Prueba de carga estática de pilotes

El proyecto de cimentación de pilotes es un proyecto oculto. La calidad de la cimentación de pilotes está directamente relacionada con la seguridad del edificio. El refuerzo y el tratamiento después de que se produzcan problemas son difíciles, por lo que la inspección de los cimientos de pilotes es un vínculo importante. en la construcción de proyectos de cimentación de pilotes.

Las pruebas de pilotes de cimentación se pueden dividir aproximadamente en tres métodos:

1. Método directo

Las pruebas de capacidad de carga incluyen: compresión vertical de un solo pilote (extracción) Ensayo de carga estática y ensayo de carga estática horizontal de un solo pilote. La prueba de carga estática de compresión vertical (extracción) de un solo pilote se utiliza para determinar la capacidad de carga última de compresión vertical (extracción) de un solo pilote y determinar si la capacidad de carga vertical de compresión (extracción) de los pilotes de ingeniería cumple con los requisitos de diseño Al mismo tiempo, puede Los sensores de medición de tensión (deformación) están enterrados en el cuerpo del pilote o en la parte inferior del pilote para medir la resistencia del lado del pilote y las varillas de medición del desplazamiento del pilote también se pueden enterrar para medir la resistencia. Desplazamiento de cada sección del cuerpo del pilote. Además de determinar la capacidad de carga horizontal crítica y última de un solo pilote y determinar si la capacidad de carga horizontal de los pilotes de ingeniería cumple con los requisitos de diseño, la prueba de carga estática horizontal de un solo pilote también se utiliza principalmente para suelos de cimentación poco profundos para calcular su resistencia horizontal. coeficiente para análisis Las características de tensión de los pilotes de ingeniería bajo cargas horizontales cuando se incrusta un sensor de medición de deformación en el cuerpo del pilote, también se puede medir la tensión en el cuerpo del pilote bajo la carga correspondiente y se puede medir el momento de flexión del cuerpo del pilote; calculado en consecuencia.

2. Método semidirecto

Basado en la medición dinámica de pilotes, basándose en pruebas de prototipos en sitio, algunos supuestos teóricos y experiencia práctica de ingeniería, y un análisis integral para finalmente obtener Métodos de prueba para probar los resultados del proyecto. Incluye principalmente los dos tipos siguientes:

(1) Método de baja tensión. Implementar excitación transitoria o de estado estacionario de baja energía en la superficie superior del pilote para hacer que el pilote vibre elásticamente dentro del rango elástico, generando así la propagación longitudinal de ondas de tensión; al mismo tiempo, se utilizan teorías de ondas y vibraciones para tomar decisiones; sobre la integridad del cuerpo del pilote. Un método de prueba para la evaluación. Existen: método de onda reflejada, método de impedancia mecánica, método de efecto hidroeléctrico, etc.

(2) Método de alta deformación. Al golpear la parte superior del pilote con un martillo pesado, la magnitud del desplazamiento dinámico del pilote se acerca a la magnitud de asentamiento del pilote de prueba de carga estática convencional, de modo que la resistencia del suelo alrededor del pilote se puede ejercer completamente mediante medición y cálculo. , se puede determinar la resistencia vertical de un solo pilote. Un método de prueba para determinar si la capacidad de carga a compresión cumple con los requisitos de diseño y evaluar la integridad del cuerpo del pilote. Existen: método de pilotes de prueba de penetración con martillo, método de ecuación de ondas y método estático y dinámico, etc. Entre ellos, el método de ecuación de onda es un método de detección de alta tensión comúnmente utilizado en mi país. Sin embargo, estos métodos todavía tienen limitaciones importantes en algunos aspectos y no pueden reemplazar completamente la prueba de carga estática como base de diseño para determinar la capacidad de carga vertical última de un solo pilote.

3. Método indirecto

Con base en los resultados de los ensayos obtenidos por el método directo, combinados con ensayos físicos y mecánicos del suelo o datos de ensayos in situ, mediante análisis estadístico, se dado en un determinado modelo de cálculo. Métodos de estimación basados ​​en fórmulas empíricas o fórmulas semiteóricas y semiempíricas. Por ejemplo, la capacidad de carga y la deformación de un solo pilote se pueden estimar basándose en datos de estudios geológicos. Debido a la complejidad de las condiciones geológicas y ambientales, así como a la gran incertidumbre en el juicio de las condiciones límite, este método sólo es aplicable a la estimación del diseño de ingeniería preliminar.

1. Modos de falla típicos de pilotes de cimentación en ensayos de carga estática y sus características de curva estándar.

En ensayos de carga estática de pilotes, bajo las mismas condiciones de carga, debido a diferentes condiciones geológicas y Las técnicas de construcción pueden mostrar diferentes modos de falla. Por ejemplo, en la prueba de carga estática de compresión vertical de pilotes, las siguientes curvas típicas de carga-desplazamiento (Q-S) se ven comúnmente (Figura 2-14). Cada uno de ellos tiene significados diferentes.

