地下结构工程的现场检测

1、1复合地基（复合地基（Composite Foundation）一词,国外最早见于1962年。 复合地基的概念已成为很多地基处理方法的理论分析及公式建复合地基的概念已成为很多地基处理方法的理论分析及公式建立的基础和根据。它已广泛地运用于立的基础和根据。它已广泛地运用于如碎石桩、砂桩、水泥土搅如碎石桩、砂桩、水泥土搅拌桩、旋喷桩和石灰桩拌桩、旋喷桩和石灰桩等加固地基的理论分析中。等加固地基的理论分析中。初期初期 后来后来 主要指天然地基中主要指天然地基中设置碎石桩而形成的碎设置碎石桩而形成的碎石桩复合地基石桩复合地基 深层搅拌法和高压喷深层搅拌法和高压喷射注浆法的应用，人们开射注浆法的应用，人们

2、开始重视水泥土桩复合地基始重视水泥土桩复合地基的研究的研究 1、基本概念、基本概念13 地下结构工程现场试验与检测地下结构工程现场试验与检测2复合地基复合地基定义定义 复合地基复合地基是天然地基在地基处理过程中部分土体得到是天然地基在地基处理过程中部分土体得到加强，或被置换或者在地基土中设置加筋材料，由原来地加强，或被置换或者在地基土中设置加筋材料，由原来地基和增强体共同承载并协调变形的地基。基和增强体共同承载并协调变形的地基。应用领域 高等级公路房屋建筑铁路堆场机场堤坝3工业厂房地基45复合地基的分类与形成条件复合地基的分类与形成条件（1）根据地基中增强体的方向可分为）根据地基中增强体的方向

3、可分为水平向增强体复合水平向增强体复合地地基和基和竖向增强体复合地基竖向增强体复合地基。均质人工地基水平向增强复合地基竖直向增强复合地基6（2）根据复合地基工作机理可作下述分类；水平向增强体复合地基刚性桩复合地基柔性桩复合地基粘结材料桩复合地基散体材料桩复合地基竖向增强体复合地基复合地基复合地基常用的形式水平向增强复合地基竖直向增强复合地基斜向增强复合地基长短桩复合地基7天然地基复合地基桩基 的区别天然地基复合地基桩基础8 复合地基犹似钢筋混凝土，其中地基中的桩体有如混复合地基犹似钢筋混凝土，其中地基中的桩体有如混凝土中的钢筋。凝土中的钢筋。 它的实质就是考虑桩、土的共同作用，为了实现这它的实

4、质就是考虑桩、土的共同作用，为了实现这一目的，采用了垫层的方法；一目的，采用了垫层的方法； 这无疑较之仅仅认为荷载由桩体来承担要经济和合这无疑较之仅仅认为荷载由桩体来承担要经济和合理。理。复合地基形成条件复合地基形成条件 2、荷载试验（见书、荷载试验（见书39面，自学）面，自学）913.3 13.3 桩基静载试验和动测技术桩基静载试验和动测技术 桩的分类桩的分类按施工方法按施工方法: :预制桩和灌注桩预制桩和灌注桩按桩的设置效应按桩的设置效应: :大量挤土桩、小量挤土桩和不挤土桩大量挤土桩、小量挤土桩和不挤土桩按桩的受力性能：端承桩与摩擦桩按桩的受力性能：端承桩与摩擦桩1011 采用接近于竖向

5、抗压桩的实际工作条件的试验方采用接近于竖向抗压桩的实际工作条件的试验方法，确定单桩竖向法，确定单桩竖向( (抗压抗压) )极限承载力，作为设计依据，极限承载力，作为设计依据，或对工程桩的承载力进行抽样检验和评价。当埋设有或对工程桩的承载力进行抽样检验和评价。当埋设有桩底反力和桩身应力、应变测量元件时，尚可直接测桩底反力和桩身应力、应变测量元件时，尚可直接测定桩周各土层的极限侧阻力和极限端阻力。除对于以定桩周各土层的极限侧阻力和极限端阻力。除对于以桩身承载力控制极限承载力的工程桩试验加载至承载桩身承载力控制极限承载力的工程桩试验加载至承载力设计值的力设计值的l.5l.52 2倍外，其余试桩均应加

