路基病害工程监测与检测

试验工程应选择在地质、地貌及工程要求有代表性的场地，对沿线地质条件变化较大的情况，应考虑几种典型场地；对选定的场地，应进行补充勘察及土工试验，应保证勘察成果具有足够的可靠性和代表性；试验场地应尽量选在主线上，且施工方便。

（2）试验内容

对于同类地基问题，应考虑不同的地基处理方法、试验区段以便比较，确定最经济有效的方法。对某种地基处理方法，应设置不同施工参数试验区段。对地基处理施工机械、建筑材料、质量检验方法等进行比较研究。对于设计上提出必须解决的问题，在试验时应安排专门试验内容。此外还应考虑地基处理发展的需要，进行一些探索性试验内容。另外，试验内容的设置应因地制宜。

2．试验工程监测 试验工程监测是确保试验工程达到目的的必要手段。·监测内容应围绕试验要求。常用监测项目见表12-9，表12-12为监测仪器设置。对于软土地基加固试验工程，监测仪器的布置参见图12-12。

监测仪器设置表 表12-13

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 仪标名称 沉降板 水平位移边桩 深层沉降标 深层分层沉降标 地下水平位移标（测斜仪、管） 孔隙水压力计 土压力盒（盒） 地下水位观测计 单孔出水量计 埋 设 位 置 埋设在路堤左、右肩和路中心下原地面上 在路堤两侧趾部以及边沟外缘及外缘以远10m处 埋设在软土层顶面、软土层中或处理区底面 埋至软土层底下的硬土层，分层观测点为沿管深间隔1m设置 埋至软土层底下的硬土层，测点沿测斜导管间隔50cm 埋在路中地基土层，深度至软土底部，埋设间隔深度1-5m 横断面上左坡中至右坡中范围内埋设 设于坡脚外20m处，路堤横向两侧各设1-2处 设于排水井顶部，埋置于路中、路肩位置

图12-12 监测仪器的布置

a）观测断面仪器标平面布设；b）观测仪标立体布设

14.4 复合地基载荷试验

一、适用条件

1．本试验要点适用于单桩复合地基载荷试验和多桩复合地基载荷试验。

2．复合地基载荷试验用于测定承压板下应力主要影响范围内复合土层的承载力和变形参数。

二、主要仪具

地基载荷试验主要用到的仪具有千分表、承载板。复合地基载荷试验承压板应具有足够刚度。单桩复合地基载荷试验的承压板可用圆形或方形，面积为一根桩承担的处理面积；多桩复合地基载荷试验的承压板可用方形或矩形，其尺寸按实际桩数所承担的处理面积确定。桩的中心 (或形心)应与承压板中心保持一致，并与荷载作用点相重合。

三、试验步骤

1．试验前准备工作

（1）试验前应采取措施，防止试验场地地基土含水量变化或地基土扰动。以免影响试验结果。

（2）承压板底面标高应与桩顶设计标高相适应。承压板底面下宜铺设粗砂或中砂垫层，垫层厚度取50-150mm，桩身强度高时宜取大值。试验标高处的试坑长度和宽度，应不小于承压板尺寸的3倍。基准梁的支点应设在试坑之外。

