地基基础地基静载荷试验

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1、LOGO 地基静载荷试验地基静载荷试验 张永乐 江苏省建苑岩土工程勘测有限公司 （原江苏省建筑设计院勘察分院） * LOGO *2 Contents 第一节 概述1 第二节 基本理论2 第三节 静载试验仪器设备 3 4 第六节 报告的编写、审签、资料归档 第五节 数据的处理与资料整理5 第四节 现场检测技术方法 6 * LOGO *3 第一节第一节 概述概述 一、地基、处理地基与复合地基的基本概念 * LOGO *4 第一节第一节 概述概述 地基：在建筑物下支承建筑物基础的土体或岩体称之建筑物地 基。 地基处理:为提高地基土的承载力，改善其变形性质或渗透性 质而采取的人工处理地基的方法称为。

2、地基处理对象:软弱地基（由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填 土或其它高压缩性土层构成的地基），特殊土地基（湿陷性黄土 地基、膨胀土地基等） 。 建筑物地基分为两类：未经加固处理即能满足建筑物荷载要求 的地基称之天然地基，这类地基从工程地质特性不同又分为：一 般粘性土地基、砂类土或碎石类土地基、软弱地基、山区地基、 湿性黄土地基、季节性冻土地基、膨胀土地基等；经人工处理后 的建筑物地基，例如填土地基、石灰桩或灰土挤密地基、强夯地 基等称之人工地基。 一、地基、处理地基与复合地基的基本概念 * LOGO *5 第一节第一节 概述概述 处理地基由同一种材料组成，可以由单一土体或其它加 固材料，如水泥等与

3、土体均匀混合组成的人工地基。如强夯 地基、换填垫层地基、排水固结地基、压密注浆地基等。这 类地基的承载特性类似于承载力较高的天然地基，它具有加 固区土体性质得到全面改良、物理力学性质基本均一，已构 成了加固区范围内的均质地基。 复合地基是指天然地基在地基处理过程中部分土体被增 强或被置换，或在天然地基中设置加筋材料而形成的由地基 土和增强体两部分组成的人工地基。在荷载作用下，土体和 增强体共同承担荷载的作用。根据地基中增强体的方向又可 分为水平向增强体复合地基和竖向增强体复合地基。 一、地基、处理地基与复合地基的基本概念 * LOGO *6 第一节第一节 概述概述 复合地基按桩体强度可分为柔性

4、桩复合地基和刚性桩复合地基 两类。柔性桩复合载基的桩体强度小于外荷载，在外荷载作用 下产生鼓胀破坏；刚性桩复合地基的桩体强度大于外荷载，在 外荷载作用下产生刺入破坏。 复合地基承载力特征值应通过现场复合地基载荷试验确定，也 可用竖向增强体（桩体）和其周边土的载荷试验结果结合经验 确定。复合地基载荷试验，是确定复合地基承载力的基本方法 ，根据建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB50202- 2002）规定，单桩复合地基载荷试验的检测数量通常按竖向增 强体（桩体）总数的0.5%-1.0%内选择，重要工程取高值，一 般工程取低值。除作复合地基载荷试验外，尚应对竖向增强体 （桩体）作一定数量的桩身质

5、量检验。 一、地基、处理地基与复合地基的基本概念 * LOGO *7 第一节第一节 概述概述 复合地基与桩基都是采用以桩的形式处理地基，但后者 属于基础范畴，两者有本质区别。复合地基中高粘结强度的 桩体与基础往往不是直接接触的，而是通过厚度为20 30cm的垫层（碎石或砂石垫层）来过渡，而桩基中桩体与 基础直接相连成整体。复合地基中桩体（竖向增强体）顶部 应设褥垫层，以使桩体（竖向增强体）与地基土共同发挥承 载作用。通过褥垫层厚度的改变，可以调节桩、土竖向荷载 的分担比例。严格说来，复合地基是由桩、桩间土和褥垫层 共同组成的。 一、地基、处理地基与复合地基的基本概念 * LOGO *8 第一节

