地基基础静载(基桩)检测(培训课件).pdf
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1、2011年江苏省地基基础检测人员培训LOGO地基基础静载检测2011年江苏省地基基础检测人员培训殍裁武验再要内容*1、概述*2、基础知识*3、主要仪器设备*4、现场检测技术方法*5、检测结果分析与评价*6、检测记录与报告*7、工程实例2011年江苏省地基基础检测人员培训LOGO1.概述1.1建筑地基型式LOGO1.概述地基处理的方法(JGJ79-2002、JGJ 123-2000)序号处理方法说明序号处理方法说明1换填垫层法11深层搅拌法复合地基2顶压法12粉体喷搅法复合地基3真空预压法13高压喷射注浆法复合地基4强夯法14石灰桩法复合地基5强夯置换法15灰土挤密桩法复合地基6振冲法复合地基1
2、6土挤密桩法复合地基7砂石桩法复合地基17柱锤冲扩桩法复合地基8水泥粉煤灰碎石桩法复合地基18单液硅化法9夯实水泥土桩法复合地基19碱液法10水泥土搅拌法复合地基20注浆法、锚杆静压桩法、树根 桩法、坑式静压桩法LOGO1.概述桩的分类序号分类原则类 另。1按制桩材料木桩、混凝土桩、钢桩、组合桩2按成桩时对地基 土的影响程度非挤土桩、部分挤土桩、挤土桩3按桩的功能抗压桩(摩擦型桩、端承型桩)、抗拔桩、水平受荷桩、复合受荷桩4按成桩方法打(压)入桩、就地灌注桩(沉管灌注桩、钻(冲)孔灌注桩、人工挖孔灌注桩、挤扩多支盘灌注桩)5按桩径大小小直径桩(d250mm)、中等直径桩(250mmd800mm
3、)1.2地基基础检测解决的主要问题与主要检测方法e地基基础检测解决的主要问题 承载力(包含变形特性)、完整性(均匀性)色地基基础检测主要方法检测内容检测方法说明承载力静载试验适用于所有型式的建筑地基局应变试验适用于基桩、刚性桩完整性(均匀性)低应变(反射波法)适用于基桩声波透射法适用于成孔灌注桩、地下连续墙钻芯法可测定桩长、沉渣厚度局应变法适用于基桩原位测试动力触探、静力触探、标贯、十字板等 适用于各类处理地基1.3地基基础静载试验类型地基差础静载试验基桩静载试验单桩竖向抗压 单桩竖向抗拔 单桩水平试验地基静载试验QI地基(岩)土静载0浅层平板试验,深层平板试验。岩基载荷试验QI复合地基静载1
4、.4 地基基础静载试验依据的标准序号标准名称条款适用检测方法1建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)附录C地基土(浅层平板)载荷试验附录D地基土(深层平板)载荷试验附录H岩基载荷试验附录Q单桩竖向抗压载荷试验2建筑地基处理技术规范(JGJ79-2002)附录A复合地基载荷试验3建筑基桩检测技术规范(JGJ106-2003)4单桩竖向抗压静载试验5单桩竖向抗拔静载试验6单桩水平静载试验4岩土工程勘察规范GB 50021-2001(2009年版)10.2地基土载荷试验(浅层平板、深层 平板)5高层建筑岩土工程勘察规程 JGJ72-2004附录E大直径桩端阻力载荷试验6复合载体夯扩桩设计规
5、程JGJ/T135-2001附录A单桩竖向抗压载荷试验7既有建筑地基基础加固技术规范JGJ123-2000附录A既有建筑基础下地基土载荷试验8建筑地基基础工程施工质量验收规范(GB50202-2002)2011年江苏省地基基础检测人员培训LOGO1.概述1.5 建筑地基基础设计等级GB50027-2002第3.0.1条根据地基复杂程度,建筑物规模和功能特征以及由于地基问 题可能造成建筑物破坏或影响正常使作的程度,将地基基础设计分为三 个设计等级。设计等级建筑和地基类型甲级重要的工业与民用建筑物30层以上的高层建筑体型复杂,层数相差超过10层的高低层连成一体建筑物大面积的多层地下建筑物(如地下车
