山東省工程建設標準

基樁承載力自平衡檢測技術規程

Technical Code for Self-Balanced Testing of

Foundation pile Bearing Capacity

DBJ/T 14—055—2009

J 11342—2009

主編單位： 山東省建筑科學研究院

山東省建設工程質量監督總站

山東鐵正工程試驗檢測中心有限公司

批準部門： 山東省建設廳

實施日期： 2009年3月1日

前 言

根據省建設廳魯建標函［2008］3 號文的要求，規程編制組經過廣泛調查研究，認真總結省內、外基樁自平衡檢測經驗和科研成果，并在廣泛征求意見的基礎上，制定了本規程。

本規程主要包括總則、術語和符號、基本規定、設備儀器及安裝、現場檢測、檢測數據的分析與判定等六部分內容及有關附錄。

本規程在執行過程中，請各單位注意總結經驗，積累資料，及時將修改意見寄送至山東省建筑科學研究院（地址：濟南市無影山路 29 號，郵編 250031）

主編單位： 山東省建筑科學研究院

山東省建設工程質量監督總站

山東鐵正工程試驗檢測中心有限公司

參編單位： 青島市建筑材料監督檢驗站

泰安市建設工程質量監督站

東營市建筑工程質量檢測站

德州市建設工程質量監督站

煙臺市建設工程質量監督站

諸城市建設工程質量監督站

高密市建設工程質量監督站

廣饒縣建設工程質量監督站

蓬萊市建筑工程質量監督站

長清區建設委員會

杭州歐感科技有限公司

主要起草人：張培學 宋義仲 崔桂林 張 爽 魯愛民 李 龍 鞠慶海 朱鋒

參編人員：王玉廣 張 毅 矯恒信 張 峰 劉 強 任鴻杰 崔全岳

姜傳勝 于 凱 張敬朋 劉炳強 臧運鋒 李洪杰 宋 嬌

孫 捷 吳立軍 安長征 劉洪偉 劉偉明 卜發東 米春榮

雷 蕊 付 軍 張 懿 王術江 徐 勇 甄 黎 張 珊

李 梅 毛宇新

主要審查人：傅傳國 周廣泉 殷 濤 房澤民 王連印 劉俊巖 燕 彬

1 總 則

1.0.1 為確保基樁檢測工作質量，統一基樁自平衡檢測方法，使基樁質量檢測工作符合安全適用、技術先進、數據準確、正確評價的要求，制定本規程。

1.0.2 本規程適用于黏性土、粉土、砂土、巖層中基樁直徑大于 800 mm 的人工挖孔樁、鉆孔灌注樁等，尤其適用于傳統靜載試樁難以實現的超高承載力試樁、水上試樁、坡地試樁、基坑底試樁、狹窄場地試樁。當埋設有測量樁身應力、應變、樁端反力的傳感器和位移桿時，可測定樁的分層側阻力、端阻力和樁身截面的位移量。

