卵石换填垫层计算和处理方法方案.doc

卵石换填垫层计算和处理方法方案（全面版）资料

关于“大余县2021年新珠村塘窝
里廉租住房（6#楼）工程”地基处理方案

根据核工业赣州工程勘察院提供的“大余县2021年新珠村塘窝
里廉租住房（6#楼）工程地勘报告”，本工程基础采用卵石垫层法对地基进行换填处理，即在基础底面影响范围内（每边宽出柱下独立基础基底各3m），挖除部分素填土层，达到砂砾层，换填2.5m厚的4：3：3的级配卵石层，在卵石层之上做独立基础。换填卵石层置于沙
砾层上。具体要求及计算：要求采用级配卵石，其配比关系宜为4：3：3即：
卵石4（砾径50≥d≥20mm）:圆砾3（砾径20≥d≥2mm）:中粗砂3（砾径2≥d≥0.25mm）。最大粒径不超过50mm，含泥量﹙＜0.1mm颗粒含量﹚不超过3%。

一、卵石填料的标准要求：
要求采用级配卵石，其配比关系宜为4：3：3即：
卵石4（砾径50≥d≥20mm）:圆砾3（砾径20≥d≥2mm）:中粗砂3（砾径2≥d≥0.25mm）。最大粒径不超过50mm，含泥量﹙＜0.1mm颗粒含量﹚不超过3%。
二、施工参数：
①、 使用18-24吨振动压路机；
②、 压路机行驶度≤50m/min；
③、 毎层压实填料虚铺厚度≤40cm；
④、 毎层先静压2遍，再振压10遍。
三、卵石垫层承载力特征值fak的确定
由静载荷试验确定或由N120超重型动力触探试验确定。由灌水、灌砂法确定其压实系数后，根据压实系数按JGJ79-20210kPa。
四、卵石垫层的计算：
1、依据JGJ79-201≤faz
式中：Pz--相应于作用的标准组合时，垫层底面处的附加压力值（kpa）
Pcz--垫层底面处土的自重压力值（kpa）
faz--垫层底面处经深度修正后的地基承载力特征值（kpa）。
2、卵石垫层的承载力
卵石垫层的承载力宜通过现场载荷试验确定，本工程的地基础设计等级为丙级，当4:3:3卵石垫层的压实系数不小于0.97时，其承载力特征值fa可采用240kPa。
3、 计算基础底面面积A：
卵石垫层的地基承载力特征值﹙不做深度修正﹚fa=240kPa，单柱荷重标准值Fk=3900kN，基础埋深d=2.0m，基础及上覆土的平均重度γ=20kN/m3。
代入矩形基础面积计算公式：A= 20m2
基础宽度b=L ≥ 4m，取b=L=4m
4、卵石垫层强度fak的验算
卵石垫层的强度要滿足GB5007-2021
pk≤ fak求基础底面处的平均压力值pk：按GB5007-2021
式中：FK----上部结构传至基础顶面的竖向压力=3900kN
GK---基础自重和基础上的土重；矩形基础GKγ
(式中: L、b、d分别为基础础的长度、宽度和埋深； γ 为基础和上伏土的平均重度取20kN/m3)
A----基础底面面积。取20.25m2
基础自重和基础上的土重：GK=4.5×4.5×2.0×20=810 kN
代入公式 = 235.5kPa
卵石垫层的fa=240kPa≥基础底面处的平均压力值Pk=235.5kPa, 卵石垫层的强度滿足要求。
5、卵石垫层厚度验算
1）、求卵石垫层底面处的附加压力值PZ:
矩形基础：
式中：b---矩形基础底面的宽度=4.5m
L---矩形基础的底面长度=4.5m
Pk---基础底面压力=235.5kPa
pc---基础底面处土的自重压力=dγ=2.5×20=50kpa
z----基础底面下垫层的厚度=2.5m
θ—垫层的压力扩散角卵石取30°(tan30°=0.577)
pz= 105.83
2） 、求垫层底面处土的自重压力pcz （垫层底面到地面的距离为3m，素填土层的平均重度为20kN/m3）
pcz=3×20=60kPa
pz+pcz=115.83+60=175.83kPa
3）、求垫层底面处土层经深度修正后的地基承载力特征值faz：
可根椐下式计算：faz=fak+ηdγm(d-0.5)
式中：faz---经深度修正后的下卧层承载力特征值；
fak----下卧层的承载力特征值=150kPa
ηd-----承载力的深度修正系数=1.0
γm--------- 基础(垫层)底面以上土的加权平均重度=20kPa
d------ 卵石垫层底面的埋置深度=2.5m
代入公式计算：
faz=fak+ηdγm(d-0.5)=150+1.0×18.0(2.5-0.5)= 186kPa
faz=186kPa≥pz+pcz=115.83+60=175.83kPa
下卧层强度滿足要求。
6、卵石垫层的宽度
单片垫层的平面处理范围详换填平面布置图，毎边超出独立墙基础外缘宽度，不宜小于垫层的厚度，并不应小于2.2m
五、卵石垫层施工：
施工前应先将符合质量要求的卵石填料人工拌合均匀后，运至坑底虚铺40cm厚，在静压前，洒水使填料处于湿润状态（含水量控制在8-12%即可），然后用振动压路机先静压2遍，再振压10遍，碾压时，先按长度方向行驶，然后补压短边没压到的地方，以保证卵石填料均匀获得规定遍数的压实功能。
垫层的底面宜铺设在同一标高上，如深度不同，基底土层面应挖成阶梯或斜坡搭接，并按先深后浅的顺序施工，搭接处应碾压密实。分段施工时，接头处应做成斜坡，每层错开0.5-1.0米，并应碾实。在土地其上做卵石垫层时，为防止基坑底面表层软土发生局部破坏，应在基坑底部及四侧先铺一层砂（0.3米）,然后再铺卵石垫层。砂卵石填料中，不得含有草根、垃圾等有机杂物。在地下水位高于基坑（槽）底面施工时，应采取排水或降低地下水位的措施，使基坑（槽）保持无积水状态（如用水撼法或插入振动法施工时，应有控制地注水或排水）。垫层铺筑前，应先验槽，注意浮土应清除，边坡必需是稳定的，以防塌土，如发现基槽（坑）两侧附近如有低于地基的空洞、沟、井、古墓穴等，应在未做地基前加以填实处理。
六、垫层施工质量检验标准及方法：
主要有以下3种方法：
①、静载荷试验法（按GB50007-2021规范附录C、D中的要求确定）
②、N120超重型动力触探法；（按有关经验：N120=3-6稍密；N120=6-10中密；N120=10-20密实；进行确定）
③、灌水法、灌砂法（按GB/T50123-1999 5.3-5.4节要求试验）各层平均干重度应≥21.0kN/m3(中密)。
七、基坑开挖及边坡稳定
采用大开挖方式进行卵石垫层施工，基坑开挖深度一般达4m，椐剪切试验结果，按朗肯理论，粘性土侧壁允许自立高度HC按下式验算：
HC=2c/γ[tna（45+φ/2）]
式中：HC—允许自立高度（米）
c---侧壁土体粘聚力， 取标准值22.2kpa
Ф--侧壁土体内摩擦角，取标准值19.50
γ--侧壁土体的天然重度，取平均值18.5kN/m3
经验算,侧壁土层允许自立高度为3.4m，根据当地经验,可以直立开挖，严禁在坡顶面进行堆载和浸水。

