桩基载荷箱检测方案.docx

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桩基载荷箱检测方案

池州秀山、通达广场（红光农贸市场改造项目）E、F区

人工挖孔混凝土灌注桩检测方案

一、前言

池州秀山、通达广场（红光农贸市场改造项目）E、F区基础采用人工挖孔混凝土灌注桩基础，设计单桩竖向抗压承载力特征值为3400kN～13600kN，砼强度为C30，设计要求桩端全断面进入第⑤层：

中风化石灰岩。

为了确保建筑物安全，应验证设计使用的持力层桩端阻力特征值的可靠性及检测工程桩的桩身完整性。

二、试验、检测目的、数量及执行标准

1、承载力自平衡深层平板载荷试验

按照中华人民国行业标准《建筑桩基技术规》JGJ94－94、《建筑基桩检测技术规》JGJ106－2003、中华人民国国家标准《建筑地基基础设计规》GB50007－2002和省地方标准《桩承载力自平衡深层平板载荷测试技术规程》DB34/T648-2006中有关规定，同时按照该工程的设计要求，对工程桩兼做试验桩采用桩承载力自平衡深层平板载荷试验法检测其持力层（第⑤层：

中风化石灰岩）的桩端阻力特征值，以验证设计使用的该持力层桩端阻力特征值qpa的可靠性。

2、低应变反射波法检测

按照中华人民国行业标准《建筑基桩检测技术规》JGJ106－2003中低应变法的有关规定，对池州秀山、通达广场（红光农贸市场改造项目）E、F区所有工程桩进行低应变反射波法检测，以确定工程桩的桩身完整性。

三、检测方法原理简介

1、桩承载力自平衡深层平板载荷试验原理简介

该方法是在桩端持力层预先埋设加荷装置（荷载箱），待桩身混凝土养护达到足够强度（满足设计要求）、桩～土体系满足一定休止期（根据该工程的土层实际情况，休止期应不少于28天）后进行试验，利用荷载箱上端的桩侧阻力和下端的桩端阻力进行互为反力的载荷试验（试验装置见示意图），以此得到桩侧阻力～桩身位移、桩端阻力～桩端位移变化曲线。

根据测试结果依据规对桩端竖向极限承载力和桩侧阻力等进行综合评价。

承载力自平衡深层平板载荷试验示意图

图1：

承载力自平衡深层平板载荷试验示意图

载荷箱

下位移护管2根

高压油管

位移棒2根

JCK～503A型

静载试验仪

地面高压油泵站

2、低应变反射波法检测原理简介

基桩低应变检测是采用便携式微型计算机控制多通道瞬态信号记录处理仪来接收弹性波在桩和桩土体系中传播时的各种信息，并把这些信息记录在计算机的硬盘上，以便进行室分析处理。

当在桩顶施加某一瞬态机械激振力时，桩的质点受迫而振动并产生沿桩身向下传播的应力波，当波前到达桩的末端就向上反射；在桩身某处存在广义波阻抗（该处桩截面积、混凝土密度、纵波在该处传播的波速三者的乘积）有变化时，也会产生波的反射并与入射波叠加。

这些包含有桩身质量信息的反射信号被安置在桩顶上的高灵敏度传感器所接受，仪器把传感器拾得的模拟信号选通放大后通过高速A/D转换器转换成数字信号存储在计算机里。

通过对反射波的波形、振幅、频谱、和相位的综合分析，从而判断被测桩的桩身结构完整性，对桩身存在缺陷（如混凝土松散、蜂窝等）的部位和相对程度作出判断。

图2：

基桩低应变反射波法检测系统框图

被检测桩

多通道信号

记录处理仪

力棒

传感器

桩身完整性分析系统

测试仪器控制系统

便携式计算机

电源适配器

CRT

打印机

绘图仪

四、试验、检测所需技术资料

1、岩土工程勘察报告；

2、基础设计平面图、桩位平面图（标注桩号）；

3、工程桩设计大样图、各型桩设计技术参数；

4、明确承载力自平衡深层平板载荷试验技术要求。

五、试验、检测现场前期准备

试验、检测现场的各项前期准备工作请委托单位安排有关在现场作业的施工队配合完成。

1、桩承载力自平衡深层载荷试验前期准备

1.1现场环境要求：

由于试验设备要进行汽车吊装，所以应修好通往试验桩的路，保证汽车能驶近试验桩，并清平试桩周围的场地；试验现场必须有380V动力三相电源和220V照明电源。

1.2试验桩施工：

按照设计图纸进行桩的成孔施工，成孔进入指定持力层前，应预留300mm厚度的中风化花岗岩待地质勘察部门验槽合格后，再挖至设计标高、桩端扩孔至设计要求+150mm，平整桩端持力层，保证持力层的水平、完整和原始状态，清除地下水和岩石碎渣后，立即用与桩身砼强度相同的细石砼找平（厚度50～80mm），拍打密实，确保水平平整（尤其是正中间φ900mm围）。