En las Figuras byc de la Figura 2-14, la capa de soporte del extremo del pilote es una capa de suelo con alta densidad y resistencia (como una capa densa de arena, una capa de guijarros, etc.), mientras que el suelo alrededor del pilote está En una capa de suelo relativamente blanda, la resistencia final representa una gran proporción en este momento, la curva Q-S muestra un tipo de deformación lenta y el extremo del pilote exhibe falla por corte general o falla por corte local bajo la carga última; Figura a, el extremo del pilote y el cuerpo del pilote son del mismo tipo. En las capas de suelo generales, la resistencia final no es grande, la curva Q-S muestra un tipo de caída pronunciada y los extremos del pilote sufren daños por punzonamiento y corte; Daños por punzonamiento y corte de pilotes de fricción en capas de suelo blando o pilotes de apoyo (especialmente aquellos con longitudes mayores). Los pilotes encastrados en roca se dañan debido a la destrucción de la resistencia del material del cuerpo del pilote o a la flexión del mismo. cuerpo del pilote bajo carga extrema; las figuras d y e tienen suelo vacío o sedimento en el extremo del pilote. La resistencia inicial del suelo del extremo del pilote en esta parte es baja y la compresión tiene una alta estabilidad cuando la carga en la parte superior del pilote. El pilote alcanza un cierto valor, el suelo en la parte inferior del pilote se compacta, la resistencia aumenta y la curva Q-S se escalona. Los defectos específicos del cuerpo del pilote también pueden aparecer como una curva Q-S bimodal (como cuando se conectan pilotes). Los pilotes prefabricados con juntas fisuradas y los pilotes colados in situ con fisuras horizontales se cierran gradualmente bajo una determinada carga de prueba).

Figura 2-14 Diferentes modos de falla y características mecánicas de los pilotes de cimentación causados ​​por las mismas condiciones de carga, diferentes condiciones geológicas y técnicas de construcción

Q: carga vertical en la parte superior de un solo Valor del pilote (kN); S: Asentamiento del pilote de cimentación bajo carga vertical (mm); Z: Profundidad bajo la superficie del suelo (m); Qsu: Límite de resistencia lateral del pilote simple (kN); Valor límite de resistencia del extremo del pilote simple (kN); )

Una curva Q-S típica debe tener las siguientes cuatro características (Figura 2-15):

(1) Límite proporcional Qp (también conocido como primer punto de inflexión), es el carga correspondiente al punto final del segmento de línea recta aproximado en la curva Q-S;

(2) La carga de fluencia Qy es la carga correspondiente al punto máximo de curvatura en la curva;

(3) La carga última Qu es la carga correspondiente a un cierto desplazamiento límite Su en la curva, también llamada carga última en ingeniería

(4) La carga de falla Qf es la línea tangente cercana; a la curva La carga correspondiente paralela al eje S es la carga cuando la base del pilote se vuelve inestable.

Bajo tensiones verticales y cargas de extracción, la forma de falla común de un solo pilote es la falla por corte a lo largo de la interfaz pilote-suelo. El pilote se arranca o falla en un plano de corte compuesto. La parte inferior del pilote falla a lo largo de la interfaz pilote-suelo, mientras que la parte superior está cerca del suelo, se produce una falla por corte en forma de cono y el suelo en forma de cono. El cuerpo se separa del cuerpo del suelo que está debajo y se une al cuerpo del pilote. Muévase hacia arriba (Figura 2-22). Cuando la resistencia a la tracción del material del pilote es insuficiente (o el refuerzo es insuficiente), se puede arrancar el pilote. La resistencia a la extracción vertical de diferentes tipos de pilotes es bastante diferente. Por ejemplo, para mejorar la resistencia a la extracción vertical de un pilote extraíble, se pueden utilizar métodos de construcción como la expansión manual del fondo o la expansión mecánica del fondo. un cabezal agrandado en el extremo del pilote para maximizar la resistencia del pilote. El cabezal de expansión inferior resiste la resistencia a la extracción, etc.

El rendimiento de trabajo de un solo pilote bajo carga horizontal se refleja principalmente en la interacción entre el pilote y el suelo. Cuando el pilote sufre un desplazamiento horizontal, el suelo alrededor del pilote también se deformará en consecuencia, lo que resultará en. resistencia del suelo Esto evitará un mayor desarrollo de la deformación horizontal del pilote. En la etapa inicial de carga del pilote, la resistencia del suelo la proporciona el suelo de cimentación cerca del suelo, y la deformación del suelo se encuentra en la etapa elástica a medida que aumenta la carga, aumenta la deformación horizontal del pilote y la deformación de; la superficie del suelo aumenta en consecuencia y el suelo de cimentación comienza a ceder plásticamente. La resistencia del suelo es proporcionada gradualmente por la capa profunda del suelo, y la zona plástica del suelo se expande gradualmente de arriba a abajo, y la sección de momento de flexión máximo se mueve hacia abajo; cuando el momento de la sección transversal del pilote en sí no puede soportar el momento de flexión generado por la carga externa o la resistencia del suelo en el lado del pilote. Cuando la sección del cuerpo del pilote está tensada, se produce agrietamiento lateral (rotura).

Figura 2-15 Curva Q-S típica y sus puntos característicos mecánicos

2. Alcance aplicable de la prueba de carga estática de un solo pilote

En ingeniería de pilotes formales Antes de la construcción, Se deben construir varios pilotes en un sitio con condiciones geológicas representativas para realizar pruebas de carga estática para determinar la racionalidad de los parámetros de diseño y la viabilidad de la tecnología de construcción (si es necesario, la tensión y la tensión del cuerpo del pilote también se pueden medir mientras el pilote cuerpo está enterrado). Sensores o varillas de desplazamiento para deformación, desplazamiento, fuerza de reacción del fondo del pilote, para medir la resistencia lateral de estratificación del pilote y la resistencia final). Si el diámetro y la longitud del pilote de prueba son grandes, se pueden usar pilotes de diámetro mediano y pequeño para simular pilotes de diámetro grande para pruebas de carga estática para reducir los costos de prueba. El estándar nacional "Código para el diseño de cimientos de edificios" (GB 50007-2002) estipula: Para garantizar la confiabilidad del diseño de cimientos de pilotes, excepto para edificios con un grado de diseño de cimientos de C, la penetración estática del cono y los parámetros de prueba de penetración estándar pueden utilizarse para Además de determinar el valor característico de la capacidad de carga vertical de un solo pilote, los valores característicos de la capacidad de carga vertical de un solo pilote de otros edificios deben determinarse mediante la prueba de carga estática vertical de un solo pilote, y el número de pruebas los pilotes en las mismas condiciones no deben ser menos que el número total de pilotes 1% del pilote, y no deben ser menos de 3, la prueba de carga estática que proporciona la base para el diseño debe cargarse hasta la falla, y la prueba debe; llevarse a cabo hasta que se pueda determinar la capacidad de carga última de un solo pilote. Para pilotes de apoyo cuya capacidad de carga está controlada por la resistencia del cuerpo del pilote, la prueba se puede realizar de acuerdo con la carga requerida por el diseño. El número de pilotes detectados no debe ser inferior a 3 en las mismas condiciones, y no debe ser inferior al 1% del número total de pilotes, cuando el número total de pilotes de ingeniería es inferior a 50, no debe ser inferior a 2; .