贴片电容的计算方法
贴片电容在主板、高压板中、采用的主要有贴片陶瓷电容和钽电容。电容一般多为黄色，电解电容稍大，陶瓷电容很小。有的电容在，其中间标出有两个字符表示容量，大部分电容则未标出其容量。主板、高压板中的电解电容，在其一端有一较窄的暗条，表示该端为其正极。 1、贴片陶瓷电容的容量标识码一般由1个或2个字母及1位数字组成。当标识码是2个字母时，第一个字母标识生产厂商代码，例如，当第一个字母是K时，表示此陶瓷电容是由Kemet公司生产的。3位代码的第二个字母或两位代码的第一个字母代表电容容量中的有效数字，字母有效数字的对应关系见下表。代码中最后的数字代表有效数字乖以10幂次，最后计算结果得到的电容量单位为PF。例如，当电容上标识是S3时，查表可知“S”所对应的有效数字为4.7，“3”表示103，因此，S3表示此电容的容量为4.7×103PF，或4.7nF，面制造商不明。再如，电容上的标识为KA2，K表示电容由Kemet公司生产，A2表示1.0×102PF，即100PF。
2、有些贴片电容采用3位数表示，单位为PF，前两位数字为有效数字，后一位数为有效数字乘以10的幂次。若有小数点，则用P表示，如1P5表示1.5PF。100表示10PF等。误差用字母表示，C为±0.25PF，D为±0.5PF，F为±1%，J为±5%，K为±10%，M为±20%，I为－20%~80%。
3、贴片电解标示方法，采用3位数进行标注，单位为PF。前两位为有效数，后一位数为有效数乘以10的幂次，如475表示4700000PF，即4.7uF。直接进行标示，标出的参数主要有容量和耐压值，如10V6代表电解电容的容量为10uF，耐压为6V。使用代码法，通常由1个字母和3个数字组成，字母表示电解电容的耐压值，而数字用来标明电解电容的电容量，单位为PF。前两位数字代表电容量有有效数字，第3位数字代表有效数字乘以10的幂次。贴片电解电容上面的指示条标明此端为电解电容的正极。贴片电解代码中字母与耐压的对照见下表2：

表2贴片电解电容代码与耐压值的关系

地基处理
松土坑、古墓、坑穴
松土坑、古墓、坑穴处理方法参见表7-40。
松土坑、古墓、坑穴处理方法 表7-40
地基情况
处理简图
处理方法
松土坑在基槽中范围内