1.3钢筋笼制作：

按照设计图纸要求制作，钢筋笼下端主筋面必须在同一水平面上。

每个试验桩需准备φ18或φ20的螺纹钢一组,每组二根，长度为该试验桩的孔深+500mm，备用钢筋必须处于铅直状态。

1.4现场设备安装：

试验桩成孔验收、桩底用与桩身砼强度相同的细石砼找平后，立即进行载荷箱的安装，现场须配备电焊设备和熟练电焊技术人员，以便进行必要的焊接。

清平试验桩周围的场地，保证汽车吊机能驶近试验桩。

载荷箱及附件自重约10kN。

按照现场测试技术工程师的要求进行焊接、拼装、吊装，焊接部位应牢固，管件焊接应保证防水性能，防止砼流入管影响试验。

1.5将焊接好的位移棒和位移管固定在钢筋笼侧，钢筋笼与载荷箱分别吊入桩孔。

在载荷箱应放置于桩底中心处，钢筋笼、护管处于垂直状态。

然后浇灌桩身混凝土（为节约工期，建议多留1～2组试块，以便适当提前进行承载力自平衡深层平板载荷试验），待混凝土顶面超出载荷箱1000mm后，人工振捣密实。

桩身混凝土浇灌至设计桩顶标高以上500mm处。

浇注桩身砼时应注意保护载荷试验装置和高压油管。

1.6桩基施工单位在试桩混凝土龄期15～20天后进行一组试块的抗压试验并将试验结果及时通知设计院、业主、监理公司和我方，桩身砼达到试验强度后即可进行载荷试验。

2、低应变反射波法检测前期准备

按照《建筑基桩检测技术规》JGJ106－2003的要求，低应变桩身完整性检测将采用反射波法测定，对每根拟进行检测的桩，应凿去浮浆，露出新鲜混凝土，平整桩头，磨平检测点和锤击点，并注意排水，以保证被测桩不浸没在水中。

