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地基基礎(chǔ)工程施工試驗(yàn)與檢測
(一)地基土的物理性質(zhì)試驗(yàn)和檢測方法
1.地基土最佳含水量時(shí)的最大干密度測定
擊實(shí)試驗(yàn)是控制地基壓實(shí)質(zhì)量不可缺少的重要試驗(yàn)項(xiàng)目。
擊實(shí)試驗(yàn)方法分兩種,即:輕型擊實(shí)法和重型擊實(shí)法。
土樣的干密度與含水量的ρd-ω關(guān)系曲線,曲線上峰值點(diǎn)的縱、橫坐標(biāo)分別表示土的最大干密度和最佳含水量。
當(dāng)試樣中粒徑大于5mm的土質(zhì)量小于或等于試樣總質(zhì)量的30%時(shí),需要校正最大干密度及最佳含水量。
2.土的含水量試驗(yàn)
土的含水量是土在105~110℃下烘至恒定質(zhì)量時(shí)所失去的水分質(zhì)量與達(dá)到恒定質(zhì)量后干土質(zhì)量的比值,以百分?jǐn)?shù)表示。
土的含水量試驗(yàn)應(yīng)以烘干法為室內(nèi)試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)方法。在工地如無烘箱設(shè)備或要求快速測定含水率時(shí),可依土的性質(zhì)和工程情況分別采用酒精燃燒法、紅外線照射法、炒干法、實(shí)容積法、微波加熱法、碳化鈣氣壓法等。
3.石灰土及石灰類混合料最大干密度和最佳成型含水量的測定
石灰土及摻入一定比例的碎(礫)石,天然砂礫或工業(yè)廢渣等石灰類混合料,并按其不同的粒徑選擇擊實(shí)儀具。采用不同規(guī)格的擊實(shí)儀具進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn),所獲得的擊實(shí)功基本上能符合重型擊實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。試件干密度參照土的干密度計(jì)算公式計(jì)算。
4.壓實(shí)度試驗(yàn)
壓實(shí)度反映了現(xiàn)場壓實(shí)后填筑材料的密度狀況,壓實(shí)度越高,密度越大,材料整體性能越好。
施工現(xiàn)場測定土料、無機(jī)結(jié)合料、砂礫混合料及瀝青混合料等的壓實(shí)度,一般有環(huán)刀法、灌砂法、直接稱量法、蠟封稱量法、取土器法和水袋法等。
(1)環(huán)刀法
一般黏性土,多采用環(huán)刀法。適用于建筑物、構(gòu)筑物、土路基、基坑填土、溝槽回填土等的壓(夯、振)實(shí)度測定。
(2)灌砂法
在現(xiàn)場條件下,對(duì)于粗料,采用灌砂法測定其密度。適用于砂石基層、碎(礫)石基層、瀝青結(jié)合料基層和面層等。
(二)地基土承載力試驗(yàn)
地基土承載力試驗(yàn)用承壓板現(xiàn)場試驗(yàn)確定地基土的承載力。地基土載荷試驗(yàn)要點(diǎn)如下:
(1)試驗(yàn)基坑寬度不應(yīng)小于承壓板寬度或直徑的3倍。應(yīng)保持試驗(yàn)土層的原狀結(jié)構(gòu)和天然濕度。宜在擬試壓表面用粗砂或中砂層找平,其厚度不超過20mm。
(2)加荷分級(jí)不應(yīng)少于8級(jí)。最大加載量不應(yīng)小于設(shè)計(jì)要求的兩倍。
(3)每級(jí)加載后,按間隔10min、10min、10min、15min、15min,以后為每隔半小時(shí)測讀一次沉降量。當(dāng)在連續(xù)2h內(nèi),每小時(shí)的沉降量小于0.1mm時(shí),則認(rèn)為已趨穩(wěn)定,可加下一級(jí)荷載。
