【山东省】基桩承载力自平衡检测技术规程 DBJ/T 14-055-2009

山东省工程建设标准

基桩承载力自平衡检测技术规程

Technical Code for Self-Balanced Testing of

Foundation pile Bearing Capacity

DBJ/T 14—055—2009

J 11342—2009

主编单位： 山东省建筑科学研究院

山东省建设工程质量监督总站

山东铁正工程试验检测中心有限公司

批准部门： 山东省建设厅

实施日期： 2009年3月1日

前 言

根据省建设厅鲁建标函［2008］3 号文的要求，规程编制组经过广泛调查研究，认真总结省内、外基桩自平衡检测经验和科研成果，并在广泛征求意见的基础上，制定了本规程。

本规程主要包括总则、术语和符号、基本规定、设备仪器及安装、现场检测、检测数据的分析与判定等六部分内容及有关附录。

本规程在执行过程中，请各单位注意总结经验，积累资料，及时将修改意见寄送至山东省建筑科学研究院（地址：济南市无影山路 29 号，邮编 250031）

主编单位： 山东省建筑科学研究院

山东省建设工程质量监督总站

山东铁正工程试验检测中心有限公司

参编单位： 青岛市建筑材料监督检验站

泰安市建设工程质量监督站

东营市建筑工程质量检测站

德州市建设工程质量监督站

烟台市建设工程质量监督站

诸城市建设工程质量监督站

高密市建设工程质量监督站

广饶县建设工程质量监督站

蓬莱市建筑工程质量监督站

长清区建设委员会

杭州欧感科技有限公司

主要起草人：张培学 宋义仲 崔桂林 张 爽 鲁爱民 李 龙 鞠庆海 朱锋

参编人员：王玉广 张 毅 矫恒信 张 峰 刘 强 任鸿杰 崔全岳

姜传胜 于 凯 张敬朋 刘炳强 臧运锋 李洪杰 宋 娇

孙 捷 吴立军 安长征 刘洪伟 刘伟明 卜发东 米春荣

雷 蕊 付 军 张 懿 王术江 徐 勇 甄 黎 张 珊

李 梅 毛宇新

主要审查人：傅传国 周广泉 殷 涛 房泽民 王连印 刘俊岩 燕 彬

1 总 则

1.0.1 为确保基桩检测工作质量，统一基桩自平衡检测方法，使基桩质量检测工作符合安全适用、技术先进、数据准确、正确评价的要求，制定本规程。

1.0.2 本规程适用于黏性土、粉土、砂土、岩层中基桩直径大于 800 mm 的人工挖孔桩、钻孔灌注桩等，尤其适用于传统静载试桩难以实现的超高承载力试桩、水上试桩、坡地试桩、基坑底试桩、狭窄场地试桩。当埋设有测量桩身应力、应变、桩端反力的传感器和位移杆时，可测定桩的分层侧阻力、端阻力和桩身截面的位移量。

