《橋梁樁基礎自平衡靜載試驗規(guī)程》

③上段樁和中段樁承載力之和≥下段樁承載力。5.4荷載箱技術(shù)參數(shù)應符合JT/T875《樁基礎自平衡法靜載試驗用荷載箱》的規(guī)定。5.5濕陷性黃土、陡坡、沖刷等特殊地質(zhì)、地形條件下的樁基礎，應按設計有效樁長制定試驗方案。6儀器安裝及現(xiàn)場試驗6.1儀器設備定制6.1.1自平衡靜載試驗系統(tǒng)儀器設備的總體組成如圖6.1.1所示。圖6.1.1儀器設備總體安裝布置圖1—荷載箱；2—下位移桿（絲）及護套管；3—上位移桿（絲）及護套管；4—位移傳感器；5—基準梁；6—基準樁；7—數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；8—油泵；9—油管；10—主筋；11—內(nèi)力測試裝置6.1.2加載系統(tǒng)由樁基靜載儀、荷載箱、加載油泵、油壓表或壓力傳感器、高壓油管等設備部件組成，并應符合以下規(guī)定：1樁基靜載儀宜采用可自動加卸載、自動補壓、數(shù)據(jù)自動采集的智能化儀器，并在有效的檢定或校準期內(nèi)，試驗前應對儀器進行檢查調(diào)試。2油壓表或壓力傳感器的準確度應優(yōu)于或等于0.5級，量程不應小于60MPa。3油壓表或壓力傳感器、加載油泵、油管在最大加載工況時的壓力不應超過規(guī)定工作壓力的80%。4各組成設備部件應具備試驗工作所必需的防塵、防潮、防震等功能，并應在適用的溫度、濕度范圍內(nèi)工作。6.1.3位移量測系統(tǒng)由基準樁、基準梁、位移傳感器、位移傳遞裝置等設備部件組成，并應符合以下規(guī)定：1基準樁與試驗樁之間的中心距離不應小于試驗樁直徑的3倍，且不應小于2.0m；基準樁應打入地面以下足夠深度，不宜小于1.0m。2基準梁應具有足夠的剛度，梁的一端應固定在基準樁上，另一端應簡支于基準樁上。3位移傳感器的測量誤差不得大于滿量程的0.1%，分辨力應優(yōu)于或等于0.01mm。荷載箱處向上、向下的位移應各采用一組位移傳感器測量，每組傳感器數(shù)量不應少于2個，且應對稱布置。樁頂應對稱布置2個傳感器測量樁頂位移。4位移傳遞裝置可采用位移桿或位移絲，并應符合以下規(guī)定：（1）位移桿應具有一定的剛度，宜采用鋼管或鋼筋，外徑一般不宜小于18mm。當采用鋼管時，壁厚不宜小于2mm。護套管內(nèi)徑應大于2倍位移桿外徑，壁厚不應小于3mm。（2）位移絲應具有一定的剛度，應選用合適的配重使位移絲繃緊。當采用后置位移絲時，聲測管可兼做護套管，內(nèi)徑不應小于40mm，壁厚不宜小于3mm。當采用預埋位移絲時，應增設護套管對位移絲進行可靠的保護。（3）位移桿或位移絲的護套管均應順直無扭曲，接頭處應密閉不滲漏。（4）位移桿或位移絲與護套管之間應填充特殊材質(zhì)填充材料，以保證位移桿或位移絲能在護套管自由滑動，以及減少位移桿或位移絲與護套管摩擦而引起位移數(shù)據(jù)失真。5加載系統(tǒng)和位移量測系統(tǒng)應采取遮擋措施，以減小受氣溫、振動及其他外界不利因素的影響。6.1.4樁身內(nèi)力測試儀器設備的埋設應符合附錄B的規(guī)定。6.2儀器設備安裝6.2.1荷載箱安裝應符合下列規(guī)定：1荷載箱中心應位于試驗樁中心，荷載箱位移方向與樁身軸線夾角不應大于1?