Para garantizar que el valor estándar real de la capacidad de carga última vertical de un solo pilote cumpla con los requisitos de diseño, se debe realizar una prueba de carga estática de un solo pilote según la importancia del proyecto, las condiciones geológicas y el diseño. requisitos y condiciones de construcción del proyecto. Para proyectos de cimentación de pilotes bajo una de las siguientes circunstancias, se deben utilizar pruebas de carga estática para probar la capacidad de carga vertical de pilotes individuales antes de la construcción:

(1) Pilotes de construcción con grados de diseño de Clase A y Clase B Cimentación;

(2) Construcción de cimientos de pilotes con condiciones geológicas complejas y baja confiabilidad de la calidad de la construcción;

(3) Nuevos tipos de pilotes o nuevas tecnologías adoptadas en la región.

3. Método de prueba de carga estática de compresión de un solo pilote

Los métodos de prueba incluyen principalmente: método de prueba de carga estática de la tabla de carga de lastre; método de prueba de carga estática de reacción del pilote de anclaje (llamado nacionalmente; método de autoequilibrio, consulte la Sección 9).

Los dispositivos de prueba del método de prueba de carga estática en banco de carga (Figura 2-16, Figura 2-17) incluyen principalmente: dispositivos de carga y reacción, y dispositivos de observación del asentamiento de la parte superior del pilote. La carga puede ser proporcionada por gatos, sacos de arena, componentes de hormigón armado, grandes tanques de agua, ladrillos, lingotes de acero y otros objetos de presión. La fuerza de reacción del gato la soportan los pilotes de anclaje y las vigas de reacción. de la parte superior del pilote incluye un indicador de cuadrante o un nivel de precisión, el indicador de cuadrante se instala en la viga de referencia y la marca de observación del asentamiento se establece en consecuencia en la parte superior del pilote.

El dispositivo de reacción de viga de pilote de anclaje (comúnmente conocido como método de pilote de anclaje, Figura 2-16) es el sistema de reacción de carga más comúnmente utilizado para pruebas de carga estática de pilotes moldeados in situ de gran diámetro. Consta de pilotes de prueba, pilotes de anclaje, vigas principales, vigas secundarias, tirantes, jaulas de anclaje (o placas colgantes), gatos, etc. La fuerza de reacción proporcionada por los pilotes de anclaje y los dispositivos de vigas de reacción no debe ser inferior a 1,2 a 1,5 veces la carga de prueba máxima estimada. Cuando se utilizan pilotes de ingeniería como pilotes de anclaje, el número de pilotes de anclaje no debe ser inferior a 4; cuando el valor de la carga de prueba es grande, a veces se requieren 6 o más pilotes de anclaje. El número específico de pilotes de anclaje debe determinarse comprobando la resistencia a la extracción de cada pilote de anclaje. La disposición específica de los pilotes de anclaje debe tener en cuenta no sólo las capacidades del equipo de prueba existente, sino también la resistencia a la extracción de los pilotes de anclaje.

Figura 2-16 Prueba de carga estática de compresión de un solo pilote

Se deben seguir las siguientes normas cuando se utiliza el apilamiento:

(1) Se aplica la carga de apilamiento a La tensión de compresión de la base no debe exceder el valor característico de la capacidad de carga de la base;

(2) El valor límite de la carga del pilote se puede determinar en función de su impacto en el pilote de prueba y el punto de referencia. pila;

( 3) Cuando la carga de apilamiento es grande, se deben usar pilotes (se pueden usar pilotes de ingeniería) como punto de apoyo de la carga de apilamiento;

(4) El máximo La capacidad de extracción o de carga del dispositivo de reacción de prueba debe cumplir con los requisitos de carga de prueba requeridos.

Cuando la carga máxima del pilote de prueba excede la capacidad de extracción del pilote de anclaje, el dispositivo de reacción combinada de presión del pilote de anclaje se puede utilizar para apilar o colgar ciertos pesos en la viga principal y la viga auxiliar. El pilote de anclaje y el peso deben soportar la fuerza de reacción de carga del gato al mismo tiempo para cumplir con los requisitos de carga de prueba. También se pueden utilizar otras formas de dispositivos de reacción, tales como dispositivos de reacción de anclaje al terreno adecuados para pilotes de prueba de menor diámetro. Cuando se utilizan dispositivos de reacción de anclaje al suelo, se debe prestar atención al espacio entre los pilotes de referencia, las varillas de anclaje y los pilotes de prueba que cumplan con las especificaciones (Tabla 2-10 para pilotes empotrados en roca con superficies de roca poco profundas, se pueden utilizar anclajes de roca); utilizado para proporcionar fuerzas de reacción; en proyectos de prensado de pilotes, el peso muerto del martinete estático se puede utilizar como fuerza de reacción para realizar pruebas de carga estática, pero el dispositivo de carga del martinete estático no se puede utilizar directamente. Se deben erigir las vigas principales apropiadas, cargarlas con gatos y colocar los pilotes de referencia. Deben cumplir con las especificaciones.