1.0.3 基樁承載力的檢測除應執行本規程外，尚應符合國家現行有關標準、規范的規定。

2 術語、符號

2.1 術語

2.1.1 基樁 Foundation pile

樁基礎中的單樁

2.1.2 自平衡檢測法 Self-balancing test

在樁身某一部位施力，使得樁身向上和向下互為反力以求達到力的平衡，從而求得單樁豎向承載力的一種試驗方法。

2.1.3 單樁豎向極限承載力 Ultimate vertical bearing capacity of a single pile

單樁在豎向荷載作用下到達破壞狀態前或出現不適于繼續承載的變形時所對應的最大荷載。

2.1.4 荷載箱 Loading box

自平衡檢測法中放置于樁平衡點位置的用于施力的一種專用裝置。

2.2 符號

——單樁豎向抗壓極限承載力；

——上段樁豎向抗拔極限承載力；

——下段樁豎向抗壓極限承載力；

R_a——單樁豎向抗壓承載力特征值；

Q——單樁豎向抗壓靜載試驗中施加的豎向荷載、樁身軸力；

s ——樁頂豎向沉降、樁身豎向位移；

s_u——上段樁向上的豎向位移；

s_d——下段樁向下的豎向位移；

G——荷載箱上部樁自重；

D——樁直徑；

A——樁身橫截面面積；

E——樁身材料彈性模量；

ε ——修正后的應變值；

ε_i——第 i 斷面處應變平均值；

ε′——修正前的應變值；

r——導線電阻；

R——應變計電阻；

q_si—— 樁第 i 斷面與 i+1 斷面間側摩阻力；

q_p——樁的端阻力；

u——樁身周長；

l_i——第 i 斷面與第 i+1 斷面之間的樁長；

Q_n——樁端的軸力；

A₀——樁端面積；

σ_s——鋼筋應力；

E_s——鋼筋彈性模量；

ε_s——鋼筋應變；

γ——對應于不同土質荷載箱以上樁抗拔摩阻力極限值換算成相同位置處樁抗壓摩阻力極限值的折減系數。

3 基本規定

3.0.1 檢測機構和檢測人員應符合國家政策相關規定。

3.0.2 試樁的成樁工藝和質量控制標準應與工程樁一致。

3.0.3 加載量可按設計要求進行，最大加載量不應小于設計要求的單樁承載力特征值的 2.0 倍。

3.0.4 檢測樁數量在同一條件下不應少于 3 根，且不宜少于總樁數的 1%；當工程樁總數在 50 根以內時，不應少于 2 根。鐵路、公路、港口、水利等工程可按其相關標準要求的檢測數量執行。

3.0.5 承載力檢測前樁身混凝土強度應達到設計要求值。

3.0.6 承載力檢測前土的休止時間不應少于表 3.0.6 的規定。

4 設備儀器及安裝

4.0.1 自平衡檢測加載采用的荷載箱，在檢測前必須校準。荷載箱應平放于試樁中心，荷載箱位移方向與樁身軸線夾角允許偏差為 5°，荷載箱極限加載能力應大于預估單樁極限承載力的 1.5 倍。

4.0.2 荷載測量宜采用連于荷載箱的壓力表或壓力傳感器，根據荷載箱率定曲線換算荷載。傳感器的誤差允許范圍為 1%，壓力表精度應優于或等于 0.4 級。試驗用壓力表、油泵、油管在最大加載時的壓力不應超過額定工作壓力的 80%。

4.0.3 試樁位移測量宜采用位移計或大量程百分表，并應符合下列規定：

1 誤差允許范圍為 0.1%FS，分辨力應優于或等于 0.01mm。

2 位移測量應對稱布置 4 塊以上檢測儀表。

3 測定樁向上、向下位移的位移棒應焊接牢固，保護位移棒的護管不得有孔洞，護管與位移棒應留有足夠間隙。

4 基準梁應具有一定的剛度，梁的一端應固定在基準樁上，另一端應簡支于基準樁上。

5 固定和支撐位移計（百分表）的夾具及基準梁應避免氣溫、振動及其他外界因素的影響。

4.0.4 試樁和基準樁之間的中心距離應大于等于 3D。

4.0.5 荷載箱應在樁成孔后設置，并保證平放于樁橫截面中心處，荷載箱設置深度應選擇在樁身平衡點處，具體位置應根據地質報告進行估算后確定。

4.0.6 荷載箱位移棒護管應與樁的鋼筋籠焊接牢固并保證垂直，且分別與荷載箱上下蓋焊接，焊縫應滿足強度要求，位移棒護管應密封。

4.0.7 荷載箱放置處宜采取增設兩層鋼筋網片等局部加固措施。

5 現場檢測

5.0.1 試樁頂部宜高出試坑底面，試坑底面宜與試樁承臺底標高一致，若檢測需要堆放一定數量配重，則試樁混凝土樁頭處理宜參照《建筑基樁檢測技術規范》（JGJ106-2003）附錄 B 執行。

