市23根摩擦樁慢速維持荷載法試驗(yàn)實(shí)測(cè)樁頂穩(wěn)定時(shí)的沉降量和1h時(shí)沉降量的對(duì)比結(jié)果。從中可見(jiàn),在1/2極限荷載點(diǎn),快速法1h時(shí)的樁頂沉降量與慢速法相差很小(0.5mm以內(nèi)),平均相差0.2mm;在極限荷載點(diǎn)相差要大些,為0.6~6.1mm,平均2.9mm。相對(duì)而言,“慢速維持荷載法”的加荷速率比建筑物建造過(guò)程中的施工加載速率要快得多,慢速法試樁得到的使用荷載對(duì)應(yīng)的樁頂沉降與建筑物樁基在長(zhǎng)期荷載作用下的實(shí)際沉降相比,要小幾倍到十幾倍,所以,規(guī)范中的快慢速試樁沉降差異是可以忽略的。
關(guān)于快慢速法極限承載力比較,根據(jù)上海市統(tǒng)計(jì)的71根試驗(yàn)樁資料(樁端在粘性土中47根,在砂土中24根),這些對(duì)比是在同一根樁或樁土條件相同的相鄰樁上進(jìn)行的,得出的結(jié)果見(jiàn)表3。
穩(wěn)定時(shí)的沉降量sw和1h時(shí)的沉降量s1h的對(duì)比 表2
荷載點(diǎn) sw與s1h之差(mm) s1h∕sw(%)
幅度 平均 幅度 平均
極限荷載 0.57~6.07 2.89 71~96 86
1∕2極限荷載 0.01~0.51 0.20 95~100 98
快速法與慢速法極限承載力比較 表 3
樁端土類別 快速法比慢速法極限荷載提高幅度
粘性土 0~9.6%,平均0.45%
砂土 -2.5%~9.6%,平均2.3%
從中可以看出快速法試驗(yàn)得出的極限承載力較慢速法略高一些,其中樁端在粘性土中平均提高約1/2級(jí)荷載,樁端在砂土中平均提高約1/4級(jí)荷載。
在我國(guó),如有些軟土中的摩擦樁,按慢速法加載,在2倍設(shè)計(jì)荷載的前幾級(jí),就已出現(xiàn)沉降穩(wěn)定時(shí)間逐漸延長(zhǎng),即在2h甚至更長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不收斂。此時(shí),采用快速法是不適宜的。而也有很多地方的工程樁驗(yàn)收試驗(yàn),在每級(jí)荷載施加不久,沉降迅速穩(wěn)定,縮短持載時(shí)間不會(huì)明顯影響試樁結(jié)果;且因試驗(yàn)周期的縮短,又可減少晝夜溫差等環(huán)境影響引起的沉降觀測(cè)誤差。在此,建議快速維持荷載法按下列步驟進(jìn)行:
1 每級(jí)荷載施加后維持1h,按第5、15、30min測(cè)讀樁頂沉降量,以后每隔15min測(cè)讀一次。
2 測(cè)讀時(shí)間累計(jì)為1h時(shí),若最后15min時(shí)間間隔的樁頂沉降增量與相鄰15min時(shí)間間隔的樁頂沉降增量相比未明顯收斂時(shí),應(yīng)延長(zhǎng)維持荷載時(shí)間,直至最后15min的沉降增量小于相鄰15min的沉降增量為止。
3 終止加荷條件可按本規(guī)范第4.3.8條第1、3、4、5、6款執(zhí)行。
4 卸載時(shí),每級(jí)荷載維持15min,按第5、15min測(cè)讀樁頂沉降量后,即可卸下一級(jí)荷載。卸載至零后,應(yīng)測(cè)讀樁頂殘余沉降量,維持時(shí)間為2h,測(cè)讀時(shí)間為第5、15、30min,以后每隔30min測(cè)讀一次。
各地在采用快速法時(shí),應(yīng)總結(jié)積累經(jīng)驗(yàn),結(jié)合當(dāng)?shù)貤l件提出適宜的穩(wěn)定控制標(biāo)準(zhǔn)。
4.3.8 當(dāng)樁身存在水平整合型縫隙、樁端有沉渣或吊腳時(shí),在較低豎向荷載時(shí)常出現(xiàn)本級(jí)荷載沉降超過(guò)上一級(jí)荷載對(duì)應(yīng)沉降5倍的陡降,當(dāng)縫隙閉合或樁端與硬持力層接觸后,隨著持載時(shí)間或荷載增加,變形梯度逐漸變緩;當(dāng)樁身強(qiáng)度不足樁被壓斷時(shí),也會(huì)出現(xiàn)陡降,但與前相反,隨著沉降增加,荷載不能維持甚至大幅降低。所以,出現(xiàn)陡降后不宜立即卸荷,而應(yīng)使樁下沉量超過(guò)40mm,以大致判斷造成陡降的原因。
非嵌巖的長(zhǎng)(超長(zhǎng))樁和大直徑(擴(kuò)底)樁的Q-s曲線一般呈緩變型,在樁頂沉降達(dá)到40mm時(shí),樁端阻力一般不能發(fā)揮。前者由于長(zhǎng)細(xì)比大、樁身較柔,彈性壓縮量大,樁頂沉降較大時(shí),樁端位移還很?。缓笳唠m樁端位移較大,但尚不足以使端阻力充分發(fā)揮。因此,放寬樁頂總沉降量控制標(biāo)準(zhǔn)是合理的。
4.4 檢測(cè)數(shù)據(jù)分析與判定
4.4.1 除Q-s曲線、s-lgt曲線外,還有s-lgQ曲線。同一工程的一批試樁曲線應(yīng)按相同的沉降縱座標(biāo)比例繪制,滿刻度沉降值不宜小于40mm,這樣可使結(jié)果直觀、便于比較。
4.4.2 大實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明:當(dāng)沉降量達(dá)到樁徑的10%時(shí),才可能出現(xiàn)極限荷載(太沙基和ISSMFE);粘性土中端阻力充分發(fā)揮所需的樁端位移為樁徑的4%~5%,而砂土中至少達(dá)到15%。故本條第4款對(duì)緩變型Q-s曲線,按s=0.05D確定直徑大于等于800mm樁的極限承載力大體上是保守的;且因?yàn)镈≥800mm時(shí)定義為大直徑樁,當(dāng)D=800mm,0.05D=40mm,正好與中、小直徑樁的沉降標(biāo)準(zhǔn)銜接。應(yīng)該注意,世界各國(guó)按樁頂總沉降確定極限承載力的規(guī)定差別較大,這和各國(guó)安全系數(shù)的取值大小、特別是上部結(jié)構(gòu)對(duì)樁基沉降的要求有關(guān)。因此當(dāng)按本規(guī)范建議的按樁頂沉降量確定極限承載力時(shí),尚應(yīng)考慮上部結(jié)構(gòu)對(duì)樁基沉降的具體要求。
4.4.3 本規(guī)范單樁豎向抗壓承載力的統(tǒng)計(jì)按《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007的規(guī)定執(zhí)行。也有根據(jù)統(tǒng)計(jì)承載力標(biāo)準(zhǔn)差大于15%時(shí),采用極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值折減系數(shù)的修正方法。實(shí)際操作中對(duì)樁數(shù)大于等于4根時(shí),折減系數(shù)的計(jì)算比較繁瑣,且靜載檢測(cè)本身是通過(guò)小樣本來(lái)推斷總體。樣本容量愈小,可靠度愈低,而影響單樁承載力的因素復(fù)雜多變。當(dāng)一批受檢樁中有一根樁承載力過(guò)低,若恰好不是偶然原因,則該驗(yàn)收批一旦被接受,就會(huì)增加使用方的風(fēng)險(xiǎn)。因此規(guī)定級(jí)差超過(guò)平均值的30%時(shí),首先應(yīng)分析原因,結(jié)合工程實(shí)際綜合分析判別。例如一組5根試樁的承載力值依次為800、950、1000、1100、1150kN,平均值為1000kN,單樁承載力最低值和最高值的極差為350kN,超過(guò)平均值的30%,則不得將最低值800kN去掉將后面4個(gè)值取平均,或?qū)⒆畹秃妥罡咧刀既サ羧≈虚g3個(gè)值的平均值,應(yīng)查明是否出現(xiàn)樁的質(zhì)量問(wèn)題或場(chǎng)地條件變異;若低值承載力出現(xiàn)的原因并非偶然的施工質(zhì)量造成,則按本例依次去掉高值后取平均,直至滿足極差不超過(guò)30%的條件。此外,對(duì)樁數(shù)小于或等于3根的柱下承臺(tái)、或試樁數(shù)量?jī)H為2根時(shí),應(yīng)采用低值,以確保安全。對(duì)于僅通過(guò)少量試樁無(wú)法判明級(jí)差大的原因時(shí),可增加試樁數(shù)量。
4.4.4 《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007規(guī)定的單樁豎向抗壓承載力特征值是按單樁豎向抗壓極限承載力統(tǒng)計(jì)值除以安全系數(shù)2得到的,綜合反映了樁側(cè)、樁端極限阻力控制承載力特征值的低限要求。
4.4.5 本條規(guī)定了檢測(cè)報(bào)告中應(yīng)包含的一些內(nèi)容。避免檢測(cè)報(bào)告過(guò)于簡(jiǎn)單,也有利于委托方、設(shè)計(jì)及檢測(cè)部門(mén)對(duì)報(bào)告的審查和分析。
5 單樁豎向抗拔靜載試驗(yàn)
5.1 適 用 范 圍
5.1.1 單樁豎向抗拔靜載試驗(yàn)是檢測(cè)單樁豎向抗拔承載力最直觀、可靠的方法。與本規(guī)范中抗壓靜載試驗(yàn)一樣,拔樁試驗(yàn)也是采用了國(guó)內(nèi)外慣用的維持荷載法,并規(guī)定應(yīng)采用慢速維持荷載法。
5.1.2 當(dāng)需要檢測(cè)樁側(cè)抗拔極限摩阻力或了解樁底上拔量時(shí),可按本規(guī)范附錄A中有關(guān)方法執(zhí)行。
5.1.3 當(dāng)為設(shè)計(jì)提供依據(jù)時(shí),應(yīng)加載到能判別單樁抗拔極限承載力為止,或加載到樁身材料強(qiáng)度控制值。在對(duì)工程樁抽樣驗(yàn)收檢測(cè)時(shí),可按設(shè)計(jì)要求控制最大上拔荷載,但應(yīng)有足夠的安全儲(chǔ)備。
5.2 儀器設(shè)備及其安裝
5.2.1 本條的要求基本同第4.2.1條。因拔樁試驗(yàn)時(shí)千斤頂安放在反力架上面,當(dāng)采用二臺(tái)以上千斤頂加載時(shí),應(yīng)采取一定的安全措施,防止千斤頂傾倒或其他意外事故發(fā)生。
5.2.2 當(dāng)采用天然地基作反力時(shí),兩邊支座處的地基強(qiáng)度應(yīng)相近,且兩邊支座與地面的接觸面積宜相同,避免加載過(guò)程中兩邊沉降不均造成試樁偏心受拉。為保證反力梁的穩(wěn)定性,應(yīng)注意反力樁頂面直徑(或邊長(zhǎng))不小于反力架的梁寬。
5.2.3~5.2.5 這三條基本參照本規(guī)范第4.2.3~4.2.5條執(zhí)行,但應(yīng)注意以下兩點(diǎn):
1 樁頂上拔量測(cè)量平面必須在樁身位置,嚴(yán)禁在混凝土樁的受拉鋼筋上設(shè)置位移觀測(cè)點(diǎn),避免因鋼筋變形導(dǎo)致上拔量觀測(cè)數(shù)據(jù)失實(shí)。
2 在采用天然地基提供支座反力時(shí),拔樁試驗(yàn)加載相當(dāng)于給支座處地面加載。支座附近的地面也因此會(huì)出現(xiàn)不同程度的沉降。荷載越大,這種變形越明顯。為防止支座處地基沉降對(duì)基準(zhǔn)梁的影響,一是應(yīng)使基準(zhǔn)樁與支座、試樁各自之間的間距滿足表4.2.5的規(guī)定,二是基準(zhǔn)樁需打入試坑地面以下一定深度(一般不宜小于1m)。
5.3 現(xiàn) 場(chǎng) 檢 測(cè)
5.3.1 本條包含以下三個(gè)方面內(nèi)容:
1 在拔樁試驗(yàn)前,對(duì)混凝土灌注樁及有接頭的預(yù)制樁采用低應(yīng)變法檢查樁身質(zhì)量,目的是防止因試驗(yàn)樁自身質(zhì)量問(wèn)題而影響抗拔試驗(yàn)成果。
2 對(duì)抗拔試驗(yàn)的鉆孔灌注樁在澆注混凝土前進(jìn)行成孔檢測(cè),目的是查明樁身有無(wú)明顯擴(kuò)徑現(xiàn)象或出現(xiàn)擴(kuò)大頭,因此類樁的抗拔承載力缺乏代表性。特別是擴(kuò)大頭樁及樁身中下部有明顯擴(kuò)徑的樁,其抗拔極限承載力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于長(zhǎng)度和樁徑相同的非擴(kuò)徑樁,且相同荷載下的上拔量也有明顯差別。
3 對(duì)有接頭的PHC、PTC和PC管樁應(yīng)進(jìn)行接頭抗拉強(qiáng)度驗(yàn)算。對(duì)電焊接頭的管樁除驗(yàn)算其主筋強(qiáng)度外,還要考慮主筋墩頭的折減系數(shù)以及管節(jié)端板偏心受拉時(shí)的強(qiáng)度及穩(wěn)定性。墩頭折減系數(shù)可按有關(guān)規(guī)范取0.92,而端板強(qiáng)度的驗(yàn)算則比較復(fù)雜,可按經(jīng)驗(yàn)取一個(gè)較為安全的系數(shù)。
5.3.2 本條規(guī)定拔樁試驗(yàn)應(yīng)采用慢速維持荷載法,其荷載分級(jí)、試驗(yàn)方法及穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)均同第4.3.4條和4.3.6條有關(guān)規(guī)定。
5.3.3 本條規(guī)定出現(xiàn)所列四種情況之一時(shí),可終止荷載。但若在較小荷載下出現(xiàn)某級(jí)荷載的樁頂上拔量大于前一級(jí)荷載下的5倍時(shí),應(yīng)綜合分析原因。若是試驗(yàn)樁,必要時(shí)可繼續(xù)加載,因混凝土樁當(dāng)樁身出現(xiàn)多條環(huán)向裂縫后,其樁頂位移會(huì)出現(xiàn)小的突變,而此時(shí)并非達(dá)到樁側(cè)土的極限抗拔力。
5.4 檢測(cè)數(shù)據(jù)分析與判定
5.4.1 拔樁試驗(yàn)與壓樁試驗(yàn)一樣,一般應(yīng)繪制U-δ曲線和δ-lgt曲線,但當(dāng)上述二種曲線難以判別時(shí),也可以輔以δ-lgU曲線或lgU-lgδ曲線,以確定拐點(diǎn)位置。
5.4.2 本條前兩款確定的抗拔極限承載力是土的極限抗拔阻力與樁(包括樁向上運(yùn)動(dòng)所帶動(dòng)的土體)的自重標(biāo)準(zhǔn)兩部分之和。第3款所指的“斷裂”,是因鋼筋強(qiáng)度不夠情況下的斷裂。如果因抗拔鋼筋受力不均勻,部分鋼筋因受力太大而斷裂時(shí),應(yīng)視為該樁試驗(yàn)失效,并進(jìn)行補(bǔ)充試驗(yàn)。不能將鋼筋斷裂前一級(jí)荷載作為極限荷載。
5.4.4 工程樁驗(yàn)收檢測(cè)時(shí),混凝土樁抗拔承載力可能受抗裂或鋼筋強(qiáng)度制約,而土的抗拔阻力尚未發(fā)揮到極限,一般宜取最大荷載或取上拔量控制值對(duì)應(yīng)的荷載作為極限荷載,不能輕易外推。
5.4.5 當(dāng)按統(tǒng)計(jì)的試樁豎向抗拔極限承載力確定單樁豎向抗拔承載力特征值Ua時(shí),安全系數(shù)取為2,顯然只與極限抗菌素拔承載力按土的極限抗拔阻隔力控制的情況對(duì)應(yīng)。有關(guān)抗裂控制要求的解釋可參見(jiàn)表6.4.6~6.4.7條的條文說(shuō)明。
6 單樁水平靜載試驗(yàn)
6.1 適 用 范 圍