Figura 2-17 Diagrama de trabajo del sitio de prueba de carga estática de compresión de pilote único nacional y extranjero

Tabla 2-10 Pilote de prueba, pilote de anclaje (o borde del muelle de plataforma de lastre) y distancia entre centros entre el pilote de referencia

Nota: 1. D es el diámetro de diseño o ancho lateral del pilote de prueba, pilote de anclaje o anclaje al suelo, el que sea mayor 2. Si el pilote de prueba o pilote de anclaje Cuando es; un pilote de base expandido o pilotes de discos múltiples, la distancia central entre el pilote de prueba y el pilote de anclaje no debe ser inferior a 2 veces el diámetro del extremo expandido 3. Los valores entre paréntesis se pueden utilizar para pruebas de aceptación de ingeniería; pilotes, y la distancia central entre pilotes para el diseño de pilotes de varias hileras debe ser inferior a 4D 4. Cuando la capacidad de carga de la plataforma de lastre en un sitio de suelo blando es grande, es aconsejable aumentar la distancia entre el borde del contrafuerte y el centro del pilote de referencia y el centro del pilote de prueba, y observe el desplazamiento vertical del pilote de referencia.

La medición del asentamiento debe utilizar un sensor de desplazamiento o un indicador de cuadrante de rango grande. Para un indicador de cuadrante mecánico de rango grande (50 mm), el error de indicación de rango completo y el error de retorno no deben exceder los 40 μm y 8. μm respectivamente, lo que equivale a El error de medición a escala completa no es superior al 0,1% FS y la resolución es mejor o igual a 0,01 mm.

Durante la prueba, la cabeza del pilote a menudo soporta altas cargas verticales y cargas excéntricas. Para garantizar que la prueba no termine debido a daños en la cabeza del pilote, la cabeza del pilote generalmente debe tratarse. Los métodos y soluciones de tratamiento son:

Para pilotes cuadrados prefabricados y pilotes tubulares pretensados, si no se ha realizado el tratamiento de corte del pilote, la calidad de la cabeza del pilote es normal y la capacidad portante de diseño del solo El pilote es razonable, no se requiere tratamiento; los pilotes de tubos pretensados, especialmente los pilotes de tubos pretensados ​​que se han cortado en pilotes, se pueden rellenar con la cabeza del pilote hacia abajo. La altura del relleno del núcleo es generalmente de 1 a 2 m. también se puede colocar durante el relleno del núcleo para aumentar la resistencia de la cabeza del pilote. El hormigón utilizado para el relleno del núcleo debe prepararse de acuerdo con C25~C30.

Figura 2-18 Diagrama estructural de encepados de pilotes

También puede hacer abrazaderas de acero o utilizar encepados de hormigón armado para colocarlas en las cabezas de los pilotes como protección. Los métodos específicos para fabricar encepados de pilotes (Figura 2-18) son los siguientes:

Tratamiento de la cabeza del pilote de concreto: primero se debe cincelar la capa rota suelta y el concreto de baja resistencia en la parte superior del pilote, y el refuerzo principal debe quedar expuesto, y luego se debe enjuagar el pilote. El encepado del pilote debe colarse en la parte superior y el encepado del pilote debe cumplir con los siguientes requisitos:

(1) La superficie superior de. el encepado debe estar nivelado y plano, y el eje central del encepado debe estar estrictamente alineado con el eje central de la parte superior del cuerpo del pilote original. El área debe ser mayor o igual al área de la sección transversal. ​​el cuerpo del pilote original, y la forma de la sección transversal del encepado puede ser circular o cuadrada;

(2) Todos los refuerzos principales del encepado deben pasar directamente debajo de la capa protectora de hormigón de el encepado, como el pilote original. Cuando la longitud del refuerzo principal expuesto no es suficiente, el refuerzo principal debe alargarse soldando cada refuerzo principal debe estar a la misma altura, y el refuerzo principal del encepado debe estar; soldado al refuerzo principal del cuerpo del pilote original de acuerdo con la normativa;

(3) La distancia desde la parte superior del pilote es 1 vez mayor que la del pilote. Dentro del rango de diámetro, debe estar rodeado por 3 Se deben colocar placas de acero de hasta 5 mm de espesor o estribos a 1,5 veces el diámetro del pilote desde la parte superior del pilote. El espacio no debe ser superior a 150 mm. El encepado debe estar provisto de 3 a 5 capas de malla de acero horizontal con un espaciamiento de 80 a 150 mm. Para aumentar su resistencia general;

(4) El grado de resistencia del concreto de encepado de pilotes debe ser de 1 a 2 grados mayor que el del concreto de cuerpo de pilote, y no debe ser inferior a C30.

Reglamento sobre el momento de inicio de la prueba de carga estática de un solo pilote: después de clavar el pilote prefabricado en la cimentación, si es suelo arenoso, se debe realizar después de 7 días si es cohesivo; suelo, depende de la recuperación de la fuerza del suelo Generalmente no será inferior a 15 días para suelo cohesivo blando saturado, no será inferior a 25 días los pilotes moldeados en el lugar solo se pueden realizar después de la el hormigón en el cuerpo del pilote alcanza la resistencia de diseño.

IV. Proceso y resultados de la prueba de carga estática de un solo pilote

Después de instalar todos los equipos de prueba, se debe realizar una inspección exhaustiva. Primero, se aplica una pequeña carga al pilote de prueba para la precarga. El propósito es eliminar el asentamiento del cuerpo que no es del pilote causado por los espacios entre todo el sistema de medición y el propio pilote debido a la instalación, el manejo de la cabeza del pilote y otros factores humanos; eliminar la necesidad de gatos y tuberías de aire en la carretera; revisar las juntas de las tuberías, válvulas, etc. para detectar fugas. Después de que todo sea normal, descargue y reinicie a cero. Después de que la lectura del indicador de cuadrante esté estable, registre la lectura inicial del indicador de cuadrante y haga un registro. Luego podrá comenzar la prueba de carga formal.