六、桩承载力自平衡法深层平板载荷测试设备

1、建筑工程研究所研制的JCQ－503A型全自动基桩静载仪；

2、载荷箱：

根据该工程需要定制的预埋式载荷箱；

3、测力用北京西方中航机电设备有限责任公司研制的CYB－10S型压力传感器1只；

4、沉降及上拔量测量用4只精度达0.01mm，量程为50mm的MS－50型容栅式数显百分表；

5、位移测量基准梁：

6000mm×φ60mm钢管1根；

6、超高压油泵站：

巨力液压机具厂生产的DBS－0.8－73型电动超高压油泵站，工作压力73MPa。

七、桩承载力自平衡深层平板载荷试验实施细则

试验采用快速维持荷载法，逐级加载，每级荷载达到相对稳定后方可加下一级荷载，直至加载结束，然后分级卸载到零。

1、最大试验荷载：

最大试验荷载不小于设计采用的持力层极限桩端阻力标准值。

2、加载分级：

每级加载量为预估最大加载量的1/10～1/15，第一级可按照2倍分级荷载加载。

3、位移观察：

每级加载后在第1h应在5、15、30、45、60min时测读位移表，以后每隔30min测读一次。

当上、下位移每一小时不超过0.1mm，并连续出现两次（由1.5h连续三次观察值计算）时，认为已达到相对稳定，可加下一级荷载。

4、终止加载条件：

4.1已达到预定最大试验荷载值，当能确保桩端基岩不被破坏时（加载后最大下沉量可控制在40mm以时），可再加0.5～1级荷载；

4.2某级荷载作用下，桩的（上或下）位移量接近前一级荷载作用下位移量的2倍，且有不能稳定的趋势；

4.3桩端累计下沉量接近40mm（最大下沉量控制在40mm以）；

5、卸载与回弹观察

卸载时，每级荷载维持1h，按第15、30、60min测读沉降量后，即可卸下一级荷载。

卸载至零后，应测读残余沉降量，维持时间为3h，测读时间为第15、30min，以后每隔30min测读一次。

6、确保工程桩桩～土体系不被破坏的办法

使用省市建筑工程研究所研制的JCQ～503A型多通道全自动基桩静载测试仪器配合电子位移计进行实时监控试验，随时观察桩～土系统的受力状态，确保体系不被破坏。

八、试验、检测数据整理、分析与预期成果

1、承载力自平衡深层平板载荷试验

1.1根据试验记录进行资料整理并且绘制各试验桩的Q～S上、Q～S下、S上～lgt、S下～lgt曲线；

1.2桩侧极限阻力的确定

由于不做破坏性试验，所以被试验桩的桩侧极限阻力值

QSK≥（Q－W）/γ（kN）

式中：

Q为最大试验荷载值；W为桩身自重；

γ为桩侧抗拔～抗压阻力比，可取0.8。

1.3持力层桩端阻力特征值的确定

由于不做破坏性试验，所以被试验桩的持力层桩端阻力特征值

qpa≥Q÷0.5㎡÷2（kPa）

1.4桩端极限阻力的推算

QPK≥qpa×π（D/2）2×2×η（kN）

式中：

D为桩底扩大端直径，η为尺寸系数。

1.5试验桩的单桩竖向极限承载力推算

QU≥QSK＋QPK（kN）

1.6按照国家行业标准《建筑桩基技术规》（JGJ94－94）、建筑基桩检测技术规》JGJ106－2003、省地方标准《桩承载力自平衡深层平板载荷测试技术规程》DB34/T648-2006和《建筑地基基础设计规》（GB50007－2002）中有关规定分别编写《池州秀山、通达广场（红光农贸市场改造项目）E、F区自平衡深层平板载荷试验报告》。

其容包括：

前言；桩基设计与施工概况；工程地质概况；检测设备及仪表介绍；承载力自平衡深层平板载荷试验桩位平面示意图；试验数据分析；试验结果一览表；承载力自平衡深层平板载荷试验数据汇总表；Q～S和S～lgt曲线；计算被试验桩的持力层极限桩端阻力标准值，判定设计使用的持力层桩端阻力特征值的可靠性，推算试验桩的单桩竖向极限承载力。

2、低应变反射波法检测

按照《建筑基桩检测技术规》JGJ106－2003的有关规定分别编写《池州秀山、通达广场（红光农贸市场改造项目）E、F区人工挖孔桩低应变检测报告》。

其容包括：

前言、工程地质、桩基设计与施工概况、检测原理与方法简介、检测仪器及所用设备、检测基桩分布图、分析结果一览表（波速、桩身缺陷及缺陷部位和缺陷性质、桩身完整性分类）、检测原始曲线、结论及建议。

九、承载力自平衡深层平板载荷试验桩的补强处理

工程桩在进行承载力自平衡深层载荷试验后，试验将会使桩端载荷箱（直径800mm圆形）部位与持力层之间形成一个小的缝隙，为了充填该缝隙，可采取如下办法处理。

利用位移棒护管，直接用高强度水泥净浆对试桩桩底进行注浆补强处理，对试验产生的缝隙充实。

将试验桩的桩端直径适当放大（建议在原设计桩端直径的基础上扩大150mm），以抵消试验部位可能对桩端阻力造成的影响。

一十、承载力自平衡深层平板载荷试验桩位选定

由建设、监理、设计会同相关单位根据建筑物工程部位的重要性、现场客观环境的的可操作性，选取池州秀山、通达广场（红光农贸市场改造项目）E、F区工程桩作为受检桩。

池州秀山、通达广场

（红光农贸市场改造项目）A、B、C、D、G区

人工挖孔混凝土灌注桩低应变、高应变法检测方案

一、检测工作量及执行标准

1、按照《建筑基桩检测技术规》JGJ106－2003中相关规定，对池州秀山、通达广场（红光农贸市场改造项目）A、B、C、D、G区全部人工挖孔混凝土灌注桩进行低应变反射波法检测。

本次低应变检测将对桩身完整性（如蜂窝、空洞、断桩、混凝土松散等）进行检测，确定桩身完整性类别。

2、按照《建筑基桩检测技术规》JGJ106－2003中相关规定，对池州秀山、通达广场（红光农贸市场改造项目）A、B、C、D、G区人工挖孔混凝土灌注桩选5根/栋，且不少于总桩数的5%（根据现场可操作性现场选定受检桩位）工程桩进行高应变法检测，采用实测曲线拟合法测定其的单桩极限承载力。

二、现场检测前期准备

检测前期现场准备工作请委托单位安排有关在现场作业的施工队完成。

并请提供以下资料：

《工程地质勘察报告》；《桩基础设计图纸》；《桩基施工原始记录》；拟进行高应变法检测桩的竖向抗压承载力设计指标和桩位平面图。

1、低应变桩身完整性检测现场前期准备

根据《建筑基桩检测技术规》JGJ106－2003的要求，低应变桩身完整性检测将采用反射波法测定，对每根拟进行检测的桩，应凿去浮浆，露出新鲜混凝土，平整桩头，并注意排水，以保证被测桩不浸没在水中。

