监测与检测作业

1岩土体监测与监测考试试题依据所给资料，编制小寨地铁深基坑监测方案（基坑稳定采用降水、混凝土桩与钢管支撑等措施，坑体开挖3个月，地铁施工10个月）；岩土测试技术以岩土力学理论为指导法则，以工程实践为服务对象，而岩土力学理论又是以岩土测试技术为实验依据和发展背景的。不论设计理论与方法如何先进、合理，如果测试落后，则设计计算所依据的岩土参数无法准确测求，不但岩土工程设计的先进性无从体现，而且岩土工程的质量与精度也难以保证。所以，测试技术是从根本上保证岩土工程设计安全、正确、合理、经济的重要手段。在整个岩土工程中它与理论计算和施工检验是相铺相成的。岩土工程测试技术不仅在岩土工程建设实践中十分重要，而且在岩土工程理论的形成和发展过程中也起着决定性的作用。测试技术也是确保岩土工程施工质量的重要手段。岩土工程测试技术一般分为室内试验技术、原位测试技术和现场监测技术等几个方面。岩土工程测试包括室内土工试验、岩体力学实验、原位测试、原型实验和现场监测等，在整个岩土工程中占有特殊而重要的作用。测试工作是岩土工程中必须进行的关键步骤，它不仅是学科理论研究与发展的基础，也为岩土工程实际所必需。本文主要论述现场监测部分。现场测试可以为工程设计提供依据；对施工过程进行控制、检验和指导；为理论研究提供试验手段。但是现场测试在地基加固过程中需要注意下列问题：加固后的现场测试应在地基加固施工结束后经一定时间的休止恢复后再进行；为了有较好的可比性，前后两次测试应尽量由统一组织人员、用同一仪器、按统一标准进行；由于各种测试方法都有一定的适用范围，故必须根据测试目的和现场条件，选用最好的的方法；无论何种测试方法都有一定的局限性，顾应尽可能采用多种方法，进行综合评价。现场监测就是以实际工程作为对象，在施工期及工后期对整个岩土体和地下结构以及周围环境，于事先设定的点位上，按设定的时间间隔进行应力和变形现场观测。现场监测工作主要包括三个方面内容：1、对岩土所受到的施工作用、各类荷载的大小以及在这些荷载作用下岩土反应性状的监测。2、对建设中或运营中结构物的监测。3、监测岩土工程在施工及运营过程中对周围环境的影响，比如对地基加固的检验与检测。2由基坑平面布置图可知，该基坑主要采用钻孔桩和旋挖桩作为围护桩，主要围护结构为钢筋混凝土，上部支撑主要采用钢支撑，桩间采用降水井作为降水，在设计中心线上布置一条降水井。因此，对于检测与监测范围主要有桩的监测，对于水主要对降水井进行监测，故监测方案如下：1桩的监测钻孔灌注桩在施工过程中容易出现的质量问题有桩身倾斜、桩身混凝土离析、夹泥、缩颈、断桩、桩底沉渣过厚、有夹层或孤石等。1.1基桩测试步骤和要求(1)施工前应进行单桩竖向抗压静载试验施工前单桩竖向抗压静载试验的目的是为设计提供依据对设计等级高且缺乏经验的地区，或推广应用新桩型或新工艺，前期试桩尤为重要对于端承型大直径灌注桩，当受设备或现场条件限制无法做静载试验时，应采用试桩法提供设计参数对于打人式预制桩(特别是长桩#超长桩)，应进行试打，试打时用高应变法进地打桩分析，为设计提供参数。(2)工程桩的承载力测试对于小直径灌注桩，当有本地区相近条件的对比验证资料时，可采用高应变法进行单桩竖向抗压承载力验收检测，对于打人式预制桩，可采用高应变法进行打桩过程监控，以减少桩的破损率和选择合理的人土深度，进而提高沉桩效率尽管允许采用高应变法进行验收检测，但仍需不断积累验证资料#提高分析判断能力和现场检测技术水平对于大直径灌注桩或端承型灌注桩(事实上对所有高承载力的桩)，往往不允许任何一根桩承载力失效，否则后果不堪设想由于试桩荷载大或场地限制，有时很难#甚至无法进行单桩竖向抗压承载力静载检测，这时，可选择地质条件较差的桩位采用试桩法进行单桩竖向抗压承载力静载检测此外，也可采用桩孔原位测试法(深层平板载荷试验#岩基载荷试验#钻芯法等)进行桩端承载力测试。