El ensayo de carga estática de pilotes generalmente adopta el método de carga sostenida. El método tradicional de prueba de carga estática en mi país es utilizar el método de carga sostenida lenta, pero en las pruebas de aceptación de pilotes de ingeniería, también se permite el método de carga sostenida rápida. En 1985, ISSMFE (Sociedad Internacional de Mecánica de Suelos e Ingeniería de Cimentaciones), basándose en las regulaciones relevantes de pruebas de carga estática en varios países alrededor del mundo, entre los métodos de prueba recomendados, se recomienda que el método de carga de mantenimiento rápido se cargue a la vez. nivel por hora. El estándar de estabilidad es 0,1 mm/20 min. Consulte la Tabla 2-11 para conocer los formularios de registro de pruebas más utilizados. Según los diferentes contenidos de las pruebas (pruebas de compresión, tracción y carga horizontal), la especificación también estipula los métodos específicos del método de carga de mantenimiento.

A continuación se presentan varios métodos comunes de prueba de capacidad de carga estática de compresión de un solo pilote.

Método de prueba de capacidad de carga estática de compresión de un solo pilote:

(1) Método de carga sostenida lenta: el método específico consiste en aplicar la carga al pilote de prueba en etapas de acuerdo con ciertos requisitos. Cada nivel de carga permanece sin cambios hasta que el asentamiento de la parte superior del pilote alcanza un cierto estándar de estabilidad relativa especificado (el asentamiento por hora no excede los 0,1 mm y ocurre dos veces seguidas), y luego se continúa con el siguiente nivel de carga. Cuando se alcanzan las condiciones de prueba de terminación especificadas, se detiene la carga y luego se descarga en etapas hasta que la carga sea cero. El período de prueba es de 3 a 7 días.

Tabla 2-11 Tabla de registro de prueba de carga estática de compresión de un solo pilote

(2) Método de carga de mantenimiento rápido: la carga de prueba no requiere que el asentamiento de cada nivel sea relativamente estable, pero cargue continuamente a intervalos iguales. Las condiciones para terminar la carga son: hay una sección de caída pronunciada donde se puede determinar la carga última o la parte superior del pilote continúa hundiéndose, haciendo imposible continuar con la carga.

(3) Método de tasa de penetración constante: la prueba consiste en mantener la parte superior del pilote penetrando en el suelo a una velocidad constante, cargar continuamente y determinar la carga última de acuerdo con la curva de carga-hundimiento.

(4) Método de prueba de carga y descarga cíclica: algunos realizan ciclos de carga y descarga en parte del intervalo de carga durante cargas de mantenimiento lentas, y algunos repiten los ciclos de carga y descarga después de que cada nivel de carga alcanza la estabilidad; También hay ciclos repetidos de carga y descarga para cada nivel de carga basados ​​en el método de carga de mantenimiento rápido.

1. Método de carga de mantenimiento lento

Realice la carga, descarga y observación de la deformación vertical de acuerdo con las siguientes disposiciones:

(1) Clasificación de carga: La carga debe realizarse por etapas, utilizando cargas iguales nivel por nivel. La carga graduada debe ser 1/10 de la carga máxima o la capacidad de carga máxima estimada, de la cual el primer nivel puede ser el doble de la carga graduada. El "Código para el diseño de cimientos de edificios" revisado (GB 50007-2002) estipula que el grado de carga no debe ser inferior al nivel 8. La carga graduada debe ser de 1/8 a 1/10 de la capacidad de carga máxima estimada; las "Especificaciones técnicas para la construcción de cimientos de pilotes" (JGJ 94-94) estipulan que la carga graduada es de 1/10 a 1/15 de la estimada. capacidad de carga máxima. Obviamente, diferentes especificaciones y diferentes estándares industriales tienen diferentes disposiciones sobre el valor de las cargas graduadas.

Otras regulaciones y requisitos especiales: ① Cuando el fondo del pilote esté apoyado sobre una capa de roca dura (suelo) y el asentamiento del pilote sea muy pequeño, la carga máxima no deberá ser inferior al doble de la carga de diseño. ② Existen requisitos de carga especiales para la prueba de inmersión en carga estática de la capacidad de carga vertical de un solo pilote en áreas de loess colapsables:

Antes de la carga para la prueba de inmersión en carga estática de la capacidad de carga vertical de un solo pilote , se debe confirmar si la base se remojó completamente. Se requiere que antes y después de cargar hasta el valor estimado de la capacidad de carga vertical de un solo pilote, se sumerja agua en el pozo de prueba día y noche para que el suelo alrededor del cuerpo del pilote y en la capa de soporte en la parte inferior de la pila alcanza un estado de saturación. De lo contrario, la capacidad de carga medida mediante la prueba de carga estática vertical de un solo pilote es demasiado grande e insegura.

(2) Observación de deformación: Después de cada nivel de carga, tomar lecturas en intervalos de 5 minutos, 10 minutos y 15 minutos. Después de eso, las lecturas se tomarán cada 15 minutos. hora, se tomarán lecturas cada 30 minutos y se registrarán las hendiduras y grietas en las partes expuestas del cuerpo.