将坑中松软土挖除，使坑底及四壁均见天然土为止，回填与天然土压缩性相近的材料。当天然土为砂土时，用砂或级配砂石回填；当天然土为较密实的粘性土，用3：7灰土分层回填夯实；天然土为中密可塑的粘性土或新近沉积粘性土，可用1：9或2：8灰土分层回填夯实，每层厚度不大于20cm
松土坑在基槽中范围较大，且超过基槽边沿时

因条件限制，槽壁挖不到天然土层时，则应将该范围内的基槽适当加宽，加宽部分的宽度可按下述条件确定：当用砂土或砂石回填时，基槽壁边均应按l1：h1＝1：1坡度放宽；用1：9或2：8灰土回填时，基槽每边应按b：h＝0.5：1坡度放宽；用3：7灰土回填时，如坑的长度≤2m，基槽可不放宽，但灰土与槽壁接触处应夯实
松土坑范围较大，且长度超过5m时

如坑底土质与一般槽底土质相同，可将此部分基础加深，做1：2踏步与两端相接．每步高不大于50cm，长度不小于100cm，如深度较大，用灰土分层回填夯实至坑（槽）底一平
松土坑较深，且大于槽宽或1.5m时

按以上要求处理挖到老土，槽底处理完毕后，还应适当考虑加强上部结构的强度，方法是在灰土基础上1~2皮砖处（或混凝土基础内）、防潮层下1~2皮砖处及首层顶板处，加配4φ8~12mm钢筋跨过该松土坑两端各1m，以防产生过大的局部不均匀沉降
松土坑下水位较高时

当地下水位较高，坑内无法夯实时，可将坑（槽）中软弱的松土挖去后，再用砂土、砂石或混凝土代替灰土回填
如坑底在地下水位以下时．回填前先用粗砂与碎石（比例为1：3）分层回填夯实；地下水位以上用3：7灰土回填夯实至要求高度
基础下有古墓、地下坑穴

1．墓穴中填充物如已恢复原状结构的可不处理
2．墓穴中填充物如为松土，应将松土杂物挖出，分层回填素土或3：7灰土夯实到土的密度达到规定要求
3．如古墓中有文物，应及时报主管部门或当地 处理（下同）
基础下压缩土层范围内有古墓、地下坑穴

1．墓坑开挖时，应沿坑边四周每边加宽50cm，加宽深入到自然地面下50cm，重要建筑物应将开挖范围扩大，沿四周每边加宽50cm；开挖深度：当墓坑深度小于基础压缩土层深度，仅挖到坑底；如墓坑深度大于基层压缩土层深度，开挖深度应不小于基础压缩土层深度
2．墓坑和坑穴用3：7灰土回填夯实；回填前应先打2~3遍底夯，回填土料宜选用粉质粘土分层回填，每层厚20~30cm，每层夯实后用环刀逐点取样检查，土的密度应不小于1.55t/m3
基础外有古墓、地下坑穴

1．将墓室、墓道内全部充填物清除，对侧壁和底部清理面要切入原土150mm左右，然后分别以纯素土或3：7灰土分层回填夯实
2．墓室、坑穴位于墓坑平面轮廓外时，如l/h＞1.5，则可不作专门处理
土井、砖井、废矿井
土井、砖井、废矿井处理方法参见表7-41。
土井、砖井、废矿井处理方法 表7-41
井的部位
处理简图
处理方法
土井、砖井在室外，距墓础边缘5m以内

先用素土分层夯实，回填到室外地坪以下1.5m处，将井壁四周砖圈拆除或松软部分挖去，然后用素土分层回填并夯实
土井、砖井在室内基础附近

将水位降低到最低可能的限度，用中、粗砂及块石、卵石或碎砖等回填到地下水位以上50cm。砖并应将四周砖圈拆至坑（槽）底以下1m或更深些，然后再用素土分层回填并夯实，如井已回填，但不密实或有软土，可用大块石将下面软土挤紧，再分层回填素土夯实
土井、砖井在基础下或条形基础3B或柱基2B范围内

先用素土分层回填夯实，至基础底下2m处，将井壁四周松软部分挖去，有砖井圈时，将井圈拆至槽底以下1~1.5m。当井内有水，应用中、粗砂及块石、卵石或碎砖回填至水位以上50cm，然后再按上述方法处理；当井内已填有土，但不密实，且挖除困难时，可在部分拆除后的砖石井圈上加钢筋混凝土盖封口，上面用素土或2：8灰土分层回填、夯实至槽底
土井、砖井在房屋转角处，且基础部分或全部压在井上

除用以上办法回填处理外，还应对基础加固处理。当基础压在井上部分较少，可采用从基础中挑钢筋混凝土梁的办法处理。当基础压在井上部分较多，用挑梁的方法较困难或不经济时，则可将基础沿墙长方向向外延长出去，使延长部分落在天然土上，落在天然土上基础总面积应等于或稍大于井圈范围内原有基础的面积，并在墙内配筋或用钢筋混凝土梁来加强
土井、砖井已淤填，但不密实