；2灌注樁的荷載箱安裝宜按本規(guī)程附錄C進行；6.2.2位移桿（絲）與護套管的安裝應符合以下規(guī)定：1護套管與荷載箱頂蓋和底板應采用機械連接或焊接，焊縫應滿足強度要求，并確護套管不滲漿。2位移桿（絲）與引測部位及位移桿（絲）中間的接頭應連接可靠，確保在試驗前或試驗過程中不會脫開。3安裝后，應對位移桿（絲）和護套管進行保護，并對位移桿（絲）做好標識，確保試驗時可區(qū)分上位移與下位移；4位移桿及其護套管宜伸出地面，對開挖后進行試驗的，位移桿及護管應伸出樁頂面，澆注混凝土前應先將護套管封口保護，以防雜物漏入。5試驗樁頂部空樁長度較長時，位移桿和護套管必須有可靠的固定措施。6.2.3埋設油管時，宜沿同一根上（下）護管或主筋拉直并每隔2m綁扎固定，應伸出地面不少于1～2m。對開挖后進行試驗的，鋼筋籠宜伸出樁頂面1～2m。6.2.4場地開挖及鑿除樁頭時宜人工操作，不得損壞位移桿、護套管和油管。6.3現(xiàn)場試驗6.3.1靜載試驗應采用慢速維持荷載法。6.3.2試驗加、卸載應符合下列規(guī)定：1試驗應進行預加載，預加載前應進行排氣，加載過程中宜連續(xù)加載。2預加載用于打開荷載箱，同時對儀器設備的工作狀況進行檢查。預加載值可取最大加載值的10%~20%，同時觀測壓力、位移變化，荷載箱打開后應卸載至零，之后可進行正式加載。當預估極限承載力較大時，加載可分15級，卸載可分5級。3加載應分級進行，且采用逐級等量加載，分級荷載宜為最大加載值的1/10，其中，第一級加載量可取分級荷載的2倍。4卸載應分級進行，且應逐級等量卸載，每級卸載量宜取加載時分級荷載的2倍。5加、卸載時，應使荷載傳遞均勻、連續(xù)、無沖擊，且每級荷載在維持過程中的變化幅度不得超過分級荷載的±10％。6采用雙層荷載箱時，可根據(jù)試驗樁情況確定上、下荷載箱的測試順序。6.3.3慢速維持荷載法試驗應符合下列規(guī)定：1每級荷載施加后，應分別按第5min、15min、30min、45min、60min測讀位移，以后每隔30min測讀一次位移。2位移相對穩(wěn)定標準：荷載箱上下的位移每一小時內(nèi)的位移增量不超過0.1mm，并連續(xù)出現(xiàn)兩次（從分級荷載施加后的第30min開始，按1.5h連續(xù)三次每30min的位移觀測值計算）。3當位移變化速率達到相對穩(wěn)定標準時，可施加下一級荷載。4卸載時，每級荷載應維持1h，分別按第15min、30min、60min測讀位移后，即可卸下一級荷載；卸載至零后，應測讀殘余位移，維持時間不得小于3h，測讀時間分別為第15min、30min，以后每隔30min測讀一次殘余位移。6.3.4當荷載箱處向上或向下位移出現(xiàn)下列情況之一時，可終止加載：1某級荷載作用下，荷載箱處向上或向下位移增量大于前一級荷載作用下位移增量的5倍，且位移總量超過40mm。2某級荷載作用下，荷載箱處向上或向下位移增量大于前一級荷載作用下位移增量的2倍，且經(jīng)24h尚未達到本規(guī)程第6.3.3條第2款相對穩(wěn)定標準。3已達到設計要求的最大加載值或位移總量，且荷載箱處向上或向下位移達到本規(guī)程第6.3.3條第2款相對穩(wěn)定標準。