6.1.1樁的水平承載力靜載試驗(yàn)除了樁頂自由的單樁試驗(yàn)外,還有帶承臺(tái)樁的水平靜載試驗(yàn)(考慮承臺(tái)的底面阻力和側(cè)面抗力,以便充分反映樁基在水平力作用下的實(shí)際工作狀況)、樁頂不能自由轉(zhuǎn)動(dòng)的不同約束條件及樁頂施加垂直荷載等試驗(yàn)方法,也有循環(huán)荷載的加載方法。這一切都可根據(jù)設(shè)計(jì)的特殊要求給予滿足,并參考本方法進(jìn)行。
6.1.2樁的抗彎能力取決于樁和土的力學(xué)性能、樁的自由長(zhǎng)度、抗彎剛度、樁寬、樁頂約束等因素。試驗(yàn)條件應(yīng)盡可能和實(shí)際工作條件接近,將各種影響降低到最小的程度,使試驗(yàn)成果能盡量反映工程樁的實(shí)際情況。通常情況下,試驗(yàn)條件很難做到和工程樁的情況完全一致,此時(shí)應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)樁測(cè)得樁周土的地基反力特性,即地基土的水平抗力系數(shù)。它反映了樁在不同深度處樁側(cè)土抗力和水平位移之間的關(guān)系,可視為土的固有特性。根據(jù)實(shí)際工程樁的情況(如不同樁頂約束、不同自由長(zhǎng)度),用它確定土抗力大小,進(jìn)而計(jì)算單樁的水平承載力。因此通過(guò)試驗(yàn)求得地基土的水平抗力系數(shù)具有更實(shí)際、更普遍的意義。
6.2 儀器設(shè)備及其安裝
6.2.3 水平力作用點(diǎn)位置高于基樁承臺(tái)底標(biāo)高,試驗(yàn)時(shí)在相對(duì)承臺(tái)底面處產(chǎn)生附加彎矩,影響測(cè)試結(jié)果,也不利于將試驗(yàn)成果根據(jù)實(shí)際樁頂?shù)募s束予以修正。球形支座的作用是在試驗(yàn)過(guò)程中,保持作用力的方向始終水平和通過(guò)樁軸線,不隨樁的傾斜或扭轉(zhuǎn)而改變。
6.2.6 為保證各測(cè)試斷面的應(yīng)力最大值及相應(yīng)彎矩的測(cè)量精度,試樁設(shè)置時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制測(cè)點(diǎn)的縱剖面與力作用方向之間的偏差。對(duì)承受水平荷載的樁而言,樁的破壞是由于樁身彎矩引起的結(jié)構(gòu)破壞。因此對(duì)中長(zhǎng)樁而言,淺層土的性質(zhì)起了重要作用,在這段范圍內(nèi)的彎矩變化也最大。為找出最大彎矩及其位置,應(yīng)加密測(cè)試斷面。
6.3 現(xiàn) 場(chǎng) 檢 測(cè)
6.3.1 單向多循環(huán)加載法,主要是為了模擬實(shí)際結(jié)構(gòu)的受力形式。由于結(jié)構(gòu)物承受的實(shí)際荷載異常復(fù)雜,所以當(dāng)需考慮長(zhǎng)期水平荷載作用影響時(shí),宜采用第4章規(guī)定的慢速維持荷載法。由于單向多循環(huán)荷載的施加會(huì)給內(nèi)力測(cè)試帶來(lái)不穩(wěn)定因素,為方便測(cè)試,建議采用第4章規(guī)定的慢速或快速維持荷載法;此外水平試驗(yàn)樁通常以結(jié)構(gòu)破壞為主,為縮短試驗(yàn)時(shí)間,也可采用更短時(shí)間的快速維持荷載法。例如《港口工程樁基規(guī)范》(樁的水平承載力設(shè)計(jì))JTJ254-98規(guī)定每級(jí)荷載維持20min。
6.3.3 對(duì)抗彎性能較差的長(zhǎng)樁或中長(zhǎng)樁而言,承受水平承載力的樁的破壞特征是樁身強(qiáng)度破壞,即樁身發(fā)生折斷,此時(shí)試驗(yàn)自然終止。本條對(duì)終止加荷的水平位移限制要求是根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》提出的;在工程樁水平承載力驗(yàn)收檢測(cè)中,終止加荷條件可按設(shè)計(jì)要求或規(guī)范規(guī)定的水平位移允許值控制。
6.4 檢測(cè)數(shù)據(jù)分析與判定
6.4.1 本條中的地基土水平土抗力系數(shù)隨深度增長(zhǎng)的比例系數(shù)m值的計(jì)算公式僅適用于水平力作用點(diǎn)至試坑地面的樁自由長(zhǎng)度為零時(shí)的情況。按樁、土相對(duì)剛度不同,水平荷載作用下的樁-體系有兩種工作狀態(tài)和破壞機(jī)理,一種是“剛性短樁”,因轉(zhuǎn)動(dòng)或平移而破壞,相當(dāng)于αh<2.5時(shí)的情況;另一種是工程中常見(jiàn)的“彈性長(zhǎng)樁”,樁身產(chǎn)生撓曲變形,樁下段嵌固于土中不能轉(zhuǎn)動(dòng),即本條中αh≥4.0的情況。在2.5≤αh<4.0范圍內(nèi),稱為“有限長(zhǎng)度的中長(zhǎng)樁”?!督ㄖ痘夹g(shù)規(guī)范》對(duì)中長(zhǎng)樁的νy變化給出了具體數(shù)值(見(jiàn)表3)。因此,在按式(6.4.1-1)計(jì)算m值時(shí),應(yīng)先試算αh值,以確定αh是否大于或等于4.0,若在2.5~4.0范圍以內(nèi),應(yīng)調(diào)整νy值重新計(jì)算m值(有些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不考慮)。當(dāng)αh<2.5時(shí),式(6.4.1-1)不適用。
樁頂水平位移系數(shù)νy 表4
樁的換算埋深αh 4.0 3.5 3.0 2.8 2.6 2.4
樁頂自由或鉸接時(shí)的νy值 2.441 2.502 2.727 2.905 3.163 3.526
注:當(dāng)αh>4.0時(shí)取αh=4.0。
試驗(yàn)得到的地基土水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)m不是一個(gè)常量,而是隨地面水平位移及荷載而變化的曲線。
6.4.3 對(duì)于混凝土長(zhǎng)樁或中長(zhǎng)樁,隨著水平荷載的增加,樁側(cè)土體的塑性區(qū)自上而下逐漸開(kāi)展擴(kuò)大,最大彎矩?cái)嗝嫦乱疲詈笮纬蓸渡斫Y(jié)構(gòu)的破壞。所測(cè)水平臨界荷載Hcr即當(dāng)樁身產(chǎn)生開(kāi)裂時(shí)所對(duì)應(yīng)的水平荷載。因?yàn)橹挥谢炷翗恫艜?huì)產(chǎn)生開(kāi)裂,故只有混凝土樁才有臨界荷載。
6.4.4 單樁水平極限承載力是對(duì)應(yīng)于樁身折斷或樁身鋼筋應(yīng)力達(dá)到屈服時(shí)的前一級(jí)水平荷載。
6.4.6~6.4.7 單樁水平承載力特征值除與樁的材料強(qiáng)度、截面剛度、入土深度、土質(zhì)條件、樁頂水平位移允許值有關(guān)外,還與樁頂邊界條件(嵌固情況和樁頂豎向荷載大?。┯嘘P(guān)。由于建筑工程的基樁樁頂嵌入承臺(tái)長(zhǎng)度通常較短,其與承臺(tái)連接的實(shí)際約束條件介于固接與鉸接之間,這種連接相對(duì)于樁頂完全自由時(shí)可減少樁頂位移,相對(duì)于樁頂完全固接時(shí)可降低樁頂約束彎矩并重新分配樁身彎矩。如果樁頂完全固接,水平承載力按位移控制時(shí),是樁頂自由時(shí)的2.60倍;對(duì)較低配筋率的灌注樁按樁身強(qiáng)度(開(kāi)裂)控制時(shí),由于樁頂彎矩的增加,水平臨界承載力是樁頂自由時(shí)的0.83倍。如果考慮樁頂豎向荷載作用,混凝土樁的水平承載力將會(huì)產(chǎn)生變化,樁頂荷載是壓力,其水平承載力增加,反之減小。
樁頂自由的單樁水平試驗(yàn)得到的承載力和彎矩僅代表試樁條件的情況,要得到符合實(shí)際工程樁嵌固條件的受力特性,需將試樁結(jié)果轉(zhuǎn)化,而求得地基土水平抗力系數(shù)是實(shí)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵??紤]到水平荷載-位移關(guān)系的非線性且m值隨荷載或位移增加而減小,有必要給出H-m和Y0-m曲線并按以下考慮確定m值:
1 可按設(shè)計(jì)給出的實(shí)際荷載或樁頂位移確定m。
2 設(shè)計(jì)未做具體規(guī)定的,可取6.4.6條或6.4.7條確定的水平承載力特征值對(duì)應(yīng)的m值:對(duì)低配筋率灌注樁,水平承載力多由樁身強(qiáng)度控制,則應(yīng)按試驗(yàn)得到的H-m曲線取水平臨界荷載所對(duì)應(yīng)的m值;對(duì)于高配筋率混凝土樁或鋼樁,水平承載力按允許位移控制時(shí),可按設(shè)計(jì)要求的水平允許位移選取m值。
與豎向抗壓、抗拔樁不同,混凝土樁在水平荷載作用下的破壞模式一般為彎曲破壞,極限承載力由樁身強(qiáng)度控制。所以6.4.6條在確定單樁水平承載力特征值Ha時(shí)未采用按試樁水平極限承載力除以安全系數(shù)的方法,而按照樁身強(qiáng)度、開(kāi)裂或允許位移等控制因素來(lái)確定Ha。不過(guò),也正是因?yàn)樗匠休d樁的承載能力極限狀態(tài)主要受樁身強(qiáng)度制約,通過(guò)試驗(yàn)給出極限承載力和極限彎矩對(duì)強(qiáng)度控制設(shè)計(jì)是非常必要的??沽岩蟛粌H涉及樁身強(qiáng)度,也涉及樁的耐久性。6.4.7條雖允許按設(shè)計(jì)要求的水平位移確定水平承載力,但根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010,只有裂縫控制等級(jí)為三級(jí)的構(gòu)件,才允許出現(xiàn)裂縫,且樁所處的環(huán)境類別至少是二級(jí)以上(含二級(jí)),裂縫寬度限值為0.2mm。因此,當(dāng)裂縫控制等級(jí)為一、二級(jí)時(shí),按6.4.7條確定的水平承載力特征值就不應(yīng)超過(guò)水平臨界荷載。
7 鉆芯法
7.1 適 用 范 圍
7.1.1 鉆芯法是檢測(cè)鉆(沖)孔、人工挖孔等現(xiàn)澆混凝土灌注樁的成樁質(zhì)量的一種有效手段,不受場(chǎng)地條件的限制,特別適用于大直徑混凝土灌注樁的成樁質(zhì)量檢測(cè)。鉆芯法檢測(cè)的主要目的有四個(gè):
1 檢測(cè)樁身混凝土質(zhì)量情況,如樁身混凝土膠結(jié)狀況、有無(wú)氣孔、松散或斷樁等,樁身混凝土強(qiáng)度是否符合設(shè)計(jì)要求。
2 樁底沉渣是否符合設(shè)計(jì)或規(guī)范的要求。
3 樁底持力層的巖土性狀(強(qiáng)度)和厚度是否符合設(shè)計(jì)或規(guī)范要求。
4 施工記錄樁長(zhǎng)是否真實(shí)。
受檢樁長(zhǎng)徑比較大時(shí),成孔的垂直度和鉆芯孔的垂直度很難控制,鉆芯孔容易偏離樁身,故要求受檢樁樁徑不宜小于800mm、長(zhǎng)徑比不宜大于30。
7.2 設(shè) 備
7.2.1~7.2.3 應(yīng)采用帶有產(chǎn)品合格證的鉆芯設(shè)備。鉆機(jī)宜采用機(jī)械巖芯鉆探的液壓鉆機(jī),并配有相應(yīng)的鉆塔和牢固的底座,機(jī)械技術(shù)性能良好,不得使用立軸曠動(dòng)過(guò)大的鉆機(jī)。
孔口管、扶正穩(wěn)定器(又稱導(dǎo)向器)及可撈取松軟渣樣的鉆具應(yīng)根據(jù)需要選用。樁較長(zhǎng)時(shí),應(yīng)使用扶正穩(wěn)定器確保鉆芯孔的垂直度。
目前鉆芯取樣方法分三大類:鋼粒鉆進(jìn)、硬質(zhì)合金鉆進(jìn)和金剛石鉆進(jìn)。鋼粒鉆進(jìn)能通過(guò)堅(jiān)硬巖石,但鉆頭與切削具是分開(kāi)的,破碎孔底環(huán)狀面積大、芯樣直徑小、芯樣易破碎、磨損大、采取率低,不適用于基樁鉆芯法檢測(cè)。硬質(zhì)合金鉆進(jìn)雖然切削具破壞巖石比較平穩(wěn)、破碎孔底環(huán)狀間隙相對(duì)較小、孔壁與鉆具間隙小、芯樣直徑大、采取率較好,但是硬質(zhì)合金鉆只適用于小于七級(jí)的巖石(巖石有十二級(jí)分類),不適用于基樁鉆芯法檢測(cè)。金剛石鉆頭切削刀細(xì)、破碎巖石平穩(wěn)、鉆具孔壁間隙小、破碎孔底環(huán)狀面積小、且由于金剛石較硬、研磨性較強(qiáng),高速鉆進(jìn)時(shí)、芯樣受鉆具磨損時(shí)間短,容易獲得比較真實(shí)的芯樣,是取得第一手真實(shí)資料的好辦法,因此鉆芯法檢測(cè)應(yīng)采用金剛石鉆進(jìn)。
芯樣試件直徑不宜小于骨料最大粒徑的3倍,在任何情況下不得小于骨料最大粒徑的2倍,否則試件強(qiáng)度的離散性較大。目前,鉆頭外徑有76mm、91mm、101mm、110mm、130mm幾種規(guī)格,從經(jīng)濟(jì)合理的角度綜合考慮,應(yīng)選用外徑為101mm和110mm的鉆頭;當(dāng)受檢樁采用商品混凝土、骨料最大粒徑小于30mm時(shí),可選用外徑為91mm的鉆頭;如果不檢測(cè)混凝土強(qiáng)度,可選用外徑為76mm的鉆頭。
7.3 現(xiàn) 場(chǎng) 檢 測(cè)
7.3.1 當(dāng)鉆芯孔為一個(gè)時(shí),規(guī)定宜在距樁中心10~15cm的位置開(kāi)孔,是考慮導(dǎo)管附近的混凝土質(zhì)量相對(duì)較差、不具有代表性;同時(shí)也方便第二個(gè)孔的位置布置。
為準(zhǔn)確確定樁的中心點(diǎn),樁頭宜開(kāi)挖裸露;來(lái)不及開(kāi)挖或不便開(kāi)挖的樁,應(yīng)由經(jīng)緯儀測(cè)出樁位中心。
樁端持力層巖土性狀的準(zhǔn)確判斷直接關(guān)系到受檢樁的使用安全?!督ㄖ鼗A(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007規(guī)定:嵌巖灌注樁要求按端承樁設(shè)計(jì),樁端以下三倍樁徑范圍內(nèi)無(wú)軟弱夾層、斷裂破碎帶和洞隙分布,在樁底應(yīng)力擴(kuò)散范圍內(nèi)無(wú)巖體臨空面。雖然施工前已進(jìn)行巖土工程勘察,但有時(shí)鉆孔數(shù)量有限,對(duì)較復(fù)雜的地質(zhì)條件,很難全面弄清巖石、土層的分布情況。因此,應(yīng)對(duì)樁底持力層進(jìn)行足夠深度的鉆探。
7.3.2~7.3.5 鉆芯設(shè)備應(yīng)精心安裝、認(rèn)真檢查。鉆進(jìn)過(guò)程中應(yīng)經(jīng)常對(duì)鉆機(jī)立軸進(jìn)行校正,及時(shí)糾正立軸偏差,確保鉆芯過(guò)程不發(fā)生傾斜、移位。設(shè)備安裝后,應(yīng)進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn),在確認(rèn)正常后方能開(kāi)鉆。
樁頂面與鉆機(jī)塔座距離大于2m時(shí),宜安裝孔口管。開(kāi)孔宜采用合金鉆頭、開(kāi)孔深為0.3~0.5m后安裝孔口管,孔口管下入時(shí)應(yīng)嚴(yán)格測(cè)量垂直度,然后固定。
