第六章 施工期測量與檢驗監(jiān)測

第六章施工期測量與檢驗監(jiān)測第六章施工期測量與檢驗監(jiān)測第一節(jié)概述第二節(jié)樁基檢測第三節(jié)洞室?guī)r體變形觀測第四節(jié)土壓力與孔隙水壓力量測第五節(jié)邊坡變形監(jiān)測一、巖土工程施工測量與檢驗監(jiān)測的內容巖土工程施工測量與檢驗監(jiān)測（GeotechnicalConstructionMeasurementandInspectionMonitoring）主要包括施工期測量、樁基動測、土壓力和孔隙水壓力觀測、沉降與變形觀測、邊坡變形監(jiān)測、地下洞室圍巖觀測和大壩原位觀測等。二、巖土工程施工測量與檢驗監(jiān)測的意義巖土工程施工測量與檢驗監(jiān)測是巖土工程中的一個重要環(huán)節(jié)，它與勘察、設計、施工一起，構成了巖土工程的完整體系。其目的在于保證工程的質量和安全，提高工程效益。通過檢驗與監(jiān)測所獲取的數(shù)據(jù)，可以預測一些不良地質現(xiàn)象的發(fā)展演化趨勢及其對工程建筑物的可能危害，以便采取防治對策和措施通過檢驗與監(jiān)測所獲取的數(shù)據(jù)進行反分析，求取巖土體的某些工程參數(shù)，以此為依據(jù)及時修正勘察成果，優(yōu)化工程設計，必要時應進行補充勘察對巖土工程施工質量進行監(jiān)控，可以保證工程的質量和安全。驗證核查巖土工程勘察成果與評價，補充和修正勘察成果。如果實際情況與勘察成果出入較大時，還應進行施工階段的補充勘察。第六章施工期測量與檢驗監(jiān)測第一節(jié)概述第二節(jié)樁基檢測第三節(jié)洞室?guī)r體變形觀測第四節(jié)土壓力與孔隙水壓力量測第五節(jié)邊坡變形監(jiān)測測樁前對樁頭的處理成樁后測試前要有一段時間的間隔錨樁的距離要大于6倍的樁的直徑量測沉降量的基準梁基礎要遠離試樁4倍的樁徑加荷等級為設計承載力的1/5到1/8每級加荷后，隔5，10，15，15，15分鐘讀一次樁的沉降量，以后每30分鐘讀一次讀數(shù)終止標準：總沉降量達40mm;或出現(xiàn)沉降量陡增等。一、靜測樁-載荷試驗昆明某工地靜測樁照片昆明某工地靜測樁照片高應變法和低應變法高應變主要用來確定樁的極限承載力低應變主要用來測定樁身的完整性二、動測樁（一）高應變法高應變?yōu)橛弥劐N沖擊樁頂，同時測量樁頂附近截面上承受的力和質點速度樁的承載力是每次錘擊過程中樁身所承受的總的土阻力（包括靜阻力Rs和動阻力Rd）：1、試驗原理2、測試要求（1）對錘重和速度的要求為了保證有足夠的沖擊能量輸入到樁中，使樁-土之間發(fā)生較大的相對位移，樁周土進入塑性狀態(tài)，激發(fā)出極限阻力。自由落錘，錘的重量應大于單樁極限承載力的1%或樁身質量的1/8~1/10采用重錘和降低降落高度，以減小沖擊速度。可采用每次錘擊的樁的貫入度來控制沖擊能量，一般貫入度應大于2.5mm（2）對樁頭的處理可采用在樁頂放置樁墊，如木板、膠合板等來保護樁頭，并應經(jīng)常更換。為了獲得一個理想的平面入射波，確保在試驗期間多次沖擊下樁頭不會出現(xiàn)破裂，在試驗前應對樁頭進行加固處理。要求樁頭頂面應水平、平整，樁頭中線與樁身中線重合。對于樁頭嚴重破損的，試驗前也應進行修復。強調：樁頭質量和形狀尺寸是否達到要求是高應變試驗能否成功的關鍵問題之一。

（3）質點速度的測量樁頂附近截面的質點速度時程曲線是首先測量質點加速度，再通過數(shù)值積分獲得的。一般采用壓電加速度傳感器測量加速度。加速度計應使用兩只，分別對稱地安裝在樁身兩側。這是用于檢查沖擊荷載是否偏心。加速度計距樁頂距離應大于樁直徑或邊長的2倍。這樣做的目的是使得當錘擊波到達測量截面時波陣面接近平面，且截面上的應力分布比較均勻。一般是用膨脹螺栓將一有機玻璃塊固定在樁身上，然后再將加速度計通過底座上的螺孔連接到有機玻璃塊上。

