第九章-现场检验与检测课件.pptx

1、岩土工程勘察第九章 现场检验与检测岩土工程勘察 第一节 现场检验与监测的意义和内容 现场检验与监测是岩土工程中的一个重要环节，它与勘察、设计、施工一起，构成了岩土工程的完整体系。其目的在于保证工程的质量和安全，提高工程效益。现场检验与监测工作一般是在勘察和施工期进行的。但对有特殊要求的工程，则应在使用、运营期间内继续进行。所谓“特殊要求”指的是：有特殊意义的重大建筑物；一旦损坏造成生命、财产巨大损失或重大社会影响的工程；对建筑物和地基变形有特殊限制的工程；使用了新的设计、施工或地基处理方案，尚缺乏必要经验的工程。岩土工程勘察重视和强调定量化评价，为解决岩土工程问题而提出对策，制订措施。它在现场

2、检验与监测这一环节中体现得更为明显。通过现场检验与监测所获取的数据，可以预测一些不良地质现象的发展演化趋势及其对工程建筑物的可能危害，以便采取防治对策和措施；也可以通过“足尺试验”进行反分析，求取岩土体的某些工程参数，以此为依据及时修正勘察成果，优化工程设计，必要时应进行补充勘察；它对岩土工程施工质量进行监控，以保证工程的质量和安全。岩土工程勘察 显然，现场检验与监测在提高工程的经济效益、社会效益和环境效益中，起着十分重要的作用。现场检验的含义和内容：现场检验指的是在施工阶段对勘察成果的验证核查和施工质量的监控。因此检验工作应包含两方面内容：（1）验证核查岩土工程勘察成果与评价建议，即施工时通

3、过基坑开挖等手段揭露岩土体，所获得的第一性工程地质和水文地质资料较之勘察阶段更为确切，可以用来补充和修正勘察成果。如果实际情况与勘察成果出入较大时，还应进行施工阶段的补充勘察。（2）对岩土工程施工质量的控制与检验，即施工监理与质量控制。例如，天然地基基槽的尺寸、槽底标高的检验，局部异常的处理措施；桩基础施工中的一系列质量监控；地基处理 施工质量的控制与检验；深基坑支护系统施工质量的监控等。岩土工程勘察现场监测的含义和内容：现场监测指的是在工程勘察、施工以至运营期间，对工程有影响的不良地质现象、岩土体性状和地下水等进行监测，其目的是为了工程的正常施工和运营，确保安全。监测工作主要包含三方面内容：

4、（1）施工和各类荷载作用下岩土反应性状的监测。例如，土压力观测、岩土体中的应力量测、岩土体变形和位移监测、孔隙水压力观测等。（2）对施工或运营中结构物的监测。对于像核电站等特别重大的结构物，则在整个运营期间都要进行监测。（3）对环境条件的监测。包括对工程地质和水文地质条件中某些要素的监测，尤其是对工程构成威胁的不良地质现象，在勘察期间就应布置监测(如滑坡、崩塌、泥石流、土洞等)；除此之外，还有对相邻结构物及工程设施在施工过程中可能发生的变化、施工振动、噪声和污染等的监测。岩土工程勘察地基基础的检验与监测 第二节 地基基础的检验与监测一、天然地基的基槽检验与监测1.现场检验 现场检验适用于天然土

5、层为地基持力层的浅基础。主要作基坑开挖后的验槽工作。为了做好此项工作，要求熟悉勘察报告，掌握地基持力层的空间分布和工程性质，并了解拟建建筑物的类型和工作方式，研究基础设计图纸及环境监测资料等。做好验槽的必要准备工作。(1)当遇到下列情况之一时，应重点进行验槽：持力层的顶板标高有较大起伏变化。基础范围内存在两种以上不同成因类型的地层。基础范围内存在局部异常土质或有坑穴、古井、老地基或古迹遗址。基础范围内遇有断层破碎带、软弱岩脉以及废(古)河道、湖泊、沟谷等不良地质、地貌条件。在雨季或冬季等不良气候条件下施工，基底土质可能受到影响。岩土工程勘察地基基础的检验与监测(2)验槽的要求是：核对基槽的施工

