地下结构工程的现场检测

1复合地基（CompositeFoundation）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、水泥土搅拌桩、旋喷桩和石灰桩等加固地基的理论分析中。初期后来主要指天然地基中设置碎石桩而形成的碎石桩复合地基深层搅拌法和高压喷射注浆法的应用，人们开始重视水泥土桩复合地基的研究1、基本概念13地下结构工程现场试验与检测2复合地基定义复合地基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4堆场水泥土搅拌桩复合地基5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水平向增强体复合地基和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理。复合地基形成条件2、荷载试验（见书39面，自学）913.3桩基静载试验和动测技术桩的分类按施工方法:预制桩和灌注桩按桩的设置效应: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1011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(抗压)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l.5～2倍外，其余试桩均应加载至破坏。1、试验目的一、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可根据现场实际条件取下列三种形式之一：(1)锚桩横梁反力装置2、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的l．2～1．5倍。采用工程桩作锚桩时，锚桩数量不得少于4根，并应对试验过程中锚桩上拔量进行监测。13(2)压重平台反力装置压重量不得少于预估最大试验荷载的l．2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。14(3)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2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。151617荷载：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。沉降：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4个位移测试仪表，中等和小直径桩可安置2个或3个位移测试仪表。3、荷载与沉降的量测仪表18(1)试桩顶部一般应予加强，可在桩顶配置加密钢筋网2～3层，或以薄钢板圆筒做成加劲箍与桩顶混凝土浇成一体，用高标号砂浆将桩顶抹平。对于预制桩，若桩顶未破损可不另作处理。4、试桩制作要求(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宜小于600mm，试坑地面宜与桩承台底设计标高一致。(3)试桩的成桩工艺和质量控制标准应与工程桩一致。为缩短试桩养护时间，混凝土强度等级可适当提高，或掺人早强剂。桩帽19在桩身强度达到设计要求的前提下，对于砂类土，不应少于lOd；对于粉土和粘性土，不应少于15d；对于淤泥或淤泥质土，不应少于25d。5、从成桩到开始试验的间歇时间(1)加载分级：每级加载为预估极限荷载的1／10～1／15，第一级可按2倍分级荷载加荷。(2)沉降观测：每级加载后间隔5min、lOmin、15min各测读一次，以后每隔l5min测读一次，累计1h后晦隔30min测读一次。每次测读值记人试验记录表。(3)沉降相对稳定标准：每lh的沉降不超过0．1mm，并连续出现两次(由1．5h内连续三次观测值计算)，认为已达到相对稳定，可加下一级荷载。6、加卸载与沉降观测20(4)终止加载条件：当出现下列情况之一时，即可终止加载。①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5倍；②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2倍，且经24h尚未达到相对稳定；③已达到锚桩最大抗拔力或压重平台的最大重量时。(5)卸载与卸载沉降观测：每级卸载值为每级加载值的2倍。每级卸载后隔l5min测读一次残余沉降，读两次后，隔30min再读一次，即可卸下一级荷载，全部卸载后，隔3一4h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7、试验成果22(1)根据沉降随荷载的变化特征确定极限承载力：对于陡降型Q-s曲线，取Q-s曲线发生明显陡降的起始点。(2)根据沉降量确定极限承载力：对于缓变型Q-s曲线，一般可取s=40～60mm对应的荷载；对于大直径桩可取s=(0.03～0.06)D(D为桩端直径，大桩径取低值，小桩径取高值)所对应的荷载值；对于细长桩(l／d80)可取s=60～80mm所对应的荷载值。