可用大块石将下面软土挤密，再用上述办法回填处理。如井内不能夯填密实，而上部荷载又较大，可在井内设灰土挤密桩或石灰桩处理；如土井在大体积混凝土基础下，可在井圈上加钢筋混凝土盖板封口，上部再用素土或2：8灰土回填密实的办法处理，使基土内附加应力传布范围比较均匀，但要求盖板到基底的高差h＞d
废矿井在基础下存在采矿废井，基础部分或全部压在废矿井上

废矿井处理可用以下3种方法：（1）瓶井法：将井口挖成倒圆台形的瓶塞状，通过计算可得出a和h，将井口上部的载荷分布到井壁四周。瓶塞用毛石混凝土浇筑而成或用3：7灰土分层夯成，应视井口的大小及计算而定，较大的井口还应配筋；（2）过梁法：遇到建筑物轴线通过井口，在上部做钢筋混凝土过梁跨过井口，但应有适当的支承长度a；（3）换填法：井深在3~5m可直接采用换填的方法，将井内的松土全部挖去，用3：7灰土分层夯实至设计基底标高
软硬地基处理
1．局部软硬地基的处理方法参见表7-42。
局部软硬地基的处理方法 表7-42
地基情况
处理简图
处理方法
基础下局部遇基岩、旧墙基、大孤石、老灰土或圬工构筑物

尽可能挖去，以防建筑物由于局部落于坚硬地基上，造成不均匀沉降而使建筑物开裂；或将坚硬地基部分凿去30~50cm深，再回填土砂混合物或砂作软性褥垫，使软硬部分可起到调整地基变形作用，避免裂缝
基础一部分落于基岩或硬土层上，一部分落于软弱土层上，基岩表面坡度较大

在软土层上采用现场钻孔灌筑桩至基岩；或在软土部位作混凝土或砌块石支承墙（或支墩）至基岩；或将基础以下基岩凿去30~50cm深，填以中粗砂或土砂混合物作软性褥垫，使之能调整岩土交界部位地基的相对变形，避免应力集中出现裂缝；或采取加强基础和上部结构的刚度，来克服软硬地基的不均匀变形
基础落于厚度不一的软土层上，下部有倾斜较大的岩层

如建（构）筑物处于稳定的单向倾斜的岩层上，基底离岩面不小于300mm，且岩层表面坡度及上部结构类型符合表7-43的要求时，此种地基的不均匀变形较小，可不作变形验算，也可不进行地基处理。为了防止建（构）筑物倾斜，可在软土层采用现场钻孔灌筑钢筋混凝土短桩直至基岩，或在基础底板下作砂石垫层处理，使应力扩散，减低地基变形；亦可调整基础的底宽和埋深，如将条形基础沿基岩倾斜方向分阶段加深，做成阶梯形基础，使其下部土层厚度基本一致，以使沉降均匀
如建筑物下外基岩呈八字形倾斜，地基变形将为两侧大，中间小，建（物）筑物较易在两个倾斜面交界部位出现开裂，此时在倾斜面交界处，建（构）筑物还宜设沉降缝分开
基础一部分落于原土层上，一部分落于回填土地基上

在填土部位用现场钻孔灌筑桩或钻孔爆扩桩直至原土层，使该部位上部荷载直接传至原土层，以避免地基的不均匀沉降
2．下卧基岩表面允许坡度值参见表7-43。
下卧基岩表面允许坡度值 表7-43
上覆土层的承载力标准值fk（kPa）
四层和四层以下的砌体承重结构，三层和三层以下的框架结构
具有15t和15t以下吊车的一般单层排架结构
带墙的边柱和山墙
无墙的中柱
≥150
≤15%
≤15%
≤30%
≥200
≤25%
≤30%
≤50%
≥300
≤40%
≤50%
≤70%
注：本表适用于建筑地基处于稳定状态，基岩坡面为单向倾斜，且基岩表面距基础底面的土层厚度大于0.3m时。

第2章地基处理监测与检验方法
2.1 概述
目前各种地基处理方法在工程实践中得到了大量应用,取得了显著的技术效果和经济效益。但是由于地基处理问题的复杂性,一般还难以对每种方法进行严密的理论分析,还不能在设计时作精确的计算与设计,往往只能通过施工过程中的监测和施工后的质量检验来保证工程质量。因此,地基处理现场监测和质量检验测试是地基处理工程的重要环节。
地基处理施工过程中的现场监测对某些地基处理方法来说是很重要的,有时甚至是必不可少的。例如强夯处理施工时的振动监测和排水固结法施工中的孔隙水压力监测。
为有效控制地基处理的施工质量,规范对每一种地基处理方法都规定了施工过程中的检测方法。例如,石灰桩的施工检测可采用静力触探、动力触探试验,检测部位为桩中心及桩间土。
对地基处理的效果检验,应在地基处理施工结束后,经过一定时间休止恢复后再进行。因为地基加固后有一个时效作用,复合地基的强度和模量的提高往往需要一定的时间。效果检验的方法有:载荷试验、钻孔取样、静力触探试验、动力触探试验、标准贯入试验、取芯试验等。有时需要采用多种手段进行检验,以便综合评价地基处理效果。

