《道路工程試驗(yàn)與檢測（智媒體版）》課件 任務(wù)4.2 課件-地基承載力檢驗(yàn)和鉆孔灌注樁檢測

任務(wù)4.2地基承載力檢驗(yàn)第一節(jié)概述第二節(jié)荷載試驗(yàn)的原理與儀器設(shè)備第三節(jié)試驗(yàn)技術(shù)要求和操作步驟第四節(jié)試驗(yàn)資料整理與應(yīng)用第五節(jié)其它類型的載荷試驗(yàn)巖土工程測試技術(shù)第一節(jié)

概述載荷試驗(yàn)（PlateloadTest，簡稱PLT）是在現(xiàn)場用一個(gè)剛性承壓板逐級加荷，測定地基土、單樁或復(fù)合地基的壓力與變形特性的現(xiàn)場試驗(yàn)。巖土工程測試技術(shù)巖土工程測試技術(shù)載荷試驗(yàn)按承壓板的形狀有平板與螺旋板之分；按用途可分一般載荷和樁載荷；按承壓板的設(shè)置深度及特點(diǎn)分為淺層和深層平板載荷試驗(yàn)。本章主要介紹淺層平板靜力載荷測試。巖土工程測試技術(shù)載荷試驗(yàn)的應(yīng)用：確定地基土的比例界限壓力、極限壓力；確定地基土的變形模量；估算地基土的不排水抗剪強(qiáng)度；確定地基土的基床反力系數(shù)；估算地基土的固結(jié)系數(shù)。適用范圍：各種地基土，特別是各種填土和含碎石的土。優(yōu)點(diǎn)：對地基土不產(chǎn)生擾動，結(jié)果最可靠、最具有代表性，可直接用于工程設(shè)計(jì)。是確定承載力的最主要方法。缺點(diǎn)：價(jià)格昂貴、費(fèi)時(shí)。巖土工程測試技術(shù)第二節(jié)載荷試驗(yàn)的原理、儀器設(shè)備巖土工程測試技術(shù)一、載荷試驗(yàn)原理0P/kPaS/mmP—S曲線P0Pu1、直線變性階段P≤P02、剪切變形階段P0＜P＜Pu3、破壞階段Pu≤P巖土工程測試技術(shù)1、加荷系統(tǒng)承壓板、加荷裝置2、反力系統(tǒng)重物、地錨3、量測系統(tǒng)支撐柱、基準(zhǔn)梁、位移測量元件等。二、試驗(yàn)儀器設(shè)備巖土工程測試技術(shù)第三節(jié)試驗(yàn)技術(shù)要求和操作步驟一、試驗(yàn)技術(shù)要求1、試坑的尺寸及要求2、承壓板的尺寸3、位移量測系統(tǒng)的安裝≥承壓板寬度的3倍≤20mm的砂墊層淺層平板載荷試驗(yàn)≥0.25m2軟土、填土≥0.5m2強(qiáng)夯處理后的地基土＞1m2一般粘性土地基：0.5m2碎石類土：碎石直徑的10～20倍巖石類土或均值密實(shí)土：0.1m2巖土工程測試技術(shù)4、加載方式慢速法：分級維持荷載沉降相對穩(wěn)定法；快速法：有地方經(jīng)驗(yàn)時(shí)，分級加荷沉降非穩(wěn)定法。加荷等級的劃分為10～12級，不應(yīng)小于8級，最大加載量不應(yīng)小于地基承載量設(shè)計(jì)值的2倍。5、沉降觀測慢速法：每加一級荷載間隔5、5、10、10、15、15min測讀一次沉降，以后間隔30min測讀一次，連續(xù)2h，且每小時(shí)沉降量不大于0.1mm時(shí)可施加下一級荷載?？焖俜ǎ好考右患壓奢d間隔15min測讀一次沉降，每級荷載維持2h可施加下一級荷載。河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)6、試驗(yàn)終止條件承壓板周圍土體出現(xiàn)明顯的側(cè)向擠出；本級荷載的沉降量急劇增大，p-s曲線出現(xiàn)陡降段；某級荷載作用下24h沉降速率不能達(dá)到穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)；總沉降量與承壓板直徑之比超過0.06。巖土工程測試技術(shù)千分表二、試驗(yàn)設(shè)備的安裝及操作步驟巖土工程測試技術(shù)第四節(jié)試驗(yàn)資料整理與應(yīng)用1、繪制壓力-沉降量關(guān)系曲線P-s曲線的特征：I段直線段II段曲線段III段直線段一、試驗(yàn)資料整理2、P-s曲線的修正圖解法最小二乘修正法河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)確定地基的承載能力試驗(yàn)成果的應(yīng)用確定地基土的變形模量確定地基土的基床反力系數(shù)估算地基土的不排水抗剪強(qiáng)度河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)二、地基的承載力確定（1）拐點(diǎn)法

