基桩承载力单桩水平静载试验.docx
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基桩承载力单桩水平静载试验
省公路工程试验检测中心有限公司
标准化作业指导书
（结构所）
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发布日期：
2019年月日实施日期：
2019年月日
省公路工程试验检测中心有限公司
标准化作业指导书
（结构所）
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审核人：
主要参加编写人员:
省公路工程试验检测中心有限公司
基桩承载力（单桩水平静载试验）标准化作业指导书
一、依据的检测标准及技术要求
《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2014）
二、适用范围
适用于在桩顶自由的试验条件下，检测单桩的水平承载力，推定地基土水平抗力系数的比例系数。
三、试验目的
单桩水平静载试验的目的分为两种情况：
3.1对于为设计提供依据的试验桩，试验目的是得到极限（破坏）状态下单桩水平临界荷载（对混凝土桩）和单桩水平极限承载力，推定地基土水平抗力系数的比例系数；
3.2对于工程桩水平承载力验收检测，试验的目的是评价受检桩的单桩水平承载力是否满足设计要求。
四、试验原理
单桩水平静载试验是采用接近于水平受荷桩实际工作条件的实验方法，对桩顶部施加循环荷载（单向多循环加载法）或逐级施加水平力（慢速维持荷载法），观测桩顶部随加载状态产生的水平位移，观察受检桩及其桩周土在受荷过程中的状态，使用仪器按照规范要求采集水平推力、水平位移等数据并得到水平力-时间-作用点位移（H-t-Y0）曲线和水平力-位移梯度（H-
Y0/
H）曲线或水平力-力作用点位移（H-Y0）曲线、水平力-位移梯度（H-
Y0/
H）曲线及水平力-力作用点位移双对数曲线（lɡH-lɡY0）曲线等参数，采用一定的方法（规范、规程规定）分析、评价单桩水平承载力水平。
单桩水平静载试验是检测单桩水平承载力最直观、可靠的方法。
单桩水平静载试验装置示意图如下图4.1所示。
图4.1单桩水平静载试验装置示意图
五、仪器设备
本公司采用武汉岩海RS-JYC静载测试仪进行数据采取，各试验设备见表5.1。
表5.1试验设备一览表
仪器
名称
型号规格
量程
设备编号
静载测试仪
RS-JYC
∕
Q47-1
位移传感器
RSWS-50
0～50mm
Q47-2～Q47-5
压力传感器
ST3000LBⅡERYH
0～70MPa
Q47-6
液压千斤顶
QF200T-20
0～2000kN
Q6
QF630T-200
0～6300kN
Q108～Q111
5.1加荷系统
水平推力加载设备采用卧式千斤顶，其加载能力不得小于最大试验加载量的1.2倍。
加荷系统一般由液压千斤顶、油泵、压力传感器、高压油管、多通等组成。
压力传感器要按计量部门的要求，定期率定方可使用。
当采用两台或两台以上千斤顶加载时，应并联同步工作，采用的千斤顶型号、规格应相同。
5.2荷载测量
荷载测量可用放置在千斤顶上的荷重传感器直接测定。
当通过并联于千斤顶油路的压力表或压力传感器测定油压并换算荷载时，应根据千斤顶率定曲线进行荷载换算。
ST3000LBⅡERYH型压力传感器的准确度等于0.5级，满足《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2014）中“荷重传感器、压力传感器或压力表的准确度应优于或等于0.5级”的要求。
试验用压力表、油泵、油管在最大加载时的压力不应超过规定工作压力的80%。
5.3位移测量
桩的水平位移测量RSWS-50型位移传感器，量程为50mm，精度为0.1%FS，分辨力为0.01mm，满足《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2014）中“桩的沉降测量宜采用大量程的位移传感器或百分表，位移测量仪器的测量误差不得大于0.1%FS，分度值/分辨力应优于或等于0.01mm”的要求。
5.4反力系统
反力推力的反力可由相邻桩提供，当专门设置反力结构时，其承载能力和刚度应大于试验桩的1.2倍。
六、试验准备
6.1收集和了解检测工程概况
检测任务开展前，应对受检工程进行现场调查，搜集其工程地质资料、基桩设计图纸和施工记录、监理日志等，对于单桩水平静载试验尤其要对桩周土的性质、各土层的岩性特征进行详细了解并记录，还需要了解施工工艺及施工过程中出现的异常情况。
