地基处理监测与检验技术

地基处理监测与检验技术第一页，共48页。2.1概述地基处理现场监测和质量检验测试是地基处理工程的重要环节。2.1.1现场监测与质量检验的目的(1)为工程设计提供依据；(2)作为大面积施工的控制和指导；(3)为地基处理工程验收提供依据；(4)为理论研究提供实验依据。第二页，共48页。第三页，共48页。2.1.2现场监测与质量检验的内容与方法（1）地基与桩体强度：包括单桩和复合地基静载荷试验、标准贯入试验、静力触探与动力触探试验、桩身高应变检测、钻芯法等；（2）地基变形：包括地基沉降与水平位移测试；（3）应力监测：包括土压力和孔隙水压力测试；（4）桩身完整性：采用桩身低应变检测和声波透射法测试；（5）动力特性：采用波速测试、地基刚度测试等。第四页，共48页。2.1.3现场监测与质量检验应注意的问题(1)前后两次测试应尽量使用同一仪器、同一标准进行；(2)由于各种测试方法都有一定的适用范围，因此必须根据测试目的和现场条件，选择最有效的方法；(3)无论何种方法，都有一定的局限性，故应尽可能采用多种方法，进行综合评价；(4)测试位置应尽量选择有代表性的部位，测试数量按有关规定要求进行。第五页，共48页。第六页，共48页。第七页，共48页。用途特点:土石坝、岩土边坡、建筑物基坑、堤防、地下建筑工程、港务工程、打桩等引起的土提内部水平位移的测量。电压读数即表示了土体水平位移毫米数。2.2地基水平位移及沉降观测滑动式测斜仪第八页，共48页。第九页，共48页。底端为固定端！！！第十页，共48页。第十一页，共48页。监测深层土体垂直位移。仪器：分层沉降仪组成：地面接收器—钢尺沉降仪，包括测头、量测电缆、接收系统和绕线盘。地下埋入部分：分层沉降管（波纹状软塑料管或PVC管）、接头、封盖和沉降磁环。测量方式：回程测读2.2.2分层沉降仪第十二页，共48页。第十三页，共48页。地表沉降观测:沉降板由钢底板、金属测杆和保护套管三部分组成。钢底板尺寸约为50×50cm，厚度为3cm；金属测杆采用直径为42mm的热轧无缝钢管制成，每节50cm，以螺扣相接；保护套管采用直径为60mm聚氯乙烯硬套管，每节长度与金属测杆相同。第十四页，共48页。2.3地基土应力测试2.3.1土压力计钢弦式土压力计应变式土压力计第十五页，共48页。第十六页，共48页。第十七页，共48页。适用于测量土石坝、防波堤、护岸、码头岸壁、高层建筑、桥墩、挡土墙、隧道、地铁、机场、公路、铁路、防渗墙结构等建筑基础与土体的压应力，是了解被测物体内部土压力变化量的有效监测设备；并可同步测量埋设点的温度。第十八页，共48页。第十九页，共48页。2.3.2孔隙水压力计振弦式孔隙水压力计具有二次密封性能，广泛适用于钻孔法安装，能长期埋设在水工建筑物或其他建筑物地基内，测量结构物地基内的孔隙(渗透)水压力。第二十页，共48页。测头埋设：钻孔埋设法：钻孔，孔底填干净砂，测头放入，周围填砂，膨胀土封孔。压入法：土质较软情况下，将头缓缓压入埋设标高。上部密封。第二十一页，共48页。利用孔隙水压力控制路基稳定性路堤填筑第二十二页，共48页。载荷试验是在一定面积的承压板上（或桩顶上）向地基土（或桩）逐级施加荷载，并观测每级荷载下地基土（或桩）的变形特征。其优点是对地基土基本不产生扰动。利用其成果确定地基（或桩）的承载力是可靠的，既可直接用于工程设计，也可用于检验施工效果，另外对于预估建筑物的沉降也很有效。载荷试验可分为地基载荷试验和桩体载荷试验。2.4载荷试验(LoadTest)第二十三页，共48页。2.4.1单桩竖向静载荷试验（VerticalStaticLoadTestofPile）一、试验开始时间二、试验加载装置三、试验加载方式四、荷载分级五、沉降测读及稳定标准六、试验终止加载的条件七、单桩竖向极限承载力的确定第二十四页，共48页。2.4.2天然地基平板载荷试验（PlateLoadingTestofNaturalGround）浅层平板载荷试验的目的是确定地基土层的层压板下应力主要影响范围内的承载力。浅层平板载荷试验只适用于地表浅层地基和地下水位以上的地层。一、试验设备

(1)承压板；(2)加载装置；(3)沉降观测装置二、试验方法三、资料整理四、成果应用五、影响试验精度的主要因素第二十五页，共48页。2.4.3复合地基载荷试验(StaticLoadTestofCompositeGround)复合地基载荷试验用于测定承压板下应力主要影响范围内复合土层的承载力和变形参数。复合地基载荷试验包括:(1)单桩复合地基载荷试验

