鐵路工程地基檢測.ppt

1、鐵路工程試驗檢測人員培訓班,地 基 檢 測 xxx（編著） 二0一五年三月,地基檢測,1、概念：地基是指建筑物下面支承基礎的土體或巖體。作為建筑地基的土層分為巖石、碎石土、砂土、粉土、粘性土和人工填土。 2、分類：天然地基和人工地基。 （1）天然地基：凡天然土層具有足夠的承載能力，不須經(jīng)人工改良或加固，可直接承擔上部建筑荷載的稱為天然地基。 （2）人工地基：當建筑物上部的荷載較大或地基土層的承載能力較弱，缺乏足夠的穩(wěn)定性，須預先對土壤進行人工加固后才能承擔上部建筑荷載的稱為人工地基。 人工地基一般可分墊層地基（如：素土、灰土、砂石墊層等）和復合地基（如：灰土擠密樁、水泥土樁、CFG樁復合地基等

2、）。,二、地基檢測涉及的有關標準、規(guī)范和規(guī)程 1、巖土工程勘察規(guī)范(GB50021-2001)2009年修訂板 2、建筑地基基礎設計規(guī)范(GB50007-2011) 3、濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范(GB50025-2004) 4、建筑地基基礎工程施工質量驗收規(guī)范(GB50202-2002) 5、土工試驗方法標準GB/T50123-1999 6、建筑地基處理技術規(guī)范(JGJ79-2012) 7、原狀土取樣技術標準（JGJ89-92） 8、鐵路工程地質原位測試規(guī)程（TB10041-2003） 9、鐵路工程地基處理技術規(guī)程（TB10106-2010） 10、鐵路工程土工試驗規(guī)程（TB10102-2010

3、）,三、地基檢測方法 地基檢測主要采用原位測試方法，包括：平板載荷試驗、靜力觸探、圓錐動力觸探、標準貫入、十字板剪切、旁壓試驗及扁鏟側脹試驗等。 （一）平板載荷試驗 1、目的和范圍 平板載荷試驗，是通過一定面積的承壓板向地基土施加逐級荷載，觀測地基土在各級荷載作用下的沉降量，利用p-s曲線分析確定地基土的承載力。同時還能確定地基土的變形模量和地基系數(shù)等。 平板載荷試驗適用于各類土、軟質巖和風化巖體。承壓板應置于基礎底面標高處，若其設計標高未能事先確定，應將承壓板置于自然地面下0.5m處。平板載荷試驗對地基土的影響深度一般為承壓板直徑或邊長的2倍。,2、 試驗設備 （1）反力裝置 地錨法：以若干

4、個地錨作為反力裝置； 堆載法：以鐵塊、砼塊、土袋放置在壓重平臺上作為反力； （2）加載裝置：油泵、千斤頂（或帶壓力表千斤頂）、力傳感器等。 （3）觀測裝置：基準樁、基準梁、百分表或位移傳感器及記錄處理儀； （4）承壓板：圓形、方形。 地基土的承壓板面積為0.25m20.5m2； 人工墊層地基的承壓板尺寸應能反應地基下臥層土的應力情況； 復合地基的承壓板面積為一根樁承擔的處理面積。,3、淺層平板載荷試驗要點 （1）適用于確定淺部地基土層的承壓板下應力主要影響范圍內的承載力。承壓板面積不應小于 0. 25 m2，對于軟土不應小于0.5m2； （2）試驗基坑寬度不應小于承壓板寬度或直徑的三倍。應保持