比例界限P0作為地基承載力的標(biāo)準(zhǔn)值或特征值。（2）極限荷載法

PU<2P0，極限荷載的一半作為地基承載力特征值。（3）相對沉降法對于緩變曲線，s/b為一定值時(shí)所對應(yīng)的荷載為地基承載力特征值。承壓板面積為0.25-0.50m2，s/b=0.01-0.015巖土工程測試技術(shù)三、計(jì)算變形模量E0

1、對于各向同性地基土，地表有超載（在地表以下一定深度）土的變形模量為：E0=I0I1K(1-u2)b2、對于各向同性地基土，地表無超載

E0=I0K(1-u2)b巖土工程測試技術(shù)四、計(jì)算地基沉降量(sj)巖土工程測試技術(shù)五、地基基床系數(shù)的確定

1、K0=（p2-p1）/（S2-S1）2、K0=E0/H

3、K=E0/[I0I1(1-u2)b]巖土工程測試技術(shù)六、估算地基土的不排水抗剪強(qiáng)度

τ

=c+σtanφPu

=c+σ土層側(cè)向應(yīng)力tanφ巖土工程測試技術(shù)七、測試精度影響因素1、承壓板的尺寸的影響B(tài)<45cm(5000cm2)時(shí)，沉降量隨B的增加而降低；B

45cm(5000cm2)時(shí)，沉降量隨B的增加而增加；由于基礎(chǔ)寬度一般均超過30cm，所以B不宜太小。S(mm)045B(cm)巖土工程測試技術(shù)一般來說，最好與實(shí)際基礎(chǔ)面積相同；但承壓板尺寸太大則需大的壓力，有時(shí)難以達(dá)到。所以承壓板的面積應(yīng)適中1000cm2

A

5000cm2。巖土工程測試技術(shù)2、承壓板埋深載荷測試的影響深度一般為1.5-2倍承壓板寬度（或直徑）；在影響深度范圍內(nèi)土性應(yīng)保持一致，否則測試成果就不能反映出土層的真實(shí)性質(zhì)；如果場地土層多，且都是重要的持力層，應(yīng)分層做載荷試驗(yàn)；如果土層較薄，達(dá)不到2倍承壓板的寬度，就應(yīng)采用小的承壓板或螺旋板載荷試驗(yàn)。3、地基土的均勻性巖土工程測試技術(shù)第五節(jié)其它類型的載荷試驗(yàn)一、樁載荷試驗(yàn)（樁靜載荷試驗(yàn)）可以確定樁基的承載力巖土工程測試技術(shù)二、水平載荷試驗(yàn)1.單樁水平載荷試驗(yàn)2.地基土水平載荷試驗(yàn)任務(wù)4.2鉆孔灌注樁檢測鉆孔灌注樁的檢測內(nèi)容（一）施工前的檢測

（原材料檢驗(yàn)、配合比檢驗(yàn)、施工機(jī)具檢驗(yàn)）（二）施工工程檢測（檢測筑島、檢測護(hù)筒、泥漿檢驗(yàn)、混凝土質(zhì)量檢驗(yàn)）（三）樁完整性檢測（樁完整性檢驗(yàn)、承載力檢驗(yàn)）補(bǔ)充：灌注樁的施工（一）設(shè)計(jì)分類：

1、摩擦樁：（1）承載原理：主要考慮樁周土體摩擦承載。（2）影響因素：樁周土層土質(zhì)、設(shè)計(jì)樁長及樁徑，樁底承載力一般僅考慮10%左右。

2、端承樁：（1）承載原理：主要考慮樁底巖體支撐。（2）影響因素：樁底巖層強(qiáng)度及嵌入深度、樁體自身強(qiáng)度、剛度。鉆孔灌注樁特點(diǎn)：施工噪音和振動小。不需大型設(shè)備，施工進(jìn)度快。適應(yīng)性強(qiáng)。直徑大，樁長，因而承載力大。水下、地下施工，質(zhì)量難以保證。鉆孔灌注樁：是采用不同的鉆孔方法，在土中形成一定直徑的井孔到設(shè)計(jì)底標(biāo)高后，將預(yù)好的鋼筋籠骨架吊入井孔中，然后灌注混凝土而形成的基礎(chǔ)。鉆孔澆筑砼安放鋼筋籠補(bǔ)充：灌注樁的施工成孔工藝：