(2)多桩复合地基载荷试验。第二十六页，共48页。一、试验要点（1）复合地基荷载试验的承压板应为刚性。单桩复合地基荷载试验的承压板可采用圆形或方形，面积为一根桩承担的处理面积；多桩复合地基荷载试验的承压板可用方形或矩形，其尺寸按实际桩数所承担的处理面积确定。桩的中心(或形心)应与承压板的中心保持一致，并与荷载作用点相重合。第二十七页，共48页。（2）承压板高程宜接近基础底面设计高程。承压板底面下宜铺设粗砂或中粗砂垫层，垫层厚度宜取50～150mm，桩身强度高时宜取大值。试验标高处试坑长度和宽度，应不小于承压板尺寸的3倍。基准梁的支点应设在试坑之外。（3）加荷等级可分为8～12级，最大加载压力不宜小于设计要求压力值的2倍。（4）每加一级荷载前后均应测读承压板的沉降量一次，以后每半小时测读一次。当一小时内沉降量小于0.1mm时，即可加下一级荷载。第二十八页，共48页。（5）当出现下列现象之一时可终止试验：沉降急剧增大，土被挤出或承压板周围出现明显的隆起；承压板的累计沉降量已大于其宽度或直径的6%；当达不到极限荷载，而最大加载压力已大于设计要求压力值的2倍。（6）卸载级数可为加载级数的一半，等量卸载，每卸一级，间隔半小时，测读回弹量，待卸完全部荷载后间隔三小时测读总回弹量。第二十九页，共48页。二、复合地基承载力特征值的确定（1）当压力－沉降曲线上能确定出极限荷载，而其值不小于对应比例界限的2倍时，可取比例界限作为复合地基承载力特征值；当其值小于对应比例界限的2倍时，可取极限荷载的一半作为复合地基承载力特征值。第三十页，共48页。（2）当压力－沉降曲线是平缓的光滑曲线时，可按相对变形值确定复合地基承载力特征值：①对于砂石桩、振冲桩或强夯置换墩：当以粘性土为主的地基，可取s/b或s/d等于0.015所对应的压力（s为载荷试验承压板的沉降量；b和d分别为承压板宽度和直径，当其值大于2m时，按2m计算）；当以粉土或砂土为主的地基，可取s/b或s/d等于0.01所对应的压力。②对土挤密桩、石灰桩或柱锤冲扩桩复合地基，可取s/b或s/d等于0.012所对应的压力。对灰土挤密桩复合地基，可取s/b或s/d等于0.008所对应的压力。第三十一页，共48页。③对水泥粉煤灰碎石桩或夯实水泥土桩复合地基，当以卵石、圆砾、密实粗中砂为主的地基，可取s/b或s/d等于0.008所对应的压力；当以粘性土、粉土为主的地基，可取s/b或s/d等于0.01所对应的压力。④对水泥土搅拌桩或旋喷桩复合地基，可取s/b或s/d等于0.006所对应的压力。⑤对有经验的地区，也可按当地经验确定相对变形值。按相对变形值确定的承载力特征值不应大于最大加载压力的一半。第三十二页，共48页。（3）复合地基载荷试验的试验点的数量不应少于3点，当满足其极差不超过平均值的30％时，可取其平均值作为复合地基承载力特征值。第三十三页，共48页。静力触探试验（CPT）是用静力匀速将标准规格的圆锥形探头按一定的速率压入土（或其他介质）中，同时量测探头阻力，测定土（或其他介质）的力学特性。静力触探试验具有勘探和测试双重功能。在地基处理过程中，可用静力触探试验对灰土桩、石灰桩等桩体进行触探，由量测到的探头阻力来推求桩身强度，进而判断桩身质量。2.5静力触探试验(ConePenetrationTest)第三十四页，共48页。常规静力触探试验（CPT）2007年5月，在申嘉湖杭高速公路进行了国产CPT试验，孔号分别为CPT1和CPT2，测试深度分别为23.4m和23.6m。图CPT孔位布置图第三十五页，共48页。CPT1CPT2图CPT测试曲线层号土名qc（MPa）fs（kPa）层厚(m)①耕植土0.6526.291.40～1.50②-1淤泥质粘土0.427.0614.50～15.0②-2粉质粘土（软塑-可塑）0.6510.204.50～5.50③粉质粘土0.7913.232.80～3.20④粉质粘土夹砂1.8640.09未揭穿表采用CPT对试验段进行土层划分第三十六页，共48页。孔隙水压力静力触探（CPTU）通过在常规静力触探（CPT）探头上安装孔压传感器元件，除可测锥尖阻力qc、侧壁摩擦力fs外，还可测试地下水位以下各土层的孔隙水压力u及超孔隙水压力消散过程。根据测得的超孔隙水压力消散曲线,可以推求土层的渗透系数k及固结系数Ch

等重要的土的工程性质参数,对土层进行有效应力分析及计算,亦可对其渗透固结及沉降变形进行分析计算。第三十七页，共48页。孔压静力触探试验（CPTU）

美国原装进口多功能数字式车载CPTU系统由钻探车、静力触探系统两部分组成，具有常规CPT、孔压、地震波和电阻率功能模块，E4FCS实时数据计算机采集系统，CONEPLOT及CLEANUP数据处理软件。第三十八页，共48页。图各孔CPTU测试曲线第三十九页，共48页。CPTU测试典型孔压消散曲线第四十页，共48页。旁压仪第四十一页，共48页。十字板剪切仪第四十二页，共48页。2.6圆锥动力触探试验(DynamicPenetrationTest)圆锥动力触探试验（DPT）（dynamicpenetrationtest）是用一定质量的重锤，以一定高度的自由落距，将标准规格的圆锥形探头贯入土（或其他介质）中，根据打入土（或其他介质）中一定距离所需的锤击数，判定土（或其他介质）的力学特性。圆锥动力触探试验具有勘探和测试双重功能。第四十三页，共48页。圆锥动力触探试验的类型可分为轻型、重型和超重型三种。锤重分别为10kg、63.5kg和120kg。轻型动力触探可应用于石灰桩的施工检测，即通过锤击数来判定石灰桩桩体的密实度。重型动力触探可应用于碎石桩的桩体密实度检验。第四十四页