Metodo di prova per la prova di carico statico di compressione verticale di un singolo palo CFG

Metodo di prova per la prova di carico statico di compressione verticale di un singolo palo CFG

Il palo CFG (Cement-Fly ash-Gravel pile) è un tipico corpo di rinforzo di fondazione composito rigido, ampiamente applicato nelle fondazioni di grattacieli-, sottofondi stradali comunali, fondazioni di impianti industriali e progetti di miglioramento del terreno soffice. La capacità portante a compressione verticale di un singolo palo CFG è l’indice tecnico fondamentale per la progettazione della fondazione, l’accettazione della costruzione e la previsione dei cedimenti. La prova di carico statico compressivo verticale su palo singolo è il metodo di rilevamento in situ più autorevole e accurato per verificare la capacità portante ultima, le caratteristiche di deformazione e le prestazioni di lavoro dei pali CFG. Basato sulle specifiche standard JGJ 106, GB/T 50783, ISO 22477-1 e ASTM D1143, questo documento elabora sistematicamente il principio di prova, la configurazione dell'attrezzatura, la preparazione del campo, la procedura di carico standardizzata, i criteri di terminazione, l'elaborazione dei dati e le regole di giudizio di qualificazione della prova di carico statico su pali CFG, formando una linea guida di implementazione tecnica completa e standardizzata per l'ispezione ingegneristica.

1. Panoramica generale e ambito del test

1.1 Principio del test

La prova di carico statico di compressione verticale su palo singolo applica un carico statico verticale graduale e sostenuto alla parte superiore del palo attraverso un'attrezzatura di carico idraulica. Monitorando la deformazione del cedimento della sommità del palo sotto ciascun livello di carico, vengono disegnate la curva del carico-cedimento (Q-s) e la curva del cedimento-tempo (s-lgt) per analizzare la legge di deformazione elastica-plastica del corpo del palo e le prestazioni di portanza verticale dell'interazione del palo-terreno. Il test può ottenere con precisione il valore caratteristico e il valore finale della capacità portante a compressione verticale di un singolo palo CFG e valutare se la fondazione su pali soddisfa i requisiti di progettazione e di servizio di sicurezza.

1.2 Ambito di applicazione

Questo metodo di prova è applicabile all'ispezione di accettazione della qualità, alla verifica dei parametri di progettazione e alla valutazione delle prestazioni del processo di pali CFG formati da tubi affondanti a vibrazione, perforazione a spirale lunga e getto di calcestruzzo con pompaggio. Copre due scenari di prova: rilevamento del palo di prova per la verifica di base della progettazione e ispezione del campionamento del palo di ingegneria per l'accettazione del completamento ed è il metodo di rilevamento autorevole obbligatorio per la valutazione della capacità portante della fondazione composita.

1.3 Classificazione dei test

Secondo gli scopi ingegneristici, il test è suddiviso in test di verifica del progetto e test di ispezione di accettazione. La prova di verifica del progetto dovrà essere caricata fino a quando il sistema di pali-terreno raggiunge lo stato di cedimento ultimo per ottenere la capacità portante ultima. La prova di accettazione dovrà essere caricata al doppio del valore caratteristico di progetto per verificare il margine di sicurezza dei pali ingegneristici.

2. Attrezzatura e layout di prova standard

2.1 Principali apparecchiature di prova

Il sistema di prova di carico statico è costituito da quattro unità principali: sistema di carico, sistema di controforza, sistema di monitoraggio dello spostamento e sistema di acquisizione dati. Il sistema di caricamento adotta un martinetto idraulico ad alta-precisione e una pompa dell'olio di mantenimento automatico della pressione per realizzare un caricamento graduale stabile. Il sistema di controforza adotta la controforza del palo di ancoraggio o la controforza dell'impilamento del peso per fornire un supporto di reazione stabile. Il sistema di monitoraggio dello spostamento utilizza indicatori a quadrante ad alta-precisione o misuratori di spostamento elettronici per raccogliere dati sugli assestamenti dei pali. Tutti gli strumenti devono rientrare nel periodo di calibrazione valido per garantire l'accuratezza e la tracciabilità del test.