1.2桩基监测方法1.2.1单桩竖向抗压静载荷试验法单桩竖向抗压静载荷试验是通过重平台或锚桩反力架等在桩顶上直接分级加载，同时观测其每级的沉降量，最后分析其试验结果确定单载承载力这种方法综合考虑了桩与土的相互作用，是确定单桩承载力最传统，最为直观，最为可靠的方法，因此大的工程一般都要在现场作静载试验来确定承载力。单桩竖向抗压静载荷试验是采用接近于竖向抗压桩的实际工作条件的试验方法，确定单桩竖向极限承载力，对工程桩的承载力进行检验和评价。静载荷试验法可以说是目前为止最直观和最可靠的单桩极限承载力检验方法，其结果可作为判断工程3桩是否合格的直接依据。但对于设计承载力较大的单桩，采用该法检测则费用巨大，检测工期长，抽检数量十分有限，静载加载条件受现场环境的限制，最大加载量受设备的制约。因此，静载荷试验法主要还是用于检测设计承载力不太大的工程桩，而对于设计承载力很高的超大直径桩，目前还无法采用该法进行试验。1.2.2钻孔抽芯验桩法钻孔抽芯验桩是检测钻（冲）孔、人工挖孔等混凝土灌注桩质量的一种有效手段，受场地条件的限制少，特别适用于大直径灌注桩的质量检验。该法主要用于检验桩身混凝土质量、桩底沉渣、桩端持力层、施工桩长等，具有直观、定量等优点。但抽芯检测法只能对桩身局部进行检测，对桩身质量则不能给予总体评价，经常会在问题桩的可用性上产生争议；当桩身缩颈时不易发现问题；对较长的钻（冲）孔灌注桩或桩身出现倾斜时，很难保证能钻到桩底。此外采用该法费用较高且速度慢，检测面也不广。1.2.3高应变动力试桩法高应变动力法是通过在桩顶测量被激发的阻力产生的应力波和速度波，从而确定承载力它的目标是激发桩周和桩尖的阻力，然后实测这些阻力要使桩侧阻力和桩尖土强度充分发挥，一般都是用重锤锤击桩顶，使桩土之间产生一定的塑性位移，即桩被打出一定惯入度，当动荷载作用在桩上产生的应力水平达到或接近工程实际应力水平时，即可确定较为符合实际的承载力该法是由动力打桩监控演变和发展过来的，因此，特别适用于打人式桩的承载力测试。目前，高应变动力法主要有动力打桩公式法、锤击贯入法、波动方程分析法、Case法、波形拟合法和静动法，比较常用的是波形拟合法。高应变动力试桩法是采用重锤冲击桩顶，使桩土之间产生足够的相对位移，充分激发桩周土摩阻力和桩端支承力，从而测得桩的竖向承载力和桩身质量完整性。对实测波形进行拟合分析计算，可获得桩周土力学参数，桩周、桩端土阻力分布，模拟静载荷试验的荷载沉降（Q~S）曲线。与静载荷试验相比，该法具有设备简单、省时、费用低、抽检覆盖面大、能同时获得桩身完整性信息及桩的承载力等优点，还可用于打桩过程中的监测，为设计提供依据。但该法也有其局限性，如Case法是一种简化的波动分析方法，当实际桩~土情况与假设差异较大时其分析结果的可靠度会降低；而曲线拟合分析法则由于人为因素影响较多，拟合中的未知参数是多解的，其拟合结果取决于现场采集的信号能否反映实际情况、拟合者的相关知识和经验等因素；当设计承载力较高时因无法提供足够的冲击能量，使该法的检测受到制约。1.2.4低应变反射波法基桩反射波法检测桩身结构完整性的基本原理是：通过在桩顶施加激振信号产生应力4波，应力波沿桩身传播过程中，当遇到不连续界面（如蜂窝、夹泥、断裂、孔洞等缺陷）和桩底面时，将产生反射波，分析反射的波形特征，从而判断桩的完整性。该法具有设备简便、速度快、收费低、检测面大、不受场地条件限制等优点，成为基桩质量检测的重要手段。其局限性是由于冲击能量较低，对大直径长桩的中、下部缺陷不敏感；不能定量评判缺陷程度或桩底沉渣情况；受桩侧土阻力影响大，检测有效深度受到限制；桩身有渐变缺陷时缺陷反射波不明显，易导致漏判；桩身水平裂缝和接缝虽能反映出来，但其程度很难掌握；测试信号采集质量难以保证，桩头处理较差、冲击锤选择不当、传感器粘贴不好、大直径桩的桩头尺寸效应等都有会造成实测信号受到干扰而失真，从而导致误判。1.2.5声波透射法声波透射法是根据声波在有缺陷的混凝土中传播时，声时、频率变化、振幅减小，波速降低，波形形畸变的原理来检测桩身混凝土质量和强度，属一种间接的非破损性试验。