第六章 施工期測量與檢驗(yàn)監(jiān)測

第六章施工期測量與檢驗(yàn)監(jiān)測第六章施工期測量與檢驗(yàn)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(yàn)監(jiān)測的內(nèi)容巖土工程施工測量與檢驗(yàn)監(jiān)測（GeotechnicalConstructionMeasurementandInspectionMonitoring）主要包括施工期測量、樁基動(dòng)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(yàn)監(jiān)測的意義巖土工程施工測量與檢驗(yàn)監(jiān)測是巖土工程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它與勘察、設(shè)計(jì)、施工一起，構(gòu)成了巖土工程的完整體系。其目的在于保證工程的質(zhì)量和安全，提高工程效益。通過檢驗(yàn)與監(jiān)測所獲取的數(shù)據(jù)，可以預(yù)測一些不良地質(zhì)現(xiàn)象的發(fā)展演化趨勢(shì)及其對(duì)工程建筑物的可能危害，以便采取防治對(duì)策和措施通過檢驗(yàn)與監(jiān)測所獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)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(shí)修正勘察成果，優(yōu)化工程設(shè)計(jì)，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)充勘察對(duì)巖土工程施工質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控，可以保證工程的質(zhì)量和安全。驗(yàn)證核查巖土工程勘察成果與評(píng)價(jià)，補(bǔ)充和修正勘察成果。如果實(shí)際情況與勘察成果出入較大時(shí)，還應(yīng)進(jìn)行施工階段的補(bǔ)充勘察。第六章施工期測量與檢驗(yàn)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(duì)樁頭的處理成樁后測試前要有一段時(shí)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(zhǔn)梁基礎(chǔ)要遠(yuǎn)離試樁4倍的樁徑加荷等級(jí)為設(shè)計(jì)承載力的1/5到1/8每級(jí)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(biāo)準(zhǔn)：總沉降量達(dá)40mm;或出現(xiàn)沉降量陡增等。一、靜測樁-載荷試驗(yàn)昆明某工地靜測樁照片昆明某工地靜測樁照片高應(yīng)變法和低應(yīng)變法高應(yīng)變主要用來確定樁的極限承載力低應(yīng)變主要用來測定樁身的完整性二、動(dòng)測樁（一）高應(yīng)變法高應(yīng)變?yōu)橛弥劐N沖擊樁頂，同時(shí)測量樁頂附近截面上承受的力和質(zhì)點(diǎn)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(dòng)阻力Rd）：1、試驗(yàn)原理2、測試要求（1）對(duì)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(duì)位移，樁周土進(jìn)入塑性狀態(tài)，激發(fā)出極限阻力。自由落錘，錘的重量應(yīng)大于單樁極限承載力的1%或樁身質(zhì)量的1/8~1/10采用重錘和降低降落高度，以減小沖擊速度?？刹捎妹看五N擊的樁的貫入度來控制沖擊能量，一般貫入度應(yīng)大于2.5mm（2）對(duì)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(hù)樁頭，并應(yīng)經(jīng)常更換。為了獲得一個(gè)理想的平面入射波，確保在試驗(yàn)期間多次沖擊下樁頭不會(huì)出現(xiàn)破裂，在試驗(yàn)前應(yīng)對(duì)樁頭進(jìn)行加固處理。要求樁頭頂面應(yīng)水平、平整，樁頭中線與樁身中線重合。對(duì)于樁頭嚴(yán)重破損的，試驗(yàn)前也應(yīng)進(jìn)行修復(fù)。強(qiáng)調(diào)：樁頭質(zhì)量和形狀尺寸是否達(dá)到要求是高應(yīng)變?cè)囼?yàn)?zāi)芊癯晒Φ年P(guān)鍵問題之一。