1、鉆孔+泥漿護(hù)壁：（1）正循環(huán)：A、原理：鉆孔過程中，鉆桿內(nèi)泵壓水沖，泥漿外溢排出。B、特點(diǎn)：適合砂土地質(zhì)，易護(hù)壁，但速度慢、沉渣不易清除。（2）反循環(huán)：A、原理：鉆孔過程中，鉆桿內(nèi)泵吸泥漿排出。B、特點(diǎn)：適合粘土地質(zhì)，速度快，便于清理沉渣，但易塌孔。2、沖抓、沖擊+開挖：特點(diǎn)：適合有巖層樁、短樁、擴(kuò)孔樁等。補(bǔ)充：灌注樁的施工常見缺陷：

1、水下灌注：

（1）斷樁（全斷面夾泥或夾砂）（2）局部截面夾泥或縮頸（圖2）（3）集中性氣孔（4）分散性泥團(tuán)及“蜂窩”狀缺陷（圖2）（5）樁底沉渣或泥漿沉渣層過厚（6）樁頭低強(qiáng)區(qū)（7）樁孔深度不夠2、干孔灌注：

（1）因地下水漏入而形成的砼層狀離析，嚴(yán)重時(shí)成斷樁（2）砼局部嚴(yán)重離析（3）因護(hù)筒滲漏而形成的局部夾泥或“蜂窩”狀缺陷（4）樁底沉渣（圖3）補(bǔ)充：灌注樁的施工（三）樁完整性檢測樁基礎(chǔ)檢測方法：（一）直觀檢測主要檢驗(yàn)樁身完整性（二）輻射能檢測主要檢測樁省完整性（三）靜力檢驗(yàn)主要估算單樁承載力（四）動力檢測具有檢驗(yàn)樁身完整性和單樁承載力的功能（三）樁完整性檢測-應(yīng)力波反射法基樁動力檢測：

通過對樁的應(yīng)力波傳播特性的測定和分析來評價(jià)樁的完整性，推算樁的承載力、樁側(cè)和樁端巖土阻力及打樁應(yīng)力的檢測方法；樁身完整性：

反映樁身長度和截面尺寸、樁身材料密實(shí)性和連續(xù)性的綜合狀況；樁身缺陷：

指樁身斷裂、裂縫、縮頸、夾泥、離析、蜂窩、松散等現(xiàn)象；低應(yīng)變反射波法：

在樁頂施加低能量沖擊荷載，實(shí)測加速度響應(yīng)時(shí)程曲線，運(yùn)用一維性波動理論的時(shí)域和頻域分析，對被檢樁的完整性進(jìn)行評價(jià)的檢測方法。（三）樁完整性檢測-應(yīng)力波反射法

二、基本原理反射波法源于應(yīng)力波理論?；驹硎窃跇俄斶M(jìn)行豎向激振，彈性波沿著樁身向下傳播，在樁身存在明顯波阻抗界面（如樁底、斷樁或嚴(yán)重離析等部位）或樁身截面積變化（如縮徑或擴(kuò)徑）部位，將產(chǎn)生反射波。一、適用范圍：1、檢測樁身混凝土的完整性，判定樁身缺陷位置及影響程度；2、推定缺陷類型及樁在樁身中的位置；3、可以對樁長進(jìn)行校核；4、對樁身混凝土強(qiáng)度等級做出估計(jì)。三、特點(diǎn)：

便捷、價(jià)廉、便于普查檢測儀器與設(shè)備

檢測系統(tǒng)包括信號采集及處理儀、傳感器、激振設(shè)備和專用附件

（三）樁完整性檢測-應(yīng)力波反射法（一）信號采集及處理儀應(yīng)符合下列規(guī)定：

1、數(shù)據(jù)采集裝置的模－數(shù)轉(zhuǎn)換器不得低于12bit，

2、采樣間隔宜為10-500μs，可調(diào)

3、單通道采樣點(diǎn)不少于1024點(diǎn)