6、第一节 概述概述 建筑物地基分为两类： 天然地基:一般粘性土地基、砂类土或碎石类土地基、软 弱地基、山区地基、湿性黄土地基、季节性冻土地基、膨胀 土地基等； 人工地基:填土地基、石灰桩或灰土挤密地基、强夯地基 等称之人工地基。 复合地基按桩体强度可分为柔性桩复合地基和刚性桩复 合地基两类。 二、地基、复合地基的主要类型 * LOGO *9 第一节第一节 概述概述 二、地基、复合地基的主要类型 序号人工处理方法备注序号人工处理方法备注 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1

7、5灰土挤密桩法复合地基 6振冲法复合地基16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 其他地基处理方法：既有建筑地基基础加固技术规范JGJ 1232000 注浆法、锚杆静压桩法、树根桩法、坑式静压桩法 * LOGO *10 第二节第二节 基本理论基本理论 v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，

8、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。 一、地基变形的基本概念 * LOGO *11 第二节第二节 基本理论基本理论 v 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。据实测资料证实:条形基础在1.5倍基础宽度深处的 附加应力相当于基底压力的50%左右，主要受力层相当于 条形基础下3倍基宽的深度。独立基础在深度0.5倍基础宽 度处的附加应力相当于基底压力的50%左右，主要受力层 相当于独立基础下1.5倍到2倍基础宽度的深度。可见地基 载荷试验（方形或园形压板）的结果主要反映了压板下 1.5-2.0倍基宽深度范围内持力层的变形特性。两倍压板宽 度以下，附加应力

9、已减小到基底压力的10%以下，已可以 不考虑附加应力对地基变形的影响。对于0.5m2的承压板 ，有效影响深度约1.101.50m。 一、地基变形的基本概念 * LOGO *12 第二节第二节 基本理论基本理论 v 由此可见，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。为了了解深部地基的承载力和变 形特征，在有条件的地方，可以进行深层平板载荷试验。 一、地基变形的基本概念

10、 * LOGO *13 第二节第二节 基本理论基本理论 地基变形的三阶段 v 直线变形阶段（压密阶段）：地 基土在竖向荷载作用下的变形近于直线 关系，此时地基土的变形是由于土的孔 隙体积的减小即压密所引起。 v 局部剪切阶段：随荷载增大，地基变 形迅速增大。此时压板下地基土在发生 压密的同时，压板两侧基础边缘处的应 力首先达到极限平衡，土体产生剪切而 发生塑性变形区，并随荷载的增加，塑 形变形区范围逐渐扩大，下沉量显著增 大。对软土地基，在竖向荷载作用下， 基础底板下的地基土除产生竖向变形外 ，还会产生较大的侧向位移，加速了地 基础的沉降。 v 完全破坏阶段：压板连续急剧下沉， 即地基土中的塑

11、性变形区不断扩大。 一、地基变形的基本概念 * LOGO *14 第二节第二节 基本理论基本理论 地基变形的三阶段 v 在软弱地基土中，基础的竖向位移产生沿基础周边的竖向 剪切，使基础不断向下刺入。在压缩性较小的密实砂土或 粘性土地基中，由于塑性区的不断扩大而形成连续滑动面 ，土从载荷压板下挤出来，形成隆起的土堆，此时地基完 全破坏，即基础压板丧失稳定，如图2-1中的bc（）阶 段。 v 显然，作用在基础底面上的实际荷载绝不容许达到极限荷 载pu，而应有一定的安全系数，一般安全系数采用23 ，（GB50007-2002）虽末提出安全系数的明确概念，但 从地基土层承载力特征值取极限荷载值的一半足

12、以说明， 地基土层承载力特征值取值时采用的安全系数为2。一般 情况下，地基变形的三个阶段是难以明确划分的，只有对 砂土和密实的粘性土地基比较典型。 一、地基变形的基本概念 * LOGO *15 第二节第二节 基本理论基本理论 v 复合地基在刚性基础下的变形特性比较复 杂，随桩体与土体的相对刚度（如桩体材 料性质、桩土应力比、面积置换率等因素 ）的变化而变化。根据桩体材料性质，可 将复合地基分为： v （1）散体材料桩复合地基：有碎石桩（ 振冲、挤密、干振）复合地基、碴土桩及 砂桩复合地基、强夯置换墩体复合地基、 柱锤冲扩桩复合地基等； v （2）一般粘结强度桩复合地基：有灰土 桩复合地基、石灰