6、载至破坏。倍外，其余试桩均应加载至破坏。 1、试验目的、试验目的一、单桩竖向静荷载试验一、单桩竖向静荷载试验12 一般采用油压千斤顶加载，千斤顶的加载反力装置一般采用油压千斤顶加载，千斤顶的加载反力装置可根据现场实际条件取下列三种形式之一：可根据现场实际条件取下列三种形式之一：(1)(1)锚桩横梁反力装置锚桩横梁反力装置 2、试验加载装置试验加载装置 锚桩、反力梁装置能提供的反力应不小于预估最大试验荷载锚桩、反力梁装置能提供的反力应不小于预估最大试验荷载的的l l2 21 15 5倍。倍。 采用工程桩作锚桩时，锚桩数量不得少于采用工程桩作锚桩时，锚桩数量不得少于4 4根，并应对试验根，并应对试

7、验过程中锚桩上拔量进行监测。过程中锚桩上拔量进行监测。 13(2)(2)压重平台反力装置压重平台反力装置 压重量不得少于预估最大试验荷载的压重量不得少于预估最大试验荷载的l l2 2倍，压重应在倍，压重应在试验开始前一次加上，并均匀稳固放置于平台上。试验开始前一次加上，并均匀稳固放置于平台上。14(3)(3)锚桩压重联合反力装置锚桩压重联合反力装置 当试桩最大加载量超过锚桩的抗拔能力时，可在横梁上当试桩最大加载量超过锚桩的抗拔能力时，可在横梁上放置或悬挂一定重物，由锚桩和重物共同承受千斤顶加载反放置或悬挂一定重物，由锚桩和重物共同承受千斤顶加载反力。千斤顶平放于试桩中心，当采用力。千斤顶平放于

8、试桩中心，当采用2 2个以上千斤顶加载时，个以上千斤顶加载时，应将千斤顶并联同步工作，并使千斤顶的合力通过试桩中心。应将千斤顶并联同步工作，并使千斤顶的合力通过试桩中心。 151617 荷载：荷载：应力环、应变式压力传感器、千斤顶的压力表测定应力环、应变式压力传感器、千斤顶的压力表测定油压，根据千斤顶率定曲线换算荷载。油压，根据千斤顶率定曲线换算荷载。 沉降：沉降：百分表、电子位移计测量。对于大直径桩应在其两百分表、电子位移计测量。对于大直径桩应在其两个正交直径方向对称安置个正交直径方向对称安置4 4个位移测试仪表，中等和小直径桩可个位移测试仪表，中等和小直径桩可安置安置2 2个或个或3 3个

9、位移测试仪表。个位移测试仪表。3、荷载与沉降的量测仪表、荷载与沉降的量测仪表 18 (1) (1)试桩顶部一般应予加试桩顶部一般应予加强，可在桩顶配置加密钢筋强，可在桩顶配置加密钢筋网网2 23 3层，或以薄钢板圆筒层，或以薄钢板圆筒做成加劲箍与桩顶混凝土浇做成加劲箍与桩顶混凝土浇成一体，用高标号砂浆将桩成一体，用高标号砂浆将桩顶抹平。对于预制桩，若桩顶抹平。对于预制桩，若桩顶未破损可不另作处理。顶未破损可不另作处理。4、试桩制作要求、试桩制作要求 (2) (2)为安置沉降测点和仪表，试桩顶部露出试坑地面的高度不为安置沉降测点和仪表，试桩顶部露出试坑地面的高度不宜小于宜小于600mm600mm

10、，试坑地面宜与桩承台底设计标高一致。，试坑地面宜与桩承台底设计标高一致。 (3)(3)试桩的成桩工艺和质量控制标准应与工程桩一致。为缩短试桩的成桩工艺和质量控制标准应与工程桩一致。为缩短试桩养护时间，混凝土强度等级可适当提高，或掺人早强剂。试桩养护时间，混凝土强度等级可适当提高，或掺人早强剂。 桩帽桩帽19 在桩身强度达到设计要求的前提下，对于砂类土，不应在桩身强度达到设计要求的前提下，对于砂类土，不应少于少于lOdlOd；对于粉土和粘性土，不应少于；对于粉土和粘性土，不应少于15d15d；对于淤泥或；对于淤泥或淤泥质土，不应少于淤泥质土，不应少于25d25d。5、从成桩到开始试验的间歇时间、