2、高应变单桩极限承载力检测前期准备

由于高应变动力检测将使用重达30kN~50kN的重锤，因此测试前场地不可大开挖，必须修好通往每根被检测桩的路，以保证重型汽车和汽车吊机能驶近被测桩。

高应变检测桩桩头制作

每根拟进行高应变法检测的桩，都要重新制作桩头，为节省工期，应尽早按下列要求制作桩头。

2.1凿去桩顶浮浆，露出新鲜坚硬混凝土，将桩芯从原设计桩顶标高处接长1600mm，超出原桩身护壁部分用木模支护。

桩顶顶面应水平、平整，桩头中心轴线应与桩身中心轴线重合，桩头截面积应与原桩身截面积相同；

2.2桩头主钢筋应全部接长至桩顶混凝土保护层以下30mm处，各主筋应在同一水平高度上；

2.3在桩顶1200mm围设置箍筋，用直径8mm的园钢根据钢筋笼外径加工，箍筋间距为100mm；

2.4桩顶应设钢筋网片3层，用直径10mm的园钢制作，钢筋之间间距100mm，网片之间间距100mm；

2.5桩头混凝土强度等级应比桩身混凝土提高1～2级，且不得低于C30；

2.6桩身自然养护28天，桩头至少养护15天。

高应变检测桩桩头预制作示意图

高应变检测桩基坑开挖平面示意图

1．开挖面积为1500mm×2600mm，不可过大，以免吊机不能驶近；

2．开挖深度从桩顶算起往下1700mm。

1500

2600

打去护壁

的被测桩

开挖深度1700

（从桩顶算起）

开挖深度1700

（从桩顶算起）

三、低应变检测实施细则

1、检测前的准备：

熟悉工程地质资料、基础设计图、施工原始记录和桩位布置图；检查测试仪器性能是否正常；按照规要求处理好被检测桩头。

2、最佳激振方式选取：

根据以往池州市基桩低应变检测经验，选用尼龙头力棒激振，用高灵敏加速度传感器接收效果较好。

3、测试数据质量保证办法：

为保证测试数据的准确性，本次检测将对每根桩选取二～三个点进行测试，一般每点测试四条曲线，并保证有较好的重现性。

出现异常波形时，应在现场即时研究分析，排除影响测试的不良因素后重复测试。

4、检测数据分析：

找出桩底反射，计算桩底反射时间tr，计算单桩混凝土波速Vp=2L/tr和本次测试平均混凝土波速Vpm。

对于缺陷桩，找出缺陷反射点，计算反射时间tr’，计算缺陷位置L’=Vpm×tr’/2。

根据缺陷反射波的相位特征判断缺陷性质。

反射波波形规则，波列清晰，桩底反射明显，桩身平均波速较高的桩为完整性好的单桩；反射波到达时间小于桩底反射波到达时间，且波幅较大，出现多次反射，难以观察到桩底反射的桩，为桩身断裂或桩身混凝土严重离析桩；当有多处缺陷时，有多个相互干涉的反射波组，形成复杂波列，此时应仔细甄别，结合工程地质资料和施工记录综合分析。

四、高应变检测实施细则

1、高应变测试锤重及锤击落距

高应变基桩检测时的锤击落距一般为70cm左右，本次试验锤击落距第一锤为60cm左右，其余为80cm左右。

2、高应变测试锤击数：

在桩头未被打裂时，不少于2锤。

3、单击贯入度：

不小于2.5mm，并控制在10mm以，贯入度较小时适当提高锤击落距，反之减小落距。

4、高应变测试传感器安装：

将严格按照JGJ106－2003规中附录F（高应变法传感器安装）的规定进行。

本次将安装一对力传感器和一对加速度传感器，传感器安装在距桩顶一倍桩径以远的对称桩身两侧。

力和加速度传感器在同一水平高度，水平距离约70mm。

传感器紧贴桩身表面安装，安装完毕其初始变形值不超过测试仪器规定的±1000με。

5、测试仪器正常状态保证：

测试过程中如发现仪器系统出现故障将立即更换同型号的备用仪器进行测试。

6、锤击过程中防止明显缺陷桩的缺陷进一步恶化办法：

在测试过程中如发现被测桩桩身有明显质量问题，并在锤击过程中缺陷有进行性发展将立即停止对该桩的检测，以防止被测桩缺陷进一步恶化。

五、检测技术原理简介

1、基桩低应变反射波法检测原理

基桩低应变法检测是采用便携式微型计算机或仪器置工控机控制多通道瞬态信号记录处理仪来接受弹性波在桩和桩土体系中传播时的各种信息，并把这些信息记录在计算机的硬盘或电子盘上，以便进行室分析处理。