(4)當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時(shí),即可終止加載:
1)承壓板周圍的土明顯地側(cè)向擠出;
2)沉降S急驟增大,荷載-沉降(P-S)曲線出現(xiàn)陡降段;
3)在某一荷載下,24h內(nèi)沉降速率不能達(dá)到穩(wěn)定;
4)沉降量與承壓板寬度或直徑之比大于或等于0.06。
當(dāng)滿足前三種情況之一時(shí),其對(duì)應(yīng)的前一級(jí)荷載定為極限荷載。
(5)承載力特征值的確定:
1)當(dāng)P-S曲線上有比例界限時(shí),取該比例界限所對(duì)應(yīng)的荷載值;
2)當(dāng)極限荷載小于對(duì)應(yīng)比例界限的荷載值的2倍時(shí),取荷載極限值的一半;
3)當(dāng)不能按上述方法確定時(shí),壓板面積為0.25~0.50m2時(shí),可取沉降量與承壓板寬度或直徑之比S/b = 0.01~0.015所對(duì)應(yīng)的荷載值;但其值不應(yīng)大于最大加載量的一半。
(6)同一土層參加統(tǒng)計(jì)的試驗(yàn)點(diǎn)不應(yīng)少于3點(diǎn),當(dāng)試驗(yàn)實(shí)測值的極差不超過其平均值的30%時(shí),取此平均值作為地基承載力特征值。
(三)樁基承載力試驗(yàn)
樁基靜承載力試驗(yàn)包括單樁靜承載力試驗(yàn)和單樁動(dòng)測試驗(yàn)。樁基應(yīng)進(jìn)行承載力和完整性檢測。
1.單樁靜承載力試驗(yàn)
樁的靜承載力試驗(yàn),在同一條件下,試樁數(shù)不宜少于總樁數(shù)的1%,并不應(yīng)少于2根,工程總樁數(shù)50根以下不少于2根。試驗(yàn)內(nèi)容有:單樁垂直靜承載力試驗(yàn)、單樁抗拔承載力試驗(yàn)、單樁浸水靜承載力試驗(yàn)和單樁水平靜承載力試驗(yàn)等。
(1)單樁抗壓靜承載力試驗(yàn)
其目的是為求得單樁承載力特征值。單樁抗壓靜承載力試驗(yàn)設(shè)備與地基土現(xiàn)場承載力試驗(yàn)一樣,包括加荷與穩(wěn)壓系統(tǒng)、測量系統(tǒng)和反力系統(tǒng)。
(2)單樁抗拔承載力試驗(yàn)
抗拔力作用下樁的破壞有兩種形式:一是地基變形帶動(dòng)周圍土體被拔出;二是樁身強(qiáng)度不夠,樁身被拉裂或拉斷??拱纬休d力試驗(yàn)方法與壓力試驗(yàn)相同,只是荷載的方向相反。
(3)單樁水平靜承載力試驗(yàn)
其目的是采用接近于單樁實(shí)際工作條件的試驗(yàn)方法,來確定單樁的水平承載力和地基土的水平抗力系數(shù),并可測得樁身應(yīng)力變化情況,求得樁身彎矩分布圖。
(4)單樁靜承載力試驗(yàn)步驟
1)結(jié)合實(shí)際條件和試驗(yàn)內(nèi)容,選定試驗(yàn)設(shè)備;
2)規(guī)定承載力試驗(yàn)條件,一般應(yīng)通過試樁進(jìn)行驗(yàn)證后再修訂試驗(yàn)條件;
3)加荷與卸荷;
4)資料整理:試驗(yàn)原始記錄表、試驗(yàn)概況、繪制荷載變形曲線(P-S曲線)等;
5)檢測數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用。
2.單樁動(dòng)測試驗(yàn)
在采用各種動(dòng)測法時(shí),應(yīng)遵循下列原則:應(yīng)做足夠數(shù)量的動(dòng)靜對(duì)比試驗(yàn),以檢驗(yàn)方法本身的準(zhǔn)確程度,并確定相應(yīng)的計(jì)算參數(shù)或修正系數(shù)。試驗(yàn)本身可重復(fù),系非破損試驗(yàn),方法簡便快捷。