5.0.2 試驗加卸載采用慢速維持荷載法，其加卸載方式應符合下列規定：

1 加載應分級進行，采用逐級等量加載；分級荷載宜為最大加載量或預估極限承載力的 1/10，第一級可取分級荷載的 2 倍。

2 卸載應分級進行，每級卸載量可取加載分級荷載的 2 倍，逐級等量卸載。

3 加、卸載時應使荷載傳遞均勻、連續、無沖擊，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%。

對工程樁驗收檢測無需做破壞性試驗時，如有成熟的地區經驗，可采用快速維持荷載法。

5.0.3 慢速維持荷載法試驗步驟應符合下列規定：

1 每級荷載施加后應按第 5、15、30、45、60min 測讀樁位移量，以后應每隔 30min 測讀一次。

2 試樁位移相對穩定標準：每一小時內樁位移量小于 0.1mm，并連續出現兩次（從分級荷載施加后第 30min 開始，應按 1.5h 內連續三次每 30min 的位移觀測值計算）。

3 當樁位移速率達到相對穩定標準時，再施加下一級荷載。

4 卸載時，每級荷載應維持 1h，應按第 15、30、60min 測讀樁位移量后，即可卸下一級荷載。

卸載至零后，測讀樁殘余位移量，維持時間應為3h，測讀時間應為第15、30min，以后應每隔30min 測讀一次。

5.0.4 分別測量荷載箱上段樁向上的位移和下段樁向下的位移，當出現下列情況之一時，可終止加載：

1 某級荷載作用下，樁位移量大于前一級荷載作用下位移量的 5 倍。

2 某級荷載作用下，樁位移量大于前一級荷載作用下位移量的 2 倍，且經 24 h 尚未達到相對穩定標準。

3 已達到設計要求的最大加載量。

4 當荷載-位移曲線呈緩變型時，上段樁累計位移量超過 100mm；下段樁累計位移量超過60~80mm。

5.0.5 檢測數據宜按本規程附錄 B 附表 B.0.1、B.0.2 的格式記錄。

5.0.6 檢測樁側阻力和樁端阻力時，檢測數據的測讀時間宜符合第 5.0.3 條的規定。

6 檢測數據的分析與判定

6.0.1 檢測數據的整理應符合下列規定：

1 確定單樁豎向抗壓（抗拔）承載力時，應繪制荷載-位移（Q-s）、位移-時間對數（s-lgt）曲線，需要時也可繪制其他輔助分析曲線。

2 當進行樁身應力、應變和樁端反力測定時，應整理出有關數據的記錄表，并按本規程附錄A 繪制樁身軸力分布圖，計算不同土層的分層側阻力和端阻力值。

6.0.2 上段樁極限承載力，下段樁極限承載力應按下列方法綜合分析確定：

1 根據位移隨荷載變化的特征確定：對于陡變（陡降或陡升）型 Q-s 曲線，應取其發生明顯陡變的起始點對應的荷載值。

2 根據位移隨時間變化的特征確定：應取 s-lgt 曲線尾部出現明顯變化的前一級荷載值，即下段樁取 s d-lgt 曲線尾部出現明顯向下彎曲的前一級荷載值，上段樁取 s u-lgt 曲線尾部出現明顯向上彎曲的前一級荷載值。

