建筑基桩检测技术规范 JGJ106-2014

A.0.1 桩身内力测试适用于桩身横截面尺寸基本恒定或已知的桩。
A.0.2 桩身内力测试宜根据测试目的、试验桩型及施工工艺选用电阻应变式传感器、振弦式传感器、滑动测微计或光纤式应变传感器。
A.0.3 传感器测量断面应设置在两种不同性质土层的界面处，且距桩顶和桩底的距离不宜小于1倍桩径。在地面处或地面以上应设置一个测量断面作为传感器标定断面。传感器标定断面处应对称设置4个传感器，其他测量断面处可对称埋设2个～4个传感器，当桩径较大或试验要求较高时取高值。
A.0.4 采用滑动测微计时，可在桩身内通长埋设1根或1根以上的测管，测管内宜每隔1m设测标或测量断面一个。
A.0.5 应变传感器安装，可根据不同桩型选择下列方式：
    1. 钢桩可将电阻应变计直接粘贴在桩身上，振弦式和光纤式传感器可采用焊接或螺栓连接固定在桩身上；
    2. 混凝土桩可采用焊接或绑焊工艺将传感器固定在钢筋笼上；对采用蒸汽养护或高压蒸养的混凝土预制桩，应选用耐高温的电阻应变计、粘贴剂和导线。
A.0.6 电阻应变式传感器及其连接电缆，应有可靠的防潮绝缘防护措施；正式测试前，传感器及电缆的系统绝缘电阻不得低于200MΩ。
A.0.7 应变测量所用的仪器，宜具有多点自动测量功能，仪器的分辨力应优于或等于1με。
A.0.8 弦式钢筋计应按主筋直径大小选择，并采用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，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(拉力)与频率之间的关系。
A.0.9 带有接长杆的弦式钢筋计宜焊接在主筋上，不宜采用螺纹连接。
A.0.10 滑动测微计测管的埋设应确保测标同桩身位移协调一致，并保持测标清洁。测管安装可根据下列情况采用不同的方法：
    1. 对钢管桩，可通过安装在测管上的测标与钢管桩的焊接，将测管固定在桩壁内侧；
    2. 对非高温养护预制桩，可将测管预埋在预制桩中；管桩可在沉桩后将测管放入中心孔中，用含膨润土的水泥浆充填测管与桩壁间的空隙；
    3. 对灌注桩，可在浇筑混凝土前将测管绑扎在主筋上，并应采取防止钢筋笼扭曲的措施。
A.0.11 滑动测微计测试前后，应进行仪器标定，获得仪器零点和标定系数。
A.0.12 当桩身应变与桩身位移需要同时测量时，桩身位移测试应与桩身应变测试同步。
A.0.13 测试数据整理应符合下列规定：
    1. 采用电阻应变式传感器测量，但未采用六线制长线补偿时，应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. 采用弦式钢筋计测量时，应根据率定系数将钢筋计的实测频率换算成力值，再将力值换算成与钢筋计断面处混凝土应变相等的钢筋应变量。
    3. 采用滑动测微计测量时，应按下列公式计算应变值：

    式中：e——仪器读数修正值；
          e＇——仪器读数；
          z₀——仪器零点；
          K——率定系数；
          ε——应变值；
          e₀——初始测试仪器读数修正值。
    4. 数据处理时，应删除异常测点数据，求出同一断面有效测点的应变平均值，并应按下式计算该断面处的桩身轴力：

    式中：Q_i——桩身第i断面处轴力(kN)；
           ——第i断面处应变平均值，长期监测时应消除桩身徐变影响；
          E_i——第i断面处桩身材料弹性模量(kPa)；当混凝土桩桩身测量断面与标定断面两者的材质、配筋一致时，应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)。
    5. 每级试验荷载下，应将桩身不同断面处的轴力值制成表格，并绘制轴力分布图。桩侧土的分层侧阻力和桩端阻力应分别按下列公式计算：

    式中：q_si——桩第i断面与i+1断面间侧阻力(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)。
    6. 桩身第i断面处的钢筋应力应按下式计算：

    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.0.14 指定桩身断面的沉降以及两个指定桩身断面之间的沉降差，可采用位移杆测量。位移杆应具有一定的刚度，宜采用内外管形式：外管固定在桩身，内管下端固定在需测试断面，顶端高出外管100mm～200mm，并能与测试断面同步位移。
A.0.15 测量位移杆位移的检测仪器应符合本规范第4.2.4条的规定。数据的测读应与桩顶位移测量同步。