1.0.3 基桩承载力的检测除应执行本规程外，尚应符合国家现行有关标准、规范的规定。

2 术语、符号

2.1 术语

2.1.1 基桩 Foundation pile

桩基础中的单桩

2.1.2 自平衡检测法 Self-balancing test

在桩身某一部位施力，使得桩身向上和向下互为反力以求达到力的平衡，从而求得单桩竖向承载力的一种试验方法。

2.1.3 单桩竖向极限承载力 Ultimate vertical bearing capacity of a single pile

单桩在竖向荷载作用下到达破坏状态前或出现不适于继续承载的变形时所对应的最大荷载。

2.1.4 荷载箱 Loading box

自平衡检测法中放置于桩平衡点位置的用于施力的一种专用装置。

2.2 符号

——单桩竖向抗压极限承载力；

——上段桩竖向抗拔极限承载力；

——下段桩竖向抗压极限承载力；

R_a——单桩竖向抗压承载力特征值；

Q——单桩竖向抗压静载试验中施加的竖向荷载、桩身轴力；

s ——桩顶竖向沉降、桩身竖向位移；

s_u——上段桩向上的竖向位移；

s_d——下段桩向下的竖向位移；

G——荷载箱上部桩自重；

D——桩直径；

A——桩身横截面面积；

E——桩身材料弹性模量；

ε ——修正后的应变值；

ε_i——第 i 断面处应变平均值；

ε′——修正前的应变值；

r——导线电阻；

R——应变计电阻；

q_si—— 桩第 i 断面与 i+1 断面间侧摩阻力；

q_p——桩的端阻力；

u——桩身周长；

l_i——第 i 断面与第 i+1 断面之间的桩长；

Q_n——桩端的轴力；

A₀——桩端面积；

σ_s——钢筋应力；

E_s——钢筋弹性模量；

ε_s——钢筋应变；

γ——对应于不同土质荷载箱以上桩抗拔摩阻力极限值换算成相同位置处桩抗压摩阻力极限值的折减系数。

3 基本规定

3.0.1 检测机构和检测人员应符合国家政策相关规定。

3.0.2 试桩的成桩工艺和质量控制标准应与工程桩一致。

3.0.3 加载量可按设计要求进行，最大加载量不应小于设计要求的单桩承载力特征值的 2.0 倍。

3.0.4 检测桩数量在同一条件下不应少于 3 根，且不宜少于总桩数的 1%；当工程桩总数在 50 根以内时，不应少于 2 根。铁路、公路、港口、水利等工程可按其相关标准要求的检测数量执行。

3.0.5 承载力检测前桩身混凝土强度应达到设计要求值。

3.0.6 承载力检测前土的休止时间不应少于表 3.0.6 的规定。

4 设备仪器及安装

4.0.1 自平衡检测加载采用的荷载箱，在检测前必须校准。荷载箱应平放于试桩中心，荷载箱位移方向与桩身轴线夹角允许偏差为 5°，荷载箱极限加载能力应大于预估单桩极限承载力的 1.5 倍。

4.0.2 荷载测量宜采用连于荷载箱的压力表或压力传感器，根据荷载箱率定曲线换算荷载。传感器的误差允许范围为 1%，压力表精度应优于或等于 0.4 级。试验用压力表、油泵、油管在最大加载时的压力不应超过额定工作压力的 80%。

4.0.3 试桩位移测量宜采用位移计或大量程百分表，并应符合下列规定：

1 误差允许范围为 0.1%FS，分辨力应优于或等于 0.01mm。

2 位移测量应对称布置 4 块以上检测仪表。

3 测定桩向上、向下位移的位移棒应焊接牢固，保护位移棒的护管不得有孔洞，护管与位移棒应留有足够间隙。

4 基准梁应具有一定的刚度，梁的一端应固定在基准桩上，另一端应简支于基准桩上。

5 固定和支撑位移计（百分表）的夹具及基准梁应避免气温、振动及其他外界因素的影响。

4.0.4 试桩和基准桩之间的中心距离应大于等于 3D。

4.0.5 荷载箱应在桩成孔后设置，并保证平放于桩横截面中心处，荷载箱设置深度应选择在桩身平衡点处，具体位置应根据地质报告进行估算后确定。

4.0.6 荷载箱位移棒护管应与桩的钢筋笼焊接牢固并保证垂直，且分别与荷载箱上下盖焊接，焊缝应满足强度要求，位移棒护管应密封。

4.0.7 荷载箱放置处宜采取增设两层钢筋网片等局部加固措施。

5 现场检测

5.0.1 试桩顶部宜高出试坑底面，试坑底面宜与试桩承台底标高一致，若检测需要堆放一定数量配重，则试桩混凝土桩头处理宜参照《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003）附录 B 执行。