3 出現第 5.0.4 條第 2 款情況，應取前一級荷載值。

4 對于緩變型 Q-s 曲線可根據位移量確定，可取 s=0.05D 對應的荷載值；當樁長大于 40m時，應考慮樁身的彈性壓縮量。

5 當按上述四款判定上、下段樁的極限承載力未達到極限時，可取最大試驗荷載值為極限承載力值。

6.0.3 單樁豎向抗壓極限承載力Q_u應按下式計算：

式中：Q_u——單樁豎向抗壓極限承載力(kN)；

——上段樁豎向抗拔極限承載力(kN)；

——下段樁豎向抗壓極限承載力(kN)；

G——荷載箱上部樁自重(kN)；

γ——對應于不同土質荷載箱以上樁抗拔摩阻力極限值換算成相同位置處樁抗壓摩阻力極限值的折減系數；

對于黏性土、粉土 γ=0.8

對于砂土 γ=0.7

對于巖石 γ=1.0

6.0.4 單樁豎向抗壓極限承載力統計值的確定應符合下列規定：

1 參加統計的試樁結果，當滿足其極差不超過平均值的 30%時，應取其平均值為單樁豎向抗壓極限承載力。

2 當極差超過平均值的 30%時，不宜評價，應分析極差過大的原因。

3 對樁數為 3 根或 3 根以下的柱下承臺，或工程樁檢驗數量少于 3 根時，應取低值。

6.0.5 單位工程同一條件下的單樁豎向抗壓承載力特征值R_a應按單樁豎向抗壓極限承載力統計值的一半取值。

6.0.6 檢測報告應包含以下主要內容：

1 委托方名稱，建設、勘察、設計、監理和施工單位，工程名稱、地點，基礎類型、結構型式，設計要求，檢測目的，檢測依據，檢測數量，檢測日期；

2 受檢樁位對應的地質柱狀圖及相關地質條件描述；

3 受檢樁的樁號、樁位和相關施工記錄；

4 檢測方法，檢測儀器設備，檢測過程敘述；

5 受檢樁的檢測數據，實測與計算分析曲線、表格和匯總結果；

6 當進行分層摩阻力檢測時，還應有傳感器類型，安裝位置，軸力計算方法，各級荷載下樁身軸力變化曲線，各土層的樁側極限摩阻力和樁端阻力；

7 與檢測內容相應的檢測結論。

附錄 A 樁身內力檢測

A.0.1 基樁內力檢測適用于在混凝土澆筑前已預先布置好應變測量系統的樁身斷面尺寸基本恒定的混凝土灌注樁。

A.0.2 對豎向抗壓靜載試驗樁，可得到樁側各土層的分層抗壓摩阻力和樁端支承力；對豎向抗拔靜荷載試驗樁，可得到樁側土的分層抗拔摩阻力。

A.0.3 基樁內力檢測宜采用應變式傳感器或鋼弦式傳感器。根據檢測目的及要求，宜按表 A.0.3中的傳感器技術、環境特性，選擇適合的傳感器。需要檢測樁身某斷面或樁底位移時，可在需檢測斷面設置位移桿。

A.0.4 傳感器設置位置及數量宜符合下列規定：

1 傳感器宜放在兩種不同性質土層的界面處，以測量樁在不同土層中的分層摩阻力。在地面處應設置一個測量斷面作為傳感器標定斷面。傳感器埋設斷面距樁頂和樁底的距離不應小于 1倍樁徑。

2 在同一斷面處可對稱設置 2~4 個傳感器，當樁徑較大或試驗要求較高時取高值。

A.0.5 應變傳感器的制作和埋設宜采用如下方法：

在 600~1000mm 長的鋼筋上，軸向、橫向粘貼四個（二個）應變計組成全橋（半橋），經防水絕緣處理后，到材料試驗機上進行應力-應變關系標定。標定時的最大拉力宜控制在鋼筋抗拉強度設計值的 60%以內，經三次重復標定，應力-應變曲線的線性、滯后和重復性滿足要求后，方可采用。傳感器應在澆筑混凝土前按指定位置焊接或綁扎（泥漿護壁灌注樁應焊接）在主筋上，并滿足規范對鋼筋錨固長度的要求。固定后帶應變計的鋼筋不得彎曲變形或產生附加應力。

A.0.6 應變式傳感器可按全橋或半橋方式制作，宜優先采用全橋方式。傳感器的測量片和補償片應選用同一規格同一批號的產品，按軸向、橫向準確地粘貼在鋼筋同一斷面上。測點的連接應采用屏蔽電纜，導線的對地絕緣電阻值應在 500MΩ以上，使用前應將整卷電纜除兩端外全部浸入水中 1h，測量芯線與水的絕緣；電纜屏蔽線應與鋼筋絕緣；測量和補償所用連接電纜的長度和線徑應相同。