5、試驗土層的原狀結構和天然濕度。宜在擬試壓表面用粗砂或中砂層找平，其厚度不超過20mm； （3）加荷分級不應少于8級，最大加載量不應小于設計要求的2倍；,（4）每級加載后，按間隔10、10、10、15、15分鐘，以后為每隔半小時測讀一次沉降量，當在連續(xù)兩小時內，每小時的沉降量小于0.1時，則認為已趨穩(wěn)定，可加下級荷載； （5）當出現(xiàn)下列情況時，即可終止加載： 承壓板周圍的土明顯地側向擠出； 沉降S急驟增大，荷載沉降(PS)曲線出現(xiàn)陡降段； 在某一級荷載作用下，24小時沉降速率不能達穩(wěn)定； 沉降量與承壓板寬度或直徑之比大于或等于0.06。 當滿足上述前三種情況之一時，其對應的前級荷載為極限荷載。,

6、（6）承載力特征值的確定應符合下列規(guī)定： 當PS曲線上有比例界限時，取該比例界限所對應的荷載值； 當極限荷載小于對應比例界限的荷載值的2倍時，取極限荷載的一半； 當不能按上述二款要求確定時，當壓板面積為0.250.50 m2，可取sb=0.010.015所對應的荷載，但其值不應大于最大加載量的一半。 （7）同一土層參加統(tǒng)計的試驗點不應少于3點，當試驗實測值的極差不超過其平均值的30%時，取此平均值作為該土層的地基承載力特征值fak。,2、深層平板載荷試驗要點 所謂深層平板載荷試驗，就是將承壓板置于地基土中一定深度處的原位試驗。其要點如下： （1）深層平板載荷試驗可適用于確定深部地基土層及大直徑

7、樁樁端土層在承壓板下應力主要影響范圍內的承載力。 （2）深層平板載荷試驗的承壓板采用直徑為0.8m（0.5m2）的剛性板，緊靠承壓板周圍外層的土層高度應不少于80cm。 （3）加荷等級可按預估極限承載力的1/101/15分級施加。 .,（4）每級加載后，按間隔10、10、10、15、15分鐘，以后為每隔半小時測讀一次沉降量，當在連續(xù)兩小時內，每小時的沉降量小于0.1mm時,則認為已趨穩(wěn)定,可加下級荷載； （5）當出現(xiàn)下列情況下之一時，可終止加載： 沉降S急驟增大，荷載沉降(PS)曲線上有判定極限承載力的陡降段，且沉降量超過0.04d（d為承壓板直徑）。 在某一級荷載作用下，24小時沉降速率不能

8、達穩(wěn)定； 本級沉降量大于前級沉降量的5倍； 當持力層土層堅硬，沉降量很小時，最大加載量不小于設計要求2倍。,（6）承載力特征值的確定應符合下列規(guī)定： 當PS曲線上有比例界限時，取該比例界限所對應的荷載值； 滿足前三條終止加載條件之一時，其對應的前一級荷載定為極限荷載。當該值小于對應比例界限的荷載值的2倍時，取極限荷載值的一半； 不能滿足上述二款要求確定時,可取s/d=0.010.015所對應的荷載，但其值不應大于最大加載量的一半。 （7）同一土層參加統(tǒng)計的試驗點不應少于3點，當試驗實測值的極差不超過其平均值的30%時，取此平均值作為該土層的地基承載力特征值fak。,3、復合地基載荷試驗要點 復

9、合地基載荷試驗分單樁復合地基載荷試驗和多樁復合地基載荷試驗。用于測定承壓板下應力主要影響范圍內復合土層的承載力和變形參數(shù)。 （1）承壓板應具有足夠剛度。單樁復合地基載荷試驗的承壓板可用圓型或方型，面積為一根樁承擔的處理面積；多樁復合地基載荷試驗的承壓板可用方形或矩形，其尺寸按實際樁數(shù)所承擔的處理面積確定。樁的中心（或形心）應與承壓板中心保持一致，并與荷載作用點相重合。,注：一根樁所承擔的處理面積的等效圓直徑de： 按等邊三角形布樁de =1.05s 按正方形布樁de =1.13s 按矩形布樁de =1.13s1s2 s、s1、s2分別為樁間距、縱向間距和橫向間距。 按等邊三角形布置試樁平面圖；