4當荷載—位移曲線呈緩變型時，荷載箱處向上位移總量可加載至40mm～60mm，荷載箱處向下位移總量可加載至60mm～80mm；當樁端阻力尚未充分發(fā)揮時，荷載箱處向下位移總量可加載至超過80mm。5荷載已達荷載箱加載極限，或荷載箱處向上、向下位移總量之和已達荷載箱最大行程。6.3.5測試樁身內(nèi)力和樁身截面位移時，數(shù)據(jù)的測讀時間宜符合本規(guī)程第6.3.3條的規(guī)定。6.3.6試驗數(shù)據(jù)宜按本規(guī)程附錄D的格式記錄。6.3.7試驗樁為工程樁時，按附錄E對荷載箱處樁身進行處置。7數(shù)據(jù)分析與判定7.1試驗數(shù)據(jù)分析7.1.1應繪制荷載—位移曲線、位移—加載時間單對數(shù)曲線，也可繪制其他輔助分析曲線。同一工程的一批試驗樁基礎曲線應按相同的位移比例繪制，滿刻度位移值不宜小于4cm，使結(jié)果直觀、便于比較。7.1.2當進行樁身應力和樁身截面位移測定時，應按本規(guī)程附錄F的規(guī)定整理測試數(shù)據(jù)，繪制樁身軸力分布圖，計算不同土層的樁側(cè)阻力和樁端阻力。7.1.3上段樁極限加載值Quu和下段樁極限加載值Qud應按下列方法綜合確定：1根據(jù)位移隨荷載的變化特征確定：對于陡變型荷載—位移曲線，應取其發(fā)生明顯陡變的起始點對應的荷載值；2根據(jù)位移隨時間變化的特征確定：應取位移—加載時間單對數(shù)曲線尾部出現(xiàn)明顯彎曲的前一級荷載值；3符合本規(guī)程第6.3.4條第1、2款情況時，宜取前一級荷載值；4對于緩變型荷載—位移曲線，宜根據(jù)位移總量確定：上段樁極限加載值取荷載箱處向上位移總量等于40mm對應的荷載值，或按設計要求的位移總量取值；下段樁極限加載值取荷載箱處向下位移總量等于40mm對應的荷載值，對直徑大于或等于800mm的樁，可取荷載箱處向下位移總量等于0.05D（D為樁端直徑）對應的荷載值；當上段樁長或下段樁長大于40m時，宜考慮樁身彈性壓縮量。5不滿足本條第1~4款情況時，宜分別取荷載箱處向上、向下的最大加載值。7.1.4樁基礎自平衡法靜載試驗測得的荷載—位移曲線，宜等效轉(zhuǎn)換為相應傳統(tǒng)靜載試驗樁頂加載時的荷載—位移曲線，轉(zhuǎn)換方法宜符合本規(guī)程附錄F的規(guī)定。7.1.5單樁豎向抗壓極限承載力，應按下式計算：Qu=Q式中：Qu—單樁豎向抗壓承載力極限值（kN）；Quu—上段樁極限加載值（kN）；Qud—下段樁極限加載值（kN）；W—荷載箱上段樁自重與附加重量之和（kN），附加重量包括樁頂配重或施加的反力、設計樁頂以上超灌段自重和空樁段回填土自重，地下水位以下應取浮重度計算；γ1—抗壓側(cè)摩阻力轉(zhuǎn)換系數(shù)，宜根據(jù)實際情況通過相近條件的比對試驗和地區(qū)經(jīng)驗確定。當無可靠比對試驗資料和地區(qū)經(jīng)驗時，可根據(jù)上段樁長范圍內(nèi)的巖土類型確定：黏性土、粉土取0.8，砂土取0.7，巖石取1.0，若該范圍內(nèi)有不同類型的巖土層時，可取加權(quán)平均值。7.1.6單樁抗拔極限承載力，應按下式計算：Qt=Quuγ式中：Qtγ2—抗拔側(cè)摩阻力轉(zhuǎn)換系數(shù)；承壓型抗拔樁應取1.0，對于承拉型抗拔樁，應根據(jù)實際情況通過相近條件的比對試驗和地區(qū)經(jīng)驗確定，但不得小于1.1。