当在桩顶施加某一瞬态机械激振力时，桩的质点受迫而振动并产生沿桩身向下传播的应力波，当波前到达桩的末端就向上反射；在桩身某处存在广义波阻抗（该处桩截面积、混凝土密度、纵波在该处传播的波速三者的乘积）有变化时，也会产生波的反射并与入射波叠加。

这些包含有桩身质量信息的反射信号被安置在桩头上的高灵敏度传感器所接受，仪器把传感器拾得的模拟信号选通放大后通过高速A/D转换器转换成数字信号存储在计算机里。

通过对反射波的波形、振幅、频谱、和相位的综合分析，从而判断被测桩的桩身结构完整性，对桩身存在缺陷（如变径、混凝土松散、蜂窝等）的部位和程度作出判断。

基桩低应变法检测框图

被检测桩

多通道信号

记录处理仪

手锤或力棒

传感器

桩身完整性分析系统

测试仪器控制系统

便携式计算机

电源适配器

CRT

打印机

绘图仪

2、基桩高应变法检测原理

基桩高应变法检测是涉及地基基础、岩土工程、土动力学、地球物理和电子计算机拟合计算的多学科综合性技术。

在现场测试时采用便携式计算机控制多通道瞬态信号记录处理仪来接收在重锤冲击作用下应力波在桩和桩～土体系中传播时的各种信息，并把这些信息记录在硬盘上，以便进行室分析计算。

在重锤冲击作用下，将得到一条被测桩在测试截面处的应力时程曲线和一条速度时程曲线，二者之间因客观桩～土体系的特性而存在必然联系。

利用以上测试结果进行波动方程拟合分析。

在分析过程中，一般将桩和土各自划分为一系列单元，桩、土单元大致一米一个，将土的分布阻力集中到相应桩单元的连接处，从而保证每一个桩单元的侧面不受土阻力影响，在拟合计算过程中它以实测的一条曲线（力或速度）为边界条件利用特征线上的相容关系，在预先输入的桩～土模型各参数的前提下，逐单元求解各界面处的状态量，当计算得到的测点处状态量与另一条曲线重合较好时，说明预先输入的桩～土模型参数比较接近实际，此时拟合完成，桩、土参数均已求出，于是可以据此进行模拟静荷载试验，求得准确的单桩极限承载力。

高应变测试系统框图：

六、检测仪器

本次基桩低应变反射波法、高应变实测曲线拟合法检测将使用的仪器是岩海科技开发公司研制的RS—1616K（P）型24位浮点桩基动测仪（编号KP200205012），使用的传感器是朗斯测试技术研制的LC0154TA型高灵敏度加速度传感器（编号为SN-m428）。

高应变法检测使用的传感器是科动电子技术研制的KD4001型工具式应变测量传感器（编号为90053、90054）和KD1003T型加速度传感器（编号为2974、2988）；重锤用重为30kN~50kN的高应变测试专用重锤。

七、预期成果

1、按照《建筑基桩检测技术规》JGJ106－2003的相关规定编写《池州秀山、通达广场（红光农贸市场改造项目）A、B、C、D、G区人工挖孔混凝土灌注桩低应变检测报告》（分别出具各单项工程检测报告）。

其容包括：

前言、工程地质、桩基设计与施工概况、检测原理与方法简介、检测仪器、桩位平面示意图、分析结果一览表（波速、桩身缺陷及缺陷部位、桩身完整性类别）、检测原始曲线、结论及建议。

2、按照《建筑基桩检测技术规》JGJ106－2003的相关规定编写《池州秀山、通达广场（红光农贸市场改造项目）A、B、C、D、G区人工挖孔混凝土灌注桩高应变检测报告》（分别出具各单项工程检测报告）。

其容包括其容包括：

前言、工程地质、桩基设计与施工概况、检测原理与方法简介、检测仪器及所用设备、检测基桩分布图、分析结果一览表（被测桩总阻力、侧阻力、端阻力、桩身阻抗、波速、桩身缺陷及缺陷部位和缺陷性质）、检测原始曲线及PDC－CMP拟合曲线、模拟计算静荷载试验Q～S曲线、结论及建议。