（3）質(zhì)點(diǎn)速度的測量樁頂附近截面的質(zhì)點(diǎn)速度時(shí)程曲線是首先測量質(zhì)點(diǎn)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(jì)應(yīng)使用兩只，分別對(duì)稱地安裝在樁身兩側(cè)。這是用于檢查沖擊荷載是否偏心。加速度計(jì)距樁頂距離應(yīng)大于樁直徑或邊長的2倍。這樣做的目的是使得當(dāng)錘擊波到達(dá)測量截面時(shí)波陣面接近平面，且截面上的應(yīng)力分布比較均勻。一般是用膨脹螺栓將一有機(jī)玻璃塊固定在樁身上，然后再將加速度計(jì)通過底座上的螺孔連接到有機(jī)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(yīng)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(yīng)變?cè)囼?yàn)中的應(yīng)變測量一般采用可重復(fù)使用的工具式應(yīng)變傳感器，應(yīng)變傳感器的自振頻率應(yīng)遠(yuǎn)大于被測信號(hào)的頻率。為了保證測量精度，加速度計(jì)和應(yīng)變傳感器應(yīng)定期進(jìn)行標(biāo)定。在安裝時(shí)，應(yīng)變傳感器的中心應(yīng)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(shí)間當(dāng)檢測樁承載力時(shí)，不應(yīng)在施工完成后立即進(jìn)行，而應(yīng)間歇一段時(shí)間（稱為休止時(shí)間）后進(jìn)行預(yù)制樁休止時(shí)間不應(yīng)小于表中規(guī)定的時(shí)間灌注樁休止時(shí)間大于混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)所需時(shí)間，且不應(yīng)小于表中規(guī)定的時(shí)間。土的類別休止時(shí)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(jì)算單樁極限承載力之前，應(yīng)對(duì)所測得速度和力的時(shí)程曲線進(jìn)行認(rèn)真的檢查。出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，其信號(hào)不得作為分析計(jì)算依據(jù)。 ①力的時(shí)程曲線最終未歸零； ②嚴(yán)重偏心錘擊，一側(cè)力信號(hào)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(yīng)變?cè)囼?yàn)方法是指對(duì)樁頭的沖擊能量較低，在樁身中引起的應(yīng)變較小的樁基動(dòng)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(nèi)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(yīng)變法2、測試方法

（1）聲脈沖的激發(fā)在低應(yīng)變?cè)囼?yàn)中，一般使用質(zhì)量較小的手錘來激發(fā)聲脈沖。撞擊的持續(xù)時(shí)間受沖擊速度影響很小，主要取決于撞擊體的質(zhì)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(zhì)點(diǎn)速度測量在低應(yīng)變?cè)囼?yàn)中，一般僅測量樁頂?shù)乃俣软憫?yīng)。3、測試要求

為了避免錘擊引起的樁頂平面的破損，應(yīng)在樁頂放置墊層。墊層的波阻抗對(duì)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(yàn)前樁頭必須處理好。被測樁應(yīng)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(huì)引起“雜波”，嚴(yán)重干擾人射波和反射波信號(hào)。3）試驗(yàn)時(shí)應(yīng)敲擊樁頂中心，加速度計(jì)牢固地固定在樁頂邊部，與敲擊點(diǎn)不能太靠近．同時(shí)又不能放置在鋼筋頭上。對(duì)于直徑較大的樁可安置兩個(gè)或多個(gè)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(jì)自振頻率應(yīng)高一些。靈敏度要求高。為了識(shí)別微弱的反射波信號(hào)，可以采取各種信號(hào)增強(qiáng)技術(shù)；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(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)每一根被檢測的單樁應(yīng)以測得兩次以上重復(fù)性好的信號(hào)記錄為準(zhǔn)。利用檢測儀的實(shí)時(shí)處理功能，可以對(duì)被測信號(hào)及時(shí)地進(jìn)行初步的分析判斷，計(jì)算波的傳播速度，利用各種信號(hào)增強(qiáng)功能觀察樁尖或缺陷處反射波。如發(fā)現(xiàn)波形異常，應(yīng)及時(shí)分析原因，排除故障，再進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)，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(bǔ)充其他的信息。應(yīng)該結(jié)合工程地質(zhì)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(jìn)行綜合分析。斷裂處形成一個(gè)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(yàn)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(yīng)力狀態(tài)，洞室表面將產(chǎn)生收斂位移，圍巖內(nèi)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(duì)評(píng)價(jià)洞室穩(wěn)定性和設(shè)計(jì)襯砌都有指導(dǎo)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(yīng)用最廣的方法。洞室內(nèi)壁面兩點(diǎn)連線方向的位移之和稱為“收斂”，此項(xiàng)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(yīng)力狀態(tài)，由于圍巖應(yīng)力重分布的洞室應(yīng)力釋放的結(jié)果，使圍巖產(chǎn)生了變形，洞壁有不同程度的向內(nèi)凈空位移，我們?cè)陂_挖后的洞壁（含頂、底）上，及時(shí)安設(shè)測點(diǎn)，采用不同的觀測手段，觀測其兩點(diǎn)間的相對(duì)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(jì)、卷尺式伸長計(jì)、銦鋼絲收斂計(jì)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(diǎn)埋設(shè)膨脹式螺栓測量在下一開挖前進(jìn)行，具上次爆破時(shí)間不超過24小時(shí)收斂曲線1）分析巖體的應(yīng)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(yīng)力狀態(tài)不對(duì)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(duì)稱性由于洞室?guī)缀纬叽?、巖體結(jié)構(gòu)面、巖體性質(zhì)的影響，水平收斂大于垂直收斂，因此在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)以考慮水平收斂為主。收斂量測數(shù)據(jù)的應(yīng)用1）評(píng)價(jià)圍巖穩(wěn)定性從監(jiān)測施工中圍巖穩(wěn)定的角度看，應(yīng)注意圍巖位移加速度的出現(xiàn)，此時(shí)應(yīng)采取緊急的加固措施。2）評(píng)價(jià)圍巖達(dá)到穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)，確定最終支護(hù)時(shí)間及仰拱灌注時(shí)間我國錨噴支護(hù)規(guī)范規(guī)定，隧道最終支護(hù)時(shí)間應(yīng)在圍巖達(dá)到穩(wěn)定時(shí)穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)：