6、库,商场.运动场等)对地基变形有特殊要求的建筑物复杂地质条件下的坡上建筑物(包括高边坡)对原有工程影响较大的新建建筑物场地和地基条件复杂的一般建筑物位于复杂地质条件及软土地区的二层及二层以上地下室的基坑工程乙级除甲级,丙级以外的工业与民用建筑物1丙级1场地和地基条件简单,荷载分布均匀的七层及七层以下民用建筑及一般工业建筑物;次要 的轻型建筑物1.5建筑地基基础设计等级JGJ94-2008第3.1.2条根据建筑规模、功能特征、对差异变形的适应性、场地地基 和建筑物体型的复杂性以及由于桩基问题可能造成建筑破坏和影响正常 使用的程度,将桩基设计分为三个设计等级。表3.1.2 建筑桩基设计等级设计等级
7、建筑类型甲级(1)重要的建筑(2)30层以上或身度超过100m的图层建筑(3)体型复杂且层数相差超过10层的高低层(含纯地卜室)连体建筑(4)20层以上框架一核心筒结构及其他对差异沉降有特殊要求的建筑(5)场地和地基条件复杂的7层以上的一般建筑及坡地、岸边建筑(6)对相邻既有工程影响较大的建筑乙级除甲级、丙级以外的建筑丙级场地和地基条件简单、荷载分布均匀的7层及7层以下的一般建筑2011年江苏省地基基础检测人员培训LOGO2.基础知识2.1术语及定义术语 S&地 基为支承基础的土体或岩体。基 础将结构所承受的各种作用传递到地基上的结构组成部分。桩基础由设置于岩土中的桩和联接于桩顶端的承台组成的
8、基础或由柱与 桩直接联接的单桩基础。基 桩桩基础中的单桩。地基处理指为提局地基土的承载力,改善其变形性质或渗透性质而采取的 人,方法。复合地基部分土体被增强或被置换,而形成的由地基土和增强体共同承担 荷载的人工地基。复合桩基由基桩和承台下地基土共同承担荷载的桩基础。复合基桩单桩及其对应面积的承台下地基土组成的复合承载基桩。2011年江苏省地基基础检测人员培训LOGO2.基础知识2.1术语及定义术语定 义地基承载力特征 值指由载荷试验测定的地基土压力变形曲线线性变形内规定 的变形所对应的压力值,其最大值为比例界限值。地基变形允许值为保证建筑物正常使用血确定的变形控制值。单桩竖向极限承 载力标准值
9、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,它取决于土对桩的支承 阻力和桩身承载力。2011年江苏省地基基础检测人员培训LOGO2.基础知识2.1术语及定义“静载试验st at ic Ioading t est”的定义:在桩顶部逐级施加竖向压力、竖向上拔力或水平推力,观测桩顶部随 时间产生的沉降、上拔位移或水平位移,以确定相应的单桩竖向抗压 承载力、单桩竖向抗拔承载力或单桩水平承载力的试验方法。隹妻目帧1、为工程提供承载力的设计依据,2、为基桩工程的施工质量进行检验和评定提供依据,3、为基桩施工选择最佳工艺参数,4、或为本地区采用的新桩型与提出承载力的设计
10、依据。基桩静载试验的地位:是目前进行承载力和变形特性评价的最可靠的方法,也是其它方法(如基桩高应变法)与之进行比对的标准。2011年江苏省地基基础检测人员培训LOGO2.基础知识2.2 建筑基桩常见的质量问题成桩工艺、成桩的过程、周围环境的影响、岩土条件桩型影响因素可能的结果沉管灌注桩(锤击沉管、振动沉管和 压力沉管)振动、侧向挤土振断初凝的邻桩土体隆起初凝混凝土拉裂、甚至拉断拔管速度淤泥层中易产生缩颈动水压力作用冒水桩、断桩活瓣张开不灵活稀释桩尖部分的混凝土,使得桩端阻力丧失预制桩尖碎不满足要求“吊脚桩”钻、冲孔灌 注桩(冲抓式、旋挖式、冲 击式、回钻 式和潜钻式)灌注混凝土没有连续进行桩身