（4）截面上作用力的測量測量截面上作用力是通過該截面處樁身的應變測量，然后再乘以樁身的橫截面面積和樁身材料的彈模獲得的。高應變試驗中的應變測量一般采用可重復使用的工具式應變傳感器，應變傳感器的自振頻率應遠大于被測信號的頻率。為了保證測量精度，加速度計和應變傳感器應定期進行標定。在安裝時，應變傳感器的中心應保持與加速度傳感器中心位于同一水平線上，且兩者之間的水平距離不宜大于10cm。（5）檢測時間當檢測樁承載力時，不應在施工完成后立即進行，而應間歇一段時間（稱為休止時間）后進行預制樁休止時間不應小于表中規(guī)定的時間灌注樁休止時間大于混凝土達到設計強度等級所需時間，且不應小于表中規(guī)定的時間。土的類別休止時間砂土7粉土10粘性土非飽和土15飽和土25（6）單樁承載力的確定要求在計算單樁極限承載力之前，應對所測得速度和力的時程曲線進行認真的檢查。出現(xiàn)下列情況之一時，其信號不得作為分析計算依據(jù)。 ①力的時程曲線最終未歸零； ②嚴重偏心錘擊，一側力信號呈現(xiàn)受拉； ③傳感器出現(xiàn)故障； ④傳感器安裝處混凝土開裂或出現(xiàn)塑性變性。

低應變試驗方法是指對樁頭的沖擊能量較低，在樁身中引起的應變較小的樁基動力檢測方法。它主要用于樁基完整性的檢測。這里僅介紹聲脈沖反射波法，簡稱反射波法。1、測試原理樁身混凝土的內阻尼和樁周士的外阻尼大大地削弱了樁尖或缺陷處的反射波幅值，其衰減程度通常為每毫秒2～8（分貝）。致使樁尖的反射波振幅可以降低為錘擊波振幅的1/1000，甚至1/10000。（二）低應變法2、測試方法

（1）聲脈沖的激發(fā)在低應變試驗中，一般使用質量較小的手錘來激發(fā)聲脈沖。撞擊的持續(xù)時間受沖擊速度影響很小，主要取決于撞擊體的質量。因此，使用輕錘可以激發(fā)出較窄的高頻脈沖。（2）測量錘子施加于樁的力（3）樁頂質點速度測量在低應變試驗中，一般僅測量樁頂?shù)乃俣软憫?、測試要求

為了避免錘擊引起的樁頂平面的破損，應在樁頂放置墊層。墊層的波阻抗對激發(fā)的聲脈沖寬度有顯著影響。因此墊層既不能太軟，也不能太硬，以產(chǎn)生所要求的脈沖寬度為宜。在試驗前樁頭必須處理好。被測樁應鑿平浮漿，平整樁頭，切除樁頭外露過長的主鋼筋。樁頭的浮漿或是不平整都會引起“雜波”，嚴重干擾人射波和反射波信號。3）試驗時應敲擊樁頂中心，加速度計牢固地固定在樁頂邊部，與敲擊點不能太靠近．同時又不能放置在鋼筋頭上。對于直徑較大的樁可安置兩個或多個傳感器。4）用手錘激發(fā)的脈沖寬度窄，頻帶寬，反射波微弱，因此測量所用的加速度計自振頻率應高一些。靈敏度要求高。為了識別微弱的反射波信號，可以采取各種信號增強技術；用濾波可以消除一些不必要的高頻噪聲，以提高信-噪比。5）為了保證獲得可靠的試驗數(shù)據(jù)，對每一根被檢測的單樁應以測得兩次以上重復性好的信號記錄為準。利用檢測儀的實時處理功能，可以對被測信號及時地進行初步的分析判斷，計算波的傳播速度，利用各種信號增強功能觀察樁尖或缺陷處反射波。如發(fā)現(xiàn)波形異常，應及時分析原因，排除故障，再進行重復試驗，直到獲得滿意波形為止。4、樁基完整性分析