11、从成桩到开始试验的间歇时间 (1)(1)加载分级加载分级：每级加载为预估极限荷载的：每级加载为预估极限荷载的1 110101 11515，第，第一级可按一级可按2 2倍分级荷载加荷。倍分级荷载加荷。 (2)(2)沉降观测沉降观测：每级加载后间隔：每级加载后间隔5min5min、lOminlOmin、15min15min各测读一各测读一次，以后每隔次，以后每隔l5minl5min测读一次，累计测读一次，累计1h1h后晦隔后晦隔30min30min测读一次。每测读一次。每次测读值记人试验记录表。次测读值记人试验记录表。 (3)(3)沉降相对稳定标准沉降相对稳定标准：每：每lhlh的沉降不超过的沉降

12、不超过0 01mm1mm，并连续出，并连续出现两次现两次( (由由1 15h5h内连续三次观测值计算内连续三次观测值计算) )，认为已达到相对稳定，认为已达到相对稳定，可加下一级荷载。可加下一级荷载。6、加卸载与沉降观测、加卸载与沉降观测 20(4)(4)终止加载条件：终止加载条件：当出现下列情况之一时，即可终止加载。当出现下列情况之一时，即可终止加载。 某级荷载作用下，桩的沉降量为前一级荷载作用下沉降量某级荷载作用下，桩的沉降量为前一级荷载作用下沉降量的的5 5倍；倍； 某级荷载作用下，桩的沉降量大于前一级荷载作用下沉降某级荷载作用下，桩的沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的量的2 2倍，且经

13、倍，且经24h24h尚未达到相对稳定；尚未达到相对稳定； 已达到锚桩最大抗拔力或压重平台的最大重量时。已达到锚桩最大抗拔力或压重平台的最大重量时。(5)(5)卸载与卸载沉降观测卸载与卸载沉降观测：每级卸载值为每级加载值的：每级卸载值为每级加载值的2 2倍。每级倍。每级卸载后隔卸载后隔l5minl5min测读一次残余沉降，读两次后，隔测读一次残余沉降，读两次后，隔30min30min再读一次，再读一次，即可卸下一级荷载，全部卸载后，隔即可卸下一级荷载，全部卸载后，隔3 3一一4h4h再读一次。再读一次。 21uABuu/单桩荷载沉降曲线图5-3QsOQsQA-陡降型； B缓变型极限载荷极限载荷7

14、、试验成果、试验成果22 (1) (1)根据沉降随荷载的变化特征确定极限承载力：对于陡降根据沉降随荷载的变化特征确定极限承载力：对于陡降型型Q-sQ-s曲线，取曲线，取Q-sQ-s曲线发生明显陡降的起始点。曲线发生明显陡降的起始点。 (2)(2)根据沉降量确定极限承载力：对于缓变型根据沉降量确定极限承载力：对于缓变型Q-sQ-s曲线，一般曲线，一般可取可取s=40s=4060mm60mm对应的荷载；对于大直径桩可取对应的荷载；对于大直径桩可取s=(0.03s=(0.030.06)D(D0.06)D(D为桩端直径，大桩径取低值，小桩径取高值为桩端直径，大桩径取低值，小桩径取高值) )所对应的所对

15、应的荷载值；对于细长桩荷载值；对于细长桩(l(ld80)d80)可取可取s=60s=6080mm80mm所对应的荷载值。所对应的荷载值。 (3)(3)根据沉降随时间的变化特征确定极限承载力：取根据沉降随时间的变化特征确定极限承载力：取s-lgts-lgt曲曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值。线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值。 8、单桩竖向极限承载力的确定、单桩竖向极限承载力的确定 (1) (1)根据沉降随荷载的变化特征确定极限承载力：对于陡降根据沉降随荷载的变化特征确定极限承载力：对于陡降型型Q-sQ-s曲线，取曲线，取Q-sQ-s曲线发生明显陡降的起始点。曲线发生明显陡降的起始点。

16、(2)(2)根据沉降量确定极限承载力：对于缓变型根据沉降量确定极限承载力：对于缓变型Q-sQ-s曲线，一般曲线，一般可取可取s=40s=4060mm60mm对应的荷载；对于大直径桩可取对应的荷载；对于大直径桩可取s=(0.03s=(0.030.06)D(D0.06)D(D为桩端直径，大桩径取低值，小桩径取高值为桩端直径，大桩径取低值，小桩径取高值) )所对应的所对应的荷载值；对于细长桩荷载值；对于细长桩(l(ld80)d80)可取可取s=60s=6080mm80mm所对应的荷载值。所对应的荷载值。 (3)(3)根据沉降随时间的变化特征确定极限承载力：取根据沉降随时间的变化特征确定极限承载力：取