7.1.7為設計提供依據(jù)的單樁豎向抗壓（抗拔）極限承載力的統(tǒng)計取值，應符合下列規(guī)定：1對參加算術(shù)平均的試驗樁試驗結(jié)果，當極差不超過平均值的30%時，可取其算術(shù)平均值為單樁豎向抗壓（抗拔）極限承載力；當極差超過平均值的30%時，應分析原因，結(jié)合樁型、施工工藝、地基條件、基礎形式等工程具體情況綜合確定極限承載力；不能明確極差過大原因時，宜增加試樁數(shù)量；2試驗樁數(shù)量小于3根或樁基承臺下的樁數(shù)不大于3根時，應取試驗結(jié)果的低值。7.1.8單樁豎向抗壓（抗拔）承載力特征值應按單樁豎向抗壓（抗拔）極限承載力的50%取值。7.2試驗報告試驗報告應包含下列內(nèi)容：1委托方名稱，工程名稱、地點，參建單位，設計要求，試驗目的，試驗依據(jù)，試驗數(shù)量，試驗日期。2地質(zhì)條件描述，試驗樁樁位對應的地質(zhì)柱狀圖。3試驗樁設計參數(shù)、樁基類型、尺寸、有效樁長、材料強度、樁號、樁位、樁頂標高、荷載箱標高、荷載箱規(guī)格、成孔工藝和相關施工記錄。4加、卸載方法，試驗儀器設備，試驗過程敘述。5試驗數(shù)據(jù)，實測與計算分析曲線、表格和匯總結(jié)果，承載力判定依據(jù)。6當進行分層側(cè)阻力和端阻力測試時，應包括傳感器類型、安裝位置、軸力計算方法、各級荷載作用下的樁身軸力曲線，各土層的極限樁側(cè)摩阻力和樁端阻力；7試驗結(jié)論及建議。附錄A荷載箱的技術(shù)要求A.0.1荷載箱不應采用變形板密封形式的液壓缸。變形板密封液壓缸的活塞與缸套為間隙配合，穩(wěn)定性差，可靠性低。A.0.2荷載箱的打開壓力主要受荷載箱上、下連接板間的連接筋、連接管（聲測管、護套管、注漿管、取芯管）等連接件的影響，應根據(jù)試樁參數(shù)設計連接件。若吊裝時在荷載箱上、下連接板間臨時增加連接件的，則應在鋼筋籠安裝到位后割開，使荷載箱能夠在預加載時正常打開。A.0.3灌注樁荷載箱的上、下連接板應采用剛性板，其外形、尺寸應與鋼筋籠一致，主筋應直接與連接板焊接。A.0.4荷載箱經(jīng)整體試壓檢驗合格后，能保證其內(nèi)部連接和整體工作的可靠性；若改動其結(jié)構(gòu)或連接而不重新整體試壓，則不能保證荷載箱的耐壓性能仍符合出廠標準。A.0.1～A.0.5荷載箱的其他技術(shù)要求應符合現(xiàn)行行業(yè)標準JT/T875《樁基礎自平衡法靜載試驗用荷載箱》。附錄B樁身內(nèi)力測試B.0.1通過樁身內(nèi)力測試，計算樁側(cè)各土層的分層側(cè)摩阻力及端阻力。B.0.2樁身內(nèi)力測試宜根據(jù)測試目的、試驗樁型及施工工藝選用電阻應變式傳感器、振弦式傳感器、滑動測微計、光纖傳感器等。B.0.3應變傳感器測量斷面應設置在兩種不同性質(zhì)土層的界面處，且距樁頂和樁底的距離不宜小于1倍樁徑。在荷載箱附近應設置一個測量斷面作為應變傳感器標定斷面，且距荷載箱的距離不宜小于1倍樁徑。標定斷面處應對稱設置4個應變傳感器，測量斷面處可對稱設置2~4個應變傳感器，當樁徑較大或試驗要求較高時取高值。