(3) Observación de descarga: el valor de descarga en cada nivel es el doble del valor de carga. Al descargar, cada nivel de carga se mantiene durante 1 hora. Después de medir el asentamiento de la parte superior del pilote a los 15 minutos, 30 minutos y 60 minutos, la carga del primer nivel se puede descargar después de la descarga a cero, el asentamiento residual de; Se debe medir la parte superior de la pila y el tiempo de mantenimiento es de 3 horas, el tiempo de lectura es de 15 minutos, 30 minutos y luego cada 30 minutos.

(4) Estándar de estabilidad relativa para la deformación: si el valor de deformación por hora durante 2 horas consecutivas no supera los 0,1 mm, se considera relativamente estable y se puede agregar el siguiente nivel de carga.

(5) Terminación de las condiciones de carga: Cuando ocurre una de las siguientes situaciones, la carga puede terminarse: ① Cuando hay una sección de caída pronunciada en la curva carga-asentamiento (Q-S) que puede determinar la última capacidad de carga, y El asentamiento total de la parte superior del pilote excede los 40 mm ② Cuando se utiliza el método rápido, bajo la acción de un cierto nivel de carga, el asentamiento de la parte superior del pilote es mayor que 5 veces el asentamiento debajo del pilote; acción del nivel de carga anterior; ③ Cuando se utiliza el método lento, bajo la acción de un cierto nivel de carga, bajo la carga, el asentamiento de la parte superior del pilote es mayor que 2 veces el asentamiento bajo el nivel de carga anterior (es decir, : ΔSn+1/ΔSn≥2; ΔSn es el incremento de asentamiento de la carga de nivel n; ΔSn+1 es el incremento de asentamiento de nivel de carga n+1) y no ha alcanzado la estabilidad después de 24 horas; se ha alcanzado el dispositivo de reacción; ⑤ se ha alcanzado la capacidad de carga máxima requerida por el diseño; ⑥ cuando la curva de carga-asentamiento cambia lentamente, se puede cargar hasta la parte superior total de la pila. La cantidad de asentamiento es de 60 ~ 80 mm. En determinadas circunstancias, se puede cargar según requisitos específicos hasta que la cantidad acumulada de asentamiento en la parte superior del pilote supere los 80 mm. Las curvas Q-S de pilotes largos (extralargos) no empotrados en roca y pilotes de gran diámetro (base ampliada) generalmente muestran un tipo de cambio lento. Debido a la gran relación de esbeltez, el cuerpo blando del pilote y la gran compresión elástica de los pilotes largos (extralargos) no incrustados en roca, cuando el asentamiento de la parte superior del pilote es grande, el desplazamiento del extremo del pilote sigue siendo muy pequeño aunque el diámetro sea grande (; base agrandada) pilotes El desplazamiento del extremo del pilote es grande, pero no es suficiente para ejercer completamente la resistencia del extremo. Cuando el asentamiento de la parte superior del pilote alcanza los 40 mm, la resistencia del extremo del pilote generalmente no se puede ejercer por completo. Generalmente se acepta internacionalmente que la carga de falla solo se puede alcanzar cuando el asentamiento alcanza el 10% del diámetro del pilote ⑦ Cuando el pilote de ingeniería se utiliza como pilote de anclaje, la elevación del pilote de anclaje ha alcanzado el valor permitido; La carga superior del pilote es la barra de acero de tensión del pilote 0,9 veces la capacidad de carga última total.

2. Método de carga de mantenimiento rápido

Las observaciones se llevarán a cabo de acuerdo con las siguientes disposiciones:

(1) Después de aplicar cada nivel de carga, Las mediciones se realizarán a los 5 min, 15 min y 30 min. Lea el asentamiento de la parte superior del pilote y léalo cada 15 minutos en el futuro;

(2) Estándar para la estabilidad relativa del asentamiento del pilote de prueba: cada nivel de carga es. se mantiene durante no menos de 1 hora durante la carga y el pilote finalmente se prueba en intervalos de 15 minutos. El incremento de asentamiento superior es menor que el incremento de asentamiento superior del pilote en el intervalo de tiempo adyacente de 15 minutos;

(3) Cuando la tasa de asentamiento de la parte superior del pilote alcanza un estándar relativamente estable, se aplica el siguiente nivel de carga;

(4) Al descargar, cada nivel de carga debe mantenerse durante 15 minutos después del asentamiento. de la parte superior del pilote se mide en los minutos 5 y 15, el nivel de carga se puede descargar después de descargar a cero, se debe medir y leer el asentamiento residual de la parte superior del pilote. El tiempo es 5 min, 10 min, 15 min, 30 min. y luego cada 30min. El tiempo total de mantenimiento es de 2h.

V. Método de determinación de la capacidad de carga última vertical de un solo pilote

(1) Elaborar la curva carga-asentamiento (Q-S), la curva S-lgt y otros análisis auxiliares requeridos;

(2) Cuando la sección de caída pronunciada es obvia, el valor de carga correspondiente al punto inicial de la sección de caída pronunciada se toma como la capacidad de carga última vertical del pilote único;

( 3) Si bajo un cierto nivel de carga, el asentamiento de la parte superior del pilote es mayor que el doble del asentamiento bajo el nivel de carga anterior y no ha alcanzado el estándar de estabilidad después de 24 horas, el valor de capacidad de carga máxima de compresión vertical de. un solo pilote será el valor del nivel de carga anterior;

(4) Cuando la curva Q-S cambia lentamente, el valor de carga correspondiente al asentamiento total de la parte superior del pilote S=40 mm es la vertical Capacidad de carga última del pilote único Cuando la longitud del pilote es superior a 40 m, el pilote debe considerarse compresión elástica del cuerpo. El principio básico para determinar la capacidad portante última basándose en el asentamiento es excavar la capacidad portante última de los pilotes tanto como sea posible garantizando suficientes reservas de seguridad. Para pilotes con diámetro D mayor o igual a 800 mm, se puede tomar el valor de carga correspondiente a S=0,05 D en la curva Q-S (5) Para la capacidad portante última a compresión vertical de un solo pilote, se puede tomar la curva S-lgt; se tomará el valor de carga anterior en el que la cola muestra una flexión evidente hacia abajo;