目前,根據(jù)樁基激振后樁土的相對(duì)位移或樁身所產(chǎn)生的應(yīng)變量不同,國內(nèi)已用于工程檢驗(yàn)的動(dòng)測法分為高應(yīng)變和低應(yīng)變兩大類。
(1)高應(yīng)變動(dòng)測
適用于檢測基樁的豎向抗壓承載力和樁身完整性。監(jiān)測預(yù)制樁打入時(shí)的樁身應(yīng)力和錘擊能量傳遞比,為沉樁工藝參數(shù)及樁長選擇提供依據(jù)。
1)檢測數(shù)量:在地質(zhì)條件相近、樁型和施工條件相同時(shí),不宜少于總樁數(shù)5%,且不應(yīng)少于5根。對(duì)于一柱一樁的建筑物、構(gòu)筑物,應(yīng)全部進(jìn)行完整性檢測;對(duì)于非一柱一樁的建筑物、構(gòu)筑物,當(dāng)工程地質(zhì)條件復(fù)雜或?qū)痘┕べ|(zhì)量有疑問時(shí),應(yīng)增加試樁數(shù)量。
2)檢測方法:
①檢測前必須檢查儀器的使用狀態(tài)。每年應(yīng)由國家法定計(jì)量單位進(jìn)行標(biāo)定,精度要達(dá)2%以上。試驗(yàn)用錘擊必須具備足夠的錘擊能量。
②對(duì)需進(jìn)行檢測的混凝土灌注樁,樁身混凝土強(qiáng)度滿足大于等于28d的強(qiáng)度,樁頂必須處理,要鑿除頂部強(qiáng)度較低的混凝土,將樁接長至地坪以上1.5~2倍樁徑處,樁頂高度應(yīng)滿足錘擊高度的要求。所有主筋均需接至樁頂保護(hù)層以下并對(duì)樁頂進(jìn)行加強(qiáng)保護(hù),樁頂混凝土強(qiáng)度≥C30。同時(shí)在錘與樁頂之問設(shè)置有效墊層。
③在樁身兩側(cè)對(duì)稱安裝兩只加速傳感器和應(yīng)變傳感器。它們與樁頂之間的距離應(yīng)≥1.5倍樁徑。在進(jìn)行高應(yīng)變動(dòng)測時(shí),必須同時(shí)量測每次錘擊下樁的最終貫入度。為使樁用土產(chǎn)生塑性變形,單擊貫入度不宜小于2.0mm。在檢測過程中,要不斷比較樁身材料實(shí)測阻抗與理論阻抗的關(guān)系。錘擊時(shí)實(shí)測力與速度峰值應(yīng)成正比,如果不符,應(yīng)立即停錘檢查。高應(yīng)變?cè)囼?yàn)應(yīng)采用實(shí)測曲線擬合分析確定CASE阻尼系數(shù)值,擬合計(jì)算樁數(shù)不宜少于試樁總數(shù)30%并不少于5根。
④結(jié)果評(píng)定:①應(yīng)力不應(yīng)有負(fù)值;②應(yīng)力和速度的尾部應(yīng)歸零;③一般情況下t1-t2時(shí)間段(速度曲線)在F(t) 的下方;④信號(hào)前沿,Z·V(t)和F(t)曲線基本重合,且共同達(dá)到峰值;⑤FMX(最大打擊力)與FHM(根據(jù)錘擊動(dòng)量估算的最大打擊力)接近;⑥最大的動(dòng)位移超過2~5mm;⑦信號(hào)無交流震蕩干擾;⑧樁底反射明顯;⑨信號(hào)不削頂;⑩用擬合法時(shí),計(jì)算與實(shí)測的錘擊數(shù)接近,且擬合曲線完成或擬合系數(shù)值,灌注樁不宜大于5%,預(yù)制樁不宜大于3%。
(2)低應(yīng)變動(dòng)測
低應(yīng)變動(dòng)測主要采用彈性波反射法,對(duì)各類混凝土樁進(jìn)行質(zhì)量普查,檢查樁身是否有斷樁、夾泥、離析、縮頸等缺陷存在。確定缺陷位置,對(duì)樁身完整性作出分類判別。
1)檢測數(shù)量。