17、s-lgts-lgt曲曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值。线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值。 8、单桩竖向极限承载力的确定、单桩竖向极限承载力的确定 9、单桩竖向极限承载力特征值的确定（书、单桩竖向极限承载力特征值的确定（书314）23图图1：Q-S曲线图曲线图0510152025303540450100200300400500600700荷载(KN)沉降量cm0481216202428323640110100100010000Log(t)沉降量 毫米 560KN560KN图图2：S-Log(t)曲线曲线24 动力试桩法是给桩顶施加一动荷载动力试桩法是给桩顶施加一动荷载( (用冲击、振

18、动等方式施加用冲击、振动等方式施加) )，量测桩土系统的响应信号，应用物体振动和应力波的传播理论来确量测桩土系统的响应信号，应用物体振动和应力波的传播理论来确定单桩竖向承载力以及检验桩身完整性的一种方法定单桩竖向承载力以及检验桩身完整性的一种方法。 与传统的静载荷试验相比，无论在试验设备、测试效率、工作与传统的静载荷试验相比，无论在试验设备、测试效率、工作条件以及试验费用等方面，均具有明显的优越性，其最大的技术经条件以及试验费用等方面，均具有明显的优越性，其最大的技术经济效益是速度快、成本低，可对工程桩进行大量的普查，及时找出济效益是速度快、成本低，可对工程桩进行大量的普查，及时找出工程桩的隐

19、患，防止重大安全质量事故。工程桩的隐患，防止重大安全质量事故。 动力试桩法种类繁多，一般可分为动力试桩法种类繁多，一般可分为高应变动力检测法高应变动力检测法和和低应变低应变动力检测法动力检测法两大类。两大类。 二、动力试桩技术二、动力试桩技术25v低应变动测法：低应变动测法： 由于施加于桩顶的荷载远小于桩的使用荷载，不足使桩土由于施加于桩顶的荷载远小于桩的使用荷载，不足使桩土间发生相对位移，而只通过应力波沿桩身的传播和反射的原间发生相对位移，而只通过应力波沿桩身的传播和反射的原理作分析，理作分析，可用来检验桩身质量，不宜作桩承载力测定可用来检验桩身质量，不宜作桩承载力测定。v高应变动测法：高应

20、变动测法： 一般是以重锤敲击桩顶，使桩贯入，桩土间产生相对位一般是以重锤敲击桩顶，使桩贯入，桩土间产生相对位移，从而可以分析对桩的外来抗力和测定桩的承载力，也可移，从而可以分析对桩的外来抗力和测定桩的承载力，也可检验桩体质量。常用方法有锤击贯入法检验桩体质量。常用方法有锤击贯入法( (简称锤贯法简称锤贯法) ) 、波动、波动方程法方程法 、打桩公式等。、打桩公式等。2613.4 13.4 深基坑工程监测深基坑工程监测 深基坑分类：深基坑分类：沉井基础、地下连续墙沉井基础、地下连续墙 这种基础现采用较少。这种基础现采用较少。由于它整体性好、刚度大、由于它整体性好、刚度大、传力可靠，在大跨度和深水

21、传力可靠，在大跨度和深水地区修建桥梁仍被采用。地区修建桥梁仍被采用。27 北锚碇采用大型深沉井北锚碇采用大型深沉井基础，平面尺寸为基础，平面尺寸为6969米米5151米，下沉米，下沉5858米，为世界第一米，为世界第一大沉井大沉井( (面积近个半篮球场面积近个半篮球场，高度相当于高度相当于层楼层楼)。世界第一大沉井世界第一大沉井江阴长江公路大桥江阴长江公路大桥 28南岸南岸重力嵌岩锚重力嵌岩锚北岸南岸29北岸锚锭的沉井的平面尺寸达北岸锚锭的沉井的平面尺寸达69m51m，埋深，埋深58m，是，是世界上平面尺寸最大的沉井基础。世界上平面尺寸最大的沉井基础。30施工过程：利用专用的施工过程：利用专用