条文说明

附录A 桩身内力测试

A.0.1 通过内力测试可解决如下问题：对竖向抗压静载试验桩，可得到桩侧各土层的分层抗压侧阻力和桩端支承力；对竖向抗拔静荷载试验桩，可得到桩侧土的分层抗拔侧阻力；对水平静荷载试验桩，可求得桩身弯矩分布，最大弯矩位置等；对需进行负摩阻力测试的试验桩，可得到桩侧各土层的负摩阻力及中性点位置；对打入式预制混凝土桩和钢桩，可得到打桩过程中桩身各部位的锤击拉、压应力。
    灌注桩桩身轴力换算准确与否与桩身横截面尺寸有关，某一成孔工艺对不同地层条件的适应性不同，因此对成孔质量无把握或预计桩身将出现较大变径时，应进行灌注前的成孔质量检测。
A.0.2 测试方案选择是否合适，一定程度上取决于检测技术人员对试验要求、施工工艺及其细节的了解，以及对振弦、光纤和电阻应变式传感器的测量原理及其各自的技术、环境性能的掌握。对于灌注桩，传感器的埋设难度随埋设数量的增加而增大，为确保传感器埋设后有较高的成活率，重点需要协调成桩过程中与传感器及其电缆固定方式相关的防护问题；为了确保测试结果可靠，检测前应针对传感器的防水、温度补偿、长电缆及受力状态引起的灵敏度变化等实际情况，对传感器逐个进行检查和自校。当需要检测桩身某断面或桩端位移时，可在需检测断面设置位移杆，也可通过滑动测微计直接测量。
A.0.4 滑动测微计测管的体积较大，测管的埋设数量一般根据桩径的大小以及桩顶以上的操作空间决定：对灌注桩宜对称埋设不少于2根；对预制桩，当埋设1根测管时，宜将测管埋设在桩中心轴上。对水平静荷载试验桩，宜沿受力方向在桩两侧对称埋设2根测管，测管可不通长埋设，但应大于水平力影响深度。
A.0.5 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。
    应变式传感器可视以下情况采用不同制作方法：
    1. 对钢桩可采用以下两种方法之一：
        1)将应变计用特殊的粘贴剂直接贴在钢桩的桩身，应变计宜采用标距3mm～6mm的350Ω胶基箔式应变计，不得使用纸基应变计。粘贴前应将贴片区表面除锈磨平，用有机溶剂去污清洗，待干燥后粘贴应变计。粘贴好的应变计应采取可靠的防水防潮密封防护措施。
        2)将应变式传感器直接固定在测量位置。
    2. 对混凝土预制桩和灌注桩，应变传感器的制作和埋设可视具体情况采用以下两种方法之一：
        1)在600mm～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有附加应力产生。
        2)直接将电阻应变计粘贴在桩身指定断面的主筋上，其制作方法及要求同本条第1款钢桩上粘贴应变计的方法及要求。
A.0.10 滑动测微计探头直接测试的是相邻测标间的应变，应确保测标能与桩体位移协调一致才能测试得到桩体的应变；同时桩身内力测试对应变测试的精度要求极高，必须保持测标在埋设直至测试结束过程中的清洁，防止杂质污染。对灌注桩，若钢筋笼过长、主筋过细，会导致钢筋笼及绑扎在其上的测管严重扭曲从而影响测试，宜采取措施防范。
A.0.3 电阻应变测量通常采用四线制，导线长度超过5m～10m就需对导线电阻引起的桥压下降进行修正。采用六线制长线补偿是指通过增加2根导线作为补偿取样端，从而形成闭合回路，消除长导线电阻及温度变化带来的误差。
    由于混凝土属于非线性材料，当应变或应力水平增加时，其模量会发生不同程度递减，E_i并非常数，实则为割线模量。因此需要将测量断面实测应变值对照标定断面的应力-应变曲线进行内插取值。
    进行长期监测时，桩体在内力长期作用下除发生弹性应变外，也会发生徐变，若得到的应变中包含较大的徐变量，应将徐变量予以扣除。
A.0.14、A.0.15 两相邻位移杆(沉降杆)的沉降差代表该段桩身的平均应变，通常位移杆的埋设数量有限，仅依靠位移杆测试桩身应变，很难准确测出桩身轴力分布(导致无法详细了解桩侧阻力的分布)。但有时为了了解端承力的发挥程度，可仅在桩端埋设位移杆，通过测得的桩端沉降估计端承力的发挥状况，此外结合桩顶沉降还可确定桩身(弹性)压缩量。当位移杆底端固定断面处桩身埋设有应变传感器时，可得到该断面处桩身轴力Q_i和竖向位移s_i。