2.2 Requisiti di disposizione del campo

Il palo di prova dovrà essere mantenuto intatto senza danni artificiali, fessurazioni superficiali e inclinazione della parte superiore del palo. La sommità del palo dovrà essere lucidata e livellata con malta ad alta resistenza- per garantire una sollecitazione uniforme durante il caricamento. Il sistema di supporto della controforza dovrà essere disposto simmetricamente con il palo di prova al centro, con una spaziatura sufficiente per evitare interferenze con l'effetto limite. Il telaio di supporto del misuratore di spostamento dovrà essere indipendente dal sistema di carico e controforza per eliminare ulteriori interferenze di deformazione e garantire dati di cedimento puri del corpo del palo.

3. Preparazione pre-del test e regole di campionamento

3.1 Requisito di intervallo di tempo

La prova di carico statico dovrà essere eseguita dopo che la resistenza del calcestruzzo del palo CFG soddisfa i requisiti di progettazione e l'interazione del palo-terreno è stabile. L'intervallo di prova dopo la costruzione del palo non deve essere inferiore a 28 giorni per gli strati di terreno convenzionali, garantendo il pieno sviluppo dell'attrito laterale del palo e della capacità portante dell'estremità del palo ed evitando la deviazione della prova causata dall'indurimento incompleto del calcestruzzo e dal terreno di fondazione non consolidato.

3.2 Principi di campionamento batch

In conformità con le specifiche di ispezione nazionali, il rapporto di campionamento della prova di carico statico dei pali CFG non deve essere inferiore allo 0,5% del numero totale di pali nella stessa sezione di costruzione e la quantità minima di campionamento non deve essere inferiore a 3 pali. Per fondazioni con condizioni geologiche complesse, tecnologia di costruzione incoerente o grandi quantità di pali, la proporzione del campionamento dovrà essere opportunamente aumentata per garantire la rappresentatività dei risultati delle prove.

4. Procedura di implementazione del test standard

4.1 Selezione del metodo di caricamento

Il metodo del carico di manutenzione lento viene adottato come metodo di prova standard per la prova di carico statico su pali CFG, che è il metodo di riferimento per l'accettazione ingegneristica e la calibrazione dei dati. Per condizioni di lavoro speciali come la verifica rapida della costruzione e il rilevamento di fondazioni offshore, è possibile adottare il metodo del carico di manutenzione rapida con coefficienti di correzione standardizzati.

4.2 Regole di caricamento graduale

Il carico di prova massimo è determinato in base al doppio della capacità portante caratteristica di progetto. Il carico totale è diviso in 10 gradi uguali per il carico graduale. Il primo e il secondo grado di carico sono il doppio del carico graduato singolo per accelerare la compattazione del dislivello del palo-nel terreno. I carichi successivi vengono applicati grado per grado con uguale carico singolo. Lo scarico viene effettuato in modalità di classificazione inversa, con carico a doppia classificazione per ciascun livello di scarico e l'intervallo di scarico viene ridotto di conseguenza.

4.3 Lettura dei dati e standard di stabilità

In modalità di carico di mantenimento lento, i dati di assestamento devono essere letti a 5 minuti, 15 minuti, 30 minuti, 45 minuti e 60 minuti dopo ogni grado di carico, quindi letti ogni 30 minuti finché l'assestamento non diventa stabile. Lo standard di stabilità relativa prevede che l'incremento di assestamento per ora sia inferiore a 0,1 mm e duri per non meno di 2 ore consecutive. Dopo ogni grado di scarico, i dati di rimbalzo devono essere letti a intervalli di tempo fissi finché la deformazione di rimbalzo non diventa stabile.

5. Criteri di giudizio per la conclusione del test

La prova di carico statico può essere terminata quando viene raggiunta una delle seguenti condizioni standard, in stretta conformità con le specifiche JGJ 106 e GB/T 50783:

Condizione 1: La deformazione di cedimento dell'attuale grado di carico è più di 5 volte la deformazione del grado precedente, mostrando evidenti mutazioni di cedimento e caratteristiche di cedimento della fondazione su pali.

Condizione 2: L'attuale cedimento della pendenza supera il doppio del cedimento della pendenza precedente e la deformazione non riesce ancora a raggiungere la stabilità dopo 24 ore di mantenimento del carico, indicando un cedimento plastico continuo del sistema di pali-terreno.