(6) Si la carga se debe a la carga máxima requerida por el dispositivo o diseño de reacción de carga, o al levantamiento del pilote de anclaje excede el valor permitido Cuando finaliza la carga, si el asentamiento total del pilote no es grande, la capacidad de carga máxima de compresión vertical del pilote no debe ser menor que el valor de carga de prueba máxima real;

( 7) Al participar en pilotes de prueba estadística, cuando el rango se satisface y no excede el 30% del valor promedio, el valor promedio se puede utilizar como la capacidad de carga vertical máxima de un solo pilote. Cuando la diferencia extrema excede el 30% del valor promedio, es aconsejable aumentar el número de pilotes de prueba y analizar las razones de la desviación excesiva, y determinar la capacidad portante última en función de las condiciones específicas del proyecto (para pilotes debajo de columnas). con 3 o menos pilotes), tome el valor mínimo);

(8) Calcule la capacidad de carga máxima de compresión vertical del pilote por extrapolación: en muchos casos, la carga de prueba de carga estática del pilote a menudo falla para alcanzar la carga última y se termina la prueba. Las pruebas sobre pilotes de ingeniería no permiten presionar los pilotes hasta su estado de falla último, lo que dificulta determinar la capacidad de carga última de los pilotes. Con base en investigaciones y una gran cantidad de comparaciones empíricas, se han establecido algunos modelos matemáticos de ajuste y métodos de dibujo utilizando curvas Q-S medidas para inferir la curva Q-S una vez finalizado el ensayo y determinar la capacidad de carga última del pilote.

1. Método de dibujo

En el segmento de curva Q-S, seleccione una curva con un gran cambio en la curvatura y seleccione dos puntos en ambos lados del segmento de curva (como se muestra en la Figura). 2- M1, M6 en 19), divida el asentamiento de la parte superior del pilote correspondiente a estos dos puntos en una cantidad de asentamientos iguales ΔS (generalmente no menos de cuatro partes iguales) y dibuje una línea paralela al eje Q que pase por cada punto igual. para intersectar la curva Q-S Obtenga los puntos M2, M3, M4... y dibuje una línea paralela al eje S a través de los puntos de intersección anteriores para intersecar con el eje Q Obtenga P1, P2, P3, P4... , y dibuje una línea oblicua P1A a 45 grados con respecto al eje Q a través de los puntos anteriores, P2B, P3C, P4D..., la línea de extensión superior de P1A y M2P2 se cruza en el punto A, la línea de extensión superior de P2B y. M3P3 se cruza en el punto B, la línea de extensión superior de P3C y M4P4 se cruza en el punto C..., haga una cruz La línea recta AG de los puntos anteriores cae aproximadamente en una línea recta El valor Q correspondiente al punto de intersección F de. la línea recta y el eje Q es el valor de carga última de compresión vertical de un solo pilote Qu, como se muestra en la Figura 2-19.

Figura 2-19 Calcule el valor de soporte último de compresión vertical Qu de un solo pilote usando el método de dibujo

2. Método de hipérbola

El método de hipérbola también se llama. Método de cuenta regresiva de pendiente.

Suponiendo que la curva Q-S del ensayo de carga estática del pilote es una hipérbola, su ecuación se puede escribir como:

Pruebas de suelo in situ y estudio de ingeniería

Donde: M, C son parámetros a determinar. El método de determinación es: seleccionar dos puntos (Q1, S1), (Q2, S2) en la sección conocida de la curva Q-S y obtener el parámetro indeterminado M según la Ecuación (2-32) y la Ecuación (2-33). C es:

Pruebas de suelo in situ y estudio de ingeniería

Pruebas de suelo in situ y estudio de ingeniería

3. Método de mínimos cuadrados

Utilizando el método de mínimos cuadrados para ajustar los datos Q-S medidos, se encuentran:

Pruebas de suelo in situ y estudio de ingeniería

Pruebas de suelo in situ y estudio de ingeniería

Ensayos de ingeniería y pruebas del suelo in situ

En la fórmula: Si es el asentamiento del cuerpo del pilote en el punto de medición del pilote (mm; Qi es la fuerza axial del cuerpo del pilote en); el punto de medición (kPa).

En sentido matemático, el valor último de la capacidad de carga Qf de un pilote es:

Pruebas del suelo in situ y estudio de ingeniería

En ingeniería, el valor definitivo capacidad de carga de un pilote El valor de la fuerza Qu es:

Ensayos in situ del suelo y estudios de ingeniería

La carga correspondiente al asentamiento igual a 40 mm también se puede tomar como soporte último valor de capacidad de la pila:

Pruebas de suelo in situ y estudio de ingeniería

4. Método de multiplicación exponencial

Suponiendo que la curva Q-S es una curva exponencial, se obtiene la siguiente ecuación: Q=Qu( 1-e-αs), después de una transformación matemática:

Ensayos de suelo in situ y estudio de ingeniería

Donde: Q es la carga estática axial en el pilote (kPa); Qu es el mismo que el anterior; α es el coeficiente de ajuste y para conocer el valor, consulte la norma nacional GB/T19496-2004 "Método de prueba de resistencia a la compresión del hormigón centrífugo de alta resistencia para perforación de núcleos".

Figura 2-20 Utilice la multiplicación exponencial para encontrar el valor de la capacidad de carga última de los pilotes.