6、位置、平面尺寸、基础埋深和槽底标高。平面尺寸由设计中心线向两边量测，长、宽尺寸不应偏小；槽底标高的偏差，一般情况下应控制在0-50mm范围内。槽底基础范围内若遇到异常情况时，应结合具体地质、地貌条件提出处理措施。必要时可在槽底进行轻便钎探。当施工揭露的地基土条件与勘察报告有较大出入或者验槽人员认为有必要时，可有针对性地进行补充勘察。验槽后应写出检验报告，内容包括：岩土描述、槽底土质平面分布图、基槽处理竣工图、现场测试记录的检验报告。验槽报告是岩土工程的重要技术档案，应做到资料齐全，及时归档。岩土工程勘察地基基础的检验与监测验槽岩土工程勘察地基基础的检验与监测2.现场监测 当重要建筑物基坑开挖较

7、深或地基土层较软弱时，可根据需要布置监测工作。现场监测的内容有：基坑底部回弹观测、建筑物基础沉降及各土层的分层沉降观测、地下水控制措施的效果及影响的监测、基坑支护系统工作状态的监测等。本节只讨论基坑底部回弹观测问题。高层建筑在采用箱形基础时，由于基坑开挖面积大而深，卸除了土层较大的自重应力后，普遍存在基坑底面的回弹。基坑的回弹再压缩量一般约占建筑物完工时沉降量的1/32/3，最大者达1倍以上；地基土质愈硬则回弹所占比值愈大。说明基坑回弹不可忽视，应予监测，并将实测沉降量减去回弹量，才是真正的地基土沉降量；否则实际观测的沉降量偏大。除卸荷回弹外，在基坑暴露期间，土中粘土矿物吸水膨胀、基坑开挖接近

8、临界深度导致土体产生剪切位移以及基坑底部存在承压水时，皆可引起基坑底部隆起，观测时应予以注意。基底回弹监测应在开挖完工后立即进行，在基坑的不同部位设置固定测点用水准仪观测，且继续进行建筑物施工过程中以至竣工之后的地基沉降监测，最终可绘制基底的回弹、沉降与卸载、加载关系曲线。岩土工程勘察地基基础的检验与监测二、桩基工程的检测1.桩基工程检测的意义 桩基是高、重建筑物和构筑物的主要基础形式，属深基础类型。它的主要功能是将荷载传递至地下较深处的密实土层或岩层上，以满足承载力和变形的要求。与其他类型的深基础相比较，桩基的几何尺寸较小，施工简便，适用范围广，所以是高、重建筑物和构筑物大量采用的基础形式，

9、近20年来国内的桩基工程新技术获得迅猛发展。为了提高桩基的设计、施工水平，岩土工程师们都很关注桩基质量的检测。桩基工程按施工方法，可分为预制桩和灌注桩两种，最主要的材料是钢筋混凝土。岩土工程勘察地基基础的检验与监测预制桩岩土工程勘察地基基础的检验与监测灌注桩岩土工程勘察地基基础的检验与监测问题桩基 岩土工程勘察地基基础的检验与监测问题桩基 岩土工程勘察地基基础的检验与监测沉渣过厚 岩土工程勘察地基基础的检验与监测超声波检测 岩土工程勘察地基基础的检验与监测基桩反射波法现场检测 岩土工程勘察地基基础的检验与监测完整性检测 岩土工程勘察地基基础的检验与监测钢筋混凝土预制桩一般都是采用锤击打入土层中

10、的，其常见的质量问题是：桩身混凝土标号低或桩身有缺陷，锤击过程中桩头或桩身破裂；桩无法穿透硬夹层而达不到设计标高；由于沉桩挤土引起土层中出现高孔隙水压力，大范围土体隆起和侧移，以至对周围建筑物、管线、道路等产生危害；在桩基施工中，由于相邻工序处理不当，造成基桩过大侧移而引起基桩倾斜、位移。岩土工程勘察地基基础的检验与监测 灌注桩由于成桩过程是“地下作业”，因此控制质量的难度也大，存在的质量问题更多。常见的质量问题是：由于混凝土配合比不准确、稀释和离析等原因，使桩身混凝土强度不够；由于夹泥、断桩、缩颈等原因，造成桩身结构缺陷(不完整)；桩底虚土、沉碴过厚和桩周泥皮过厚，使桩长和桩径不够。上述预制