Condizione 3: L'assestamento totale della sommità del palo supera i 40 mm e il tasso di deformazione viene continuamente accelerato, il che soddisfa lo standard di giudizio sul cedimento della fondazione.

Condizione 4: Il carico di prova ha raggiunto il carico di progetto massimo predeterminato e la deformazione del corpo del palo è stabile senza segni di cedimento.

Condizione 5: Durante il test si verificano condizioni anomale come uno spostamento eccessivo della forza contraria, guasti alle apparecchiature e rischi per la sicurezza.

6. Elaborazione dei dati post-test e analisi delle curve

6.1 Ordinamento base dei dati

Ordina tutti i valori di carico graduali, i dati di assestamento in tempo reale-e i dati di rimbalzo, elimina i punti di interferenza anomali causati da vibrazioni esterne ed errori di funzionamento manuale e forma record di dati originali di test completi e continui.

6.2 Disegno della curva caratteristica

Disegna due curve di analisi principali: curva di carico-di liquidazione (Q-s) e curva di liquidazione-logaritmo temporale (s-lgt). La curva Q-s riflette le caratteristiche generali di portanza e deformazione del palo; la curva s-lgt giudica la stabilità della deformazione e il verificarsi di cedimenti accelerati.

6.3 Regole per la Determinazione della Capacità Portante

La capacità portante ultima a compressione verticale di un singolo palo è determinata in base al punto di flesso della curva Q-s e al punto di mutazione della curva s-lgt. Se la curva presenta un evidente punto di flesso con caduta ripida, il carico corrispondente al punto di flesso viene considerato come capacità portante ultima. Se la curva cambia leggermente senza un evidente punto di flesso di rottura, il valore massimo del carico di prova viene preso come base di verifica. Il valore caratteristico della capacità portante è la metà della capacità portante ultima misurata, che non deve essere inferiore al valore specificato in progetto.

7. Anomalie comuni dei test e misure correttive

Liquidazione iniziale eccessiva
Cause: sommità del palo non compattata, consolidamento incompleto del terreno di fondazione, fessura tra sommità del palo e piastra portante. Correzione: livellare rigorosamente la parte superiore del palo, pre-compattare la fondazione prima del test e garantire il pieno contatto del sistema di carico.

Dati di deformazione instabile
Cause: vibrazioni del sito esterno, sistema di controforza instabile, supporto di spostamento non indipendente. Correzione: isolare l'interferenza delle vibrazioni del sito di prova, fissare il dispositivo di controforza e adottare un telaio di monitoraggio dello spostamento indipendente.

Deformazione di rimbalzo anomala
Cause: sviluppo incompleto della resistenza del calcestruzzo, danneggiamento locale del corpo del palo. Correzione: estendere il periodo di manutenzione, eliminare le pile di test non qualificate e ricampionare per i test.

8. Standard di giudizio di qualificazione ingegneristica

Dopo la prova di carico statico, se il valore caratteristico misurato della capacità portante a compressione verticale di un singolo palo CFG non è inferiore ai requisiti di progettazione, la deformazione del palo è stabile e non si verifica alcun cedimento improvviso durante il processo di carico, il singolo palo viene giudicato qualificato. Se i singoli pali di prova non sono qualificati, sarà necessario espandere il campionamento e la ri-ispezione. Per i lotti non qualificati, l'adeguamento del processo di costruzione, il trattamento di rinforzo o il giudizio di rifiuto del lotto dovranno essere implementati per garantire la sicurezza ingegneristica della fondazione.

9. Sintesi tecnica

La prova di carico statico compressivo verticale su palo singolo è il metodo di rilevamento principale e autorevole per la valutazione della qualità delle fondazioni su pali CFG. La disposizione del campo standardizzata, la procedura di carico graduale, l'acquisizione stabile dei dati e l'analisi scientifica delle curve sono la chiave per garantire risultati accurati dei test. I risultati dei test possono riflettere realmente le prestazioni di supporto cooperativo del palo-terreno, la resistenza alla deformazione ultima e il margine di sicurezza ingegneristica dei pali CFG, fornire una base tecnica affidabile per l'accettazione della fondazione, la valutazione della qualità della costruzione e la progettazione della sicurezza strutturale ed evitare efficacemente l'assestamento della fondazione, la deformazione che supera il limite e i rischi per la sicurezza strutturale nelle successive operazioni di ingegneria.