它是检测混凝土灌注桩连续性、完整性、均匀性以及混凝土强度等级的有效方法，能直观而准确地检测出桩内混凝土中因灌注质量问题所造成的夹层或断桩、孔洞、蜂窝、离析等内部缺陷，是当前灌注桩的重要检测方法之一，通常仅用于桩径的灌注桩。它的局限性在于必须预埋声测管，检测缺乏随机性；判定的缺陷情况只能是定性的；由于埋管限制难以判断桩底持力层情况；对声测管埋设要求较高，否则会影响检测效果；超声管埋设后不能回收重复使用，使得声波透射法成本高，不能大面积地进行检测。1.3基桩测试重要性基桩的测试，对于基桩有着十分重要作用，基桩测试误差的求取，为桩身质量分类提供了科学依据，为基础设计提供了保证，对不合格基桩予以报废，为基桩工程消除了隐患在选择基桩测试方法中，应根据实际情况，选用精度高、重复性好、成本高科技的手段设计材料，并学习和引进国外的先进技术，再联系国内实际的行业情况，尽可能的少利用自然资源，多利用废弃物作原料，研发出更先进、更符合实际的新技术#新材料，进一步加快建筑的可持续发展。2降水井监测降水监测内容：（1）对降水井定时测量地下水位，及时掌握井内地下水位的变化，确保水泵正常运行；（2）在基坑中心或群井干扰最小处及基坑四周布设一定数量的观测孔，定时测定地下水位，掌握基坑内、外地下水位的变化；（3）临近基坑的建筑物及各类地下管线应设置沉降观测点，定时观测其沉降，掌握沉降量及变化趋势；5（4）降水运行期间，定期测量抽排水的含砂量。观测沉降主要控制地基的沉降量和沉降速率。在软土地基上对于活荷载较小的建筑物，竣工时的沉降速率大约为0.5～1.1mm/d，在竣工后半年到一年的时间内，不均匀沉降发展最快。在正常情况下，沉降速率逐渐减慢，如沉降速率减少到0.05mm/d以下时，可认为沉降速率趋于稳定，这种沉降称为减速沉降。如出现等速沉降，就有导致地基丧失稳定的危险。当出现加速沉降时，表明地基已丧失稳定，应及时采取措施，防止发生工程事故。沉降观测使用的观测设备为水准仪，观测时首先要设置好水准基点，其位置必须稳定可靠，妥善保护。埋设地点宜靠近观测对象，但必须在建筑物所产生的压力影响范围以外。在一个观测区内，水准基点不得少于3个。埋置深度宜于建筑物基础的埋深相适应。其次是设置好建筑物上的沉降观测点，沉降观测点位置由设计人员确定，一般设置在室外地面以上，外墙（柱）身的转角及重要部位，数量不宜少于6点。为取得较完整的资料，要求在灌筑基础时就开始施测。施工期的观测根据施工进度确定，如民用建筑每施工完一层（包括地下室部分）应观测一次，工业建筑按不同荷载阶段分次观测，施工期间的观测次数不应少于4次，建筑物竣工后的观测，第一年不应少于3～5次，第二年不少于2次，以后每年1次，直到下沉稳定为止。沉降稳定标准可采用半年沉降量不超过2mm。遇地下水升降、打桩、地震、洪水淹没现场等情况，应及时观测。对于突然发生严重裂缝或大量沉降等情况时，应增加观测次数。沉降观测后应及时整理好资料，算出各点的沉降量、累计沉降量及沉降速率，以便及时、及早处理出现的地基问题。当建筑场地内有地下水存在时，地下水的水位变化及其腐蚀性(侵蚀性)和渗流破坏等不良地质作用，对工程的稳定性、施工及正常使用都能产生严重的不利影响，必须予以重视。地下水水位在建筑物基础底面以下压缩层范围内上升时，水浸湿和软化岩土，从而使地基土的强度降低，压缩性增大。尤其是对结构不稳定的岩土，这种现象更为严重，能导致建筑物的严重变形与破坏。若地下水在压缩层范围内下降时，则增加地基土的自重应力，引起基础的附加沉降。对于地下水监测，不同于水文地质学中的“长期观测”，因观测是针对地下水的天然水位、水质和水量的时间变化规律的观测，一般仅是提供动态观测资料。而监测则不仅仅是观测，还要根据根据观测资料提出问题，制定处理方案和措施。当地下水水位变化影响到建筑工程的稳定时，需对地下水进行监测。2.1对地下水实施监测的情况(1)地下水位升降影响岩土稳定时；(2)地下水位上升产生浮托