5.0.2 试验加卸载采用慢速维持荷载法，其加卸载方式应符合下列规定：

1 加载应分级进行，采用逐级等量加载；分级荷载宜为最大加载量或预估极限承载力的 1/10，第一级可取分级荷载的 2 倍。

2 卸载应分级进行，每级卸载量可取加载分级荷载的 2 倍，逐级等量卸载。

3 加、卸载时应使荷载传递均匀、连续、无冲击，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%。

对工程桩验收检测无需做破坏性试验时，如有成熟的地区经验，可采用快速维持荷载法。

5.0.3 慢速维持荷载法试验步骤应符合下列规定：

1 每级荷载施加后应按第 5、15、30、45、60min 测读桩位移量，以后应每隔 30min 测读一次。

2 试桩位移相对稳定标准：每一小时内桩位移量小于 0.1mm，并连续出现两次（从分级荷载施加后第 30min 开始，应按 1.5h 内连续三次每 30min 的位移观测值计算）。

3 当桩位移速率达到相对稳定标准时，再施加下一级荷载。

4 卸载时，每级荷载应维持 1h，应按第 15、30、60min 测读桩位移量后，即可卸下一级荷载。

卸载至零后，测读桩残余位移量，维持时间应为3h，测读时间应为第15、30min，以后应每隔30min 测读一次。

5.0.4 分别测量荷载箱上段桩向上的位移和下段桩向下的位移，当出现下列情况之一时，可终止加载：

1 某级荷载作用下，桩位移量大于前一级荷载作用下位移量的 5 倍。

2 某级荷载作用下，桩位移量大于前一级荷载作用下位移量的 2 倍，且经 24 h 尚未达到相对稳定标准。

3 已达到设计要求的最大加载量。

4 当荷载-位移曲线呈缓变型时，上段桩累计位移量超过 100mm；下段桩累计位移量超过60~80mm。

5.0.5 检测数据宜按本规程附录 B 附表 B.0.1、B.0.2 的格式记录。

5.0.6 检测桩侧阻力和桩端阻力时，检测数据的测读时间宜符合第 5.0.3 条的规定。

6 检测数据的分析与判定

6.0.1 检测数据的整理应符合下列规定：

1 确定单桩竖向抗压（抗拔）承载力时，应绘制荷载-位移（Q-s）、位移-时间对数（s-lgt）曲线，需要时也可绘制其他辅助分析曲线。

2 当进行桩身应力、应变和桩端反力测定时，应整理出有关数据的记录表，并按本规程附录A 绘制桩身轴力分布图，计算不同土层的分层侧阻力和端阻力值。

6.0.2 上段桩极限承载力，下段桩极限承载力应按下列方法综合分析确定：

1 根据位移随荷载变化的特征确定：对于陡变（陡降或陡升）型 Q-s 曲线，应取其发生明显陡变的起始点对应的荷载值。

2 根据位移随时间变化的特征确定：应取 s-lgt 曲线尾部出现明显变化的前一级荷载值，即下段桩取 s d-lgt 曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值，上段桩取 s u-lgt 曲线尾部出现明显向上弯曲的前一级荷载值。