(3)根据沉降随时间的变化特征确定极限承载力：取s-lgt曲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(1)根据沉降随荷载的变化特征确定极限承载力：对于陡降型Q-s曲线，取Q-s曲线发生明显陡降的起始点。(2)根据沉降量确定极限承载力：对于缓变型Q-s曲线，一般可取s=40～60mm对应的荷载；对于大直径桩可取s=(0.03～0.06)D(D为桩端直径，大桩径取低值，小桩径取高值)所对应的荷载值；对于细长桩(l／d80)可取s=60～80mm所对应的荷载值。(3)根据沉降随时间的变化特征确定极限承载力：取s-lgt曲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9、单桩竖向极限承载力特征值的确定（书314）23图1：Q-S曲线图0510152025303540450100200300400500600700荷载(KN)沉降量cm0481216202428323640110100100010000Log(t)沉降量毫米560KN560KN图2：S-Log(t)曲线24动力试桩法是给桩顶施加一动荷载(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，一般可分为高应变动力检测法和低应变动力检测法两大类。二、动力试桩技术25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，可用来检验桩身质量，不宜作桩承载力测定。高应变动测法：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(简称锤贯法)、波动方程法、打桩公式等。2613.4深基坑工程监测深基坑分类：沉井基础、地下连续墙这种基础现采用较少。由于它整体性好、刚度大、传力可靠，在大跨度和深水地区修建桥梁仍被采用。27北锚碇采用大型深沉井基础，平面尺寸为69米×51米，下沉58米，为世界第一大沉井(面积近９个半篮球场，高度相当于２２层楼)。世界第一大沉井江阴长江公路大桥28南岸重力嵌岩锚北岸南岸29北岸锚锭的沉井的平面尺寸达69m×51m，埋深58m，是世界上平面尺寸最大的沉井基础。30施工过程：利用专用的挖槽机械在泥浆护壁下开挖一定长度（一个单元槽段）——挖至设计深度并清除沉渣——插入接头管——吊入钢筋笼——导管浇注混凝土——待混凝土初凝后拔出接头管——逐段施工。地下连续墙31环球金融中心工程效果图3233上海市环球金融中心地下连续墙施工34353637383940用于深基坑工程现场监测的常用仪器主要有水准仪、经纬仪、测斜仪、分层沉降仪、应变仪、频率仪、钢筋计、土压力计、孔隙水压力计等。1、水准仪和经纬仪一、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。沉降和位移观测。水准仪主要用于地面标高、拟建建(构)筑物及周围环境的沉降观测，经纬仪则主要用于拟建建(构)筑物的施工控制点坐标(即位置)、施工中的拟建建筑及其周围环境有关水平位移的量测等。412、测斜仪测斜仪可以量测以下参数：①桩基周围土体深层位移；②围护结构的水平位移；③坑周土体水平位移；④地下室墙体的水平位移等。423、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。测尺沉降环钻孔回填物传感器沉降环434、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、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，往往将温度计伴随钢筋应力计一同埋设在钢筋混凝土支撑中。振弦式电阻应变式445、土压力计土压力计又称土压力盒。在基坑工程中，常用以观测墙后三种土压力状态(主动、被动和静止)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，接收仪分别是频率仪和电阻应变仪。钢弦式电阻应变式456、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。目前常用的孔隙水压力计有振弦式和电阻应变式两种，可量测土体中任意位置的孔隙水压力的大小，从而达到监控基坑开挖过程中的降水情况、基坑开挖对周围土体扰动范围及程度等。振弦式461、监测项目二、监测项目和测点的布置(1)基坑围护桩(墙)的水平变形，包括桩(墙)的测斜和桩(墙)顶部的垂直及水平位移(2)地层分层沉降(或回弹)量；(3)立柱垂直及水平位移；(4)支撑围檩的变形及弯矩；(5)基坑围护桩(墙)的弯矩；(6)环境，包括基坑周围地下管线、房屋及其他重要构筑物的沉降和水平位移；(7)基坑内外侧的孔隙水压力及水位；(8)结构底板的反力及弯矩；(9)基坑内外侧的水土压力值。472、监测点布置（见书55）对于监测资料的整理，整理方法非常重要。在整理资料时，只有提高分析能力，才能做到去伪存真，舍粗取精，正确判断，准确表达，以提高监测资料的整理水平，充分发挥监测工作对基坑工程施工的指导作用。否则，监测工作的作用将得不到应有的发挥。3、监测项目的警戒值（见书55）三、监测数据的整理与利用