當(dāng)出現(xiàn)鉆芯孔與樁體偏離時(shí),應(yīng)立即停機(jī)記錄,分析原因。當(dāng)有爭(zhēng)議時(shí),可進(jìn)行鉆孔測(cè)斜,以判斷是受檢樁傾斜超過(guò)規(guī)范要求還是鉆芯孔傾斜超過(guò)規(guī)定要求。
金剛石鉆頭、擴(kuò)孔器與卡簧的配合和使用要求:金剛石鉆頭與巖芯管之間必須安有擴(kuò)孔器,用以修正孔壁;擴(kuò)孔器外徑應(yīng)比鉆頭外徑大0.3~0.5mm,卡簧內(nèi)徑應(yīng)比鉆頭內(nèi)徑小0.3mm左右;金剛石鉆頭和擴(kuò)孔器應(yīng)按外徑先大后小的排列順序使用,同時(shí)考慮鉆頭內(nèi)徑小的先用,內(nèi)徑大的后用。
金剛石鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù):
1 鉆頭壓力:鉆芯法的鉆頭壓力應(yīng)根據(jù)混凝土芯樣的強(qiáng)度與膠結(jié)好壞而定,膠結(jié)好、強(qiáng)度高的鉆頭壓力可大,相反的壓力應(yīng)??;一般情況初壓力為0.2MPa,正常壓力1MPa。
2 轉(zhuǎn)速:回次初轉(zhuǎn)速宜為100r/min左右,正常鉆進(jìn)時(shí)可以采用高轉(zhuǎn)速,但芯樣膠結(jié)強(qiáng)度低的混凝土應(yīng)采用低轉(zhuǎn)速。
3 沖洗液量:鉆芯法宜采用清水鉆進(jìn),沖洗液量一般按鉆頭大小而定。鉆頭直徑為101mm時(shí),其沖洗液流量應(yīng)為60~120L/min。
金剛石鉆進(jìn)應(yīng)注意的事項(xiàng):
1 金剛石鉆進(jìn)前,應(yīng)將孔底硬質(zhì)合金撈取干凈并磨滅,然后磨平孔底。
2 提鉆卸取芯樣時(shí),應(yīng)使用專門(mén)的自由鉗擰卸鉆頭和擴(kuò)孔器。
3 提放鉆具時(shí),鉆頭不得在地下拖拉;下鉆時(shí)金剛石鉆頭不得碰撞孔口或孔口管上;發(fā)生墩鉆或跑鉆事故,應(yīng)提鉆檢查鉆頭,不得盲目鉆進(jìn)。
4 當(dāng)孔內(nèi)有掉塊、混凝土芯脫落或殘留混凝土芯超過(guò)200mm時(shí),不得使用新金剛石鉆頭掃孔,應(yīng)使用舊的金剛石鉆頭或針狀合金鉆頭套掃。
5 下鉆前金剛石鉆頭不得下至孔底,應(yīng)下至距孔底200mm處,采用輕壓慢轉(zhuǎn)掃到孔底,待鉆進(jìn)正常后再逐步增加壓力和轉(zhuǎn)速至正常范圍。
6 正常鉆進(jìn)時(shí)不得隨意提動(dòng)鉆具,以防止混凝土芯堵塞,發(fā)現(xiàn)混凝土芯堵塞時(shí)應(yīng)立刻提鉆,不得繼續(xù)鉆進(jìn)。
7 鉆進(jìn)過(guò)程中要隨時(shí)觀察沖洗液量和泵壓的變化,正常泵壓應(yīng)為0.5~1MPa,發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)查明原因,立即處理。
7.3.6鉆至樁底時(shí),為檢測(cè)樁底沉渣或虛土厚度,應(yīng)采用減壓、慢速鉆進(jìn),若遇鉆具突降,應(yīng)即停鉆,及時(shí)測(cè)量機(jī)上余尺,準(zhǔn)確記錄孔深及有關(guān)情況。
當(dāng)持力層為中、微風(fēng)化巖石時(shí),可將樁底0.5m左右的混凝土芯樣、0.5m左右的持力層以及沉渣納入同一回次。當(dāng)持力層為強(qiáng)風(fēng)化巖層或土層時(shí),可采用合金鋼鉆頭干鉆等適宜的鉆芯方法和工藝鉆取沉渣并測(cè)定沉渣厚度。
對(duì)中、微風(fēng)化巖的樁底持力層,可直接鉆取巖芯鑒別;對(duì)強(qiáng)風(fēng)化巖層或土層,可采用動(dòng)力觸探、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)等方法鑒別。試驗(yàn)宜在距樁底50cm內(nèi)進(jìn)行。
7.3.7芯樣取出后,應(yīng)由上而下按回次順序放進(jìn)芯樣箱中,芯樣側(cè)面上應(yīng)清晰標(biāo)明回次數(shù)、塊號(hào)、本回次總塊數(shù)(宜寫(xiě)成帶分?jǐn)?shù)的形式,如 表示第2回次共有5塊芯樣,本塊芯樣為第3塊)。及時(shí)記錄孔號(hào)、回次數(shù)、起至深度、塊數(shù)、總塊數(shù)、芯樣質(zhì)量的初步描述及鉆進(jìn)異常情況。
條件許可時(shí),可采用鉆孔電視輔助判斷混凝土質(zhì)量。
7.3.8對(duì)樁身混凝土芯樣的描述包括混凝土鉆進(jìn)深度,芯樣連續(xù)性、完整性、膠結(jié)情況、表面光滑情況、斷口吻合程度、混凝土芯是否為柱狀、骨料大小分布情況,氣孔、蜂窩麻面、溝槽、破碎、夾泥、松散的情況,以及取樣編號(hào)和取樣位置。
對(duì)持力層的描述包括持力層鉆進(jìn)深度,巖土名稱、芯樣顏色、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、裂隙發(fā)育程度、堅(jiān)硬及風(fēng)化程度,以及取樣編號(hào)和取樣位置,或動(dòng)力觸探、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)位置和結(jié)果。分層巖層應(yīng)分別描述。
7.3.9 應(yīng)先拍彩色照片,后截取芯樣試件。取樣完畢剩余的芯樣宜移交委托單位妥善保存。
7.4 芯樣試件截取與加工
7.4.1 以概率論為基礎(chǔ)、用可靠性指標(biāo)度量樁基的可靠度是比較科學(xué)的評(píng)價(jià)基樁強(qiáng)度的方法,即在鉆芯法受檢樁的芯樣中截取一批芯樣試件進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn),采用統(tǒng)計(jì)的方法判斷混凝土強(qiáng)度是否滿足設(shè)計(jì)要求。但在應(yīng)用上存在以下一些困難:
1 由于基樁施工的特殊性,評(píng)價(jià)單根受檢樁的混凝土強(qiáng)度比評(píng)價(jià)整個(gè)樁基工程的混凝土強(qiáng)度更合理。
2 《混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》GBJ107-87定義立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值采用了概率論和可靠度概念,但是在該標(biāo)準(zhǔn)第4.1.3條中判斷一個(gè)驗(yàn)收批的混凝土強(qiáng)度是否合格時(shí)采用了兩個(gè)不等式:
mfcu–λ1?sfcu ≥0.9 fcu,k (1)
f ccu,min ≥λ2 ?fcu,k (2)
如果說(shuō)第一個(gè)不等式沿用了概率論和可靠度概念,那么,第二個(gè)不等式是考慮評(píng)定對(duì)象是結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件,不允許出現(xiàn)過(guò)低的小值。同時(shí),該標(biāo)準(zhǔn)指出一組試件的強(qiáng)度代表值應(yīng)由三個(gè)試件的強(qiáng)度值確定,而鉆芯法增加3倍的芯樣試件數(shù)量有困難。
3 混凝土樁應(yīng)作為受力構(gòu)件考慮,薄弱部位的強(qiáng)度(結(jié)構(gòu)承載能力)能否滿足使用要求,直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)安全。
綜合多種因素考慮,規(guī)定按上、中、下截取芯樣試件的原則,同時(shí)對(duì)缺陷和多孔取樣作了規(guī)定。
一般來(lái)說(shuō),蜂窩麻面、溝槽等缺陷部位的強(qiáng)度較正常膠結(jié)的混凝土芯樣強(qiáng)度低,無(wú)論是嚴(yán)把質(zhì)量關(guān),盡可能查明質(zhì)量隱患,還是便于設(shè)計(jì)人員進(jìn)行結(jié)構(gòu)承載力驗(yàn)算,都有必要對(duì)缺陷部位的芯樣進(jìn)行取樣試驗(yàn)。因此,缺陷位置能取樣試驗(yàn)時(shí),本條明確規(guī)定應(yīng)截取一組芯樣進(jìn)行混凝土抗壓試驗(yàn)。
如果同一基樁的鉆芯孔數(shù)大于一個(gè),其中一孔在某深度存在蜂窩麻面、溝槽、空洞等缺陷,芯樣試件強(qiáng)度可能不滿足設(shè)計(jì)要求,按第7.6.1條的多孔強(qiáng)度計(jì)算原則,在其他孔的相同深度部位取樣進(jìn)行抗壓試驗(yàn)是非常必要的,在保證結(jié)構(gòu)承載能力的前提下,減少加固處理費(fèi)用。
7.4.2 為便于設(shè)計(jì)人員對(duì)端承力的驗(yàn)算,提供分層巖性的各層強(qiáng)度值是必要的。為保證巖石原始性狀,選取的巖石芯樣應(yīng)及時(shí)包裝并浸泡在水中。
7.4.3 對(duì)于基樁混凝土芯樣來(lái)說(shuō),芯樣試件可選擇的余地較大,因此,不僅要求芯樣試件不能有裂縫或有其他較大缺陷,而且要求芯樣試件內(nèi)不能含有鋼筋;同時(shí),為了避免試件強(qiáng)度的離散性較大,在選取芯樣試件時(shí),應(yīng)觀察芯樣側(cè)面的表觀混凝土粗骨料粒徑,確保芯樣試件平均直徑小于2倍表觀混凝土粗骨料最大粒徑。
為了避免再對(duì)芯樣試件高徑比進(jìn)行修正,規(guī)定有效芯樣試件的高度不得小于0.95d且不得大于1.05d時(shí)(d為芯樣試件平均直徑)。
附錄E規(guī)定平均直徑測(cè)量精確至0.5mm;沿試件高度任一直徑與平均直徑相差達(dá)2mm以上時(shí)不得用作抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。這里作以下幾點(diǎn)說(shuō)明:
1 一方面要求直徑測(cè)量精確小于1mm,另一方面允許不同高度處的直徑相差大于1mm,增大了芯樣試件強(qiáng)度的不確定度??紤]到鉆芯過(guò)程對(duì)芯樣直徑的影響是強(qiáng)度低的地方直徑偏小,而抗壓試驗(yàn)時(shí)直徑偏小的地方容易破壞,因此,在測(cè)量芯樣平均直徑時(shí)宜選擇表觀直徑偏小的芯樣中部部位。
2 允許沿試件高度任一直徑與平均直徑相差達(dá)2mm,極端情況下,芯樣試件的最大直徑與最小直徑相差可達(dá)4 mm,此時(shí)固然滿足規(guī)范規(guī)定,但是,當(dāng)芯樣側(cè)面有明顯波浪狀時(shí),應(yīng)檢查鉆機(jī)的性能,鉆頭、擴(kuò)孔器、卡簧是否合理配置,機(jī)座是否安裝穩(wěn)固,鉆機(jī)立軸是否擺動(dòng)過(guò)大,提高鉆機(jī)操作人員的技術(shù)水平。
3 在諸多因素中,芯樣試件端面的平整度是一個(gè)重要的因素,也是容易被檢測(cè)人員忽視的因素,應(yīng)引起足夠的重視。
7.5 芯樣試件抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)
7.5.1 根據(jù)樁的工作環(huán)境狀態(tài),試件宜在20±5℃的清水中浸泡一段時(shí)間后進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。本條規(guī)定芯樣試件加工完畢后,即可進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn),一方面考慮到鉆芯過(guò)程中諸因素影響均使芯樣試件強(qiáng)度降低,另一方面是出于方便考慮。
7.5.2 芯樣試件抗壓破壞時(shí)的最大壓力值與混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件明顯不同,芯樣試件抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)應(yīng)合理選擇壓力機(jī)的量程和加荷速率,保證試驗(yàn)精度。
7.5.3 當(dāng)出現(xiàn)截取芯樣未能制作成試件、芯樣試件平均直徑小于2倍試件內(nèi)混凝土粗骨料最大粒徑時(shí),應(yīng)重新截取芯樣試件進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。條件不具備時(shí),可將另外兩個(gè)強(qiáng)度的平均值作為該組混凝土芯樣試件抗壓強(qiáng)度值。在報(bào)告中應(yīng)對(duì)有關(guān)情況予以說(shuō)明。
7.5.4 混凝土芯樣試件的強(qiáng)度值不等于在施工現(xiàn)場(chǎng)取樣、成型、同條件養(yǎng)護(hù)試塊的抗壓強(qiáng)度,也不等于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28天的試塊抗壓強(qiáng)度。廣東有137組數(shù)據(jù)表明在樁身混凝土中的鉆芯強(qiáng)度與立方體強(qiáng)度的比值的統(tǒng)計(jì)平均值為0.749。為考察小芯樣取芯的離散性(如尺寸效應(yīng)、機(jī)械擾動(dòng)等),廣東、福建、河南等地6家單位在標(biāo)準(zhǔn)立方體試塊中鉆取芯樣進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)(強(qiáng)度等級(jí)C15~C50,芯樣直徑68~100mm,共184組),目的是排除齡期、振搗和養(yǎng)護(hù)條件的差異,但結(jié)果表明:芯樣試件強(qiáng)度與立方體強(qiáng)度的比值分別為0.689、0.848、0.895、0.915、1.106、1.106,平均為0.943,其中有兩單位得出了Φ68、Φ80芯樣強(qiáng)度與Φ100芯樣強(qiáng)度相比均接近于1.0的結(jié)論。當(dāng)排除齡期和養(yǎng)護(hù)條件(溫度、濕度)差異時(shí),盡管普遍認(rèn)同芯樣強(qiáng)度低于立方體強(qiáng)度,尤其是在樁身混凝土中鉆芯更是如此,但上述結(jié)果說(shuō)明:尚不能采用一個(gè)統(tǒng)一的折算系數(shù)來(lái)反映芯樣強(qiáng)度與立方體強(qiáng)度的差異。作為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),為了安全起見(jiàn),本規(guī)范暫不推薦采用1/0.88(國(guó)內(nèi)一些地方標(biāo)準(zhǔn)采用的折算系數(shù))對(duì)芯樣強(qiáng)度進(jìn)行提高修正,留待各地根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行調(diào)整。