11、桩和灌注桩的质量问题，都会导致满足不了承载力和变形的要求，所以需加强桩基质量的检测工作。岩土工程勘察地基基础的检验与监测2.桩基工程检测的内容 桩基工程检测的内容，除了核对桩的位置、尺寸、距离、数量、类型，核查选用的施工机械、置桩能量与场地条件和工程要求，核查桩基持力层的岩土性质、埋深和起伏变化，以及桩尖进入持力层的深度等以外，通常应包括桩基强度、变形和几何受力条件等三个方面，尤以前者为主。（1）桩基强度 桩基强度检验包括桩身结构完整性和桩承载力的检验。桩身结构完整性是指桩是否存在断桩、缩颈、离析、夹泥、孔洞、沉碴过厚等施工缺陷。常采用声波法、动测法和静力载荷试验等检测。岩土工程勘察地基基础的

12、检验与监测（2）桩基变形 桩基变形需通过长期的沉降观测才能获得可靠结果，而且应以群桩在长期荷载作用下的沉降为准。一般工程只要桩身结构完整性和桩承载力满足要求，桩尖已达设计标高，且土层未发生过大隆起，就可以认为已符合设计要求。但重要工程必须进行沉降观测。（3）几何受力条件 桩的几何受力条件是指桩位、桩身倾斜度、接头情况、桩顶及桩尖标高等的控制。在软土地区因打桩或基坑开挖造成桩的位移或上浮是经常发生的，通常应以严格的桩基施工工艺操作来控制。必要时应对置桩过程中造成的土体变形、超孔隙水压力以及对相邻工程的影响进行观测。岩土工程勘察地基基础的检验与监测3.桩身质量检测的方法 桩身质量的检测包括桩的承载

13、力、桩身混凝土灌注质量和结构完整性等内容。桩的承载力检测，传统而有效的方法是静力载荷试验法。此法为我国法定确定单桩承载力的方法，其试验要点在国家标准建筑地基基础设计规范(GB50007-2011)等有关规范、手册中均有明确规定。尽管此法费时费钱，在工程实践中仍普遍采用。桩身混凝土灌注质量和结构完整性检测主要用于大直径灌注桩。检测方法有钻孔取芯法、声波法和动测法。钻孔取芯法可以检查桩身混凝土质量和孔底沉碴。由于芯样小，灌注桩的局部缺陷往往难以被发现。声波法检测灌注桩的混凝土质量轻便、可靠而直观，已得到广泛应用。岩土工程勘察地基基础的检验与监测三、建筑物的沉降观测1.沉降观测的对象 （1）一级建筑

14、物。（2）不均匀或软弱地基上的重要二级及以上建筑物。（3）加层、接建或因地基变形、局部失稳而使结构产生裂缝的建筑物。（4）受邻近深基坑开挖施工影响或受场地地下水等环境因素变化影响的建筑物。（5）需要积累建筑经验或进行反分析计算参数的工程。2.观测点的布置及观测方法 一般是在建筑物周边的墙、柱或基础的同一高程处设置多个固定的观测点，且在墙角、纵横墙交叉处和沉陷缝两侧都应有测点控制。距离建筑物一定范围设基准点，从建筑物修建开始直至竣工以后的相当长时间内定期观测各测点高程的变化。观测次数和间隔时间应根据观测目的、加载情况和沉降速率确定。当沉降速率小于1mm/100d时可停止经常性的观测。建筑物竣工后

15、的观测间隔按下表9.1确定。岩土工程勘察地基基础的检验与监测沉降速率（沉降速率（mm/d）观测间隔时间观测间隔时间0.3150.1-0.3300.05-0.1900.02-0.051800.01-0.02365表9.1 竣工后观测间隔时间（d）根据观测结果绘制加载、沉降与时间的关系曲线。由此可以较好地划定地基土的变形性和均一性；与预测的结论对比，以检验计算采用的理论公式、方案和所用参数的可靠性；获得在一定土质条件下选择建筑结构型式的经验。也可由实测结果进行反分析，即反求土层模量或确定沉降计算经验系数。岩土工程勘察地基基础的检验与监测沉降监测岩土工程勘察地基基础的检验与监测地基土分层沉降监测 岩