10、 按矩形布置的試樁平面圖,s,s,s,s1,s2,de,de,（2）承壓板底面標高與樁頂設計標高相適應。承壓板底面宜鋪設粗砂或中砂墊層，墊層厚度取為50150mm，樁身強度高時宜大值。試驗標高處的試坑長度和寬度，不應小于承壓板尺寸的3倍?；鶞柿旱闹c應設在試坑之外。 （3）試驗前應采取措施，防止試驗場地地基土含水量變化或地基土擾動，以免影響試驗結果。 （4）加載等級可分812級，最大加載壓力不應小于設計要求壓力值的2倍。 （5）每加一級荷載前后均應各讀記承壓板沉降量一次，以后每半小時讀記一次。當一小時內沉降量小0.1mm時，可加下一級荷載。,（6）當出現(xiàn)下列現(xiàn)象之一時可終止試驗： 沉降急劇增大

11、，土被擠出或承壓板周圍出現(xiàn)明顯的隆起； 承壓板累計沉降量已大于其寬度或直徑的6%； 當達不到極限荷載，而最大加載壓力已大于設計要求壓力值2倍。 （7）缷載級數(shù)可為加載級數(shù)的一半，等量進行，每一級，間隔半小時，讀記回彈量，待缷完全部荷載后間3小時讀記總回彈量。,（8）復合地基承載力特征值的確定： 當ps曲線上極限承載力能確定，而其值不小于對應的比例界限的2倍時，可取比例界限；當其值班小于比例界限的2倍時，可取極限荷載的一半。 當ps曲線是平緩的光滑曲線時，可按相對變形值確定： 1）對于砂石樁、振沖樁復合地基或強夯置換墩：當以粘土為主的地基，可取s/b或s/d等于0.015所對應的壓力（當b或d大

12、于2m時，按2m計算）；當以粉土或砂土為主的地基，可取s/b或s/d等于0.01所對應的壓力。 2）對于擠密樁。石灰樁或柱錘沖擴樁復合地基，可取s/b或s/d等于0.012所對應的壓力.；對于灰土擠密樁復合地基，可取s/b或s/d等于0.008所對應的壓力。,3）對于CFG樁或夯實水泥土樁復合地基，當以卵石、圓礫、密實粗中砂為主的地基，s/b或s/d等于0.008所對應的壓力；當以粘性土、粉土為主的地基，s/b或s/d等于0.01所對應的壓力。 4）對水泥土攪拌樁或旋噴樁復合地基，可取s/b或s/d等于0.006所對應的壓力。 5）對有經(jīng)驗的地區(qū)，也可按當?shù)亟?jīng)驗確定相對變形值。 按相對變形值確

13、定的承載力特征值不應大于最大加載壓力的一半。 6）試驗點數(shù)量不應少于3點，當滿足其極差不超過平均值的30%時，可取平均值為復合地基承載力特征值。,（二）靜力觸探 1、原理：靜力觸探是采用靜力儀，通過液壓千斤頂或其它機械傳動方法，把帶有圓錐形探頭的鉆桿以一定的速度壓入土層中，通過電子測量儀器將探頭內的力傳感器接收到的貫力阻力記錄下來。根據(jù)貫力阻力通過各土層的變化，可達到了解地層工程性質的目的。 2、適用范圍：本方法適用于軟土、粘性土、粉土、砂土及含少量碎石的土層。靜力觸探可根據(jù)工程需要采用單橋探頭、雙橋探頭或帶孔隙水壓力量測的單、雙橋探頭，可測定比貫入阻力（ps）、錐尖阻力（qc）、側壁摩阻力（