11、局部混凝土低劣导管和钢筋笼匹配不当容易堵管,形成断桩或钢筋笼上浮泥浆稠度不当孔壁容易坍塌正循环法清孔不当孔底沉渣太厚混凝土和易性不好产生离析2011年江苏省地基基础检测人员培训LOGO2.基础知识2.2 建筑基桩常见的质量问题j桩型影响因素可能的结果_一人工挖孔灌 注桩地下水渗流严重土壁崩塌流砂或有动水压力护壁与土体脱空、孔形不规则边挖边抽水,地下水位下降护壁裂缝破损或错位没有采用导管灌注离析封底不当降低桩端承载力。混凝土预制 桩打桩时锤垫和桩垫选择不当(最大 锤击应力65%)、桩锤打入困难、击碎桩头、不满足贯入 度要求打桩的拉应力过大桩身开裂桩距、打桩次序不合理、挤土效应将邻近桩挤压折断、吊
12、脚运输、起吊,顶压、抱压施工桩身断裂、桩顶损坏、桩侧挤坏桩尖遇到硬土层、孤石或障碍物桩身破裂或折断厚层软土到硬土层压弯2011年江苏省地基基础检测人员培训LOGO2.基础知识2.2 建筑基桩常见的质量问题2011年江苏省地基基础检测人员培训2.基础知识2.24LOGO2011年江苏省地基基础检测人员培训LOGO2.基础知识2 3 基本理论2.3.1竖塞压荷载作用下的单桩工作机理单桩竖向抗压极限承载力是指桩在竖向荷载作用下到达破坏状态前或出现不适于继 续承载的变形所对应的最大荷载,二个因素决定:桩本身的材料强度 地基土强度。在竖向受压荷载作用下,桩土体系荷载的传递过程:a在初始受荷阶段,桩顶位移
13、小,荷载由桩上侧表面的土阻力承担,以剪应 力形式传递给桩周土体,桩身应力和应变随深度递减;b随着荷载的增大,桩顶位移加大,桩侧摩阻力由上至下逐步被发挥出来,c在达到极限值后,继续增加的荷载则全部由桩端土阻力承担。随着桩端持 力层的压缩和塑性挤出,桩顶位移增长速度加大,在桩端阻力达到极限值后,位 移迅速增大而破坏,此时桩所承受的荷载就是桩的极限承载力。2011年江苏省地基基础检测人员培训LOGO2.基础知识2 3 基本理论2.3.1竖赢压荷载作用下的单桩工作机理1、侧阻影响分析a)桩周岩土层性状的影响:粘性土为510mm,砂类土为1020mm。b)成桩效应:饱和土中的成桩效应大于非饱和土的,群桩
14、的大于单桩的。c)桩材和桩的几何外形。d)桩入土深度:作用在桩身的水平有效应力成比例增大。按照土力学理论,桩 的侧摩阻力也应逐渐增大;但实验表明,在均质土中,当桩的入土超过一定 深度后,桩侧摩阻力不再随深度的增加而变大,而是趋于定值,该深度被称 为侧摩阻力的临界深度。e)时间效应:对于在饱和粘性土中施工的挤土桩,在施工过程中对土的扰动会 产生超孔隙水压力,它会使桩侧向有效应力降低,导致在桩形成的初期侧摩 阻力偏小;随时间的增长,超孔隙水压力逐渐沿径向消散,扰动区土的强度 慢慢得到恢复,桩侧摩阻力得到提高。2011年江苏省地基基础检测人员培训LOGO2.基础知识2 3 基本理论2.3.1 竖塞压
15、荷载作用下的单桩工作机理2、端阻影响分析桩端阻力的发挥也需要一定的位移量。持力层的选择对提高承载力、减少沉降量至关重要。桩端进入持力层的深度,一般认为,桩端进入持力层越深,端阻力越大;但大量实验 表明,超过一定深度后,端阻力基本恒定。关于端阻的尺寸效应问题,一般认为随桩尺寸的增大,桩端阻力的极限值变小。端阻力的破坏模式分为三种,主要由桩端土层和桩端上覆土层性质确定。整体剪切破坏:当桩端土层密实度好、上覆土层较松软,桩又不太长时,局部剪切破坏:当上覆土层密实度好时冲入剪切破坏:当桩端密实度差或处在中高压缩性状态,或者桩端存在软弱下卧层时。实际上,侧阻和端阻的发挥和分布是相互作用、相互制约。201