(1 为工程设计提供依据;
(2 作为大面积施工的控制和指导;
(3 为地基处理工程验收提供依据;
(4为理论研究提供实验依据。

(1地基与桩体强度:包括单桩和复合地基静载荷试验、标准贯入试验、静力触探与
动力触探试验、桩身高应变检测、钻芯法等;
(2地基变形:包括地基沉降与水平位移测试;
(3应力监测:包括土压力和孔隙水压力测试;
(4桩身完整性:采用桩身低应变检测和声波透射法测试;
(5动力特性:采用波速测试、地基刚度测试等。
监测项目见表2-1,对于软土地基加固试验工程,监测仪器的布置见图2-1。
表2-1 常用监测项目一览表
监测项目 仪器名称
地表沉降 地表型沉降仪(沉降板 沉降
地基深层沉降 深层沉降标
地基分层沉降 深层分层沉降标
地面水平位移 水平位移边桩 水平位移
地基土体水平位移 地下水平位移标 应力
地基孔隙水压力 孔隙水压力计
土压力 土压力盒
承载力 载荷试验仪
地下水位 地下水位观测仪 其他
出水量 单孔出水量计

为了检验地基处理的效果,通常在同一地点分别在处理前后进行测试,以进行对比,并注意以下问题:
(1前后两次测试应尽量使用同一仪器、同一标准进行;

(b
图2-1 监测仪器的布置
a 观测断面仪标平面布设 b 观测仪标立面布设
(2 由于各种测试方法都有一定的适用范围,因此必须根据测试目的和现场条件,选择最有效的方法;
(3 无论何种方法,都有一定的局限性,故应尽可能采用多种方法,进行综合评价;
(4 测试位置应尽量选择有代表性的部位,测试数量按有关规定要求进行。
现场测试一般具有直观、代表性强、工效高、避免取样运输过程中的扰动等优点,但也有不能测定土的基本参数和不易控制应力状态等不足之处,故有时仍需辅以一定的室内试验。
2.2 地基水平位移及沉降观测

一、测斜仪的用途
测斜仪是一种有效且精确地测量土层内部水平位移或变形的工程监测仪器。应用其工作原理同样可以监测临时或永久性地下结构周壁的水平位移。
测斜仪分为固定式和活动式两种。固定式系将测头固定埋设在结构物内部的固定点上;活动式即先埋设带导槽的测斜管,间隔一定时间将测头放入管内沿导槽滑动,测定斜度变化,计算水平位移。
二、测斜仪的分类及特点
活动式测斜仪按测头传感元件不同,可细分为滑动电阻式、电阻应变片式、钢弦式及伺服加速度计式。
滑动电阻式测斜仪的特点是测头坚固可靠,缺点是测量精度不高;电阻应变片式测斜仪的优点是产品价格便宜,缺点是量程有限,耐用时间不长;钢弦测斜仪的特点是受湿度、湿度和外界环境的干扰影响较小;伺服加速度计式测斜仪具有精度高、量程大和可靠性好等特点。
三、测斜仪的组成
活动式测斜仪由四大部分组成:
(1装有重力式测斜传感元件的测头
(2测读仪
(3电缆
(4测斜管
四、埋设与观测要点
(1 导管的埋设
①首先用钻探工具钻成合适口径的孔,然后将导管放入孔内。导管连接部分应防止污泥进入,导管与钻孔壁之间用砂填充。
②在连接导管时,应将孔槽对准,使纵向的扭曲减小到最小程度。放入导管时,应注意十字形槽口对准所测的水平位移。
③为了消除土的变形对导管产生的负摩擦的影响,除使导管接头处相对移动外,还可在管外涂润滑剂等。
④在可能的情况下,应尽量将导管埋入硬层中,作为固定端。否则导管顶端应校正。
⑤管子埋好后,需停留一段时间,使钻孔中的填土密实,帖紧导管。
(2 测定方法
① 将测头的感应方向对准水平位移方向的导槽,放至导管的最底部。 ② 将电缆线与接收指示器连接,打开开关。
③ 指示器读数稳定后,提升电缆线到欲测位置。每次应保证在同一位置处进行测读。 ④ 将测头提升至管口处,旋转180º,再按上述步骤进行测量,这样可消除测斜仪本身的固有误差。 五、资料整理
根据指示器反映的倾斜角进行计算,得出每个区段的位移量i δ,以底部固定端或管口校正值为基点,将各区段的位移量累计起来,得出水平位移曲线,见图2-2。
为了了解水平位移随地面荷载变化的趋势,应将相应的观测值绘于同一图上,以便分析水平位移的趋势。图2-2反映了实测的大面积加荷引起水平位移沿深度分布的情况,以10月16日为基准线,11月2日地面荷载为100kPa ,11月12日地面荷载为140kPa 。

