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1、地基处理技术Ground Treatment Techniques重庆交通大学河海学院吴文雪第第2 2章章 地基处理监测与检验方法地基处理监测与检验方法Chapter 2 Monitoring and Testing Methods of Ground Treatment2.1 2.1 概概 述述2.1 Introduction 地基处理地基处理现场监测现场监测和和质量检验质量检验测试是地测试是地基处理工程的重要环节。基处理工程的重要环节。 2.1.1 现场监测与质量检验的现场监测与质量检验的目的目的 (1)为工程设计提供依据；为工程设计提供依据； (2)作为大面积施工的控制和指导；作为大面积
2、施工的控制和指导； (3)为地基处理工程验收提供依据；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。为理论研究提供实验依据。软土地基处理现场监测软土地基处理现场监测软软土土地地基基处处理理现现场场监监测测2.1.2 现场监测与质量检验的现场监测与质量检验的内容内容与与方法方法（1）地基与桩体强度地基与桩体强度：包括单桩和复合地基静载荷：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、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；桩身高应变检测、钻芯法等；（2）地基变形地基变形：包括地基沉降与水平位移测试；：包括地基沉降与水平位移测试；
3、（3）应力监测应力监测：包括土压力和孔隙水压力测试；：包括土压力和孔隙水压力测试；（4）桩身完整性桩身完整性：采用桩身低应变检测和声波透射：采用桩身低应变检测和声波透射法测试；法测试；（5）动力特性动力特性：采用波速测试、地基刚度测试等。：采用波速测试、地基刚度测试等。 2.1.3 现场监测与质量检验现场监测与质量检验应注意的问题应注意的问题 (1)前后两次测试应尽量使用同一仪器、同一前后两次测试应尽量使用同一仪器、同一标准进行；标准进行； (2) 由于各种测试方法都有一定的适用范围，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，选择最有效的因此必须根据测试目的和现场条件
4、，选择最有效的方法；方法； (3) 无论何种方法，都有一定的局限性，故应无论何种方法，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；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。试数量按有关规定要求进行。2.2.1 测斜仪测斜仪2.2 2.2 地基水平位移及沉降观测地基水平位移及沉降观测2.2 Measurement of Deformation of Ground 型号型号: MZ5514用途特点：各种静态角用途特点：各种静态角度的测量或控制如平度的测量或控制如平台水平位置的测量和控台水
5、平位置的测量和控制；水坝，高层建筑大制；水坝，高层建筑大型构件等测斜的测量型构件等测斜的测量 角度测量仪角度测量仪滑滑动动式式测测斜斜仪仪规格规格:MZ5515A:MZ5515A用途特点用途特点: :土石坝、岩土边坡、建筑物基坑、堤防、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。电压敏感度归化为水平位移的测量。电压敏感度归化为2.52.5伏伏/伏伏/g/g， 因此电压读数既是土体水平位移毫米数。因此电压读数既是土体水平位移毫米数。 2.2.2 分层沉降仪分层沉降仪 用途特点：用途特点：5515-1滑
6、动滑动式沉降仪是石英桡性伺式沉降仪是石英桡性伺服加速度计为敏感元件服加速度计为敏感元件的滑动式沉降仪，它是的滑动式沉降仪，它是在在5515滑动式测斜仪基滑动式测斜仪基础上开发研制的横向测础上开发研制的横向测量沉降的一种测量仪器。量沉降的一种测量仪器。广泛用于铁路、公路工广泛用于铁路、公路工程等路基土体工程中的程等路基土体工程中的精密测量仪器。精密测量仪器。l产品名称：滑动式沉降仪产品名称：滑动式沉降仪2.3 地基土应力测试地基土应力测试2.3 Measurement of Stress in Ground2.3.1 土压力计土压力计l钢弦式（贴片式）土压力计钢弦式（贴片式）土压力计l应变式土压
7、力计应变式土压力计l适用于测量土石坝、适用于测量土石坝、防波堤、护岸、码头防波堤、护岸、码头岸壁、高层建筑、桥岸壁、高层建筑、桥墩、挡土墙、隧道、墩、挡土墙、隧道、地铁、机场、公路、地铁、机场、公路、铁路、防渗墙结构等铁路、防渗墙结构等建筑基础与土体的压建筑基础与土体的压应力，是了解被测物应力，是了解被测物体内部土压力变化量体内部土压力变化量的有效监测设备；并的有效监测设备；并可同步测量埋设点的可同步测量埋设点的温度。温度。 lTYJ-20型振弦式土压力计型振弦式土压力计GYHGYH系列单膜系列单膜/双膜双膜/分离式分离式/土压力计土压力计 DYBDYB系列电阻应变式土压力计系列电阻应变式土压