16、1年江苏省地基基础检测人员培训LOGO2.基础知识2 3 基本理论2.3-1竖凝压荷载作用下的单桩工作机理3、常见的单桩荷载位移(Qs)曲线,常见的单桩荷载位移(Qs)曲线见图3,它们反映了上述的几种破坏模式。2011年江苏省地基基础检测人员培训LOGO2.基础知识2 3 基本理论2.3.2竖施拔荷载作用下的单桩工作机理抗拔计算公式现状:理论计算公式是先假定不同的桩基破坏模式,然后以土的抗剪强度及侧压力系数 等参数来进行承载力计算。经验公式则以试桩实测资料为基础,建立起桩的抗拔侧阻力与抗压侧阻力之间的 关系和抗拔破坏模式。1、破坏模式、极限状态在上拔荷载作用下,初始阶段,上拔阻力主要由浅部土层
17、提供,桩身的拉应 力主要分布在桩的上部,随着桩身上拔位移量的增加,桩身应力逐渐向下扩 展,桩的中、下部的上拔土阻力逐渐发挥。当桩端位移量超过某一数值(通 常为610mm)时,就可以认为整个桩身的土层抗拔阻力达到极限,其后抗 拔阻力就会下降。此时,如果继续增加上拔荷载,就会产生破坏。2011年江苏省地基基础检测人员培训LOGO2.基础知识2 3 基本理论2.3.2竖扁立拔荷载作用下的单桩工作机理图32竖向抗拔荷载作用下单桩的破坏形态桩的抗拔承载力:由桩侧阻力、桩身重力组成,桩端真空吸引力一般不予考虑。桩周阻力的大小,受桩土界面的几何特征、土层的物理力学特性等较多因素的影响;但粘性土中的抗拔桩在长
18、期荷载作用下,随上拔量的增大,会出现应变软化的现象,即抗拔荷载达到峰值后会下降,而最终趋于定值。短期效应:如送电线路杆塔基础由风荷载产生的拉拔荷载,长期荷载:船闸、船坞、地下油罐基础以及地下车库的抗拔桩基。为提高抗拔桩的竖向抗拔力,可以考虑改变桩身截面形式。桩身材料强度(包括桩在承台中的嵌固强度)也是影响桩抗拔承载力的因素之一。2011年江苏省地基基础检测人员培训LOGO2.基础知识2 3 基本理论2.3.2竖扁立拔荷载作用下的单桩工作机理2、影响单桩竖向抗拔承载力的主要因素(1)桩周围土体:桩周土的性质、土的抗剪强度、侧压力系数和土的应力历 史。(2)桩自身因素:桩侧表面的粗糙程度、桩截面形
19、状、桩长、桩的刚度和桩 材的泊松比。曾有试验证明,粗糙侧表面桩的抗拔极限承载力是光滑表面桩 的1.7倍。(3)施工因素:施工过程中桩周土体的扰动、打入桩中的残余应力、桩身完 整性、桩的倾斜角度。(4)休止时间:从成桩到开始试验之间的休止时间长短对单桩竖向抗拔承载 力影响是明显的;另外,桩顶的加载方式、荷载维持时间、加载卸载过程等 对单桩竖向抗拔承载力也有影响。2011年江苏省地基基础检测人员培训LOGO2.基础知识2 3 基本理论2.3.3 7霹荷载作用下的单桩工作机理1、单桩水平静载试验确定单桩水平临界荷载和极限荷载,推定土抗力参数,或对工程桩的水平 承载力进行检验和评价。当桩身埋设有应变测
20、量传感器时,可测量相 应水平荷载作用下的桩身应力,并由此计算得出桩身弯矩分布情况,可为检验桩身强度、推求不同深度弹性地基系数提供依据。2011年江苏省地基基础检测人员培训2.基础知识2 3 基本理论2.3.3 温荷载作用下的单桩工作机理2、桩顶实际工作条件桩顶自由状态(JGJ106-2003中的试验桩为桩顶自 由的单桩);桩顶受约束:(自由转动、桩顶受垂直荷载作用)。桩所受的水平荷载部分由桩本身承担,大部分是 通过桩传给桩侧土体,其工作性能主要体现在桩 与土的相互作用上,即当桩产生水平变位时,促 使桩周土也产生相应的变形,产生的土抗力会阻 止桩变形的进一步发展。2011年江苏省地基基础检测人员