7.5.5 巖石芯樣試件數(shù)量按本規(guī)范7.4.3條每組芯樣制作三個(gè)芯樣抗壓試件的規(guī)定。當(dāng)巖石芯樣抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)僅僅是配合判斷樁底持力層巖性時(shí),檢測(cè)報(bào)告中可不給出巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值,只給出平均值;當(dāng)需要確定巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值時(shí),宜按《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007附錄J執(zhí)行。
7.6 檢測(cè)數(shù)據(jù)分析與判定
7.6.1 由于混凝土芯樣試件抗壓強(qiáng)度的離散性比混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件大得多,采用《混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》GBJ107來(lái)計(jì)算混凝土芯樣試件抗壓強(qiáng)度代表值有時(shí)會(huì)出現(xiàn)無(wú)法確定代表值的情況。為了避免這種情況,對(duì)數(shù)千組數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)算,證實(shí)取平均值的方法是可行的。
同一根樁有兩個(gè)或兩個(gè)以上鉆芯孔時(shí),應(yīng)綜合考慮各孔芯樣強(qiáng)度來(lái)評(píng)定樁身承載力。取同一深度部位各孔芯樣試件抗壓強(qiáng)度的平均值作為該深度的混凝土芯樣試件抗壓強(qiáng)度代表值,是一種簡(jiǎn)便實(shí)用方法。
7.6.2 雖然樁身軸力上大下小,但從設(shè)計(jì)角度考慮,樁身承載力受最薄弱部位的混凝土強(qiáng)度控制。
7.6.3 樁底持力層巖土性狀的描述、判定應(yīng)有工程地質(zhì)專業(yè)人員參與,并應(yīng)符合《巖土工程勘察規(guī)范》GB50021的有關(guān)規(guī)定。
7.6.4~7.6.5 通過(guò)芯樣特征對(duì)樁身完整性分類,有比低應(yīng)變法更直觀的一面,也有一孔之見(jiàn)代表性差的一面。同一根樁有兩個(gè)或兩個(gè)以上鉆芯孔時(shí),樁身完整性分類應(yīng)綜合考慮各鉆芯孔的芯樣質(zhì)量情況。不同鉆芯孔的芯樣在同一深度部位均存在缺陷時(shí),該位置存在安全隱患的可能性大,樁身缺陷類別應(yīng)判重些。
在本規(guī)范中,雖然按芯樣特征判定完整性和通過(guò)芯樣試件抗壓試驗(yàn)判定樁身強(qiáng)度是否滿足設(shè)計(jì)要求在內(nèi)容上相對(duì)獨(dú)立,且表3.5.1中的樁身完整性分類是針對(duì)缺陷是否影響結(jié)構(gòu)承載力而做出的原則性規(guī)定。但是,除樁身裂隙外,根據(jù)芯樣特征描述,不論缺陷屬于哪種類型,都指明或相對(duì)表明樁身混凝土質(zhì)量差,即存在低強(qiáng)度區(qū)這一共性。因此對(duì)于鉆芯法,完整性分類尚應(yīng)結(jié)合芯樣強(qiáng)度值綜合判定。例如:
1 蜂窩麻面、溝槽、空洞等缺陷程度應(yīng)根據(jù)其芯樣強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果判斷。若無(wú)法取樣或不能加工成試件,缺陷程度應(yīng)判重些。
2 芯樣連續(xù)、完整、膠結(jié)好或較好、骨料分布均勻或基本均勻、斷口吻合或基本吻合;芯樣側(cè)面無(wú)表觀缺陷,或雖有氣孔、蜂窩麻面、溝槽,但能夠截取芯樣制作成試件;芯樣試件抗壓強(qiáng)度代表值不小于混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí);則判定基樁的混凝土質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求。
3 芯樣任一段松散、夾泥或分層,鉆進(jìn)困難甚至無(wú)法鉆進(jìn),則判定基樁的混凝土質(zhì)量不滿足設(shè)計(jì)要求;若僅在一個(gè)孔中出現(xiàn)前述缺陷,而在其他孔同身度部位未出現(xiàn),為確保質(zhì)量,仍應(yīng)進(jìn)行工程處理。
4 局部混凝土破碎、無(wú)法取樣或雖能取樣但無(wú)法加工成試件,一般判定為Ⅲ類樁。但是,當(dāng)鉆芯孔數(shù)為3個(gè)時(shí),若同一深度部位芯樣質(zhì)量均如此,宜判為Ⅳ類樁;如果僅一孔的芯樣質(zhì)量如此,且長(zhǎng)度小于10cm,另兩孔同深度部位的芯樣試件抗壓強(qiáng)度較高,宜判為Ⅱ類樁。
除樁身完整性和芯樣試件抗壓強(qiáng)度代表值外,當(dāng)設(shè)計(jì)有要求時(shí),應(yīng)判斷樁底的沉渣厚度、持力層巖土性狀(強(qiáng)度)或厚度是否滿足或達(dá)到設(shè)計(jì)要求;否則,應(yīng)判斷是否滿足或達(dá)到規(guī)范要求。
8 低應(yīng)變法
8.1 適 用 范 圍
8.1.1 目前國(guó)內(nèi)外普遍采用瞬態(tài)沖擊方式,通過(guò)實(shí)測(cè)樁頂加速度或速度響應(yīng)時(shí)域曲線,籍一維波動(dòng)理論分析來(lái)判定基樁的樁身完整性,這種方法稱之為反射波法(或瞬態(tài)時(shí)域分析法)。據(jù)建設(shè)部所發(fā)工程樁動(dòng)測(cè)單位資質(zhì)證書(shū)的數(shù)量統(tǒng)計(jì),絕大多數(shù)的單位采用上述方法,所用動(dòng)測(cè)儀器一般都具有傅立葉變換功能,即通過(guò)速度幅頻曲線輔助分析判定樁身完整性,即所謂瞬態(tài)頻域分析法;也有些動(dòng)測(cè)儀器還具備實(shí)測(cè)錘擊力并對(duì)其進(jìn)行傅立葉變換的功能,進(jìn)而得到導(dǎo)納曲線,這稱之為瞬態(tài)機(jī)械阻抗法。當(dāng)然,采用穩(wěn)態(tài)激振方式直接測(cè)得導(dǎo)納曲線,則稱之為穩(wěn)態(tài)機(jī)械阻抗法。無(wú)論瞬態(tài)激振的時(shí)域分析還是瞬態(tài)或穩(wěn)態(tài)激振的頻域分析,只是習(xí)慣上從波動(dòng)理論或振動(dòng)理論兩個(gè)不同角度去分析,數(shù)學(xué)上忽略截?cái)嗪托孤┱`差時(shí),時(shí)域信號(hào)和頻域信號(hào)可通過(guò)傅立葉變換建立對(duì)應(yīng)關(guān)系。所以,當(dāng)樁的邊界和初始條件相同時(shí),時(shí)域和頻域分析結(jié)果應(yīng)殊途同歸。綜上所述,考慮到目前國(guó)內(nèi)外使用方法的普遍程度和可操作性,本規(guī)范將上述方法合并編寫(xiě)并統(tǒng)稱為低應(yīng)變(動(dòng)測(cè))法。
本方法的理論依據(jù)是建立在一維線彈性桿件模型基礎(chǔ)上,因此受檢樁的長(zhǎng)細(xì)比、瞬態(tài)激勵(lì)脈沖有效高頻分量的波長(zhǎng)與樁的橫向尺寸之比均宜大于5,設(shè)計(jì)樁身截面宜基本規(guī)則。另外,一維理論要求應(yīng)力波在樁身中傳播時(shí)平截面假設(shè)成立,所以,對(duì)薄壁鋼管樁和類似于H型鋼樁的異型樁,本方法不適用。
本方法對(duì)樁身缺陷程度只作定性判定,盡管利用實(shí)測(cè)曲線擬合法分析能給出定量的結(jié)果,但由于樁的尺寸效應(yīng)、測(cè)試系統(tǒng)的幅頻相頻響應(yīng)、高頻波的彌散、濾波等造成的實(shí)測(cè)波形畸變,以及樁側(cè)土阻尼、土阻力和樁身阻尼的耦合影響,曲線擬合法還不能達(dá)到精確定量的程度。
對(duì)于樁身不同類型的缺陷,低應(yīng)變測(cè)試信號(hào)中主要反映出樁身阻抗減小的信息,缺陷性質(zhì)往往較難區(qū)分。例如,混凝土灌注樁出現(xiàn)的縮頸與局部松散、夾泥、空洞等,只憑測(cè)試信號(hào)就很難區(qū)分。因此,對(duì)缺陷類型進(jìn)行判定,應(yīng)結(jié)合地質(zhì)、施工情況綜合分析,或采取鉆芯、聲波透射等其他方法。
8.1.2 由于受樁周土約束、激振能量、樁身材料阻尼和樁身截面阻抗變化等因素的影響,應(yīng)力波從樁頂傳至樁底再?gòu)臉兜追瓷浠貥俄數(shù)膫鞑橐荒芰亢头抵饾u衰減過(guò)程。若樁過(guò)長(zhǎng)(或長(zhǎng)徑比較大)或樁身截面阻抗多變或變幅較大,往往應(yīng)力波尚未反射回樁頂甚至尚未傳到樁底,其能量已完全衰減或提前反射,致使儀器測(cè)不到樁底反射信號(hào),而無(wú)法對(duì)整根樁的完整性做出評(píng)定。在我國(guó),若排除其他條件差異而只考慮各地區(qū)地質(zhì)條件差異時(shí),樁的有效檢測(cè)長(zhǎng)度主要受樁土剛度比大小的制約。因各地提出的有效檢測(cè)范圍變化很大,如長(zhǎng)徑比30~50、樁長(zhǎng)30~50m不等,故本條未規(guī)定有效檢測(cè)長(zhǎng)度的控制范圍。具體工程的有效檢測(cè)樁長(zhǎng),應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),依據(jù)能否識(shí)別樁底反射信號(hào),確定該方法是否適用。
對(duì)于最大有效檢測(cè)深度小于實(shí)際樁長(zhǎng)的超長(zhǎng)樁檢測(cè),盡管測(cè)不到樁底反射信號(hào),但若有效檢測(cè)長(zhǎng)度范圍內(nèi)存在缺陷,則實(shí)測(cè)信號(hào)中必有缺陷反射信號(hào)。因此,低應(yīng)變方法仍可用于查明有效檢測(cè)長(zhǎng)度范圍是否存在缺陷。
8.2 儀 器 設(shè) 備
8.2.1 低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)采用的測(cè)量響應(yīng)傳感器主要是壓電式加速度傳感器(國(guó)內(nèi)多數(shù)廠家生產(chǎn)的儀器尚能兼容磁電式速度傳感器測(cè)試),根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和動(dòng)態(tài)性能,當(dāng)壓電式傳感器的可用上限頻率在其安裝諧振頻率的1/5以下時(shí),可保證很高的沖擊測(cè)量精度,且在此范圍內(nèi),相位誤差完全可以忽略。所以應(yīng)盡量選用自振頻率較高的加速度傳感器。
對(duì)于樁頂瞬態(tài)響應(yīng)測(cè)量,習(xí)慣上是將加速度計(jì)的實(shí)測(cè)信號(hào)積分成速度曲線,并據(jù)此進(jìn)行判讀。實(shí)踐表明:除采用小錘硬碰硬敲擊外,速度信號(hào)中的有效高頻成分一般在2000Hz以內(nèi)。但這并不等于說(shuō),加速度計(jì)的頻響線性段達(dá)到2000Hz就足夠了。這是因?yàn)?,加速度原始信?hào)比積分后的速度波形中要包含更多和更尖的毛刺,高頻尖峰毛刺的寬窄和多寡決定了它們?cè)陬l譜上占據(jù)的頻帶寬窄和能量大小。事實(shí)上,對(duì)加速度信號(hào)的積分相當(dāng)于低通濾波,這種濾波作用對(duì)尖峰毛刺特別明顯。當(dāng)加速度計(jì)的頻響線性段較窄時(shí),就會(huì)造成信號(hào)失真。所以,在±10%幅頻誤差內(nèi),加速度計(jì)幅頻線性段的高限不應(yīng)小于5000Hz,同時(shí)也應(yīng)避免在樁頂敲擊處表面凹凸不平時(shí)用硬質(zhì)材料錘(或不加錘墊)直接敲擊。
磁電式速度傳感器固有頻率為20Hz時(shí),幅頻線性范圍(誤差±10%時(shí))約在20~1000Hz內(nèi),若要拓寬使用頻帶,理論上可通過(guò)提高阻尼比來(lái)實(shí)現(xiàn),但從傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制作以及可用性看卻又難于做到。因此,若要提高高頻測(cè)量上限,必須提高固有頻率,勢(shì)必造成低頻段幅頻特性惡化,反之亦然。同時(shí),速度傳感器在固有頻率附近使用,還存在因相位越遷引起的相頻非線性問(wèn)題。此外,由于速度傳感器的體積和質(zhì)量均較大,其安裝諧振頻率受安裝條件影響很大,安裝不良時(shí)會(huì)大幅下降并產(chǎn)生自身振蕩,雖然可通過(guò)低通濾波將自振信號(hào)濾除,但在安裝諧振頻率附近的有用信息也將隨之濾除。綜上述,高頻窄脈沖沖擊響應(yīng)測(cè)量不宜使用速度傳感器。
8.2.2 瞬態(tài)激振操作應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)選擇不同材質(zhì)的錘頭或錘墊,以獲得低頻寬脈沖或高頻窄脈沖。除大直徑樁外,沖擊脈沖中的有效高頻分量可選擇不超過(guò)2000Hz(鐘形力脈沖寬度為1ms,對(duì)應(yīng)的高頻截止分量約為2000Hz)。目前激振設(shè)備普遍使用的是力錘、力棒,其錘頭或錘墊多選用工程塑料、高強(qiáng)尼龍、鋁、銅、鐵、橡皮墊等材料,錘的質(zhì)量為零點(diǎn)幾千克至幾十千克不等。
穩(wěn)態(tài)激振設(shè)備可包括掃頻信號(hào)發(fā)生器、功率放大器及電磁式激振器。由掃頻信號(hào)發(fā)生器輸出等幅值、頻率可調(diào)的正弦信號(hào),通過(guò)功率放大器放大至電磁激振器輸出同頻率正弦激振力作用于樁頂。
8.3 現(xiàn) 場(chǎng) 檢 測(cè)
8.3.1 樁頂條件和樁頭處理好壞直接影響測(cè)試信號(hào)的質(zhì)量。因此,要求受檢樁樁頂?shù)幕炷临|(zhì)量、截面尺寸應(yīng)與樁身設(shè)計(jì)條件基本等同。灌注樁應(yīng)鑿去樁頂浮漿或松散、破損部分,并露出堅(jiān)硬的混凝土表面;樁頂表面應(yīng)平整干凈且無(wú)積水;妨礙正常測(cè)試的樁頂外露主筋應(yīng)割掉。對(duì)于預(yù)應(yīng)力管樁,當(dāng)法蘭盤(pán)與樁身混凝土之間結(jié)合緊密時(shí),可不進(jìn)行處理,否則,應(yīng)采用電鋸將樁頭鋸平。
當(dāng)樁頭與承臺(tái)或墊層相連時(shí),相當(dāng)于樁頭處存在很大的截面阻抗變化,對(duì)測(cè)試信號(hào)會(huì)產(chǎn)生影響。因此,測(cè)試時(shí)樁頭不得與混凝土承臺(tái)或墊層相連,而應(yīng)將其與樁側(cè)斷開(kāi)。
8.3.2 從時(shí)域波形中找到樁底反射位置,僅僅是確定了樁底反射的時(shí)間,根據(jù)ΔT =2L/c,只有已知樁長(zhǎng)L才能計(jì)算波速c,或已知波速c計(jì)算樁長(zhǎng)L。因此,樁長(zhǎng)參數(shù)的設(shè)定應(yīng)為實(shí)際施工樁長(zhǎng)或測(cè)點(diǎn)至樁底的距離。測(cè)試前樁身波速可根據(jù)本地區(qū)同類樁型的測(cè)試值初步設(shè)定,實(shí)際分析過(guò)程中應(yīng)按由樁長(zhǎng)計(jì)算的波速重新設(shè)定或按8.4.1條確定的波速平均值cm設(shè)定。