3 出现第 5.0.4 条第 2 款情况，应取前一级荷载值。

4 对于缓变型 Q-s 曲线可根据位移量确定，可取 s=0.05D 对应的荷载值；当桩长大于 40m时，应考虑桩身的弹性压缩量。

5 当按上述四款判定上、下段桩的极限承载力未达到极限时，可取最大试验荷载值为极限承载力值。

6.0.3 单桩竖向抗压极限承载力Q_u应按下式计算：

式中：Q_u——单桩竖向抗压极限承载力(kN)；

——上段桩竖向抗拔极限承载力(kN)；

——下段桩竖向抗压极限承载力(kN)；

G——荷载箱上部桩自重(kN)；

γ——对应于不同土质荷载箱以上桩抗拔摩阻力极限值换算成相同位置处桩抗压摩阻力极限值的折减系数；

对于黏性土、粉土 γ=0.8

对于砂土 γ=0.7

对于岩石 γ=1.0

6.0.4 单桩竖向抗压极限承载力统计值的确定应符合下列规定：

1 参加统计的试桩结果，当满足其极差不超过平均值的 30%时，应取其平均值为单桩竖向抗压极限承载力。

2 当极差超过平均值的 30%时，不宜评价，应分析极差过大的原因。

3 对桩数为 3 根或 3 根以下的柱下承台，或工程桩检验数量少于 3 根时，应取低值。

6.0.5 单位工程同一条件下的单桩竖向抗压承载力特征值R_a应按单桩竖向抗压极限承载力统计值的一半取值。

6.0.6 检测报告应包含以下主要内容：

1 委托方名称，建设、勘察、设计、监理和施工单位，工程名称、地点，基础类型、结构型式，设计要求，检测目的，检测依据，检测数量，检测日期；

2 受检桩位对应的地质柱状图及相关地质条件描述；

3 受检桩的桩号、桩位和相关施工记录；

4 检测方法，检测仪器设备，检测过程叙述；

5 受检桩的检测数据，实测与计算分析曲线、表格和汇总结果；

6 当进行分层摩阻力检测时，还应有传感器类型，安装位置，轴力计算方法，各级荷载下桩身轴力变化曲线，各土层的桩侧极限摩阻力和桩端阻力；

7 与检测内容相应的检测结论。

附录 A 桩身内力检测

A.0.1 基桩内力检测适用于在混凝土浇筑前已预先布置好应变测量系统的桩身断面尺寸基本恒定的混凝土灌注桩。

A.0.2 对竖向抗压静载试验桩，可得到桩侧各土层的分层抗压摩阻力和桩端支承力；对竖向抗拔静荷载试验桩，可得到桩侧土的分层抗拔摩阻力。

A.0.3 基桩内力检测宜采用应变式传感器或钢弦式传感器。根据检测目的及要求，宜按表 A.0.3中的传感器技术、环境特性，选择适合的传感器。需要检测桩身某断面或桩底位移时，可在需检测断面设置位移杆。

A.0.4 传感器设置位置及数量宜符合下列规定：

1 传感器宜放在两种不同性质土层的界面处，以测量桩在不同土层中的分层摩阻力。在地面处应设置一个测量断面作为传感器标定断面。传感器埋设断面距桩顶和桩底的距离不应小于 1倍桩径。

2 在同一断面处可对称设置 2~4 个传感器，当桩径较大或试验要求较高时取高值。

A.0.5 应变传感器的制作和埋设宜采用如下方法：

在 600~1000mm 长的钢筋上，轴向、横向粘贴四个（二个）应变计组成全桥（半桥），经防水绝缘处理后，到材料试验机上进行应力-应变关系标定。标定时的最大拉力宜控制在钢筋抗拉强度设计值的 60%以内，经三次重复标定，应力-应变曲线的线性、滞后和重复性满足要求后，方可采用。传感器应在浇筑混凝土前按指定位置焊接或绑扎（泥浆护壁灌注桩应焊接）在主筋上，并满足规范对钢筋锚固长度的要求。固定后带应变计的钢筋不得弯曲变形或产生附加应力。

A.0.6 应变式传感器可按全桥或半桥方式制作，宜优先采用全桥方式。传感器的测量片和补偿片应选用同一规格同一批号的产品，按轴向、横向准确地粘贴在钢筋同一断面上。测点的连接应采用屏蔽电缆，导线的对地绝缘电阻值应在 500MΩ以上，使用前应将整卷电缆除两端外全部浸入水中 1h，测量芯线与水的绝缘；电缆屏蔽线应与钢筋绝缘；测量和补偿所用连接电缆的长度和线径应相同。