22、的挖槽机械在泥浆护壁下开挖挖槽机械在泥浆护壁下开挖一定长度（一个单元槽段）一定长度（一个单元槽段）挖至设计深度并清除沉挖至设计深度并清除沉渣渣插入接头管插入接头管吊入吊入钢筋笼钢筋笼导管浇注混凝土导管浇注混凝土待混凝土初凝后拔出接待混凝土初凝后拔出接头管头管逐段施工。逐段施工。地下连续墙地下连续墙31环球金融中心工程效果图32 33上海市环上海市环球金融中球金融中心地下连心地下连续墙施工续墙施工34353637383940 用于深基坑工程现场监测的常用仪器主要有水准仪、用于深基坑工程现场监测的常用仪器主要有水准仪、经纬仪、测斜仪、分层沉降仪、应变仪、频率仪、钢筋计、经纬仪、测斜仪、分层沉降仪、

23、应变仪、频率仪、钢筋计、土压力计、孔隙水压力计等。土压力计、孔隙水压力计等。 1、水准仪和经纬仪、水准仪和经纬仪 一、监测设备及其功能与使用方法一、监测设备及其功能与使用方法 水准仪与经纬仪都是工程测量的常用工具。水准仪与经纬仪都是工程测量的常用工具。沉降和位沉降和位移观测移观测。水准仪水准仪主要用于地面主要用于地面标高标高、拟建建、拟建建( (构构) )筑物及周筑物及周围环境的围环境的沉降观测沉降观测，经纬仪经纬仪则主要用于拟建建则主要用于拟建建( (构构) )筑物的筑物的施工施工控制点坐标控制点坐标( (即位置即位置) )、施工中的拟建建筑及其周围环、施工中的拟建建筑及其周围环境有关境有关

24、水平位移水平位移的量测等。的量测等。412、测斜仪、测斜仪 测斜仪可以量测以下参数：测斜仪可以量测以下参数：桩基周围土体深层位移；桩基周围土体深层位移；围护结构的水平位移；围护结构的水平位移；坑周土体水平位移；坑周土体水平位移；地下室墙体的水平位移等。地下室墙体的水平位移等。 423、分层沉降仪、分层沉降仪 在基坑工程中，为测量墙后土体的位移变化，判断墙体的在基坑工程中，为测量墙后土体的位移变化，判断墙体的稳定性及坑底以下各土层的变形特征，对基坑开挖引起的土层稳定性及坑底以下各土层的变形特征，对基坑开挖引起的土层回弹量值实施量测是非常重要的。回弹量值实施量测是非常重要的。 测尺测尺沉降沉降环环

25、钻孔钻孔回填回填物物传感传感器器沉 降沉 降环环434、钢筋计、钢筋计 钢筋计根据其结构可分为振弦式和电阻应变式两种。在基钢筋计根据其结构可分为振弦式和电阻应变式两种。在基坑工程监测工作中，利用钢筋计可以进行基坑支撑结构的坑工程监测工作中，利用钢筋计可以进行基坑支撑结构的轴力、轴力、平面弯矩、基坑围护结构沿深度方向的弯矩、结构底板所受的平面弯矩、基坑围护结构沿深度方向的弯矩、结构底板所受的弯矩弯矩等方面的量测工作。为了计算由于温度的变化引起的应力，等方面的量测工作。为了计算由于温度的变化引起的应力，实际监测时，往往将实际监测时，往往将温度计温度计伴随钢筋应力计一同埋设在钢筋混伴随钢筋应力计一同

26、埋设在钢筋混凝土支撑中。凝土支撑中。 振弦式振弦式电阻应变式电阻应变式445、土压力计、土压力计 土压力计又称土压力盒。在基坑工程中，常用以观测墙后土压力计又称土压力盒。在基坑工程中，常用以观测墙后三种土压力状态三种土压力状态( (主动、被动和静止主动、被动和静止) )的变化，以判断墙体的位的变化，以判断墙体的位移方向。按其结果可分为钢弦式和电阻应变式两种，接收仪分移方向。按其结果可分为钢弦式和电阻应变式两种，接收仪分别是频率仪和电阻应变仪。别是频率仪和电阻应变仪。 钢弦式钢弦式电阻应变式电阻应变式456、孔隙水压力计、孔隙水压力计 在基坑工程中，基坑降水和坑内土方开挖，必然导致孔隙在基坑工程中，基坑降水和坑内土方开挖，必然导致孔隙水体积的变化及各土层中孔隙水压力分布的调整。目前常用的水体积的变化及各土层中孔隙水压力分布的调整。目前常用的孔隙水