8、力计 2.3.2 孔隙水压力计孔隙水压力计l振弦式孔隙水压力计振弦式孔隙水压力计具有二次密封性能，具有二次密封性能，广泛广泛适用于适用于钻孔法钻孔法安安装，能长期埋设在水装，能长期埋设在水工建筑物或其他建筑工建筑物或其他建筑物地基内，测量结构物地基内，测量结构物地基内的孔隙物地基内的孔隙(渗透渗透)水压力。并可同步测水压力。并可同步测量埋设点的温度量埋设点的温度 KYJ-37KYJ-37型振弦式孔型振弦式孔隙水压力计具有二隙水压力计具有二次密封性能，广泛次密封性能，广泛适用于适用于填筑法填筑法施工施工安装，能长期埋设安装，能长期埋设在水工建筑物或其在水工建筑物或其他建筑物地基内，他建筑物地基内
9、，测量结构物地基内测量结构物地基内的孔隙的孔隙( (渗透渗透) )水压水压力。并可同步测量力。并可同步测量埋设点的温度。埋设点的温度。 载荷试验是在一定面积的承压板上（或桩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。观测每级荷载下地基土（或桩）的变形特征。其其优点优点是对地基土基本不产生扰动。利用其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，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，也可用于检验施工既可直接用于工程设计，也可用于检验施工效果，另
10、外对于预估建筑物的沉降也很有效。效果，另外对于预估建筑物的沉降也很有效。 载荷试验可分为载荷试验可分为地基载荷试验地基载荷试验和和单桩载单桩载荷试验荷试验。2.4 2.4 载荷试验载荷试验(Load Test) 静载荷试验（堆载方式）静载荷试验（堆载方式）复合地基载荷试验承压板、千斤顶及百分表复合地基载荷试验承压板、千斤顶及百分表 手动油泵手动油泵2.4.1 单桩竖向静载荷试验单桩竖向静载荷试验 （Vertical Static Load Test of Pile） 一、试验开始时间一、试验开始时间 二、试验加载装置二、试验加载装置 三、试验加载方式三、试验加载方式 四、荷载分级四、荷载分级
11、五、沉降测读及稳定标准五、沉降测读及稳定标准 六、试验终止加载的条件六、试验终止加载的条件 七、单桩竖向极限承载力的确定七、单桩竖向极限承载力的确定桩基及地基静载荷试验桩基及地基静载荷试验桩基静载荷试验桩基静载荷试验桩基静载试验桩基静载试验2.4.2 天然地基平板载荷试验天然地基平板载荷试验（Plate Loading Test of Natural Ground）浅层平板载荷试验的浅层平板载荷试验的目的目的是确定地基土层的层压板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。浅层平板载荷试下应力主要影响范围内的承载力。浅层平板载荷试验只验只适用于适用于地表浅层地基和地下水位以上的地层。地
12、表浅层地基和地下水位以上的地层。 一、试验设备一、试验设备(1) 承压板；承压板；(2) 加载装置加载装置 ；(3) 沉降观测装置沉降观测装置 二、试验方法二、试验方法 三、资料整理三、资料整理 四、成果应用四、成果应用 五、影响试验精度的主要因素五、影响试验精度的主要因素2.4.3 复合地基载荷试验复合地基载荷试验(Static Load Test of Composite Ground) 复合地基载荷试验复合地基载荷试验用于用于测定承压板下应测定承压板下应力主要影响范围内复合土层的承载力和力主要影响范围内复合土层的承载力和变形参数。变形参数。 复合地基载荷试验包括复合地基载荷试验包括: (
13、1)单桩复合地基载荷试验单桩复合地基载荷试验 (2)多桩复合地基载荷试验。多桩复合地基载荷试验。一、试验要点一、试验要点 （1）复合地基荷载试验的）复合地基荷载试验的承压板承压板应为应为刚性。单桩复合地基荷载试验的承压板可采刚性。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。桩的中心面积确定。桩的中心(或形心或形心)应与承压板的中应与承压板的中心保持一致，并与荷载作用点相重
14、合。心保持一致，并与荷载作用点相重合。 （2）承压板高程承压板高程宜接近基础底面设计高程。承压宜接近基础底面设计高程。承压板底面下宜铺设与设计复合地基垫层相应的垫层，板底面下宜铺设与设计复合地基垫层相应的垫层，垫层厚度宜取垫层厚度宜取50150mm，桩身强度高时宜取大值。，桩身强度高时宜取大值。垫层上宜设中砂或粗砂找平层。试验标高处的试坑垫层上宜设中砂或粗砂找平层。试验标高处的试坑长度和宽度，应不小于承压板尺寸的长度和宽度，应不小于承压板尺寸的3倍。基准梁的倍。基准梁的支点应设在试坑之外。支点应设在试坑之外。（3） 加荷等级加荷等级可分为可分为812级，级，最大加载压力最大加载压力不不宜小于设
15、计要求压力值的宜小于设计要求压力值的2倍。倍。（4） 每加一级荷载前后均应每加一级荷载前后均应测读测读承压板的沉降量承压板的沉降量一次，以后每半小时测读一次。当一小时内沉降量一次，以后每半小时测读一次。当一小时内沉降量小于小于0.1 mm时，即可加下一级荷载。时，即可加下一级荷载。（5） 当出现下列现象之一时可终止试验：当出现下列现象之一时可终止试验： 1）沉降急剧增大，土被挤出或承压板周）沉降急剧增大，土被挤出或承压板周围出现明显的隆起；围出现明显的隆起； 2）承压板的累计沉降量已大于其宽度或）承压板的累计沉降量已大于其宽度或直径的直径的6%； 3）当达不到极限荷载，而最大加载压力）当达不到