A.0.7 電阻應變計及其連接電纜均應有可靠的防潮絕緣防護措施；正式試驗前電阻應變計及電纜的系統絕緣電阻不應低于 200MΩ。

A.0.8 不同材質的電阻應變計粘貼時應使用不同的粘貼劑。在選用電阻應變計、粘貼劑和導線時，應充分考慮試驗樁在制作、養護和施工過程中的環境條件。

A.0.9 電阻應變測量所用的電阻應變儀宜具有多點自動測量功能，儀器的分辨力應優于或等于1με，并有存儲和打印功能。

A.0.10 弦式鋼筋計應按主筋直徑大小選擇。儀器的可測頻率范圍應大于樁在最大加載時的頻率的 1.2 倍。使用前應對鋼筋計逐個標定，得出壓力與頻率之間的關系。

A.0.11 帶有接長桿弦式鋼筋計可焊接在主筋上，不宜采用螺紋連接。

A.0.12 弦式鋼筋計通過與之匹配的頻率儀進行測量，頻率儀的分辨力應優于或等于 1Hz。

A.0.13 當同時進行樁身位移測量時，樁身內力和位移測試應同步。

A.0.14 測試數據整理應符合下列規定：

1 采用應變式傳感器測量時，按下列公式對實測應變值進行導線電阻修正：

式中 ε ——修正后的應變值；

ε′ ——修正前的應變值；

r——導線電阻（Ω）；

R——應變計電阻（Ω）。

2 采用弦式傳感器測量時，應將鋼筋計實測頻率通過率定系數換算成力，再計算成與鋼筋計斷面處的混凝土應變相等的鋼筋應變量。

3 在數據整理過程中，應將零漂大、變化無規律的測點刪除，求出同一斷面有效測點的應變平均值，并按下式計算該斷面處樁身軸力：

式中 Qi——樁身第 i 斷面處軸力（kN）；

——第 i 斷面處應變平均值；

E_i ——第 i 斷面處樁身材料彈性模量（kPa），當樁身斷面、配筋一致時，宜按標定斷面處的應力與應變的比值確定；

A_i ——第 i 斷面處樁身截面面積（m²）。

4 按每級試驗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應的各斷面軸力值計算樁側土的分層極限摩阻力和極限端阻力：

式中 q_si—— 樁第 i 斷面與 i+1 斷面間側摩阻力（kPa）；

q_p——樁的端阻力（kPa）；

i——樁檢測斷面順序號，i=1，2，……，n，并自樁頂以下從小到大排列；

u——樁身周長（m）；

l_i——第 i 斷面與第 i+1 斷面之間的樁長（m）；

Q_n——樁端的軸力（kN）；

A₀——樁端面積（m²）。

5 樁身第 i 斷面處的鋼筋應力可按下式計算：

式中 σ_si——樁身第 i 斷面處的鋼筋應力（kPa）；

E_s——鋼筋彈性模量（kPa）；

ε_si——樁身第 i 斷面處的鋼筋應變。

A.0.15 位移桿宜采用內外管形式：外管應固定在樁身，內管下端應固定在需檢測斷面，頂端宜高出外管 100～200mm，并可與固定斷面同步位移。

A.0.16 位移桿應具有一定的剛度；位移桿外徑與外管內徑之差不宜小于 10mm，位移桿接頭處應光滑。

A.0.17 測量位移桿的位移檢測儀器應符合本規程第 4.0.3 條的規定。數據的測讀應與樁頂位移測量同步。

A.0.18 當位移桿底端固定斷面處樁身埋設有內力測試傳感器時，可得到該斷面處樁身軸力 Qi和位移 si。

附錄 B 載荷試驗記錄表

B.0.1 單樁豎向載荷檢測宜按表 B.0.1 的格式記錄。

B.0.2 單樁豎向載荷—位移匯總表宜按表 B.0.2 的格式記錄。

本規程用詞說明

1 為便于在執行本規程條文時區別對待，對要求嚴格程度不同的用詞，說明如下：

1） 表示很嚴格，非這樣做不可的用詞：

正面詞采用“必須”；反面詞采用“嚴禁”。

2） 表示嚴格，在正常情況均應這樣做的用詞：

正面詞采用“應”；反面詞采用“不應”或“不得”。

3） 表示允許稍有選擇，在條件許可時首先應這樣做的：

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 條文中指定應按其他有關標準、規范執行的寫法為“應按……執行”或“應符合……的要求（或規定）”。

引用標準名錄

1 《建筑基樁檢測技術規范》 JGJ 106—2003