深度/m
水平位移/cm
图2-2 土体水平位移图

分层沉降仪可用来监测由开挖、打桩等地下工程引起的周围深层土体的垂直位移(沉降或隆起的变化。
一、分层沉降仪的组成
分层沉降仪由两大部分组成:地面接收仪器和地下材料埋入部分: (1 测头部分; (2 测量电缆部分; (3 接收系统; (4 绕线磁环。
二、 使用方法(以CJY80沉降仪为例
测量时,拧松绕线盘后面的止紧螺丝,让绕线盘转动自由后,按下电源按钮,手持电缆,将测头放入沉降管中,缓慢地向下移动。当测头穿过土层中的磁环时,接收系统的蜂鸣器便会发出连续不断的蜂鸣声,此时读出电缆在管口处的深度数值,向这样由上向下地测量到孔底,称为进程测读。当从该沉降管内收回测量电缆时,测头也会通过土层中的磁环,接收系统的蜂鸣器再次发出蜂鸣声,此时需读出测量电缆在管口处的深度数值,如此测量到孔口,称为回程测读。磁环在土层中的实际深度可用下式计算:
i S
2/(i i i H J S += (2-1 式中
——i 测点孔口的实际深度; i S
——i 测点在进程测读时距孔口的深度; i J ——i 测点在回程测读时距孔口的深度。
i H 2.3 地基土应力测试

地基中的应力测试,是测定土体在受力情况下土压力和孔隙水压力值及其消散速度和程度,以便计算地基土的固结度,推算土体强度随时间变化的规律,控制施工速度。
一、土压力计的基本条件
(1必须要有足够的强度和耐久性;
(2能够灵敏、准确地反映土压力的变化,并具有再现性;
(3加压、减压时线性良好;
(4应力集中的影响要小;
(5对温度变化的影响要稳定;
(6在整个测量过程中,土压力计和二次仪表均应稳定可靠。
二、土压力计的分类
按原理来分,有液压式、气压平衡式、电气式(包括差动电阻式、电阻应变式、电感式等、钢弦式。
目前国内常用的有差动电阻式和钢弦式。
三、埋设要点
(1 埋设土压力计时,应该注意对土体的扰动,与结构物固定的程度(接触式土压力计,膜盒与土的接触情况,并作记录。
(2 埋设土中土压力计时,要注意回填土的性状应与周围土体一致,否则会引起土压力的重新分布,见图2-3。
(3 接触式土压力计埋设方法,应根据不同工程对象采用不同的方法,在结构物侧面安装土压力计时,应在混凝土浇筑到预定标高处,将土压力计固定到预测的位置上,土压力计承压面必须与结构物表面齐平。在结构物基底上埋设土压力计时,要先将土压力计埋设在预测的混凝土块内,整平地面,然后将土压力计放上,并将预制块浇筑在基底内。
(4 除膜盒的埋设外,电缆线的埋设也是至关重要的,否则在施工中容易遭受破坏。各测头电缆按一定路线集中于观测站中,并将土压力计的编号、规格及埋设位置、时间等记入考证表内。
回填土
回填土土压力计回填土土压力计土压力计
模具
(a
(b(c
图2-3 土中土压力计的埋设方法
四、观测和资料整理
(1 差动电阻式土压力计
①将比例电桥安放平稳,逐个接通集线箱上各个电缆插头,按操作步骤读电阻值及电阻比;
②测量时,在调节电桥平稳过程中,如检流计指针有反常情况,或与前次观测值相差很大时,应中止观测,进行检查。检查内容有:电桥本身、集线箱接线处是否接触良好、总电阻和分线电阻等。
③将观测的数据记入记录表中。
④将观测及计算数据,以土压力为纵坐标,时间为横坐标绘制土压力变化过程线。
(2 钢弦式土压力计
①钢弦式土压力计的观测,一般采用频率接收器。
②按动电钮,交流电源向土压力计内电磁铁输入瞬时脉冲电流,起振钢弦。同时,电钮接通标准钢弦的电磁铁电路,标准钢弦也起振。电磁振荡通过电子射线管,反映到荧光屏上。调节测微螺旋,通过杠杆装置改变标准钢弦的张力,使其振荡平稳的变化。当两钢弦同频率振动时,荧光屏上的呈象由椭圆变成一条静止的直线,这时从测微圆盘上的刻度读出频率数,从而换算出土压力计所受的应力。
③整理资料,绘制土压力变化过程线。