21、培训LOGO2.基础知识2 3 基本理论2.3.3 7霹荷载作用下的单桩工作机理3、受荷传递在桩受荷初期,由靠近地面的土提供土抗力,土的变形处在弹性阶段;随着 荷载增大,桩变形量增加,表层土出现塑性屈服,土抗力逐渐由深部土层提 供;随着变形量的进一步加大,土体塑性区自上而下逐渐开展扩大,最大弯 矩断面下移,当桩本身的截面抗力无法承担外部荷载产生的弯矩或桩侧土强 度遭到破坏,使土失去稳定时,桩土体系便处于破坏状态。4、破坏机理桩土相对刚度的不同,桩土体系的破坏机理及工作状态分为二类:刚性短桩:桩的抗弯刚度比地基土刚度大很多,在水平力作用下,桩身象刚 体一样绕桩上某点转动或平移而破坏;此类桩的水平
22、承载力由桩周土的强度 控制;弹性长桩:桩的抗弯刚度与土刚度相比较具柔性,在水平力作用下,桩身发 生挠曲变形,桩下段嵌固于土中不能转动;此类桩的水平承载力由桩身材料 的抗弯强度和桩周土的抗力控制。2011年江苏省地基基础检测人员培训2.基础知识2 3 基本理论2.3.3 温荷载作用下的单桩工作机理4、破坏机理对于钢筋混凝土弹性长桩,因其抗拉强度低于轴心抗压强度,所以在水平 荷载作用下,桩身的挠曲变形将导致桩身截面受拉侧开裂,然后渐趋破坏;当设计采用这种桩作为水平承载桩时,除考虑上部结构对位移限值的要求外,还应根据结构构件的裂缝控制等级,考虑桩身截面开裂的问题;但对抗弯性能好的钢筋混凝土预制桩和钢
23、桩,因其可忍受较大的挠曲变形 而不至于截面受拉开裂,设计时主要考虑上部结构水平位移允许值的问题。2011年江苏省地基基础检测人员培训2.基础知识2 3 基本理论2.3.3 温荷载作用下的单桩工作机理4、影响桩水平承载力的因素截面刚度、材料强度、桩侧土质条件、桩的入土深度、桩顶约束条件工程中通过静载试验直接获得水平承载力的方法因试验桩与工程桩边界条 件的差别,结果很难完全反应工程桩实际工作情况;此时可通过静载试验 测得桩周土的地基反力特性,即地基土水平抗力系数(它反映了桩在不同 深度处桩侧土抗力和水平位移的关系,可视为土的固有特性),为设计部 门确定土抗力大小进而计算单桩水平承载力提供依据。水平
24、静载试验一般按设计要求的水平位移允许值控制加载,为设计提供依 据的试验桩宜加载至桩顶出现较大的水平位移或桩身结构破坏。2011年江苏省地基基础检测人员培训LOGO2.基础知识2 3 基本理论2.3.4地基受竖向荷载的变形特性1、建筑物地基中作用有两种应力一种是土体自重作用下的应力(自重应力),另一种是建筑物荷载作用下地基 土中超过自重应力的那一部份应力 增量称之附加应力。通常地基土在自重应力作用下的 变形已经完成,建筑物荷载作用所 引起的附加应力是地基土产生新的 变形的根源。2011年江苏省地基基础检测人员培训LOGO2.基础知识2 3 基本理论2.3,4地基受竖向荷载的变形特性1、建筑物地基
25、中作用有两种应力基础底面下地基土中附加应力分布随深度具有非线性扩散性质。条形基础:H=1.5B时,Pj=O,5Po,主要受力层3B。独立基础:H=0.5B时,Pj=O,5Po,主要受力层152.0B。地基浅层平板载荷试验往往只反映了建筑物下浅层地基的变形特性当地基的主要受力层由性质相差悬殊的多层土组成时,宜分层进行载 荷试验或用不同面积的载荷板在同一试验深度进行。也可以补充其它 原位测试手段,如轻便触探、标贯试验、静力触探等,对建筑场地的 变形特征作出综合判定。2011年江苏省地基基础检测人员培训LOGO2.基础知识2 3 基本理论2.3.4地基受竖向荷载的变形特性2、地基受竖向荷载作用变形的
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