由于測量數(shù)據(jù)不足，一般得不到唯一確定的解答。為此必須補充其他的信息。應該結合工程地質資料、施工原始記錄、施工方法、現(xiàn)場條件、樁的類型等因素進行綜合分析。斷裂處形成一個自由面，波傳不到下部，造成全反射，樁尖反射消失。在樁身大的突然斷裂處引起的波阻抗變化比較劇烈，在速度曲線上表現(xiàn)為反射脈沖峰值高，且前沿比較陡峭。第六章施工期測量與檢驗監(jiān)測第一節(jié)概述第二節(jié)樁基檢測第三節(jié)洞室?guī)r體變形觀測第四節(jié)土壓力與孔隙水壓力量測第五節(jié)邊坡變形監(jiān)測洞室開挖后破壞了巖體的應力狀態(tài)，洞室表面將產(chǎn)生收斂位移，圍巖內部將產(chǎn)生松弛變形。洞室表面收斂位移和圍巖巖體松弛變形的量測，對評價洞室穩(wěn)定性和設計襯砌都有指導作用。一、收斂位移的量測收斂位移的量測是洞室現(xiàn)場檢測中應用最廣的方法。洞室內壁面兩點連線方向的位移之和稱為“收斂”，此項量測稱為“收斂量測”，“收斂值”為兩次量測的距離之差。測試原理：洞室的開挖改變了巖體的初始應力狀態(tài)，由于圍巖應力重分布的洞室應力釋放的結果，使圍巖產(chǎn)生了變形，洞壁有不同程度的向內凈空位移，我們在開挖后的洞壁（含頂、底）上，及時安設測點，采用不同的觀測手段，觀測其兩點間的相對位移值。測試目的：了解圍巖和襯砌的變形形態(tài)、判斷圍巖壓力類型、推算最大位移特別適用于軟巖常用儀器套管式收斂計、卷尺式伸長計、銦鋼絲收斂計等量測斷面一般包括三條基線：邊墻-拱頂、邊墻-拱腰、拱腰-拱頂，測點埋設膨脹式螺栓測量在下一開挖前進行，具上次爆破時間不超過24小時收斂曲線1）分析巖體的應力狀態(tài)1-3的收斂值為11.99mm，2-3的收斂值為2.42mm，說明所受應力狀態(tài)不對稱2）分析巖體的流變性開挖一周后，1-2的變形速率為3mm/d，其后減慢，但仍大于0.1mm/d，說明巖體流變性能明顯3）分析收斂的對稱性由于洞室?guī)缀纬叽纭r體結構面、巖體性質的影響，水平收斂大于垂直收斂，因此在設計時，應以考慮水平收斂為主。收斂量測數(shù)據(jù)的應用1）評價圍巖穩(wěn)定性從監(jiān)測施工中圍巖穩(wěn)定的角度看，應注意圍巖位移加速度的出現(xiàn)，此時應采取緊急的加固措施。2）評價圍巖達到穩(wěn)定的標準，確定最終支護時間及仰拱灌注時間我國錨噴支護規(guī)范規(guī)定，隧道最終支護時間應在圍巖達到穩(wěn)定時穩(wěn)定的標準：