采用隨機(jī)采樣的方式抽檢。
①柱下三樁或三樁以下的承臺(tái)抽檢樁數(shù)不應(yīng)少于一根。(新增)
②對(duì)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí),或地質(zhì)條件復(fù)雜,成樁質(zhì)量可靠性低的灌注樁,動(dòng)測樁數(shù)不應(yīng)少于總樁數(shù)的30%,且不得少于20根。其他樁基工程的抽檢數(shù)量不應(yīng)少于總樁數(shù)的20%且不得少于10根。
③對(duì)于端承型大直徑灌注樁,在以上抽檢范圍內(nèi),采用鉆芯、聲波透射法進(jìn)行檢測,抽檢數(shù)量不應(yīng)低于受檢總樁數(shù)的10%。將具備獨(dú)立施工條件并能形成獨(dú)立使用功能的工程劃分為單位工程,將單位工程中能形成獨(dú)立使用功能的部分劃分為若干子單位工程,對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)收。(新增)
動(dòng)測結(jié)果不合格的樁比例過高時(shí)(占抽檢總數(shù)5%以上),宜以相同的百分比進(jìn)行擴(kuò)大抽檢,設(shè)計(jì)單位認(rèn)為需要時(shí),可擴(kuò)大到普檢。
對(duì)同工程中同一批樁中有疑義的樁,宜采用多種方法同時(shí)進(jìn)行檢測,并進(jìn)行綜合分析。
2)檢測方法。檢測前,先進(jìn)行截樁處理至設(shè)計(jì)標(biāo)高,鑿去疏松部分后用砂輪磨平,安裝傳感器、放大器、數(shù)據(jù)采集裝置、記錄顯示器(目前常用的PIT動(dòng)測儀已一體化)。然后在樁頂施加沖擊力產(chǎn)生應(yīng)力波,應(yīng)力波沿樁身傳播至樁底或遇界面產(chǎn)生反射信號(hào),再由傳感器接收,經(jīng)分析計(jì)算,產(chǎn)生檢測結(jié)論。
3)結(jié)果評(píng)定:根據(jù)時(shí)域波形,比較入射波與反射波到達(dá)時(shí)刻及其振幅、相位、頻率等特征,進(jìn)行判斷和計(jì)算;而波阻抗Z=ρVA,ρ為密度、V為速度、A為截面積。顯然,波阻抗的差異主要來源于密度、面積的變化。當(dāng)樁的密度變化大時(shí),就可能存在著混凝土的疏松、夾泥、離析等;面積變化大時(shí),就可能存在擴(kuò)頸、縮頸、裂縫、斷柱等。波阻抗差異越大,反射信號(hào)就越強(qiáng)烈。
完整性良好的單樁具有下列特征:
①樁底反射明顯,無缺陷反射波存在;
②波形規(guī)則,波列清晰,完整樁之間波形特征相似;
③樁身混凝土平均波速較高。
完整性存在缺陷的樁具有下列特征:①樁的界面反射明顯,反射信號(hào)到達(dá)要小于樁底反射時(shí)刻;
②波形受到干涉,波的振幅、相位、頻率相對(duì)正常樁的波形出現(xiàn)異常,缺陷嚴(yán)重時(shí),易形成多次反射,振幅較大。
低應(yīng)變動(dòng)測樁身質(zhì)量評(píng)定等級(jí)分為四類:
①無缺陷的完整樁;
②有輕度缺陷,但基本不影響原設(shè)計(jì)樁身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的樁;
③有明顯缺陷,影響原設(shè)計(jì)樁身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的樁(可部分利用或降級(jí)使用);
④有嚴(yán)重缺陷的樁(廢樁)。
(責(zé)任編輯:fky)
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