14、fs）和貫入時的孔隙水壓力（u）。,3、主要設備 靜力觸探試驗的主要設備包括：探頭及探桿、貫入系統(tǒng)、試驗采集、記錄處理設備。 4、試驗技術要求 （1）探頭圓錐錐底截面積采用10cm2或15cm2，單橋探頭側壁高度分別采用57mm或70mm，雙橋探頭側壁面積采用150300cm2，尖錐角應為60； （2）探頭應勻速垂直壓入土中,貫入速率為1.2m/min； （3）探頭測力傳感器應連同儀器、電纜進行定期標定，室內探頭標定測力傳感器的非線性誤差、重復性誤差、滯后誤差、溫度漂移、歸零誤差均應小于1%FS，現(xiàn)場歸零誤差應小于3%，絕緣電阻不小于500兆歐；,（4）深度記錄的誤差不應大于觸探深度的1%；

15、（5）當貫入深度超過30m，或穿過厚層軟土后再貫入硬土層時，應采取措施防止孔斜或斷桿，也可配置側斜探頭，量測觸探孔的偏斜角，校正土層界限的深度； （6）孔壓探頭在貫入前，應在室內保證探閑應變腔為已排除汽泡的氣體所飽和，并在現(xiàn)場采取措施保持探頭的飽和狀態(tài)，直至探頭進入地下水位以下的土層為止；在孔壓靜探試驗過程中不得上提探頭； （7）當在預定深度進行孔壓消散試驗時，應量測停止貫入后不同時間的孔壓值，其計時間隔由密而疏合理控制；試驗過程不得松動探桿。,5、靜力觸探成果分析內容 （1）繪制各種貫入曲線：單橋和雙橋探頭應繪制ps-z曲線、qc-z曲線、fs-z曲線、Rf -z曲線；孔壓探頭應繪制ui-z

16、曲線、qt-z曲線、ft-z曲線、Bq-z曲線和孔壓消散曲線：ut-lgt曲線。 其中：Rf 摩阻比； ut 孔壓探頭貫入土中量測的孔隙水壓力(（即初始孔壓）； qt 真錐頭阻力（經(jīng)孔壓修正）； ft 真?zhèn)缺谀ψ枇Γń?jīng)孔壓修正）； Bq 靜探孔壓系數(shù)， Bq=(ui-uo)/( qt-vo)； uo 試驗深度處靜水壓力（kPa）； vo試驗深度總上覆蓋壓力； ut 孔壓消散過程時刻t的孔隙水壓力。,（2）根據(jù)貫入曲線的線性特征，結合相鄰鉆孔資料和地區(qū)經(jīng)驗，劃分土層和判定土類；計算各土層靜力觸探有關試驗數(shù)據(jù)的平均值，或對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，提供靜力觸探的空間變化規(guī)律。 6、根據(jù)靜觸探資料，利用地區(qū)

17、經(jīng)驗，可進行力學分層，估算土的塑性狀態(tài)或密實度、強度、壓縮性、地基承載力、沉樁阻力、進行液化判別等。根據(jù)孔壓消散曲線可估算土的固結系數(shù)和滲透系數(shù)。,(三) 圓錐動力觸探 1、原理：動力觸探是通過把錘提升到一定高度，令其自由下落沖擊探桿上的錘墊，使探頭貫入土中。其貫入陰力是通過貫入一定深度的錘擊數(shù)N來衡量。 2、適用范圍：動力觸探適用于強風化、全風化的硬質巖石，各種軟質巖石及各類土。,3、試驗技術要求 （1）采用自動落錘裝置； （2）觸探桿最大偏斜度不大于2%，錘擊貫入應連續(xù)進行；同時防止錘擊偏心、探桿傾斜和側向晃動，保持探桿垂直度；錘擊速率每分鐘宜為1530擊； （3）每貫入1m,宜將探桿轉動一圈半；當貫入深度超過10m,每貫入20cm,宜轉動探桿一次； （4）對于輕型動力觸探，當N10100或貫入15cm的錘擊數(shù)超過50時，可停止試驗；對重型動力觸探，當連續(xù)三次超過N63.550時，可停止試驗或改用超重型動力觸探。,4、試驗成果分析內容 （1）當采用重型、超重型圓錐動力觸探確定碎石土密度時，其錘擊數(shù)N63.5、N120按巖土工程勘察規(guī)范（GB500