6.1.1工程项目名称，建设、设计、施工、监理单位名称；
6.1.2场地工程地质勘察报告；
6.1.3桩基本参数：
桩型、桩径、桩长、桩身砼强度、持力层及极限承载力；
6.1.4桩位图及桩基施工记录。
6.2确认检测数量
承载能力验收检测时，检测数量不应少于同一条件下桩基分项工程总桩数的1％，且不应少于3根；当总桩数小于50根时，检测数量不应少于2根。
6.3制定检测方案
在开展现场检测工作之前，应根据具体检测项目制定检测方案。
由于静载试验的特殊性，现场试验人员务必要保证必要的安全措施，在编制检测方案时应包括试验现场安全的内容。
6.4仪器的检查
实施现场检测之前，务必对本次检测所需的检测仪器进行检查、调试。
基桩检测用仪器设备必须由法定计量单位定期标定和年检，合格后方可使用。
6.5检测龄期
受检桩的混凝土龄期应达到28d，或受检桩同条件养护试件强度应达到设计强度要求；
承载力检测前的休止时间，除应满足6.4条第
款的规定外，当无成熟的地区经验时，尚不应少于表6.1规定的时间。
表6.1休止时间
土的类别
休止时间（d）
砂土
7
粉土
10
黏性土
非饱和
15
饱和
25
6.6基本参数的现场复核
对于受检桩的设计参数，应根据实际情况对其进行实际测量并记录。
如果条件允许，可以对桩径、桩间距等参数进行现场测量，以保证检测的准确性。
七、操作规程
7.1为设计提供依据的试验桩，应加载至桩顶出现较大水平位移或桩身结构破坏。
7.2对于工程桩水平承载力验收检测，可按设计要求的水平位移或允许值控制加载。
7.3水平力作用点宜与实际工程的桩基承台底面标高一致，千斤顶和试验桩接触处应安置球形铰支座，千斤顶作用力应水平通过桩身轴线，当千斤顶与试桩接触面的混凝土不密实或不平整时，应对其进行补强或补平处理。
7.4在水平力作用平面的受检桩两侧应对称安装两个位移计；当测量桩顶转角时，尚应在水平力作用平面以上50cm的受检桩两侧对称安装两个位移计。
7.5位移测量的基准点设置不应受试验和其他因素的影响，基准点应设置在与作用力方向垂直且与位移方向相反的试桩侧面，基准点与试桩净距不应小于1倍桩径。
7.6加载方法宜根据工程桩实际受力特性，选用单向多循环加载法或慢速维持荷载法。
当对试桩桩身横截面弯曲应变进行测量时，宜采用维持荷载法。
7.6.1单向多循环加载法
单向多循环加载法的分级荷载，不应大于预估水平极限承载力或最大试验荷载的1/10；每级荷载施加后，恒载4min后，可测读水平位移，然后卸载至零，停2min测读残余水平位移，至此完成一个加卸载循环；如此循环5次，完成一级荷载的位移观测；试验不得中间停顿。
7.6.2慢速维持荷载法
①慢速维持荷载法须逐级等量加载，分级荷载取预估水平极限承载力或最大试验荷载的1/10。
其中，第一级加载量取分级荷载的2倍；卸载时每级卸荷量取加载时分级荷载的2倍，且逐级等量卸载，直至荷载为零。
加、卸载时，荷载传递应保持均匀、连续、无冲击，且每级荷载在维持过程中的变化幅度不得超过分级荷载的±10%。
②每级荷载施加后，分别按第5min、15min、30min、45min、60min测读水平位移，以后每隔30min测读一次水平位移，当水平位移速率达到相对稳定标准时，施加下一级荷载。
【相对稳定标准：
每一小时内的桩水平位移量不得超过0.1mm，并连续出现两次（从分级荷载开始后的30min开始，按1.5h连续三次每30min的水平位移观测值计算。
）】
③卸载时，每级荷载维持1h，按第15min、30min、60min测读水平位移后，即可卸下一级荷载；卸载至零后，应测读最终水平位移，维持时间为3h，测读时间为第15min、30min，以后每隔30min测读一次。
7.7当出现下列情况之一时，可终止加载：
7.7.1桩身折断；
7.7.2水平位移超过30mm～40mm；软土中的桩或大直径时可取高值；
7.7.3水平位移达到设计要求的水平位移允许值。
7.8原始记录
检测人员认真填写“单桩水平静载试验现场记录表”，复核人对表格内容进行复核，重点对有否漏、错和不规范之处进行检查，待确认无误后签字，以示负责。
返回公司后，将检测所得的数据拷贝到计算机中备档，将“单桩水平静载试验现场记录表”妥善保存，和正式报告一并存档。
记录原始数据适用的表格为《单桩水平静载试验现场记录表》（05-JL/JG-073）。
7.9环境要求