4、放大器增益大于60dB，可調(diào)，線性度良好，其頻響范圍應(yīng)滿足5HZ-5KHZ（三）樁完整性檢測-應(yīng)力波反射法（二）傳感器的性能要求：選用電式加速度傳感器或磁電式速度傳感器，頻響曲線的有效范圍應(yīng)覆蓋整個(gè)測試信號的頻帶范圍（三）根據(jù)樁型和檢測目的，選擇不同材料和質(zhì)量的力錘，以獲得所需的激振頻率和能量（三）樁完整性檢測-應(yīng)力波反射法1、檢查設(shè)備（激振設(shè)備、傳感器等）是否連接完好，處于正常工作狀態(tài)；2、樁頭處理：A、破除至新鮮堅(jiān)硬砼；B、頂面干凈，貼傳感器及擊振點(diǎn)，要求打磨平滑，必要時(shí)進(jìn)行烘干；C、準(zhǔn)備2—4個(gè)傳感器貼點(diǎn)備用。D、該檢測應(yīng)在成樁后14天左右進(jìn)行（三）樁完整性檢測-應(yīng)力波反射法4、傳感器安裝（1）采用石膏黃油等結(jié)合劑，粘貼要牢固，并與樁頂垂直；（2）對于混凝土樁：安裝在距樁中心1/2~2/3半徑處，且距離樁的主筋不宜小于50mm，樁徑小于1000mm時(shí)，不少于2個(gè)測點(diǎn)，樁徑大于1000mm時(shí)，不少于4個(gè)測點(diǎn)，（三）樁完整性檢測-應(yīng)力波反射法3、激振：可備用不同重量和材料的擊錘擊振，用改變初始入射波脈沖寬度或頻率成分方式，采集所需波形。

A、剛度較小的錘頭，入射波脈沖較寬，含低頻成分較多，加上激振能量大，波表減較慢，適合于獲取長樁深度缺陷或樁端反射信號。

B、剛度較大的錘頭，入射波脈沖較窄，高頻成分較多，加上激振能量小，適合于樁身淺部缺陷的識別和定位。（1）混凝土灌注樁的激振點(diǎn)宜在樁頂中心部位；（2）激振錘和激振參數(shù)通過現(xiàn)場比對試驗(yàn)選定；（3）采用力棒時(shí)，應(yīng)自由下落；采用力錘敲擊時(shí)，作用力方向與樁頂面垂直。（三）樁完整性檢測-應(yīng)力波反射法5、波形采集：A、每樁檢測次數(shù)不宜少于3次，必要時(shí)可增加測點(diǎn)，以確認(rèn)檢測信號的真實(shí)性和一致性。B、對底返信號較弱波形可適當(dāng)采取指數(shù)放大，以利于識別樁底。C、波形存盤要有清晰的樁號分類，以免混淆。D、對疑問樁要及時(shí)向施工一線當(dāng)事人員了解異常情況，并調(diào)查施工鉆孔及澆筑原始記錄。（三）樁完整性檢測-應(yīng)力波反射法6、數(shù)據(jù)分析：1、樁身波速確定：Cm—樁身波速平均值Ci—第i根樁的樁身波速計(jì)算值L—完整樁樁長N—樁的數(shù)量△f—幅頻曲線樁端相鄰諧振峰間的頻差，計(jì)算時(shí)不取第一和第二峰

2、樁身缺陷位置計(jì)算X—測點(diǎn)至樁身缺陷之間的距離（三）樁完整性檢測-應(yīng)力波反射法測試系統(tǒng)：（三）樁完整性檢測-應(yīng)力波反射法完好樁：（三）樁完整性檢測-應(yīng)力波反射法縮、擴(kuò)徑樁：（三）樁完整性檢測-應(yīng)力波反射法斷樁：（三）樁完整性檢測-應(yīng)力波反射法短樁：（三）樁完整性檢測-應(yīng)力波反射法較長樁：（三）樁完整性檢測-應(yīng)力波反射法現(xiàn)場檢測及注意事項(xiàng)（1）被測樁應(yīng)鑿去浮漿，樁頭平整；（２）設(shè)備檢查（３）激振方式和接收條件的選擇；（４）激振點(diǎn)的選擇（５）傳感器的放置（６）如何提高檢測的分辨率；（７）判別樁身淺部缺陷：可以同時(shí)采用橫向激振和水平速度型傳感器接收；（８）每根樁必須進(jìn)行兩次及以上的重復(fù)測試（三）樁完整性檢測-應(yīng)力波反射法三、實(shí)測曲線的判別（見書上圖形）（１）完整樁波形（２）擴(kuò)徑樁波形（３）縮徑樁波形（三）樁完整性檢測-應(yīng)力波反射法（一）缺陷存在可能性的判讀實(shí)測曲線