16、极限荷载，而最大加载压力已大于设计要求压力值的已大于设计要求压力值的2倍。倍。（6） 卸载级数可为加载级数的一半，等量卸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。卸完全部荷载后间隔三小时测读总回弹量。 二、复合地基二、复合地基承载力特征值承载力特征值的确定的确定 （1） 当压力沉降曲线上能确定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出极限荷载，而其值不小于对应比例界限的限的2倍时，可取比例界限作为复合地基倍时，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承
17、载力特征值；当其值小于对应比例界限的限的2倍时，可取极限荷载的一半作为复倍时，可取极限荷载的一半作为复合地基承载力特征值。合地基承载力特征值。 （2） 当压力沉降曲线是平缓的光滑曲当压力沉降曲线是平缓的光滑曲线时，可按线时，可按相对变形值相对变形值确定复合地基承载力确定复合地基承载力特征值：特征值： 对于砂石桩、振冲桩或强夯置换墩：当以粘性对于砂石桩、振冲桩或强夯置换墩：当以粘性土为主的地基，可取或等于土为主的地基，可取或等于0.015所对应的压力所对应的压力（为载荷试验承压板的沉降量；和分别为承压板宽（为载荷试验承压板的沉降量；和分别为承压板宽度和直径，当其值大于度和直径，当其值大于2 m时
18、，按时，按2 m计算）；当计算）；当以粉土或砂土为主的地基，可取或等于以粉土或砂土为主的地基，可取或等于0.01所对应所对应的压力。的压力。 对土挤密桩、石灰桩或柱锤冲扩桩复合地基，对土挤密桩、石灰桩或柱锤冲扩桩复合地基，可取或等于可取或等于0.012所对应的压力。对灰土挤密桩复所对应的压力。对灰土挤密桩复合地基，可取或等于合地基，可取或等于0.008所对应的压力。所对应的压力。 对水泥粉煤灰碎石桩或夯实水泥土桩复合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地基，当以卵石、圆砾、密实粗中砂为主的地基，可取或等于基，可取或等于0.008所对应的压力；当以粘所对应
19、的压力；当以粘性土、粉土为主的地基，可取或等于性土、粉土为主的地基，可取或等于0.01所对所对应的压力。应的压力。 对水泥土搅拌桩或旋喷桩复合地基，可取对水泥土搅拌桩或旋喷桩复合地基，可取或等于或等于0.006所对应的压力。所对应的压力。 对有经验的地区，也可按当地经验确定相对有经验的地区，也可按当地经验确定相对变形值。对变形值。 按相对变形值确定的承载力特征值不应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。大于最大加载压力的一半。 （3）复合地基载荷试验的试验点的数）复合地基载荷试验的试验点的数量不应少于量不应少于3点，当满足其极差不超过平点，当满足其极差不超过平均值的均值的3
20、0时，可取其平均值作为复合时，可取其平均值作为复合地基承载力特征值。地基承载力特征值。 静力触探试验（静力触探试验（CPT） （cone penetration test） 是用静力匀速将标准规格的圆锥形探头按一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。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、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
21、量测到的探头阻力来推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。求桩身强度，进而判断桩身质量。2.5 2.5 静力触探试验静力触探试验2.5 Cone Penetration Test一、静力触探的具体用途一、静力触探的具体用途二、试验设备二、试验设备三、试验要点三、试验要点四、资料整理四、资料整理五、在石灰桩桩身质量检测中的应用五、在石灰桩桩身质量检测中的应用静静力力触触探探头头静力触探十字板试验两用仪静力触探十字板试验两用仪法国法国PANDA-PANDA-可变能量动力触探仪可变能量动力触探仪 圆锥动力触探试验（圆锥动力触探试验（DPT）（）（dynamic p
22、enetration test）是用一定质量的重锤，以）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，（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。力触探试验具有勘探和测试双重功能。2.6 圆锥动力触探试验圆锥动力触探试验2.6 Dynamic Penetration Test 圆锥动力触探试验的类型可分为圆锥动力触探试验的类型可分为轻型、轻型、重型重型和和超重型超重型三种。锤重分别为三种。锤重分别为10kg、63.5kg和和120kg。轻型动力触探可应用。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。探可应用于碎石桩的桩体密实度检验。