7.9.1固定和支撑位移传感器（百分表）的夹具（如磁性表座）及基准梁不得受气温、振动及其他外界因素的影响；当基准梁暴露在阳光下时，应采取遮挡措施；
7.9.2在野外工地进行测试时若遇雷雨天气，要切断所有设备电源并躲避到安全地方，以确保人身及设备安全。
7.10仪器使用和归还
检测结束后，现场及时填写仪器使用记录。
检测结束后，及时归还仪器入库，归还前对仪器进行清理，并按照仪器保养计划进行保养。
八、数据处理
8.1检测数据分析
8.1.1检测数据的处理
①采用单向多循环加载法时，应分别绘制水平力-时间-作用点位移（H-t-Y0）关系曲线和水平力-位移梯度（H-
Y0/
H）关系曲线。
②采用慢速维持荷载法时，应分别绘制水平力-力作用点位移（H-Y0）关系曲线、水平力-位移梯度（H-
Y0/
H）关系曲线和水平力-力作用点位移双对数曲线（lɡH-lɡY0）关系曲线。
③绘制水平力、水平力作用点水平位移-地基土水平抗力系数的比例系数的关系曲线（H-m、Y0-m）。
④当桩顶自由且水平力作用位置位于地面处时，m值应按下列公式计算：
m=（vy·H）5/3/b0Y03/5（EI）2/3（8.1）
α=（mb0/EI）1/5（8.2）
式中：
m—地基土水平抗力系数的比例系数（kN/m4）；
α—桩的水平变形系数（m-1）；
vy—桩顶水平位移系数，由式8.2试算α，当αh≥4.0时（h为桩入土深度），vy=2.441；
H—作用于地面的水平力（kN）；
Y0—水平力作用点的水平位移（m）；
EI—桩身抗弯刚度（kN·m）；其中E为桩身材料弹性模量，I为桩身换算截面惯性矩；
b0—桩身计算宽度（m）；对于圆形桩：
当桩径≤1m时，b0=0.9（1.5D+0.5）；当桩径D＞1m时，b0=0.9（D+1）；对于矩形桩，当边宽B≤1m时，b0=1.5B+0.5，当边宽B＞1m时，b0=B+1。
8.1.2单桩的水平临界荷载按下列方法综合确定：
①取单向多循环加载法时的H-t-Y0曲线或慢速维持荷载法时的H-Y0曲线出现拐点的前一级水平荷载值；
②取H-
Y0/
H曲线或lɡH-lɡY0曲线上第一拐点对应的水平荷载值；
③取H-σs曲线第一拐点对应的水平荷载值。
8.1.3单桩水平极限承载力按下列方法确定：
①取单向多循环加载法时的H-t-Y0曲线产生明显陡降的前一级，或慢速维持荷载法时的H-Y0曲线发生明显陡降的起始点对应的水平荷载；
②取慢速维持荷载法时的Y0-lɡt曲线尾部出现明显弯曲的前一级水平荷载值；
③取H-
Y0/
H曲线或lɡH-lɡY0曲线上第二拐点对应的水平荷载值；
④取桩身折断或受拉钢筋屈服时的前一级水平荷载值。
8.1.4单桩水平承载力特征值的确定应符合下列规定：
①当桩身不允许开裂或灌注桩的桩身配筋率小于0.65%时，可取水平临界荷载的0.75倍作为单桩水平承载力特征值。
②对钢筋混凝土预制桩、钢桩和桩身配筋率不小于0.65%的灌注桩，可取设计桩顶标高处水平位移所对应荷载的0.75倍作为单桩水平承载力特征值；水平位移可按下列规定取值：
a对水平位移敏感的建筑物取6mm；
b对水平位移不敏感的建筑物取10mm。
③取设计要求的水平允许位移对应的荷载作为单桩水平承载力特征值，且应满足桩身抗裂要求。
8.2试验结论
8.2.1为设计提供依据的试验桩,其单桩水平极限承载力和水平临界荷载，
可按以下统计方法确定：
①对参加算术平均的试验桩检测结果，当极差不超过平均值的30%时，可取其算术平均值为单桩水平极限承载力；当极差超过平均值的30%时，应分析原因，结合桩型、施工工艺、地基条件、基础形式等工程具体情况综合确定极限承载力；不能明确极差过大的原因时，宜增加试桩数量。
②试验桩数量小于3根或桩基承台下的桩数不大于3根时，应取低值。
8.2.2对于工程桩验收检测，根据现场单桩水平静载试验可得到单桩水平承载力特征值，结合设计要求的水平位移允许值，综合分析判断受检桩的单桩水平承载力是否满足设计要求。
评判标准见表8.1。
表8.1单桩水平承载力评判表
试验终止状态
试验加载至设计要求的水平允许位移之前，出现规定的终止加载情况之一
试验能够加载至设计要求的水平允许位移，且加载过程未出现终止加载情况
最终位移量
＜设计要求的水平允许位移
＝设计要求的水平允许位移
试验得单桩水平承载力特征值
＜设计要求的水平允许位移对应的荷载
＝设计要求的水平允许位移对应的荷载
结论
单桩水平承载力不满足设计要求
单桩水平承载力满足设计要求
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