對(duì)于時(shí)域信號(hào),采樣頻率越高,則采集的數(shù)字信號(hào)越接近模擬信號(hào),越有利于缺陷位置的準(zhǔn)確判斷,一般應(yīng)在保證測(cè)得完整信號(hào)(時(shí)段2L/c+5ms,1024個(gè)采樣點(diǎn))的前提下,選用較高的采樣頻率或較小的采樣時(shí)間間隔。但是,若要兼顧頻域分辨率,則應(yīng)按采樣定理適當(dāng)降低采樣頻率或增加采樣點(diǎn)數(shù)。
穩(wěn)態(tài)激振是按一定頻率間隔逐個(gè)頻率激振,并持續(xù)一段時(shí)間。頻率間隔的選擇決定于速度幅頻曲線和導(dǎo)納曲線的頻率分辨率,它影響樁身缺陷位置的判定精度;間隔越小,精度越高,但檢測(cè)時(shí)間很長(zhǎng),降低工作效率。一般頻率間隔設(shè)置為3Hz、5Hz和10Hz。每一頻率下激振持續(xù)時(shí)間的選擇,理論上越長(zhǎng)越好,這樣有利于消除信號(hào)中的隨機(jī)噪聲。實(shí)際測(cè)試過(guò)程中,為提高工作效率,只要保證獲得穩(wěn)定的激振力和響應(yīng)信號(hào)即可。
8.3.3 本條是為保證獲得高質(zhì)量響應(yīng)信號(hào)而提出的措施:
1 傳感器用耦合劑粘結(jié)時(shí),粘結(jié)層應(yīng)盡可能??;必要時(shí)可采用沖擊鉆打孔安裝方式,但傳感器安裝面應(yīng)與樁頂面緊密接觸。
2 相對(duì)樁頂橫截面尺寸而言,激振點(diǎn)處為集中力作用,不可避免地產(chǎn)生表面波和橫波的干擾(當(dāng)錘擊脈沖變窄或樁徑增加時(shí),這種由三維尺寸效應(yīng)引起的干擾加?。?。傳感器安裝點(diǎn)與激振點(diǎn)距離和位置不同,所受干擾的程度也不同;對(duì)混凝土實(shí)心樁,當(dāng)檢測(cè)點(diǎn)位于距樁中心約2/3半徑R時(shí),所受干擾相對(duì)較小;對(duì)空心樁,當(dāng)檢測(cè)點(diǎn)與激振點(diǎn)平面夾角約為90°時(shí)也有類似效果。另應(yīng)注意增加安裝點(diǎn)與激振點(diǎn)距離或平面夾角將增大錘擊信號(hào)與響應(yīng)信號(hào)的時(shí)間差,造成波速或缺陷定位誤差。測(cè)振傳感器安裝點(diǎn)、錘擊點(diǎn)布置示意如圖1。
當(dāng)預(yù)制樁、預(yù)應(yīng)力管樁等樁頂高于地面很多,或灌注樁樁頂部分樁身截面很不規(guī)則,或樁頂與承臺(tái)等其他結(jié)構(gòu)相連而不具備傳感器安裝條件時(shí),可將測(cè)量響應(yīng)傳感器安裝在樁頂以下的樁側(cè)表面,且宜遠(yuǎn)離樁頂。
圖1 傳感器安裝點(diǎn)、錘擊點(diǎn)布置示意圖
3 激振點(diǎn)與傳感器安裝點(diǎn)應(yīng)遠(yuǎn)離鋼筋籠的主筋,其目的是減少外露主筋對(duì)測(cè)試產(chǎn)生干擾信號(hào)。若外露主筋過(guò)長(zhǎng)而影響正常測(cè)試時(shí),應(yīng)將其割短。
4 瞬態(tài)激振通過(guò)改變錘的重量及錘頭材料,可改變沖擊入射波的脈沖寬度及頻率成分。錘頭質(zhì)量較大或剛度較小時(shí),沖擊入射波脈沖較寬,低頻成分為主;當(dāng)沖擊力大小相同時(shí),其能量較大,應(yīng)力波衰減較慢,適合于獲得長(zhǎng)樁樁底信號(hào)或下部缺陷的識(shí)別。錘頭較輕或剛度較大時(shí),沖擊入射波脈沖較窄,含高頻成分較多;沖擊力大小相同時(shí),雖其能量較小并加劇大直徑樁的尺寸效應(yīng)影響,但較適宜于樁身淺部缺陷的識(shí)別及定位。
5 穩(wěn)態(tài)激振在每個(gè)設(shè)定的頻率下激振時(shí),為避免頻率變換過(guò)程產(chǎn)生失真信號(hào),應(yīng)具有足夠的穩(wěn)定激振時(shí)間,以獲得穩(wěn)定的激振力和響應(yīng)信號(hào),并根據(jù)樁徑、樁長(zhǎng)及樁周土約束情況調(diào)整激振力。穩(wěn)態(tài)激振器的安裝方式及好壞對(duì)測(cè)試結(jié)果起著很大的作用。為保證激振系統(tǒng)本身在測(cè)試頻率范圍內(nèi)不至于出現(xiàn)諧振,激振器的安裝宜采用柔性懸掛裝置,同時(shí)在測(cè)試過(guò)程中應(yīng)避免激振器出現(xiàn)橫向振動(dòng)。
8.3.4 樁徑增大時(shí),樁截面各部位的運(yùn)動(dòng)不均勻性也會(huì)增加,樁淺部的阻抗變化往往表現(xiàn)出明顯的方向性。故應(yīng)增加檢測(cè)點(diǎn)數(shù)量,使檢測(cè)結(jié)果能全面反映樁身結(jié)構(gòu)完整性情況。每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)有效信號(hào)數(shù)不宜少于3個(gè),并進(jìn)行疊加平均提高信噪比。
應(yīng)合理選擇測(cè)試系統(tǒng)量程范圍,特別是傳感器的量程范圍,避免信號(hào)波峰削波。
8.4 檢測(cè)數(shù)據(jù)分析與判定
8.4.1 為分析不同時(shí)段或頻段信號(hào)所反映的樁身阻抗信息、核驗(yàn)樁底信號(hào)并確定樁身缺陷位置,需要確定樁身波速及其平均值cm。波速除與樁身混凝土強(qiáng)度有關(guān)外,還與混凝土的骨料品種、粒徑級(jí)配、密度、水灰比、成樁工藝(導(dǎo)管灌注、振搗、離心)等因素有關(guān)。波速與樁身混凝土強(qiáng)度整體趨勢(shì)上呈正相關(guān)關(guān)系,即強(qiáng)度高波速高,但二者并不為一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。在影響混凝土波速的諸多因素中,強(qiáng)度對(duì)波速的影響并非首位。中國(guó)建筑科學(xué)研究院的試驗(yàn)資料表明:采用普硅水泥,粗骨料相同,不同試配強(qiáng)度及齡期強(qiáng)度相差1倍時(shí),聲速變化僅為10%左右;根據(jù)遼寧省建設(shè)科學(xué)研究院的試驗(yàn)結(jié)果:采用礦渣水泥,28天強(qiáng)度為3天強(qiáng)度的4~5倍,一維波速增加20%~30%;分別采用碎石和卵石并按相同強(qiáng)度等級(jí)試配,發(fā)現(xiàn)以碎石為粗骨料的混凝土一維波速比卵石高約13%。天津市政研究院也得到類似遼寧院的規(guī)律,但有一定離散性,即同一組(粗骨料相同)混凝土試配強(qiáng)度不同的桿件或試塊,同齡期強(qiáng)度低約10%~15%,但波速或聲速略有提高。也有資料報(bào)導(dǎo)正好相反,例如福建省建筑科學(xué)研究院的試驗(yàn)資料表明:采用普硅水泥,按相同強(qiáng)度等級(jí)試配,骨料為卵石的混凝土聲速略高于骨料為碎石的混凝土聲速。因此,不能依據(jù)波速去評(píng)定混凝土強(qiáng)度等級(jí),反之亦然。
雖然波速與混凝土強(qiáng)度二者并不呈一一對(duì)應(yīng)關(guān)系,但考慮到二者整體趨勢(shì)上呈正相關(guān)關(guān)系,且強(qiáng)度等級(jí)是現(xiàn)場(chǎng)最易得到的參考數(shù)據(jù),故對(duì)于超長(zhǎng)樁或無(wú)法明確找出樁底反射信號(hào)的樁,可根據(jù)本地區(qū)經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合混凝土強(qiáng)度等級(jí),綜合確定波速平均值,或利用成樁工藝、樁型相同且樁長(zhǎng)相對(duì)較短并能夠找出樁底反射信號(hào)的樁確定的波速,作為波速平均值。此外,當(dāng)某根樁露出地面且具備一定的高度時(shí),可沿樁長(zhǎng)方向間隔一可測(cè)量的距離安置兩個(gè)測(cè)振傳感器,通過(guò)測(cè)量?jī)蓚€(gè)傳感器的響應(yīng)時(shí)差,計(jì)算該樁段的波速值,以該值代表整根樁的波速值。
8.4.2 本方法確定樁身缺陷的位置是有誤差的,原因是:缺陷位置處Δtx和Δf ′存在讀數(shù)誤差;采樣點(diǎn)數(shù)不變時(shí),提高采樣頻率降低了頻域分辨率;波速確定的方式及用抽樣所得平均值cm替代某具體樁身段波速帶來(lái)的誤差。其中,波速帶來(lái)的缺陷位置誤差Δx = x?Δc/c(Δc/c為波速相對(duì)誤差)影響最大,如波速相對(duì)誤差為5%,缺陷位置為10m時(shí),則誤差有0.5m;缺陷位置為20m時(shí),則誤差有1.0m。
對(duì)瞬態(tài)激振還存在另一種誤差,即錘擊后應(yīng)力波主要以縱波形式直接沿樁身向下傳播,同時(shí)在樁頂又主要以表面波和剪切波的形式沿徑向傳播。因錘擊點(diǎn)與傳感器安裝點(diǎn)有一定的距離,接收點(diǎn)測(cè)到的入射峰總比錘擊點(diǎn)處滯后,考慮到表面波或剪切波的傳播速度比縱波低得多,特別是大直徑樁時(shí),這種滯后從錘擊點(diǎn)起由近及遠(yuǎn)的時(shí)間線性滯后將明顯增加。而波從缺陷或樁底以一維平面應(yīng)力波反射回樁頂時(shí),引起的樁頂面徑向各點(diǎn)的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)卻在同一時(shí)刻都是相同的,即不存在由近及遠(yuǎn)的時(shí)間滯后問(wèn)題。所以嚴(yán)格地講,按入射峰-樁底反射峰確定的波速將比實(shí)際的高,若按“正確”的樁身波速確定缺陷位置將比實(shí)際的淺,若能測(cè)到4L/c的二次樁底反射,則由2L/c時(shí)段確定的波速是正確的。
8.4.3 表8.4.3列出了根據(jù)實(shí)測(cè)時(shí)域或幅頻信號(hào)特征、所劃分的樁身完整性類別。完整樁典型的時(shí)域信號(hào)和速度幅頻信號(hào)見(jiàn)圖2和圖3,缺陷樁典型的時(shí)域信號(hào)和速度幅頻信號(hào)見(jiàn)圖4和圖5。
圖2 完整樁典型時(shí)域信號(hào)特征
圖3 完整樁典型速度幅頻信號(hào)特征
圖4 缺陷樁典型時(shí)域信號(hào)特征
圖5 缺陷樁典型速度幅頻信號(hào)特征
完整樁分析判定,從時(shí)域信號(hào)或頻域曲線特征表現(xiàn)的信息判定相對(duì)來(lái)說(shuō)較簡(jiǎn)單直觀,而分析缺陷樁信號(hào)則復(fù)雜些,有的信號(hào)的確是因施工質(zhì)量缺陷產(chǎn)生的,但也有是因設(shè)計(jì)構(gòu)造或成樁工藝本身局限導(dǎo)致的不連續(xù)斷面產(chǎn)生的,例如預(yù)制打入樁的接縫,灌注樁的逐漸擴(kuò)徑再縮回原樁徑的變截面,地層硬夾層影響等。因此,在分析測(cè)試信號(hào)時(shí),應(yīng)仔細(xì)分清哪些是缺陷波或缺陷諧振峰,哪些是因樁身構(gòu)造、成樁工藝、土層影響造成的類似缺陷信號(hào)特征。另外,根據(jù)測(cè)試信號(hào)幅值大小判定缺陷程度,除受缺陷本身大小影響外,還受樁周土阻尼大小及缺陷所處的深度位置影響。相同程度的缺陷因樁周土巖性不同或缺陷埋深不同,在測(cè)試信號(hào)中其幅值大小各異。因此,如何正確判定缺陷程度,特別是缺陷十分明顯時(shí),如何區(qū)分是Ⅲ類樁還是Ⅳ類樁,應(yīng)仔細(xì)對(duì)照設(shè)計(jì)樁型、地質(zhì)條件、施工情況進(jìn)行綜合分析判斷;不僅如此,還應(yīng)結(jié)合基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)型式對(duì)樁的承載安全性要求,考慮樁身承載力不足引發(fā)樁身結(jié)構(gòu)破壞的可能性,進(jìn)行缺陷類別劃分,不宜單憑測(cè)試信號(hào)定論。
樁身缺陷的程度及位置,除直接從時(shí)域信號(hào)或幅頻曲線上直接判定外,還可借助其他計(jì)算方式及相關(guān)測(cè)試量作為輔助的分析手段:
1 時(shí)域信號(hào)曲線擬合法:將樁劃分為若干單元,以實(shí)測(cè)或模擬的力信號(hào)作為已知條件,設(shè)定并調(diào)整樁身阻抗及土參數(shù),通過(guò)一維波動(dòng)方程數(shù)值計(jì)算,計(jì)算出速度時(shí)域波形并與實(shí)測(cè)的波形進(jìn)行反復(fù)比較,直到兩者吻合程度達(dá)到滿意為止,從而得出樁身阻抗的變化位置及變化量大小。該計(jì)算方法類似于高應(yīng)變的曲線擬合法。
2 利用速度幅頻曲線或?qū)Ъ{曲線中基頻位置、實(shí)測(cè)導(dǎo)納值與計(jì)算導(dǎo)納值相對(duì)高低、實(shí)測(cè)動(dòng)剛度的相對(duì)高低。此外,還可對(duì)速度幅頻信號(hào)曲線二次譜分析。
圖6為完整樁的導(dǎo)納曲線。計(jì)算導(dǎo)納值Nc、實(shí)測(cè)導(dǎo)納值Nm和動(dòng)剛度Kd分別按下列公式計(jì)算:
導(dǎo)納理論計(jì)算值: (3)
實(shí)測(cè)導(dǎo)納幾何平均值: (4)
動(dòng)剛度: (5)
式中: ρ—-樁材質(zhì)量密度(kg/m3);
cm ——樁身波速平均值(m/s);
A —-設(shè)計(jì)樁身截面積(m2);
Pmax—-導(dǎo)納幅頻曲線上諧振波峰值的平均值(m/s?N-1);
Qmin—-導(dǎo)納幅頻曲線上諧振波谷值的平均值(m/s?N-1);
fm——速度導(dǎo)納幅頻曲線上起始近似直線段上任一頻率值(Hz);
——與fm對(duì)應(yīng)的導(dǎo)納幅值(m/s?N-1)。
圖6 樁身均勻完整樁的導(dǎo)納幅頻曲線圖
理論上,實(shí)測(cè)導(dǎo)納值Nm、計(jì)算導(dǎo)納值Nc和動(dòng)剛度Kd就樁身質(zhì)量好壞而言存在一定的相對(duì)關(guān)系:完整樁,Nm約等于Nc、Kd值正常;缺陷樁,Nm大于Nc、Kd值低,且隨缺陷程度的增加其差值增大;擴(kuò)徑樁,Nm小于Nc、Kd值高。
值得說(shuō)明的是,由于穩(wěn)態(tài)激振過(guò)程在某窄小頻帶上激振,其能量集中、信噪比高、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn),所測(cè)的導(dǎo)納曲線、導(dǎo)納值及動(dòng)剛度比采用瞬態(tài)激振方式重復(fù)性好、可信度較高。
表8.4.3沒(méi)有列出樁身無(wú)缺陷或有輕微缺陷但無(wú)樁底反射這種信號(hào)特征的類別劃分。事實(shí)上測(cè)不到樁底信號(hào)也經(jīng)常出現(xiàn),這種情況受多種因素和條件影響,例如:
——軟土地區(qū)的超長(zhǎng)樁,長(zhǎng)徑比很大;
——樁周土約束很大,應(yīng)力波衰減很快;
——樁身阻抗與持力層阻抗匹配良好;
——樁身截面阻抗顯著突變或沿樁長(zhǎng)漸變;
——預(yù)制樁接頭縫隙影響。
其實(shí),當(dāng)樁側(cè)和樁端阻力很強(qiáng)時(shí),高應(yīng)變法同樣也測(cè)不出樁底反射。所以,上述原因造成無(wú)樁底反射也屬正常。此時(shí)的樁身完整性判定,只能結(jié)合經(jīng)驗(yàn)參照本場(chǎng)地和本地區(qū)的同類型樁綜合分析或采用其他方法進(jìn)一步檢測(cè)。
對(duì)設(shè)計(jì)條件有利的擴(kuò)徑灌注樁,不應(yīng)判定為缺陷樁。
(a) 逐漸擴(kuò)徑 (b) 逐漸縮頸 (c)中部擴(kuò)徑 (d)上部擴(kuò)徑
圖7 混凝土灌注樁截面(阻抗)變化示意圖
8.4.4 當(dāng)灌注樁樁截面形態(tài)呈現(xiàn)如圖7情況時(shí),樁身截面(阻抗)漸變或突變,往往在阻抗突變處的一次或二次反射主要表現(xiàn)為類似明顯擴(kuò)徑、嚴(yán)重缺陷或斷樁的相反情形,從而造成誤判。因此,應(yīng)結(jié)合施工情況、地層情況綜合分析加以區(qū)分;無(wú)法區(qū)分時(shí),應(yīng)結(jié)合其他檢測(cè)方法綜合判定。當(dāng)樁身存在不止一個(gè)阻抗變化截面(包括上述樁身某一范圍阻抗?jié)u變的情況)時(shí),由于各阻抗變化截面的一次和多次反射波相互迭加,除距樁頂?shù)谝蛔杩棺兓孛娴囊淮畏瓷淠鼙嬲J(rèn)外,其后的反射信號(hào)可能變得十分復(fù)雜,難于分析判斷。此時(shí),宜按下列規(guī)定采用實(shí)測(cè)曲線擬合法進(jìn)行輔助分析:
1 信號(hào)不得因尺寸效應(yīng)、測(cè)試系統(tǒng)頻響等影響產(chǎn)生畸變。
2 樁頂橫截面尺寸應(yīng)按現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量結(jié)果確定。
3 通過(guò)同條件下、截面基本均勻的相鄰樁曲線擬合,確定引起應(yīng)力波衰減的樁土參數(shù)取值。
4 宜采用實(shí)測(cè)力波形作為邊界條件輸入。
8.4.5 對(duì)嵌巖樁,樁底沉渣和樁端持力層是否為軟弱層、溶洞等是直接關(guān)系到該樁能否安全使用的關(guān)鍵因素。雖然本方法不能確定樁底情況,但理論上可以將嵌巖樁樁端視為桿件的固定端,并根據(jù)樁底反射波的相位判斷樁端端承效果,也可通過(guò)導(dǎo)納值、動(dòng)剛度的相對(duì)高低提供輔助分析。采用本方法判定樁端嵌固效果差時(shí),應(yīng)采用靜載試驗(yàn)或鉆芯法等其他檢測(cè)方法核驗(yàn)樁底嵌巖情況,確?;鶚妒褂冒踩?。
8.4.7 人員水平低、測(cè)試過(guò)程和測(cè)量系統(tǒng)環(huán)節(jié)出現(xiàn)異常、人為信號(hào)再處理影響信號(hào)真實(shí)性,均直接影響結(jié)論判斷的正確性,只有根據(jù)原始信號(hào)曲線才能鑒別。
9 高應(yīng)變法
9.1 適 用 范 圍
9.1.1 高應(yīng)變法檢測(cè)的主要功能是判定單樁豎向抗壓承載力是否滿足設(shè)計(jì)要求。這里所說(shuō)的承載力是指在樁身強(qiáng)度滿足樁身結(jié)構(gòu)承載力的前提下,得到的樁周巖土對(duì)樁的抗力(靜阻力)。所以要得到極限承載力,應(yīng)使樁側(cè)和樁端巖土阻力充分發(fā)揮,否則不能得到承載力的極限值,只能得到承載力檢測(cè)值。
與低應(yīng)變法檢測(cè)的快捷、廉價(jià)相比,高應(yīng)變法檢測(cè)樁身完整性雖然是附帶性的,但由于其激勵(lì)能量和檢測(cè)有效深度大的優(yōu)點(diǎn),特別在判定樁身水平整合型縫隙、預(yù)制樁接頭等缺陷時(shí),能夠在查明這些“缺陷”是否影響豎向抗壓承載力的基礎(chǔ)上,合理判定缺陷程度。當(dāng)然,帶有普查性的完整性檢測(cè),采用低應(yīng)變法更為恰當(dāng)。
高應(yīng)變檢測(cè)技術(shù)是從打入式預(yù)制樁發(fā)展起來(lái)的,試打樁和打樁監(jiān)控屬于其特有的功能,是靜載試驗(yàn)無(wú)法做到的。
9.1.2 灌注樁的截面尺寸和材質(zhì)的非均勻性、施工的隱蔽性(干作業(yè)成孔樁除外)及由此引起的承載力變異性普遍高于打入式預(yù)制樁,導(dǎo)致灌注樁檢測(cè)采集的波形質(zhì)量低于預(yù)制樁,波形分析中的不確定性和復(fù)雜性又明顯高于預(yù)制樁。與靜載試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比,灌注樁高應(yīng)變檢測(cè)判定的承載力誤差也如此。因此,積累灌注樁現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試、分析經(jīng)驗(yàn)和相近條件下的可靠對(duì)比驗(yàn)證資料,對(duì)確保檢測(cè)質(zhì)量尤其重要。
9.1.3 除嵌入基巖的大直徑樁和純摩擦型大直徑樁外,大直徑灌注樁、擴(kuò)底樁(墩)由于尺寸效應(yīng),通常其靜載Q-s曲線表現(xiàn)為緩變型,端阻力發(fā)揮所需的位移很大。另外,在土阻力相同條件下,樁身直徑的增加使樁身截面阻抗(或樁的慣性)與直徑成平方的關(guān)系增加,錘與樁的匹配能力下降。而多數(shù)情況下高應(yīng)變檢測(cè)所用錘的重量有限,很難在樁頂產(chǎn)生較長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間的作用荷載,達(dá)不到使土阻力充分發(fā)揮所需的位移量。另一原因如第9.1.2條條文說(shuō)明所述。
9.2 儀 器 設(shè) 備
9.2.1 本條對(duì)儀器的主要技術(shù)性能指標(biāo)要求是按建筑工業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《基樁動(dòng)測(cè)儀》提出的,比較適中,大部分型號(hào)的國(guó)產(chǎn)和進(jìn)口儀器能滿足。由于動(dòng)測(cè)儀器的使用環(huán)境惡劣,所以儀器的環(huán)境性能指標(biāo)和可靠性也很重要。本條對(duì)加速度計(jì)的量程未做具體規(guī)定,原因是對(duì)不同類型的樁,各種因素影響使最大沖擊加速度變化很大。建議根據(jù)實(shí)測(cè)經(jīng)驗(yàn)來(lái)合理選擇,宜使選擇的量程大于預(yù)估最大沖擊加速度值的一倍以上。如對(duì)鋼樁,一般應(yīng)選擇20000~30000m/s2量程的加速度計(jì)。
9.2.2 導(dǎo)桿式柴油錘荷載上升時(shí)間過(guò)于緩慢,容易造成速度響應(yīng)信號(hào)失真。
9.2.3 分片組裝式錘的單片或強(qiáng)夯錘,下落時(shí)平穩(wěn)性差且不易導(dǎo)向,更易造成嚴(yán)重錘擊偏心并影響測(cè)試質(zhì)量。因此規(guī)定錘體的高徑(寬)比不得小于1。
用自由落錘安裝加速度計(jì)的方式測(cè)量樁頂錘擊力的依據(jù)是牛頓第二和第三定律。其成立條件是同一時(shí)刻錘體內(nèi)各質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)和受力無(wú)差異,也就是說(shuō),雖然錘為彈性體,只要錘體內(nèi)部不存在波傳播的不均勻性,就可視錘為一剛體或具有一定質(zhì)量的質(zhì)點(diǎn)。波動(dòng)理論分析結(jié)果表明:當(dāng)沿正弦波傳播方向的介質(zhì)尺寸小于正弦波波長(zhǎng)的1/10時(shí),可認(rèn)為在該尺寸范圍內(nèi)無(wú)波傳播效應(yīng),或受力和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是均勻的。除鋼樁的高應(yīng)變測(cè)試信號(hào)外,自由落錘產(chǎn)生的力信號(hào)中的有效頻率分量(占能量的90%以上)在200Hz以內(nèi),超過(guò)300Hz后可忽略不計(jì)。按最不利估計(jì),對(duì)力信號(hào)有貢獻(xiàn)的高頻分量波長(zhǎng)也超過(guò)10m。所以,在絕大多數(shù)采用自由落錘的場(chǎng)合,牛頓第二定律能較嚴(yán)格地成立。規(guī)定錘體需整體鑄造且高徑(寬)比不大于1.5正是為了避免分片錘體在內(nèi)部相互碰撞和波傳播效應(yīng)造成的錘運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不均勻。這種測(cè)力方式與在樁頭附近的樁側(cè)表面安裝應(yīng)變式傳感器的測(cè)力方式相比,優(yōu)缺點(diǎn)是:
1 避免了樁頭損傷和安裝部位混凝土差導(dǎo)致的測(cè)力失敗以及應(yīng)變式傳感器的經(jīng)常損壞。
2 避免了因混凝土非線性造成的力信號(hào)失真(混凝土受壓時(shí),理論上講是對(duì)實(shí)測(cè)力值放大,是不安全的)。
3 直接測(cè)定錘擊力,即使混凝土波速、彈性模量改變,也無(wú)需修正。
4 測(cè)量響應(yīng)的加速度計(jì)只能安裝在距樁頂較近的樁側(cè)表面,尤其不能安裝在樁頭變阻抗截面以下的樁身上。
5 樁頂只能放置薄層樁墊,不能放置尺寸和質(zhì)量較大的樁帽(替打)。
6 需采用重錘或軟錘勢(shì)支減少錘上的高頻分量。但因錘高度一般不大于1.5m,則最大適宜錘重可能受到限制,如直徑1.0m、高1.5m的圓柱形錘僅為92kN。
7 由于基線修正方式的不同,錘體加速度測(cè)量可能有1g(g為重力加速度)的誤差。大錘上的測(cè)試效果可能比小錘差。
9.2.4 本條對(duì)錘重選擇與原《基樁高應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)規(guī)程》不同,給出的是一個(gè)范圍。主要理由如下:
1 樁較長(zhǎng)或樁徑較大時(shí),一般使側(cè)阻、端阻充分發(fā)揮所需位移大。
2 樁是否容易被“打動(dòng)”取決于樁身“廣義阻抗”的大小。廣義阻抗與樁周土阻力大小和樁身截面波阻抗大小兩個(gè)因素有關(guān),隨著樁直徑增加,波阻抗的增加通常快于土阻力,仍按預(yù)估極限承載力的1%選取錘重,將使錘對(duì)樁的匹配能力下降。因此,不僅從土阻力,而從多方面考慮提高錘重的措施是更科學(xué)的做法。本條規(guī)定的錘重選擇為最低限值。
9.2.5 重錘對(duì)樁沖擊使樁周土產(chǎn)生振動(dòng),在受檢樁附近架設(shè)的基準(zhǔn)梁也將受影響,導(dǎo)致樁的貫入度測(cè)量結(jié)果不可靠。也有采用加速度信號(hào)兩次積分得到的最終位移作為實(shí)測(cè)貫入度,雖然最方便,但可能存在下列問(wèn)題:
1 由于信號(hào)采集時(shí)段短,信號(hào)采集結(jié)束時(shí)樁的運(yùn)動(dòng)尚未停止,以柴油錘打長(zhǎng)樁時(shí)為甚。
2 加速度計(jì)的質(zhì)量?jī)?yōu)劣影響積分精度,零漂大和低頻響應(yīng)差(時(shí)間常數(shù)小)時(shí)極為明顯。
所以,對(duì)貫入度測(cè)量精度要求較高時(shí),宜采用精密水準(zhǔn)儀等光學(xué)儀器測(cè)定。
9.3 現(xiàn) 場(chǎng) 檢 測(cè)
9.3.1 承載力時(shí)間效應(yīng)因地而異,以沿海軟土地區(qū)最顯著。成樁后,若樁周巖土無(wú)隆起、側(cè)擠、沉陷、軟化等影響,承載力隨時(shí)間增長(zhǎng)。工期緊休止時(shí)間不夠時(shí),除非承載力檢測(cè)值已滿足設(shè)計(jì)要求,否則應(yīng)何止到滿足表3.2.6規(guī)定的時(shí)間為止。
錘擊裝置垂直、錘擊平穩(wěn)對(duì)中、樁頭加固和加設(shè)樁墊,是為了減小錘擊偏心和避免擊碎樁頭;在距樁頂規(guī)定的距離下合適的部位對(duì)稱安裝傳感器,是為了減小錘擊在樁頂產(chǎn)生的應(yīng)力集中和對(duì)偏心進(jìn)行補(bǔ)償。所有這些措施都是為保證測(cè)試信號(hào)質(zhì)量提出的。
9.3.2 采樣時(shí)間間隔為100μs,對(duì)常見(jiàn)的工業(yè)與民用建筑的樁是合適的。但對(duì)于超長(zhǎng)樁,例如樁長(zhǎng)超過(guò)60m,采樣時(shí)間間隔可放寬為200μs,當(dāng)然也可增加采樣點(diǎn)數(shù)。
應(yīng)變式傳感器直接測(cè)到的是其安裝面上的應(yīng)變,并按下式換算成力:
F =A?E ?ε (6)
式中 F——錘擊力;
A——測(cè)點(diǎn)處樁截面積;
E——樁材彈性模量;
ε——實(shí)測(cè)應(yīng)變值。
顯然,錘擊力的正確換算依賴于測(cè)點(diǎn)處設(shè)定的樁參數(shù)是否符合實(shí)際。另一重要原因是:計(jì)算測(cè)點(diǎn)以下原樁身的阻抗變化、包括計(jì)算的樁身運(yùn)動(dòng)及受力大小,都是以測(cè)點(diǎn)處樁頭單元為相對(duì)“基準(zhǔn)”的。
測(cè)點(diǎn)下樁長(zhǎng)是指樁頭傳感器安裝點(diǎn)至樁底的距離,一般不包括樁尖部分。
對(duì)于普通鋼樁,樁身波速可直接設(shè)定為5120m/s。對(duì)于混凝土樁,樁身波速取決于混凝土的骨料品種、粒徑級(jí)配、成樁工藝(導(dǎo)管灌注、振搗、離心)及齡期,其值變化范圍大多為3000~4500m/s?;炷令A(yù)制樁可在沉樁前實(shí)測(cè)無(wú)缺陷樁的樁身平均波速作為設(shè)定值;混凝土灌注樁應(yīng)結(jié)合本地區(qū)混凝土波速的經(jīng)驗(yàn)值或同場(chǎng)地已知值初步設(shè)定,但應(yīng)在計(jì)算分析前,根據(jù)實(shí)測(cè)信號(hào)進(jìn)行修正。
9.3.3 本條說(shuō)明如下:
1 傳感器外殼與儀器外殼共地,測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)潮濕,傳感器對(duì)地未絕緣,交流供電時(shí)常出現(xiàn)50Hz干擾,解決辦法是良接地或改用直流供電。