一、理想孔隙水压力计具备的条件
(1 必须有足够的强度和耐久性;
(2 要求测头处的孔隙水体积不改变或改变不大,亦即测量的延滞时间要短;
(3 读数稳定,这对长期观测的仪器特别重要;
(4 测头体积要小,外形平整光滑,以便在压入埋设时尽可能地减小对土体的扰动和原有应力的改变;
(5 测量方便,设备费用低廉。
二、孔隙水压力的主要类型
孔隙水压力计的形式有:液压式、电气式(包括粘着型电阻式、电感式及差动电阻式、钢弦式及气压平衡式等。
三、埋设要点
一般采用以下三种方法:
(1 钻孔埋设法
在埋设地点用钻探机具钻孔,达到要求的深度或标高后,先在孔底填入部分干净砂,将测头放入,再在测头周围填砂,最后用膨胀性粘土将上部钻孔全部封好。
(2 压入法
如果土质较软,可将测头缓缓压入埋设标高。若有困难时,可先成孔至埋设标高以上1m处,再将测头压入。上部也全部严密封好。
(3 设置法
此法适用于填土工程中,在填土过程中随时埋入。
采用钻孔法时,土体的原有孔隙水压力降至零。同时测头周围填砂,不可能达到原有土的密度。因此,测头周围土体产生变形,这就大大地影响了孔隙水压力测量精度。而压入法对土体的局部扰动相当大,所引起的超孔隙水压力也很大。不论哪一种方法,都不可避免地要改变土体中的孔隙水压力。因此最好是在施工前较早地埋好仪器。
四、观测和资料整理
(1 差动电阻式和钢弦式孔隙水压力计的观测和土压力计的观测相同。
(2 液压封闭双管式孔隙水压力计。观测前,先用无气水充水排气。为了避免气泡溶入水中,可在压力库中放一球胆,充水时将气压入球胆。充水压力不宜过大,否则测头附近的土产生冲刷。在连续观测中,若有气泡产生,也要适当排除。
应用联接器时,要采用合理的操作方法。首先,参考上次的读数,估计预测的压力进行预调,并给以一定的平衡时间,才能得出准确的数据。
(3 将观测的成果及时记入记录表内,并随时计算、校核、整理分析,绘制孔隙水压力与荷载关系曲线以及孔隙水压力等值线,提出对设计、施工的意见和建议。
2.4 载荷试验
载荷试验是在一定面积的承压板上(或桩顶上向地基土(或桩逐级施加荷载,并观测每级荷载下地基土(或桩的变形特征。其优点是对地基土基本不产生扰动。利用其成果确定地基(或桩的承载力是可靠的,既可直接用于工程设计,也可用于检验施工效果,另外对于预估建筑物的沉降也很有效。
载荷试验可分为地基载荷试验和单桩载荷试验。
单桩载荷试验分为单桩竖向静载荷试验和单桩水平向静载荷试验。由于单桩水平向静载荷试验在地基处理工程中应用较少,因此,本书仅介绍单桩竖向静载荷试验。
地基载荷试验可分为天然地基载荷试验和复合地基载荷试验。天然地基载荷试验按试验深度分为浅层载荷试验和深层载荷试验。深层载荷试验按承压板形状分为深层平板载荷试验和螺旋板载荷试验。由于深层载荷试验在地基处理工程中应用较少,因此,本书仅介绍天然地基的浅层平板载荷试验和复合地基载荷试验。