A.0.7 电阻应变计及其连接电缆均应有可靠的防潮绝缘防护措施；正式试验前电阻应变计及电缆的系统绝缘电阻不应低于 200MΩ。

A.0.8 不同材质的电阻应变计粘贴时应使用不同的粘贴剂。在选用电阻应变计、粘贴剂和导线时，应充分考虑试验桩在制作、养护和施工过程中的环境条件。

A.0.9 电阻应变测量所用的电阻应变仪宜具有多点自动测量功能，仪器的分辨力应优于或等于1με，并有存储和打印功能。

A.0.10 弦式钢筋计应按主筋直径大小选择。仪器的可测频率范围应大于桩在最大加载时的频率的 1.2 倍。使用前应对钢筋计逐个标定，得出压力与频率之间的关系。

A.0.11 带有接长杆弦式钢筋计可焊接在主筋上，不宜采用螺纹连接。

A.0.12 弦式钢筋计通过与之匹配的频率仪进行测量，频率仪的分辨力应优于或等于 1Hz。

A.0.13 当同时进行桩身位移测量时，桩身内力和位移测试应同步。

A.0.14 测试数据整理应符合下列规定：

1 采用应变式传感器测量时，按下列公式对实测应变值进行导线电阻修正：

式中 ε ——修正后的应变值；

ε′ ——修正前的应变值；

r——导线电阻（Ω）；

R——应变计电阻（Ω）。

2 采用弦式传感器测量时，应将钢筋计实测频率通过率定系数换算成力，再计算成与钢筋计断面处的混凝土应变相等的钢筋应变量。

3 在数据整理过程中，应将零漂大、变化无规律的测点删除，求出同一断面有效测点的应变平均值，并按下式计算该断面处桩身轴力：

式中 Qi——桩身第 i 断面处轴力（kN）；

——第 i 断面处应变平均值；

E_i ——第 i 断面处桩身材料弹性模量（kPa），当桩身断面、配筋一致时，宜按标定断面处的应力与应变的比值确定；

A_i ——第 i 断面处桩身截面面积（m²）。

4 按每级试验荷载下桩身不同断面处的轴力值制成表格，并绘制轴力分布图。再由桩顶极限荷载下对应的各断面轴力值计算桩侧土的分层极限摩阻力和极限端阻力：

式中 q_si—— 桩第 i 断面与 i+1 断面间侧摩阻力（kPa）；

q_p——桩的端阻力（kPa）；

i——桩检测断面顺序号，i=1，2，……，n，并自桩顶以下从小到大排列；

u——桩身周长（m）；

l_i——第 i 断面与第 i+1 断面之间的桩长（m）；

Q_n——桩端的轴力（kN）；

A₀——桩端面积（m²）。

5 桩身第 i 断面处的钢筋应力可按下式计算：

式中 σ_si——桩身第 i 断面处的钢筋应力（kPa）；

E_s——钢筋弹性模量（kPa）；

ε_si——桩身第 i 断面处的钢筋应变。

A.0.15 位移杆宜采用内外管形式：外管应固定在桩身，内管下端应固定在需检测断面，顶端宜高出外管 100～200mm，并可与固定断面同步位移。

A.0.16 位移杆应具有一定的刚度；位移杆外径与外管内径之差不宜小于 10mm，位移杆接头处应光滑。

A.0.17 测量位移杆的位移检测仪器应符合本规程第 4.0.3 条的规定。数据的测读应与桩顶位移测量同步。

A.0.18 当位移杆底端固定断面处桩身埋设有内力测试传感器时，可得到该断面处桩身轴力 Qi和位移 si。

附录 B 载荷试验记录表

B.0.1 单桩竖向载荷检测宜按表 B.0.1 的格式记录。

B.0.2 单桩竖向载荷—位移汇总表宜按表 B.0.2 的格式记录。

本规程用词说明

1 为便于在执行本规程条文时区别对待，对要求严格程度不同的用词，说明如下：

1） 表示很严格，非这样做不可的用词：

正面词采用“必须”；反面词采用“严禁”。

2） 表示严格，在正常情况均应这样做的用词：

正面词采用“应”；反面词采用“不应”或“不得”。

3） 表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的：

正面词采用“宜”；反面词采用“不宜”。

表示有选择，在一定条件下可以这样做的，采用“可”。

2 条文中指定应按其他有关标准、规范执行的写法为“应按……执行”或“应符合……的要求（或规定）”。

引用标准名录

1 《建筑基桩检测技术规范》 JGJ 106—2003