B.0.4指定樁身斷面的位移以及兩個指定樁身斷面之間的位移差，應采用位移傳遞裝置測量。B.0.5測試數(shù)據(jù)整理應符合下列規(guī)定：1根據(jù)選用的應變傳感器，計算得出各測點處的應變值。2剔除異常數(shù)據(jù)后，求出同一斷面有效測點的應變平均值，并應按下式計算該斷面處的樁身軸力：Qi=εi×Ei×式中：Qi—樁身第i斷面處軸力（kN）；εi—第iEi—第i斷面處樁身材料彈性模量（kPa）；當混凝土樁樁身測量斷面與標定斷面兩者的材質(zhì)、配筋一致時，應按標定斷面處的應力與應變的比值確定；Asi—第i斷面處樁身截面面積（m2）。3每級試驗荷載下，應將樁身不同斷面處的軸力值制成表格，并繪制軸力分布圖。樁側(cè)土的分層側(cè)阻力和樁端阻力應分別按下列公式計算：qsi=Qi+1?Qiuqp=QbAs（B.式中：qsi—樁第i斷面與i+1斷面間側(cè)阻力（kPa）；qp—樁的端阻力（kPa）；i—樁試驗斷面順序號；u—樁身周長（m）；li—第i斷面與第i+1斷面之間的樁長（m）；Qb—樁端軸力（kN）。As—樁端面積（m2）。附錄C灌注樁的荷載箱安裝方法及要求C.0.1灌注樁荷載箱的安裝應符合下列規(guī)定（圖C.0.1）：圖C.0.1灌注樁荷載箱安裝示意圖1—荷載箱；2—主筋；3—導向鋼筋；4—L形加強鋼筋；5—聲測管（注漿管、取芯管）；6—下位移桿（絲）及護套管；7—上位移桿（絲）及護套管；8—高壓油管C.0.2主筋應在荷載箱位置斷開，鋼筋籠主筋斷開位置應在同一水平面上。上段鋼筋籠的主筋與荷載箱頂板焊接，下段鋼筋籠的主筋與荷載箱底板焊接，焊接強度應滿足要求。C.0.3主筋與荷載箱焊接處可增設L形加強鋼筋，長度應滿足焊接長度要求，數(shù)量宜同主筋，當主筋數(shù)量較多時，可適當減少。C.0.4導向鋼筋一端與主筋焊接，另一端與荷載箱內(nèi)孔邊緣焊接；導向鋼筋與荷載箱平面的夾角不應小于60?。導向鋼筋與主筋搭接長度應大于200mm。C.0.5荷載箱上、下不小于2.0m范圍內(nèi)的鋼筋籠箍筋應加密，間距不應大于100mm。C.0.6穿過荷載箱的其他聲測管、注漿管、取芯管等，應設計成不影響樁身斷開面形成和試驗加載的結(jié)構(gòu)。C.0.7主筋與荷載箱的焊接強度，應能避免施工過程中荷載箱脫落。L形加強鋼筋的直徑宜同主筋，焊縫長度不宜小于120mm。C.0.8荷載箱上下應分別設置喇叭狀的導向鋼筋，其作用在于保證混凝土導管能順利通過荷載箱，避免對荷載箱產(chǎn)生損傷，同時還可增加樁身強度。導向鋼筋的數(shù)量和直徑宜同主筋，有條件時宜采用直徑不小于16mm的圓鋼。C.0.9因荷載箱處鋼制構(gòu)件占據(jù)了較大截面，鋼筋數(shù)量眾多，因此在灌注混凝土時，荷載箱上下2.0m范圍內(nèi)應放慢灌注速度，有條件時宜采用坍落度200mm以上的混凝土，以保證該處混凝土灌注密實。附錄D靜載試驗數(shù)據(jù)記錄表D.0.1試驗數(shù)據(jù)宜按表D.0.1的格式記錄。表D.0.1靜載試驗試驗數(shù)據(jù)記錄表工程名稱工程地點試驗樁編號類型樁徑(mm)樁長(m)樁端持力層成樁日期測試日期加載方法荷載箱型號加載級壓力(MPa)荷載(kN)測讀時間(min)位移傳感器讀數(shù)(mm)平均位移(mm)123456向上向下樁頂校核：記錄：D.0.2結(jié)果匯總宜按表D.0.2的格式記錄。