一、试验开始时间
(1预制桩
如果地基土为砂土,则应在预制桩打入或压入7天后,方可进行载荷试验。如果地基土为粘性土,则视土的强度恢复情况而定,一般应在15天后方可进行载荷试验。对于饱和软粘土,不得少于25天。
(2灌注桩
对灌注桩进行静载荷试验,应在桩身混凝土达到设计强度后才能进行。这样,试验结果才符合桩的实际情况。
二、试验加载装置
加载反力装置宜采用锚桩,当采用堆载时应遵守以下规定。
(1 堆载加于地基的压应力不宜超过地基承载力特征值。
(2 堆载的限值可根据其对试桩和对基准桩的影响确定。
(3 堆载量大时,宜利用桩(可利用工程桩作为堆载的支点。
(4 堆装置的最大抗拔或承重能力应满足试验加载的要求。
压力由千斤顶提供,千斤顶的反力由锚桩承担,或由压重平台的重物施加。试桩、锚桩(压重平台支座和基准桩之间的中心距离应符合表2-2的规定。
表2-2 试桩、锚桩和基准桩之间的中心距离
反力系统
试桩和锚桩(或压重平台
支座墩边 试桩与基准桩
基准桩与锚桩(或压重平
台支座墩边
锚桩横梁反力装置压重平台反力装置≥4d且
>2.0 m
≥4d且
>2.0 m
≥4d且
>2.0 m
注:d——试桩或锚桩的设计直径,取其较大者(如试桩或锚桩为扩底桩时,试桩与锚桩的中心距尚不应小于2倍扩大端直径。
三、试验加载方式
单桩竖向静载荷试验的加载方式,应按慢速维持荷载法。
四、荷载分级
(1加载分级
加载时,荷载分级不应小于8级,每级加载量宜为预估极限荷载的1/8~1/10。
(2卸载分级
卸载时,每级卸载值为加载值的两倍。
五、沉降测读及稳定标准
桩顶沉降观测宜用百(千分表。
(1加载时沉降测读
每级加压后,测读桩沉降量的间隔时间,初始为5、10、15 min时各测读一次,以后每15 min读一次,累计一小时后每隔半小时读一次。
(2稳定标准
在每级荷载作用下,桩的沉降量连续两次在每小时内小于0.1 mm时可视为稳定。
(3卸载时沉降测读
卸载后隔15 min测读一次,读两次后,隔半小时再读一次,即可卸下一级荷载。全部卸载后,隔3~4小时再测读一次。
六、试验终止加载的条件
符合下列条件之一时可终止加载:
(1当荷载~沉降(~
Q s曲线上有可判定极限承载力的陡降段,且桩顶总沉降量
超过40 mm ;
(2 21≥ΔΔ+n
n s s ,且经24小时尚未达到稳定; (325m 以上的非嵌岩桩,Q ~s 曲线呈缓变型时,桩顶总沉降量大于60~80mm ;
(4在特殊条件下,可根据具体要求加载至桩顶总沉降量大于100mm 。
注: 1. ――第n 级荷载的沉降增量; n s Δ1+Δn s ――第n+1级荷载的沉降增量;
2. 桩底支承在坚硬岩(土层上,桩的沉降量很小时,最大加载量不应小于设计荷载的两倍。
七、单桩竖向极限承载力的确定
单桩竖向极限承载力应按下列方法确定:
(1作荷载~沉降(Q ~s 曲线和其他辅助分析所需的曲线。
(2当曲线陡降段明显时,取相应于陡降段起点的荷载值作为极限承载力。
(3 当21≥ΔΔ+n
n s s ,且经24小时尚未达到稳定时,取第级荷载值作为极限承载力。 n (4 当Q ~s 曲线呈缓变型时,取桩顶总沉降量s =40 mm 所对应的荷载值作为极限承载力。当桩长大于40 m 时,宜考虑桩身的弹性压缩。
(5 按上述方法有困难时,可结合其他辅助分析方法综合判定。对桩基沉降有特殊要求者,应根据具体情况选取。
(6参加统计的试桩,当满足其极差不超过平均值的30%时,可取其平均值为单桩竖向极限承载力。极差超过平均值的30%时,宜增加试桩数量并分析离差过大的原因,结合工程具体情况确定极限承载力。
(7将单桩竖向极限承载力除以安全系数2,为单桩竖向承载力特征值。

浅层平板载荷试验的目的是确定地基土层的层压板下应力主要影响范围内的承载力。浅层平板载荷试验只适用于地表浅层地基和地下水位以上的地层。
一、试验设备
(1 承压板
为符合轴对称的弹性理论解,平板载荷试验宜采用圆形刚性承压板。板的尺寸应根据土的软硬或岩体裂隙密度来选用。国外采用的标准承压板直径为0.305 m 。土的浅层平板载荷试验的承压板面积不应小于0.25 m 2,根据国内的实际经验,一般采用0.25~0.5 m 2。对软土和粒径较大的填土,其承压板面积不应小于0.5 m 2,否则,容易发生歪斜。对碎石土,要注意碎石的最大粒径,对硬的裂隙性粘土及岩层,要注意裂隙的影响。
(2 加载装置
加载装置包括压力源、载荷台架或反力构架。加载方式有两种,即堆重加荷和油压千斤顶反力加载。
(3 沉降观测装置
沉降观测装置有百分表、沉降传感器或水准仪等,其精度不应低于±0.01 mm 。要满足所规定的精度要求和线性特性等条件。承压板的沉降量测精度影响沉降稳定标准。
二、试验方法
(1 试坑
浅层平板载荷试验的试坑宽度或直径不应小于承压板宽度或直径的三倍,试坑底的试验土层应避免扰动,保持其原状结构和天然湿度,并在承压板下铺设不超过20 mm的砂垫层找平,保证承压板与土之间有良好的接触,并尽快安装试验设备。
为了保证试验的地基土的天然湿度与原状结构,应注意以下几点:
①试验前应在坑底预留20~30cm的原土层,待试验开始时再挖去,并立即放下载荷板。
②对软粘土或饱和的松散砂,在承压板周围应预留20~30cm厚的原土作为保护层。
③在试坑底板标高低于地下水位时,应先将水位降到坑底标高以下,并在坑底铺设2cm 厚的砂垫层,再放下承压板,等水位恢复以后进行试验。
(2 加荷方式
加荷方式应采用分级维持荷载沉降相对稳定法(常规慢速维持荷载法。有地区经验时,可采用分级加荷沉降非稳定法(快速法或等沉降速率法。加荷等级宜取10~12级,并不应少于8级,荷载量测精度不应低于最大荷载的±1%。
(3 沉降测读
①加荷沉降观测时间间隔:对慢速维持荷载