a、周邊收斂速度明顯下降；

b、收斂量已達到總收斂量的80%~90%；

c、收斂速率小于0.1mm/d~0.2mm/d，或拱頂位移速率小于0.07mm/d~0.15mm/d3）調整施工方法與支護時機、調整錨桿支護參數(shù)、調整噴層厚度、修改開挖斷面尺寸等二、松弛變形的量測測試原理：由于洞室開挖引起圍巖的應力變化與相應的變形，距洞壁不同深度處位移各不相同，松弛變形就是觀測圍巖表面、內部各測點的相對位移值。測試目的：量測松弛變形可以測定巖體內不同部位的變形情況，判斷松弛帶寬度，指導設計與施工量測方法：多點伸長計、聲波測試多點伸長計（多點桿式伸長計）錨固部分：把測試元件與圍巖錨固為一整體，測試元件的變位即為錨固該點圍巖的變位。傳遞部分：直桿式、鋼帶式、鋼絲式等，連接方式有并聯(lián)和串聯(lián)兩種?？卓谘b置：孔口設置的基準面及其固定、孔口保護、導線隱蔽及集線箱。直徑20毫米的硬塑料保護管直徑10毫米的鋼管10月7日-10月24位移很小10月25日-10月27位移明顯增大10月28日-11月9位移又變小11月10日-位移趨于穩(wěn)定第四章施工期測量與檢驗監(jiān)測第一節(jié)概述第二節(jié)樁基檢測第三節(jié)洞室?guī)r體變形觀測第四節(jié)土壓力與孔隙水壓力量測第五節(jié)邊坡變形監(jiān)測一、土壓力量測土壓力的量測是借助于壓力傳感器裝置來實現(xiàn)的，一般將壓力傳感器埋設在要量測壓力的位置（如結構物與土體的接觸面上）目前采用的壓力傳感器多為壓力盒，有液壓式、氣壓式、鋼弦式和電阻應變式等壓力盒要有足夠的強度和耐久性，加壓減壓線性良好，能適應溫度和環(huán)境變化而保持穩(wěn)定壓力盒與土體剛度要協(xié)調，埋設時應避免對土體的擾動，回填土的性狀應與周圍土體一致振弦式土壓力盒電阻應變片式土壓力盒二、孔隙水壓力量測孔隙水壓力對巖土體變形和穩(wěn)定性有很大影響，地質體內的地下水孔隙水壓力是一個非常重要的參數(shù)孔隙水壓力監(jiān)測目的如下表項目監(jiān)測目的加載預壓地基估計固結度以控制加載速率強夯加固地基控制強夯間歇時間和確定強夯深度預制樁施工控制打樁速率工程降水監(jiān)測減壓井壓力和控制地面沉降研究滑坡穩(wěn)定性監(jiān)控和治理方法類型測量方法適用條件測壓計式立管式測壓計將帶有過濾器的測壓管打入土層，直接在管內量測滲透系數(shù)大于10-4cm·s-1的均勻孔隙含水層水壓式測壓計安裝在孔壁的小型測壓計探頭，地下水壓力通過導管傳導至壓力計測定滲透性低的地層，可測量由朝汐漲落，挖方引起的壓力變化電測式測壓計（電阻應變片、鋼環(huán)應變計）地下水壓力通過透水石傳導至變化膜片引起撓度變化誘發(fā)電阻片變化，用不同的接受儀器測量孔隙水壓力各種地層氣動式測壓計利用兩亙排氣管使壓力為常數(shù)，傳來的壓力在透水元件中水壓閥產(chǎn)生壓差測量各種地層孔隙壓力靜力觸探在觸探探頭上安裝可量測孔隙水壓力的傳感器，在貫入過程中量測超孔隙水壓力各種土層監(jiān)測孔隙水壓力變化反分析將鉆孔分隔器密封，觀測鉆孔孔隙壓力變化，利用滲流控制方程反分析低透水性巖體孔隙水壓力測量方法及適用條件鋼弦式孔隙水壓力探頭振弦式孔隙水壓力探頭微型孔隙水壓力計群樁間孔隙水壓力量測大鏟灣現(xiàn)場孔隙水壓力監(jiān)測工程實例：萬洲某滑坡防治工程中的滑體及滑帶中的地下水位及孔隙水壓力監(jiān)測目前比較統(tǒng)一的觀點是滑帶粘土顆粒間的孔隙非常小，而且土體中孔隙所占的容積比在砂中的要大得多，在這種粘土層中的上面或下面若存在很大水壓的含水層時，這種壓力是否能提高孔隙水壓力尚有不少疑問（因為實際上水并不是完全的流體，而具有某種程度的粘性）。但是用含水層的水位來代替滑帶土中的水位，在某種程度上與實際情況還是較吻合的。為了探討上述觀點的準確性，在進行和平廣場滑坡勘察過程中，專門布置了三個地下水位長觀孔，對滑坡堆積體中的地下水進行分層觀測。具體步驟：首先堵塞滑面以下的孔移段，對滑坡堆積體中的地下水安裝雙層觀測孔，觀測滑帶及其以上3m的地下水位與潛水面地水位的差值及隨時間的變化?；露逊e體的滲透系數(shù)為i×10-6—i×10-5cm/sec。通過一個多月的觀測表明，潛水面比滑帶附近的水位高出0.5—3m，二水位隨時間變化具有同步性，土層滲透系數(shù)越低水位差越大。上述監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，即使是粘性土中地下水仍然存在滲透壓力，埋深越大水頭越低，對于處于蠕變階段的滑坡，其滑動面附近土體在蠕是一個“擴容”過程，因此其與含水層的水力聯(lián)系會加強，因而可以看作與滑體內地下水層為同一含水層，其孔隙水壓力等同于對應點處的滲透水壓力值，但低于對應點的靜水