a、周邊收斂速度明顯下降；

b、收斂量已達(dá)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(diào)整施工方法與支護(hù)時(shí)機(jī)、調(diào)整錨桿支護(hù)參數(shù)、調(diào)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(yīng)力變化與相應(yīng)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(nèi)部各測點(diǎn)的相對(duì)位移值。測試目的：量測松弛變形可以測定巖體內(nèi)不同部位的變形情況，判斷松弛帶寬度，指導(dǎo)設(shè)計(jì)與施工量測方法：多點(diǎn)伸長計(jì)、聲波測試多點(diǎn)伸長計(jì)（多點(diǎn)桿式伸長計(jì)）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(diǎn)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(shè)置的基準(zhǔn)面及其固定、孔口保護(hù)、導(dǎo)線隱蔽及集線箱。直徑20毫米的硬塑料保護(hù)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(yàn)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(shí)現(xiàn)的，一般將壓力傳感器埋設(shè)在要量測壓力的位置（如結(jié)構(gòu)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(yīng)變式等壓力盒要有足夠的強(qiáng)度和耐久性，加壓減壓線性良好，能適應(yīng)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(diào)，埋設(shè)時(shí)應(yīng)避免對(duì)土體的擾動(dòng)，回填土的性狀應(yīng)與周圍土體一致振弦式土壓力盒電阻應(yīng)變片式土壓力盒二、孔隙水壓力量測孔隙水壓力對(duì)巖土體變形和穩(wěn)定性有很大影響，地質(zhì)體內(nèi)的地下水孔隙水壓力是一個(gè)非常重要的參數(shù)孔隙水壓力監(jiān)測目的如下表項(xiàng)目監(jiān)測目的加載預(yù)壓地基估計(jì)固結(jié)度以控制加載速率強(qiáng)夯加固地基控制強(qiáng)夯間歇時(shí)間和確定強(qiáng)夯深度預(yù)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(jì)式立管式測壓計(jì)將帶有過濾器的測壓管打入土層，直接在管內(nèi)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(jì)安裝在孔壁的小型測壓計(jì)探頭，地下水壓力通過導(dǎo)管傳導(dǎo)至壓力計(jì)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(jì)（電阻應(yīng)變片、鋼環(huán)應(yīng)變計(jì)）地下水壓力通過透水石傳導(dǎo)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(dòng)式測壓計(jì)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(jì)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(shí)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(diǎn)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(shí)，這種壓力是否能提高孔隙水壓力尚有不少疑問（因?yàn)閷?shí)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(shí)際情況還是較吻合的。為了探討上述觀點(diǎn)的準(zhǔn)確性，在進(jìn)行和平廣場滑坡勘察過程中，專門布置了三個(gè)地下水位長觀孔，對(duì)滑坡堆積體中的地下水進(jìn)行分層觀測。具體步驟：首先堵塞滑面以下的孔移段，對(duì)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(shí)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(gè)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(shí)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(duì)于處于蠕變階段的滑坡，其滑動(dòng)面附近土體在蠕是一個(gè)“擴(kuò)容”過程，因此其與含水層的水力聯(lián)系會(huì)加強(qiáng)，因而可以看作與滑體內(nèi)地下水層為同一含水層，其孔隙水壓力等同于對(duì)應(yīng)點(diǎn)處的滲透水壓力值，但低于對(duì)應(yīng)點(diǎn)的靜水