16、土工程勘察不良地质作用和地质灾害的监测 第三节 不良地质作用和地质灾害的监测一、岩土体变形监测1.岩土体变形监测的意义 岩土体的变形量是评价岩土体及建筑物稳定状态或建筑物是否能正常使用最直接的指标，监测结果亦可用作反演计算的参数或检验计算方法的适宜性。对工程岩土体采取加固措施时也需以变形监测资料作依据。由于岩土体的工程性质复杂而多变，勘察时往往难以掌握清楚，以致所作的评价不够确切。对一些重大工程，尤其是复杂地质条件的工程，进行岩土体和建筑物变形监测就十分必要。不仅可及时发现问题，采取对策和措施，以保证工程的正常施工和使用，而且积累有价值的经验资料，对发展岩土力学和提高勘察工作水平皆有重要意义。

17、岩土工程勘察不良地质作用和地质灾害的监测2.岩土体变形监测的内容和方法 岩土体变形监测内容广泛，主要包括各种不良地质现象和各类工程（各种地基基础工程、边坡工程和地下工程）所涉及的岩土体内部的压缩、拉伸及剪切变形和表面位移量的监测。这里着重介绍边坡工程和滑坡以及地下工程岩土体变形监测的内容和方法。（1）边坡工程和滑坡的监测边坡工程和滑坡监测的目的，一是正确判定其稳定状态，预测位移、变形的发展趋势，作出边坡失稳或滑坡临滑前的预报；二是为整治提供科学依据以及检验整治的效果。监测内容可分地面位移监测、岩土体内部变形和滑动面位置监测以及地下水观测三项。岩土工程勘察不良地质作用和地质灾害的监测 地面位移监

18、测。主要采用经纬仪、水准仪或光电测距仪重复观测各测点的位移方向和水平、铅直距离，以此来判定地面位移矢量及其随时间变化的情况。测点可根据具体条件和要求布置成不同型式的线、网，一般在条件较复杂和位移较大的部位测点应适当加密。岩土体内部变形和滑动面位置监测。准确地确定滑动面位置是进行滑坡稳定性分析和整治的前提条件，它对于正处于蠕滑阶段的滑坡效果显著。目前常用的监测方法有：管式应变计、倾斜计和位移计等。它们皆借助于钻孔进行监测的。管式应变计监测是在聚氯乙烯管上隔一定距离贴电阻应变片，随后将其埋置于钻孔中，用于测量由于滑坡滑动引起管子的变形。安装变形管时必须使应变片正对着滑动方向。测量结果可清楚地显示出

19、滑坡体随时间不同深度的位移变形情况以及滑动面的位置。此法较简便，在国内外用最为广泛。岩土工程勘察不良地质作用和地质灾害的监测 倾斜计是一种量测滑坡引起钻孔弯曲的装置，可以有效地了解滑动面的深度。该装置有两种型式：一种是由地面悬挂一个传感器至钻孔中，量测预定各深度的弯曲；另一种是钻孔中按深度装置固定的传感器。使用最为广泛。位移计是一种靠测量金属线伸长来确定滑动面位置的装置，一般采用多层位移计量测，将金属线固定于孔壁的各层位上，末端固定于滑床上。它可以用来判断滑动面的深度和滑坡体随时间的位移变形。地下水的监测见本章第四节。（3）洞室壁面收敛量测 收敛量测是直接量测岩体表面两点间的距离改变量，它被用

20、于了解洞室壁面间的相对变形和边坡上张裂缝的发展变化，据以对工程稳定性趋势作出评价和对破坏时间作出预报。边坡张裂缝量测方法比较简单，一般在裂缝两侧埋设固定点，用钢卷尺直接量测即可。洞室壁面收敛量测则需借助于专用的收敛计。岩土工程勘察不良地质作用和地质灾害的监测二、岩土体内部应力监测 岩土体内部应力量测与变形量测的意义一样，可用来监测建筑物的安全使用，亦可检验计算模型和计算参数的适用性和准确性。岩土体内部的应力可分为初始应力和二次应力。初始应力也称地应力，它的概念和量测原理及方法岩土工程勘察规范GB50021-2001相关内容，这里仅讨论工程建筑物兴建后的二次应力，主要指的是房屋建筑基础底面与地基

21、土的接触压力；挡土结构上的土压力以及洞室的围岩压力等的量测问题。岩土压力的量测是借助于压力传感器装置来实现的，一般将压力传感器埋设于结构物与岩土体的接触面上。目前国内外采用的压力传感器多数为压力盒，有液压式、气压式、钢弦式和电阻应变式等不同型式和规格的产品，以后两种较常用。岩土工程勘察地下水的监测一、地下水监测的意义和条件 地下水对工程岩土体的强度和变形以及对建筑物稳定性的影响，都是极为重要的。例如，在高层建筑深基坑开挖和支护中，由于地下水的作用，可能会导致坑底上鼓溃决、流砂突涌、支护结构移位倾倒、降水引起周围地面沉降而导致建筑物破坏。因此在深基坑施工过程中要加强地下水的监测。地下水也是各种不