13、桩复合地基、土挤密桩 复合地基、水泥土桩（深层搅拌桩、粉喷 桩）复合地基、夯实水泥土桩复合地基等 ； v （3）高粘结强度桩复合地基：有CFG（ 水泥、粉煤灰、碎石）桩复合地基、素砼 桩复合地基、碎石压力灌浆桩（树根桩） 复合地基等。 二、 复合地基变形特性 * LOGO *16 第二节第二节 基本理论基本理论 l复合地基承载力大小，取决于桩体刚度与桩周土体刚度间的匹配关系。 l通常对复合地基施加竖向荷载后，随时间的增长，桩土间应力会相对转 移。 荷载施加初期，土承担的荷载大于桩承担的荷载。随着荷载的增加，应 力逐渐向桩体转移，桩间土承担的荷载比例逐渐减少，桩承担的荷载比例 逐渐增大。当桩和土

14、承担的荷载各占50%之后，在桩身强度满足的条件下 ，随着桩长的增加，桩承担的荷载势必愈来愈大于桩间土承担的荷载。 同样，当竖向荷载达到一定的量值后，在恒定的荷载作用下，桩承担荷 载比（p）随桩长增加、桩距减小、土体强度降低、褥垫层厚度减小而增 大。为了充分发挥复合地基中桩土的共同作用，以获得最佳的经济指标， 桩体强度和桩长应根据桩周土体的强度作适当调整，使桩土应力比处于相 对合理。 二、 复合地基变形特性 * LOGO *17 第二节第二节 基本理论基本理论 1、复合地基参数物理意义 （1）桩土应力比n：复合地基竖向荷载中，作用于桩顶应力与作用于桩 间土应力之比称为桩土应力比。复合地基中桩土应

15、力比不是常数。通 常柔性桩的桩土应力比n10，刚性桩的桩土应力比n为1540。 （2）面积置换率m：复合地基中桩体所占据的面积与桩土总面积之比称 为平均面积置换率。面积置换率反映了复合地基中桩体的面积分布密 度。一般来说，在同一建筑场地在同等条件下，面积置换率愈高，复 合地基加固效果愈好。面积置换率的采用，必须考虑复合地基中竖向 增强体与土体的协调作用，不是面积置换率愈高愈好。 三、复合地基参数计算 （3）等效影响园直径de：是指复合地基中与加固单元体（一根桩及 桩周加固土体）面积相等的园面积的直径，是确定复合地基载荷试验 承压板面积的重要参数。 * LOGO *18 第二节第二节 基本理论基

16、本理论 2、复合地基参数计算 三、复合地基参数计算 * LOGO *19 第三节 试验仪器设备 v 各类地基或基桩竖向载荷试验的装置通常由加荷稳压装置 、反力装置和观测装置三部份组成。 v 加荷稳压装置包括刚性承压板、立柱、油压千斤顶及稳压 器等。 v 反力装置通常采用堆重系统或地锚（锚桩）系统。 v 观测装置包括位移传感器（或大量程百分表）、基准梁、 基准桩等。位移传感器或百分表固定在基准梁上，位移传 感器或百分表的触杆应与光滑平面接触。 v 基准梁的一端固定在基准桩上，另一端应与基准桩简支， 并远离沉降影响区。 一、主要仪器设备 * LOGO *20 第三节 试验仪器设备 v 检测单位承接地基或基桩载荷试验后，应首先到现场进行踏勘，详细 收集建筑场地的工程地质资料，以掌握试验区土层分布、土层性质、 持力层的承载特性等。对于桩基工程，还应掌握桩的入土深度与桩周 及桩端土层的关系，掌握桩的设计与施工参数，包括桩长、桩型、截 面尺寸等其他一切影响基桩承载力的因素，如桩身施工质量、桩的入 土时间、桩的打入程序、试桩在群桩中的位