2 根據(jù)波動(dòng)理論分析:若視錘為一剛體,則樁頂?shù)淖畲箦N擊應(yīng)力只與錘沖擊樁頂時(shí)的初速度有關(guān),落距越高,錘擊應(yīng)力和偏心越大,越容易擊碎樁頭。輕錘高擊并不能有效提高樁錘傳遞給樁的能量和增大樁頂位移,因?yàn)榱γ}沖作用持續(xù)時(shí)間不僅與錘墊有關(guān),還主要與錘重有關(guān);錘擊脈沖越窄,波傳播的不均勻性,即樁身受力和運(yùn)動(dòng)的不均勻性(慣性效應(yīng))越明顯,實(shí)測(cè)波形中土的動(dòng)阻力影響加劇,而與位移相關(guān)的靜土阻力呈明顯的分段發(fā)揮態(tài)勢(shì),使承載力的測(cè)試分析誤差增加。事實(shí)上,若將錘重增加到預(yù)估單樁極限承載力的5%~10%以上,則可得到與靜動(dòng)法(STATNAMIC法)相似的長(zhǎng)持續(xù)力脈沖作用。此時(shí),由于樁身中的波傳播效應(yīng)大大減弱,樁側(cè)、樁端巖土阻力的發(fā)揮更接近靜載作用時(shí)樁的荷載傳遞性狀。因此,“重錘低擊”是保障高應(yīng)變法檢測(cè)承載力準(zhǔn)確性的基本原則,這與低應(yīng)變法充分利用波傳播效應(yīng)(窄脈沖)準(zhǔn)確探測(cè)缺陷位置有著概念上的區(qū)別。
3 打樁全過(guò)程監(jiān)測(cè)是指預(yù)制樁施打開(kāi)始后,從樁錘正常爆發(fā)起跳直到收錘為止的全部過(guò)程測(cè)試。
4 高應(yīng)變?cè)囼?yàn)成功的關(guān)鍵是信號(hào)質(zhì)量以及信號(hào)中的信息是否充分。所以應(yīng)根據(jù)每錘信號(hào)質(zhì)量以及動(dòng)位移、貫入度和大致的土阻力發(fā)揮情況,初步判別采集到的信號(hào)是否滿足檢測(cè)目的的要求。同時(shí),也要檢查混凝土樁錘擊拉、壓應(yīng)力和缺陷程度大小,以決定是否進(jìn)一步錘擊,以免樁頭或樁身受損。自由落錘錘擊時(shí),錘的落距應(yīng)由低到高,打入式預(yù)制樁則按每次采集一陣(10擊)的波形進(jìn)行判別。
5 檢測(cè)工作現(xiàn)場(chǎng)情況復(fù)雜,經(jīng)常產(chǎn)生各種不利影響。為確保采集到可靠的數(shù)據(jù),檢測(cè)人員應(yīng)能正確判斷波形質(zhì)量,熟練地診斷測(cè)量系統(tǒng)的各類故障,排除干擾因素。
9.3.4 貫入度的大小與樁尖刺入或樁端壓密塑性變形量相對(duì)應(yīng),是反映樁側(cè)、樁
端土阻力是否充分發(fā)揮的一個(gè)重要信息。貫入度小,即通常所說(shuō)的“打不動(dòng)”,使檢測(cè)得到的承載力低于極限值。本條第5款是從保證承載力分析計(jì)算結(jié)果的可靠性出發(fā),給出的貫入度合適范圍,不能片面理解成在檢測(cè)中應(yīng)減小錘重使單擊貫入度不超過(guò)6mm。貫入度大且樁身無(wú)缺陷的波形特征是2L/c處樁底反射強(qiáng)烈,其后的土阻力反射或樁的回彈不明顯。貫入度過(guò)大造成的樁周土擾動(dòng)大,高應(yīng)變承載力分析所用的土的力學(xué)模型,對(duì)真實(shí)的樁土相互作用的模擬接近程度變差。據(jù)國(guó)內(nèi)發(fā)現(xiàn)的一些實(shí)例和國(guó)外的統(tǒng)計(jì)資料:貫入度較大時(shí),采用常規(guī)的理想彈塑性土阻力模型進(jìn)行實(shí)測(cè)曲線擬合分析,不少情況下預(yù)示的承載力明顯低于靜載試驗(yàn)結(jié)果,統(tǒng)計(jì)結(jié)果離散性很大!而貫入度較小、甚至樁幾乎未被打動(dòng)時(shí),靜動(dòng)對(duì)比的誤差相對(duì)較小,且統(tǒng)計(jì)結(jié)果的離散性也不大。若采用考慮樁端土附加質(zhì)量的能量耗散機(jī)制模型修正,與貫入度小時(shí)的承載力提高幅度相比,會(huì)出現(xiàn)難以預(yù)料的承載力成倍提高。原因是:樁底反射強(qiáng)意味著樁端的運(yùn)動(dòng)加速度和速度強(qiáng)烈,附加土質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力和動(dòng)阻力恰好分別與加速度和速度成正比??梢韵胍?jiàn),對(duì)于長(zhǎng)細(xì)比較大、摩阻力較強(qiáng)的摩擦型樁,上述效應(yīng)就不會(huì)明顯。此外,6mm貫入度只是一個(gè)統(tǒng)計(jì)參考值,本章第9.4.7條第3款已針對(duì)此情況作了具體規(guī)定。
9.4 檢測(cè)數(shù)據(jù)分析與判定
9.4.1從一陣錘擊信號(hào)中選取分析用信號(hào)時(shí),除要考慮有足夠的錘擊能量使樁周巖土阻力充分發(fā)揮外,還應(yīng)注意下列問(wèn)題:
1 連續(xù)打樁時(shí)樁周土的擾動(dòng)及殘余應(yīng)力。
2 錘擊使缺陷進(jìn)一步發(fā)展或拉應(yīng)力使樁身混凝土產(chǎn)生裂隙。
3 在樁易打或難打以及長(zhǎng)樁情況下,速度基線修正帶來(lái)的誤差。
4 對(duì)樁墊過(guò)厚和柴油錘冷錘信號(hào),加速度測(cè)量系統(tǒng)的低頻特性所造成的速度信號(hào)誤差或嚴(yán)重失真。
9.4.2可靠的信號(hào)是得出正確分析計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)。除柴油錘施打的長(zhǎng)樁信號(hào)外,力的時(shí)程曲線應(yīng)最終歸零。對(duì)于混凝土樁,高應(yīng)變測(cè)試信號(hào)質(zhì)量不但受傳感器安裝好壞、錘擊偏心程度和傳感器安裝面處混凝土是否開(kāi)裂的影響,也受混凝土的不均勻性和非線性的影響。這種影響對(duì)應(yīng)變式傳感器測(cè)得的力信號(hào)尤其敏感?;炷恋姆蔷€性一般表現(xiàn)為:隨應(yīng)變的增加,彈性模量減小,并出現(xiàn)塑性變形,使根據(jù)應(yīng)變換算到的力值偏大且力曲線尾部不歸零。錘擊偏心是指兩側(cè)力信號(hào)之一與力平均值之差超過(guò)或低于平均值的30%。通常錘擊偏心很難避免,因此嚴(yán)禁用單側(cè)力信號(hào)代替平均力信號(hào)。
9.4.3 樁底反射明顯時(shí),平均波速也可根據(jù)速度波形第一峰起升沿的起點(diǎn)和樁底反射峰的起點(diǎn)之間的時(shí)差與已知樁長(zhǎng)值確定。對(duì)樁底反射峰變寬或有水平裂縫的樁,不應(yīng)根據(jù)峰與峰間的時(shí)差來(lái)確定平均波速。樁較短且錘擊力波上升緩慢時(shí),可采用低應(yīng)變法確定平均波速。
9.4.4 通常,當(dāng)平均波速按實(shí)測(cè)波形改變后,測(cè)點(diǎn)處的原設(shè)定波速也按比例線性改變,模量則應(yīng)按平方的比例關(guān)系改變。當(dāng)采用應(yīng)變式傳感器測(cè)力時(shí),多數(shù)儀器并非直接保存實(shí)測(cè)應(yīng)變值,如有些是以速度(V= c?ε)的單位存儲(chǔ)。若模量隨波速改變后,儀器不能自動(dòng)修正以速度為單位存儲(chǔ)的力值,則應(yīng)對(duì)原始實(shí)測(cè)力值校正。
9.4.5在多數(shù)情況下,正常施打的預(yù)制樁,力和速度信號(hào)第一峰應(yīng)基本成比例。但在以下幾種情況下比例失調(diào)屬于正常:
1 樁淺部阻抗變化和土阻力影響。
2 采用應(yīng)變式傳感器測(cè)力時(shí),測(cè)點(diǎn)處混凝土的非線性造成力值明顯偏高。
3 錘擊力波上升緩慢或樁很短時(shí),土阻力波或樁底反射波的影響。
除對(duì)第2種情況當(dāng)減小力值時(shí),可避免計(jì)算的承載力過(guò)高外,其他情況的隨意比例調(diào)整均是對(duì)實(shí)測(cè)信號(hào)的歪曲,并產(chǎn)生虛假的結(jié)果。因此,禁止將實(shí)測(cè)力或速度信號(hào)重新標(biāo)定。這一點(diǎn)必須引起重視,因?yàn)橛行﹥x器具有比例自動(dòng)調(diào)整功能。
9.4.6高應(yīng)變分析計(jì)算結(jié)果的可靠性高低取決于動(dòng)測(cè)儀器、分析軟件和人員素質(zhì)三個(gè)要素。其中起決定作用的是具有堅(jiān)實(shí)理論基礎(chǔ)和豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的高素質(zhì)檢測(cè)人員。高應(yīng)變法之所以有生命力,表現(xiàn)在高應(yīng)變信號(hào)不同于隨機(jī)信號(hào)的可解釋性,即使不采用復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算和提煉,只要檢測(cè)波形質(zhì)量有保證,就能定性的反映樁的承載性狀及其他相關(guān)的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。在建設(shè)部工程樁動(dòng)測(cè)資質(zhì)復(fù)查換證過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)不少檢測(cè)報(bào)告中,對(duì)波形的解釋與分析計(jì)算已達(dá)到盲目甚至是濫用的地步。對(duì)此,如果不從提高人員素質(zhì)入手加以解決,這種狀況的改觀顯然僅靠技術(shù)規(guī)范以及儀器和軟件功能的增強(qiáng)是無(wú)法做到的。因此,承載力分析計(jì)算前,應(yīng)有具備高素質(zhì)的檢測(cè)人員對(duì)信號(hào)做出定性檢查和正確判斷。
9.4.7當(dāng)出現(xiàn)本條所述四款情況時(shí),因高應(yīng)變法難于分析判定承載力和預(yù)示樁身結(jié)構(gòu)破壞的可能性,建議采取驗(yàn)證檢測(cè)。其中后兩款反映的代表性波形見(jiàn)圖8。原因解釋參見(jiàn)第9.3.4條的條文說(shuō)明。由圖9可見(jiàn),靜載驗(yàn)證試驗(yàn)尚未壓至破壞,但高應(yīng)變測(cè)試的錘重、貫入度卻“符合”要求。 當(dāng)采用波形擬合法分析承載力時(shí),由于承載力比按地質(zhì)報(bào)告估算的低很多,除采用直接法驗(yàn)證外,不能主觀臆斷或采用能使擬合的承載力大幅提高的樁-土模型及其參數(shù)。
圖8 灌注樁高應(yīng)變實(shí)測(cè)波形
注:Φ800mm鉆孔灌注樁,樁端持力層為全風(fēng)化花崗片麻巖,測(cè)點(diǎn)下樁長(zhǎng)16m。采用60kN重錘,先做高應(yīng)變檢測(cè),后做靜載驗(yàn)證檢測(cè)。
圖9 靜載和動(dòng)載摸擬的Q-s曲線
9.4.8凱司法與實(shí)測(cè)曲線擬合法在計(jì)算承載力上的本質(zhì)區(qū)別是:前者在計(jì)算極限承載力時(shí),單擊貫入度與最大位移是參考值,計(jì)算過(guò)程與它們無(wú)關(guān)。另外,凱司法承載力計(jì)算公式是基于以下三個(gè)假定推導(dǎo)出的:
1 樁身阻抗基本恒定。
2 動(dòng)阻力只與樁底質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度成正比,即全部動(dòng)阻力集中于樁端。
3 土阻力在時(shí)刻t2=t1+2L/c已充分發(fā)揮。
顯然,它較適用于摩擦型的中、小直徑預(yù)制樁和截面較均勻的灌注樁。
公式中的唯一未知數(shù)——?jiǎng)P司法無(wú)量綱阻尼系數(shù)Jc定義為僅與樁端土性有關(guān),一般遵循隨土中細(xì)粒含量增加阻尼系數(shù)增大的規(guī)律。Jc的取值是否合理在很大程度上決定了計(jì)算承載力的準(zhǔn)確性。所以,缺乏同條件下的靜動(dòng)對(duì)比校核、或大量相近條件下的對(duì)比資料時(shí),將使其使用范圍受到限制。當(dāng)貫入度達(dá)不到規(guī)定值或不滿足上述三個(gè)假定時(shí),Jc值實(shí)際上變成了一個(gè)無(wú)明確意義的綜合調(diào)整系數(shù)。特別值得一提的是灌注樁,也會(huì)在同一工程、相同樁型及持力層時(shí),可能出現(xiàn)Jc取值變異過(guò)大的情況。為防止凱司法的不合理應(yīng)用,規(guī)定應(yīng)采用靜動(dòng)對(duì)比或?qū)崪y(cè)曲線法校核Jc值。
9.4.9 由于式(9.4.9-1)給出的Rc值與位移無(wú)關(guān),僅包含t2 = t1+2L/c時(shí)刻之前所發(fā)揮的土阻力信息,通常除樁長(zhǎng)較短的摩擦型樁外,土阻力在2L/c時(shí)刻不會(huì)充分發(fā)揮,尤以端承型樁顯著。所以,需要采用將t1延時(shí)求出承載力最大值的最大阻力法(RMX法),對(duì)與位移相關(guān)的土阻力滯后2L/c發(fā)揮的情況進(jìn)行提高修正。
樁身在2L/c之前產(chǎn)生較強(qiáng)的向上回彈,使樁身從頂部逐漸向下產(chǎn)生土阻力卸載(此時(shí)樁的中下部土阻力屬于加載)。這對(duì)于樁較長(zhǎng)、摩阻力較大而荷載作用持續(xù)時(shí)間相對(duì)較短的樁較為明顯。因此,需要采用將樁中上部卸載的土阻力進(jìn)行補(bǔ)償提高修正的卸載法(RSU法)。
RMX法和RSU法判定承載力,體現(xiàn)了高應(yīng)變法波形分析的基本概念——應(yīng)充分考慮與位移相關(guān)的土阻力發(fā)揮狀況和波傳播效應(yīng),這也是實(shí)測(cè)曲線擬合法的精髓所在。另外,還有幾種凱司法的子方法可在積累了成熟經(jīng)驗(yàn)后采用。它們是:
1 在樁尖質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度為零時(shí),動(dòng)阻力也為零,此時(shí)有兩種計(jì)算承載力與Jc無(wú)關(guān)的“自動(dòng)”法,即RAU法和RA2法;前者適用于樁側(cè)阻力很小的情況,后者適用于樁側(cè)阻力適中的場(chǎng)合。
2 通過(guò)延時(shí)求出承載力最小值的最小阻力法(RMN法)。
9.4.10 實(shí)測(cè)曲線擬合法是通過(guò)波動(dòng)問(wèn)題數(shù)值計(jì)算,反演確定樁和土的力學(xué)模型及其參數(shù)值。其過(guò)程為:假定各樁單元的樁和土力學(xué)模型及其模型參數(shù),利用實(shí)測(cè)的速度(或力、上行波、下行波)曲線作為輸入邊界條件,數(shù)值求解波動(dòng)方程,反算樁頂?shù)牧Γɑ蛩俣?、下行波、上行波)曲線,若計(jì)算的曲線與實(shí)測(cè)曲線不吻合,說(shuō)明假設(shè)的模型及參數(shù)不合理,有針對(duì)性地調(diào)整模型及參數(shù)再行計(jì)算,直至計(jì)算曲線與實(shí)測(cè)曲線(以及貫入度的計(jì)算值與實(shí)測(cè)值)的吻合程度良好且不易進(jìn)一步改善為止。雖然從原理上講,這種方法是客觀唯一的,但由于樁、土以及它們之間的相互作用等力學(xué)行為的復(fù)雜性,實(shí)際運(yùn)用時(shí)還不能對(duì)各種樁型、成樁工藝、地質(zhì)條件,都能達(dá)到十分準(zhǔn)確地求解樁的動(dòng)力學(xué)和承載力問(wèn)題的效果。所以,本條針對(duì)該法應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題,作了具體闡述和規(guī)定:
1 關(guān)于樁與土模型:(1)目前已有成熟使用經(jīng)驗(yàn)的土的靜阻力模型為理想彈-塑性或考慮土體硬化或軟化的雙線性模型;模型中有兩個(gè)重要參數(shù)——土的極限靜阻力Ru和土的最大彈性位移Sq,可以通過(guò)靜載試驗(yàn)(包括樁身內(nèi)力測(cè)試)來(lái)驗(yàn)證。在加載階段,土體變形小于或等于Sq時(shí),土體在彈性范圍工作;變形超過(guò)Sq后,進(jìn)入塑性變形階段(理想彈﹣塑性時(shí),靜阻力達(dá)到Ru后不再隨位移增加而變化)。對(duì)于卸載階段,同樣要規(guī)定卸載路徑的斜率和彈性位移限。(2)土的動(dòng)阻力模型一般習(xí)慣采用與樁身運(yùn)動(dòng)速度成正比的線性粘滯阻尼,帶有一定的經(jīng)驗(yàn)性,且不易直接驗(yàn)證。(3)樁的力學(xué)模型一般為一維桿模型,單元?jiǎng)澐謶?yīng)采用等時(shí)單元(實(shí)際為連續(xù)模型或特征線法求解的單元?jiǎng)澐帜J剑磻?yīng)力波通過(guò)每個(gè)樁單元的時(shí)間相等,由于沒(méi)有高階項(xiàng)的影響,計(jì)算精度高。(4)樁單元除考慮A、E、c等參數(shù)外,也可考慮樁身阻尼和裂隙。另外,也可考慮樁底的縫隙、開(kāi)口樁或異形樁的土塞、殘余應(yīng)力影響和其他阻尼形式。(5)所用模型的物理力學(xué)概念應(yīng)明確,參數(shù)取值應(yīng)能限定,避免采用可使承載力計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生較大變異的樁-土模型及參數(shù)。
2 擬合時(shí)應(yīng)根據(jù)波形特征,結(jié)合施工和地質(zhì)條件合理確定樁土參數(shù)取值。因?yàn)閿M合所用的樁土參數(shù)的數(shù)量和類型繁多,參數(shù)各自和相互間耦合的影響非常復(fù)雜,而擬合結(jié)果并非唯一解,需通過(guò)綜合比較判斷進(jìn)行取舍。正確判斷取舍條件的要點(diǎn)是參數(shù)取值應(yīng)在巖土工程的合理范圍內(nèi)。
3 本款考慮兩點(diǎn)原因:一是自由落錘產(chǎn)生的力脈沖持續(xù)時(shí)間通常不超過(guò)20ms(除非采用很重的落錘),但柴油錘信號(hào)在主峰過(guò)后的尾部仍能產(chǎn)生較長(zhǎng)的低幅值延續(xù);二是與位移相關(guān)的總靜阻力一般會(huì)不同程度地滯后于2L/c發(fā)揮,當(dāng)端承型樁的端阻力發(fā)揮所需位移很大時(shí),土阻力發(fā)揮將產(chǎn)生嚴(yán)重滯后,因此規(guī)定2L/c后延時(shí)足夠的時(shí)間,使曲線擬合能包含土阻力響應(yīng)區(qū)段的全部土阻力信息。
4 為防止土阻力未充分發(fā)揮時(shí)的承載力外推,設(shè)定的Sq值不應(yīng)超過(guò)對(duì)應(yīng)單元的最大計(jì)算位移值。若樁、土間相對(duì)位移不足以使樁周巖土阻力充分發(fā)揮,則給出的承載力結(jié)果只能驗(yàn)證巖土阻力發(fā)揮的最低程度。
5 土阻力響應(yīng)區(qū)是指波形上呈現(xiàn)的靜土阻力信息較為突出的時(shí)間段。所以本條特別強(qiáng)調(diào)此區(qū)段的擬合質(zhì)量,避免只重波形頭尾,忽視中間土阻力響應(yīng)區(qū)段擬合質(zhì)量的錯(cuò)誤做法,并通過(guò)合理的加權(quán)方式計(jì)算總的擬合質(zhì)量系數(shù),突出其影響。
6 貫入度的計(jì)算值與實(shí)測(cè)值是否接近,是判斷擬合選用參數(shù)特別是Sq值是否合理的輔助指標(biāo)。
9.4.11 高應(yīng)變法動(dòng)測(cè)承載力檢測(cè)值多數(shù)情況下不會(huì)與靜載試驗(yàn)樁的明顯破壞特征或產(chǎn)生較大的樁頂沉降相對(duì)應(yīng),總趨勢(shì)是沉降量偏小。為了與靜載的極限承載力相區(qū)別,稱為“本方法得到的承載力或動(dòng)測(cè)承載力”。這里需要強(qiáng)調(diào)指出:驗(yàn)收檢測(cè)中,單樁靜載試驗(yàn)常因加荷量或設(shè)備能力限制,而做不出真正的試樁極限承載力。于是一組試樁往往因某一根樁的極限承載力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的特征值2倍,使一組試樁的承載力統(tǒng)計(jì)平均值不滿足設(shè)計(jì)要求。動(dòng)測(cè)承載力則不同,可能出現(xiàn)部分樁的承載力遠(yuǎn)高于承載力特征值的2倍。所以,即使個(gè)別樁的承載力不滿足設(shè)計(jì)要求,但“高”和“低”取平均后仍能滿足設(shè)計(jì)要求。為了避免可能高估承載力的危險(xiǎn),不得將極差超過(guò)30%的“高值”參與統(tǒng)計(jì)平均。
9.4.12 高應(yīng)變法檢測(cè)樁身完整性具有錘擊能量大,可對(duì)缺陷程度定量計(jì)算,連續(xù)錘擊可觀察缺陷的擴(kuò)大和逐步閉合情況等優(yōu)點(diǎn)。但和低應(yīng)變法一樣,檢測(cè)的仍是樁身阻抗變化,一般不宜判定缺陷性質(zhì)。在樁身情況復(fù)雜或存在多處阻抗變化時(shí),可優(yōu)先考慮用實(shí)測(cè)曲線擬合法判定樁身完整性。
式(9.4.12-1)適用于截面基本均勻樁的樁頂下第一個(gè)缺陷的程度定量計(jì)算。當(dāng)有輕微缺陷,并確認(rèn)為水平裂縫(如預(yù)制樁的接頭縫隙)時(shí),裂縫寬度δw可按下式計(jì)算:
(7)
9.4.13 采用實(shí)測(cè)曲線擬合法分析樁身擴(kuò)徑、樁身截面漸變或多變的情況,應(yīng)注意合理選擇土參數(shù)。
高應(yīng)變法錘擊的荷載上升時(shí)間一般不小于2ms,因此對(duì)樁身淺部缺陷位置的判定存在盲區(qū),也無(wú)法根據(jù)式(9.4.12-1)來(lái)判定缺陷程度。只能根據(jù)力和速度曲線的比例失調(diào)程度來(lái)估計(jì)淺部缺陷程度;不能定量給出缺陷的具體部位,尤其是錘擊力波上升非常緩慢時(shí),還大量耦合有土阻力的影響。對(duì)淺部缺陷樁,宜用低應(yīng)變法檢測(cè)并進(jìn)行缺陷定位。
9.4.14 樁身錘擊拉應(yīng)力是混凝土預(yù)制樁施打控制的最重要指標(biāo)。在深厚軟土地區(qū),打樁時(shí)側(cè)阻力和端阻力很小,由于樁很長(zhǎng),樁錘能正常爆發(fā)起跳,樁底反射回來(lái)的上行拉力波的頭部(拉應(yīng)力幅值最大)與下行傳播的錘擊壓力波尾部迭加,在樁身某一部位產(chǎn)生凈的拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力強(qiáng)度超過(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí),會(huì)引起樁身拉裂。拉裂部位一般發(fā)生在樁的中上部,且樁愈長(zhǎng)或錘擊力持續(xù)時(shí)間短,最大拉應(yīng)力部位就愈往下移。
有時(shí),打樁過(guò)程中會(huì)突然出現(xiàn)貫入度驟減或拒錘,一般是碰上基巖或孤石,繼續(xù)施打會(huì)造成樁身壓應(yīng)力過(guò)大而破壞。此時(shí),最大壓應(yīng)力部位不一定出現(xiàn)在樁頂,而是接近樁端的部位。
9.4.15 本條解釋同8.4.7條。
10 聲波透射法
10.1 適 用 范 圍
10.1.1 基樁聲波透射法檢測(cè)是利用聲波的透射原理對(duì)樁身混凝土介質(zhì)狀況進(jìn)行檢測(cè),因此僅適用于在灌注成型過(guò)程中已經(jīng)預(yù)埋了兩根或兩根以上聲測(cè)管的基樁。
10.2 儀 器 設(shè) 備
10.2.1聲波換能器有效工作段長(zhǎng)度指起到換能作用的部分的實(shí)際軸向尺寸,該長(zhǎng)度過(guò)大將惡化實(shí)測(cè)曲線并影響測(cè)試結(jié)果。
提高換能器諧振頻率,可命名其外徑減少到30mm以下,利于換能器在聲測(cè)管中升降順暢或減小聲測(cè)管直徑。但因聲波發(fā)射頻率的提高,使長(zhǎng)距離聲波穿透能力下降。所以,本規(guī)范仍推薦目前普遍采用的30~50kHZ的諧振頻率范圍。
10.3 現(xiàn) 場(chǎng) 檢 測(cè)
10.3.2 標(biāo)定法測(cè)定系統(tǒng)延遲時(shí)間的方法是將發(fā)射、接收換能器平行放入清水中,逐次改變點(diǎn)源距離并測(cè)量相應(yīng)聲時(shí),記錄若干點(diǎn)的數(shù)據(jù)并做出時(shí)距曲線:
t = t0 + b?l (8)
式中 t ——聲時(shí)(μs);
t0——時(shí)間軸上的截距(μs);
b——直線斜率(μs/mm);
l ——換能器中心距(mm)。
按下式計(jì)算聲測(cè)管及耦合水層聲時(shí)修正值:
(9)
式中 d1——聲測(cè)管外徑(mm);
d2——聲測(cè)管內(nèi)徑(mm);
d ′——換能器外徑(mm);
vt ——聲測(cè)管材料聲速(km/s);
vw——水的聲速(km/s);
t ′ ——聲測(cè)管及耦合水層聲時(shí)修正值(μs)。
10.3.3 同一根樁檢測(cè)時(shí),強(qiáng)調(diào)各檢測(cè)剖面的聲波發(fā)射電壓和儀器設(shè)置參數(shù)保持不變,目的是使各檢測(cè)剖面的檢測(cè)結(jié)果具有可比性,便于綜合判定。
10.4 檢測(cè)數(shù)據(jù)分析與判定
10.4.2 聲速、波幅和主頻都是反映樁身質(zhì)量的聲學(xué)參數(shù)測(cè)量值。大量實(shí)測(cè)經(jīng)驗(yàn)表明:聲速的變化規(guī)律性較強(qiáng),而波幅的變化較靈敏,主頻在保持測(cè)試條件一致的前提下也有一定規(guī)律。因此本規(guī)范在確定測(cè)點(diǎn)聲學(xué)參數(shù)測(cè)量值的判據(jù)時(shí),采用了三種不同的方法。
聲速異常臨界值判據(jù)中的臨界值vc是參考數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)判斷異常值的方法,經(jīng)過(guò)多次試算而得出的。其基本原理如下:
在n次測(cè)量所得的數(shù)據(jù)中,去掉k個(gè)較小值,得到容量為(n-k)的樣本,取異常測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)不可能出現(xiàn)數(shù)為1,則對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布假設(shè),可得異常測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)不可能出現(xiàn)的概率為:
(10)
由Φ(λ)=1/(n-k),在標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布表可得與不同的(n-k)相對(duì)應(yīng)的λ值,從而得到表10.4.2。
每次去掉樣本中的最小數(shù)據(jù),計(jì)算剩余數(shù)據(jù)的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差,由表10.4.2查得對(duì)應(yīng)的λ值。由式v0 = vm-λ ? sx計(jì)算異常判斷值并將樣本中當(dāng)時(shí)的最小值與之比較;當(dāng)vn-k仍為異常值時(shí),繼續(xù)去掉最小值重復(fù)計(jì)算和比較,直至剩余數(shù)據(jù)中不存在異常值為止。此時(shí),v0則為異常判斷的臨界值vc。
樁身混凝土均勻性可采用離差系數(shù)Cv=sx/vm評(píng)價(jià),其中sx和vm分別為n個(gè)測(cè)點(diǎn)的聲速標(biāo)準(zhǔn)差和n個(gè)測(cè)點(diǎn)的聲速平均值。
10.4.3 當(dāng)樁身凝土的質(zhì)量普遍較差時(shí),可能同時(shí)出現(xiàn)下面兩種情況:
1 檢測(cè)剖面的n個(gè)測(cè)點(diǎn)聲速平均值vm明顯偏低。
2 n個(gè)測(cè)點(diǎn)的聲速標(biāo)準(zhǔn)差sx很小。
則由統(tǒng)計(jì)計(jì)算公式v0 = vm ?λ ? sx得出的判斷結(jié)果可能失效。此時(shí)可將各測(cè)點(diǎn)聲速vi與聲速低限值vL比較得出判斷結(jié)果。
10.4.4 波幅臨界值判據(jù)式為Api<Am-6,即選擇當(dāng)信號(hào)首波幅值衰減量為其平均值的一半時(shí)的波幅分貝數(shù)為臨界值,在具體應(yīng)用中應(yīng)注意下面幾點(diǎn):
1 因波幅的衰減受樁材不均勻性、聲波傳播路徑和點(diǎn)源距離的影響,故應(yīng)考慮聲測(cè)管間距較大時(shí)波幅分散性而采取適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。
2 因波幅的分貝數(shù)受儀器、傳感器靈敏度及發(fā)射能量的影響,故應(yīng)在考慮這些影響的基礎(chǔ)上再采用波幅臨界值判據(jù)。
3 當(dāng)波幅差異性較大時(shí),應(yīng)與聲速變化及主頻變化情況相結(jié)合進(jìn)行綜合分析。
10.4.6 實(shí)測(cè)信號(hào)的主頻值與諸多影響因素有關(guān),因此僅作輔助聲學(xué)參數(shù)選用。在使用中應(yīng)保持聲波換能器具有單峰的幅頻特性和良好的耦合一致性;若采用FFT方法計(jì)算主頻值,還應(yīng)保證足夠的頻率分辨率。
10.4.7 樁身完整性判定與分類除依據(jù)聲速、波幅變化的規(guī)律和借助其他輔助方法外,還與諸多復(fù)雜因素有關(guān),故在使用中應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
1 可結(jié)合鉆芯法將其結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,從而得出更符合實(shí)際情況的分類。
2 可將實(shí)測(cè)時(shí)程曲線的畸變及頻譜、PSD值的變化相結(jié)合,進(jìn)行綜合判定與分類。
3 可結(jié)合施工工藝和施工記錄等有關(guān)資料具體分析。