S-lg (1-Q/Qu) es una línea recta según el rango posible. de Qu, se pueden suponer varios Qu y se puede calcular lg(1-Q/Qu) en función de los resultados de la prueba de carga estática (Qi, Si). Se pueden dibujar varias curvas exponenciales utilizando S-lg(1 Q/Qu). ) método. Si Qu es menor que el valor verdadero, la curva se curva hacia arriba; si Qu es mayor que el valor verdadero, la curva se curva hacia abajo. Se debe obtener una línea recta aproximada entre las líneas de flexión superior e inferior, y el Qu correspondiente a esta línea recta aproximada es la carga última del pilote (Figura 2-20).

6. Determinación del valor característico Ra de la capacidad portante a compresión vertical de un solo pilote

Independientemente de la velocidad de la tasa de carga, se debe calcular la media de los valores del ensayo. se tomará en función del número de pilotes de prueba que participan en las estadísticas y se requiere que la diferencia extrema no supere el 30% del valor medio. Tome la mitad de este valor medio como valor característico Ra de la capacidad portante de compresión vertical de un solo pilote.

El "Código para el diseño de cimientos de edificios" (GB 50007-2002) estipula que el valor característico Ra de la capacidad portante de compresión vertical de un solo pilote es la mitad del valor estadístico de la capacidad vertical última. Capacidad de carga de compresión de un solo pilote (es decir, el valor estadístico de la capacidad de carga última de compresión vertical de un solo pilote dividido por el factor de seguridad 2).

7. Prueba de carga estática vertical de un solo pilote sobre una base de permafrost.

Después de la construcción de pilotes piloto de permafrost, la prueba de carga debe realizarse después de que la temperatura del suelo de permafrost vuelva a la normalidad. Los pilotes de prueba deben probarse después de un período invernal. El momento de prueba de los pilotes debe seleccionarse a finales del verano y principios del invierno, cuando la temperatura del suelo alcanza su valor más alto.

La prueba de carga estática de un solo pilote depende de diferentes condiciones de prueba y requisitos de prueba. Puede elegir: método de carga de mantenimiento lenta o método de carga de mantenimiento rápida para la prueba:

A. Cuando se utiliza el método, se deben cumplir los siguientes requisitos:

El número de niveles de carga no debe ser inferior a 6. La carga del primer nivel debe ser 1/4 veces la carga última estimada. los niveles posteriores pueden ser la carga última 0,15 veces, y la carga de prueba acumulada no será inferior a 2 veces la carga de diseño;

Bajo un cierto nivel de carga, cuando el asentamiento del pilote en el último. 24 horas no es superior a 0,5 mm, se considerará que el asentamiento se ha estabilizado, se puede aplicar el siguiente nivel de carga bajo la acción de un cierto nivel de carga, cuando no se pueda lograr la estabilidad durante 10 días consecutivos, el pilote; se debe considerar que el sistema de cimentación ha sido dañado y se puede terminar la carga;

Lecturas de prueba El tiempo debe cumplir los siguientes requisitos:

a) Asentamiento: leer una vez antes de cargar, una vez después de la carga y una vez cada 2 horas a partir de entonces. Bajo carga alta, cuando el pilote se hunde más rápido, se debe aumentar el número de observaciones y acortar el intervalo;

b) Temperatura del suelo: observar una vez cada 24 horas.

El valor de carga de cada nivel durante la descarga es el doble del valor de carga. El desplazamiento del pilote debe medirse inmediatamente después de la descarga y luego cada 2 horas. La duración de cada nivel de carga es de 12 horas. Durante el período de descarga, la temperatura del suelo debe observarse como de costumbre.

B. Cuando se utiliza el método de carga de mantenimiento rápido, se deben cumplir los siguientes requisitos:

El intervalo entre cada nivel de carga durante la carga rápida debe basarse en el tipo de suelo congelado. alrededor de la pila y las condiciones del suelo congelado para determinarlo, generalmente no debe ser inferior a 24 horas, y el intervalo entre cada nivel de carga debe ser igual;

El número de niveles de carga generalmente no debe ser igual. ser inferior a 6 a 7 niveles, y la diferencia de paso de carga puede ser 0,15 veces la carga última estimada. Cuando el pilote se hunde rápidamente bajo un cierto nivel de carga, o cuando el asentamiento total de la cabeza del pilote excede los 40 mm, se puede finalizar la prueba;

Requisitos de observación para el hundimiento de la parte superior del pilote y la temperatura del suelo durante la carga rápida. debe ser el mismo que el anterior para una carga lenta.

C. La determinación de la capacidad portante última vertical de pilotes individuales en cimentaciones de suelo permafrost debe cumplir con las siguientes normas:

Cuando se carga a baja velocidad, la carga que precede a la falla. carga es la carga máxima del pilote;

Cuando se carga rápidamente, encuentre la velocidad de hundimiento estable del pilote (es decir, la velocidad de fluencia estable) bajo cada nivel de carga y dibuje la curva de reología del pilote ( Figura 2-21), el punto de intersección F de la línea de extensión de la curva y la abscisa deben considerarse como la capacidad de carga última a largo plazo del pilote.

Figura 2-21 Diagrama esquemático de la curva reológica del pilote

El valor de diseño de la prueba de carga estática vertical de un solo pilote sobre una base de suelo de permafrost debe cumplir con las siguientes regulaciones:

Cuando se carga a baja velocidad, el número promedio de valores de prueba debe tomarse en función del número de pilas de prueba que participan en las estadísticas, y se requiere que el rango no exceda el 30% del valor promedio. este valor promedio debe tomarse como el valor de diseño de la capacidad portante de un solo pilote.

Al cargar rápidamente, el promedio de los valores de prueba debe tomarse en función del número de pilas de prueba que participan en las estadísticas, y se requiere que el rango no exceda el 30% del promedio. este promedio se toma como el valor de diseño de un solo pilote.