表D.0.2自平衡法靜載試驗結(jié)果匯總表工程名稱工程地點試驗樁編號類型樁徑(mm)樁長(m)樁端持力層成樁日期測試日期加載方法加載級荷載(kN)加載歷時(min)向上位移(mm)向下位移(mm)樁頂位移(mm)本級累計本級累計本級累計本級累計校核：記錄：附錄E工程樁試驗后注漿處理E.0.1注漿管可兼用聲測管或位移桿護套管，也可單獨布置。若單獨布置注漿管，當樁徑小于1.0m時，可布置2根；樁徑大于1.0m時，應布置2根以上。注漿管應具有一定的強度，在鋼筋籠吊裝、混凝土灌注等施工過程中不破損，不滲漏。E.0.2注漿材料應采用性能穩(wěn)定、強度等級大于42.5MPa的水泥，同時應比混凝土水泥強度高一個等級。漿液的水灰比宜為0.5～0.65，并摻入一定量微膨脹劑和減水劑，確保漿體強度達到樁身強度要求，無收縮。E.0.3注漿量根據(jù)現(xiàn)場試驗確定，原則上應大于荷載箱張開體積的2倍。注漿流量≤75L/min，注漿壓力宜為2.0～4.0MPa，保壓持續(xù)時間應不少于5min，并記錄注漿量。E.0.4水泥漿體經(jīng)攪拌機充分攪拌均勻后方可壓注，注漿過程中應不停緩慢攪拌，漿液在泵送前應經(jīng)過篩網(wǎng)過濾。E.0.5注漿工藝可按照如下步驟進行：1先將所有注漿管打開，通過其中一根注漿管注入清水沖洗注漿管道，同時將荷載箱打開處泥漿及雜質(zhì)清洗干凈，待其他注漿管均流出清水后，完成沖洗工作。2改注水泥漿，待其他注漿管均流出水泥漿后，將出漿管封管，開始荷載箱注漿，達到E.0.3的注漿參數(shù)要求時，完成注漿工作。附錄F等效轉(zhuǎn)化方法F.0.1等效轉(zhuǎn)換方法是將自平衡靜載試驗測得的荷載箱處向上、向下的荷載—位移曲線，等效轉(zhuǎn)換為相應傳統(tǒng)靜載試驗樁頂加載時的荷載—位移曲線的方法（圖F.0.1）。（a）自平衡法靜載試驗測試荷載—位移曲線（b）等效樁頂加載荷載—位移曲線圖F.0.1等效轉(zhuǎn)換示意圖F.0.2本方法適用于單荷載箱。F.0.3轉(zhuǎn)換假定1樁為彈性體。2等效樁頂加載樁分為上、下段樁，分界截面即為荷載箱截面，該截面滿足位移、應變、應力連續(xù)條件。3自平衡法的下段樁與等效樁頂加載樁的下段樁，在分界截面的位移相等。4自平衡法的樁端阻力—位移關系及不同深度處的樁側(cè)阻力—位移關系，與等效樁頂加載樁相同。5等效樁頂加載樁上段樁的樁身壓縮量為上段樁樁底荷載及樁側(cè)阻力引起的樁身壓縮量之和。6計算由等效樁頂加載樁上段樁的樁側(cè)阻力引起的樁身壓縮量時，樁側(cè)阻力采用該單元中點的值。7等效樁頂加載樁各單元的應變，由該單元上、下軸力及平均斷面剛度計算。F.0.4簡化轉(zhuǎn)換法在自平衡法靜載試驗測試荷載—位移曲線上，取分界截面向上、向下位移大小相等時的對應荷載，按下式進行轉(zhuǎn)換：Q=Q+?Wγ+s=si+Q+式中：Q—樁頂?shù)刃Ш奢d（kN）；s—樁頂?shù)刃灰疲╩）；Q+—分界截面向上位移大小為si時的對應荷載（kN）；Q-—分界截面向下位移大小為si時的對應荷載（kN）；si—位移大?。╩）；L+—上段樁長（m）；Ep—樁身彈性模量