22、良地质现象产生的重要因素。例如，作用于滑坡上的孔隙水压力、浮托力和动水压力，直接影响滑坡的稳定性；饱水砂土的管涌和液化、岩溶区的地面塌陷等，无不与地下水的作用息息相关。因此要对地下水压力、孔隙水压力准确控制，以保证工程顺利、安全施工和正常运行。对地下水进行监测，不同于水文地质学中“长期观测”的含义。因观测是针对地下水的天然水位、水量和水质的时间变化规律的，一般仅是提出动态观测资料。而监测则不仅仅是观测，还要根据观测资料提出问题，制订处理方案和措施。第四节 地下水的监测岩土工程勘察地下水的监测 在下列条件下应进行地下水的监测：当地下水位的升降影响岩土体稳定，以致产生不良地质现象时；当地下水位上升

23、对构筑物产生浮托力或对地下室和地下构筑物的防潮、防水产生较大影响时；当施工排水对工程有较大影响时；当施工或环境条件改变造成的孔隙水压力、地下水压力的变化对岩土工程有较大影响时。地下水监测的内容包括：地下水位的升降、变化幅度及其与地表水、大气降水的关系；工程降水对地质环境及附近建筑物的影响；深基、洞室施工，评价斜坡、岸边工程稳定和加固软土地基等进行孔隙水压力和地下水压力的监控；管涌和流土现象对动水压力的监控；当工程可能受腐蚀时，对地下水水质的监测等。岩土工程勘察地下水的监测二、孔隙水压力监测 孔隙水压力对岩土体变形和稳定性有很大的影响，因此在饱和土层中进行地基处理和基础施工过程中以及研究滑坡稳定

24、性等问题时，孔隙水压力的监测很有必要。其具体监测目的如下表9.2所示：项目项目监测目的监测目的加载预压地基估计固结度以控制加载速率强夯加固地基控制强夯间歇时间和确定强夯深度预制桩施工控制打桩速率工程降水监测减压井压力和控制地面沉降研究滑坡稳定性控制和治理表9.2 孔隙水压力监测的目的岩土工程勘察地下水的监测 监测孔隙水压力所用的孔隙水压力计型号和规格较多，应根据监测目的、岩土的渗透性和监测期长短等条件选择（见表9.3），其精度、灵敏度和量程必须满足要求表9.3孔隙水压力计类型、适用条件及计算公式岩土工程勘察地下水的监测三、地下水压力（水位）和水质监测 地下水压力(水位)和水质监测工作的布置，应

25、根据岩土体的性状和工程类型确定。一般顺地下水流向布置观测线。为了监测地表水与地下水之间关系，则应垂直地表水体的岸边线布置观测线。在水位变化大的地段、上层滞水或裂隙水聚集地带，皆应布置观测孔。基坑开挖工程降水的监测孔应垂直基坑长边布置观测线，其深度应达到基础施工的最大降水深度以下1m处。动态监测除布置监测孔外，还可利用地下水天然露头或水井。地下水动态监测应不少于1个水文年。观测内容除了地下水位外，还应包括水温、泉的流量,在某些监测孔中有时尚应进行定期取水样作化学分析和抽水。观测时间间隔视目的和动态变化急缓时期而定，一般雨汛期加密，干旱季节放疏，可以3-5天或10天观测一次，而且各监测孔皆同时进行观测。作化学分析的水样，可放宽取样时间间隔，但每年不宜少于4次。观测上述各项内容的同时，还应观测大气降水、气温和地表水体(河、湖)的水位等，藉以相互对照。对受地下水浮托力的工程，地下水监测应进行至工程荷载大于浮托力后方可停止监测。岩土工程勘察地下水的监测 监测成果应及时整理，并根据所提出的地下水和大气降水量的动态变化曲线图、地下水压(水位)动态变化曲线图、不同时期的水位深度图、等水位线图、不同时期有害化学成分的等值线图等资料，分析对工程设施的影响，提出防治对策和措施。