2．测试步骤

（1）加载等级可分为8-12级。最大加载压力不应小于设计要求压力值的2倍。

（2）每加一级荷载前后均应各读记承压板沉降量一次，以后每半个小时读记一次。当一小时内沉降量小于0.lmmn时，即可加下一级荷载。

（3）当出现下列现象之一时可终止试验： ①沉降急剧增大，土被挤出或承压板周围出现明显的隆起； ②承压板的累计沉降量己大于其宽度或直径的6%；

③当达不到极限荷载，而最大加载压力己大于设计要求压力值的2倍。

（4）卸载级数可为加载级数的一半，等量进行，每卸一级，间隔半小时，读记回弹量，待卸完全部荷载后间隔三小时读记总回弹量。

四、复合地基承载力特征值的确定

1．当压力-沉降曲线上极限荷载能确定，而其值不小于对应比例界限的2倍时，可取比例界限；当其值小于对应比例界限的2倍时，可取极限荷载的一半；

2．当压力-沉降曲线是平缓的光滑曲线时，可按相对变形值确定；但按相对变形值确定的承载力特征值不应大于最大加载压力的一半。具体方法如下：

（1）对砂石桩、振冲桩复合地基或强夯置换墩:当以粘性土为主的地基，可取s/b或s/d等于0.015所对应的压力（s为载荷试验承压板的沉降量；b和d分别为承压板宽度和直径，当其值大于2m时，按2m计算)；当以粉土或砂土为主的地基，可取s/b或s/d等于0.01所对应的压力。

（2）对土挤密桩、石灰桩或柱锤冲扩桩复合地基，可取s/b或s/d等于0.012所对应的压力。对灰土挤密桩复合地基，可取s/b或s/d等于0.008所对应的压力。

（3）对水泥粉煤灰碎石桩或夯实水泥土桩复合地基，当以卵石、圆砾、密实粗中砂为主的地基，可取s/b或s/d等于0.008所对应的压力；当以粘性土、粉土为主的地基，可取s/b或s/d等于0.01所对应的压力。

（4）对水泥土搅拌桩或旋喷桩复合地基，可取s/b或s/d等于0.006所对应的压力。

（5）对有经验的地区，也可按当地经验确定相对变形值。

3．结果处理

试验点的数量不应少于3点，当满足其极差不超过平均值的30%时，可取其平均值为复合地基承载力特征值。

14.5 土层锚杆试验与监测

一、一般规定

1． 锚固体强度大于15.0MPa 时，可进行锚杆试验。

2． 锚杆试验用加荷装置的额定压力必须大于试验压力。

3．锚杆试验用反力装置在最大试验荷载作用下应保持足够的强度和刚度。

4． 锚杆试验用检测装置 （测力计 位移计 计时表 ）应满品设计要求的精度。

二、基本试验

1．任何一种新型锚杆或已有锚杆用于未曾应用过的土层时 必须进行基本试验。 2． 基本试验锚杆不应少于 3根 用作基本试验的锚杆参数 材料及施工工艺必须和工程锚杆相同。

3．最大试验荷载(Qmax) 不应超过钢丝 钢铰线、钢筋强度标准值的 0.8倍 4．砂质土 硬粘土中锚杆基本试验加荷等级与测读锚头位移应遵守下列规定： （1）采用循环加荷， 初始荷载宜取A·fptk 的 0.1倍 每级加荷增量宜取A·fptk 的1/10-1/15。

（2）砂质土 、硬粘土中锚杆加荷等级与观测时间见表12-14。

（3）在每级加荷等级观测时间内 测读锚头位移不应少于3次。

（4）在每级加荷等级观测时间内， 锚头位移不大于0.1mm时 ，可施加下一级荷载 ，否则要延长观测时间，直至锚头位移增量2.0h小于2.0mm 时 再施加下一级荷载。

砂质土、硬粘土中锚杆基本试验加荷等级与观测时间 表12-14 加荷 增量 （A·fptk 0/0） 初始荷载 第一循环 第二循环 第三循环 第四循环 第五循环 第六循环 观测时间 — 10 10 10 10 10 10 5 — — 20 30 30 30 30 5 — — 30 40 50 50 50 5 10 30 40 50 60 70 80 10 — — 30 40 50 50 50 5 — — 20 30 30 30 30 5 — 10 10 10 10 10 10 5 5．淤泥及淤泥质土中锚杆基本试验加荷等级与测定锚头位移应遵守下列规定： （1）初始荷载宜取A·fptk的 0.1倍 每级加荷增量宜取A·fptk的1/10-1/15， 加荷等级为A·fptk的 0.5和0.7 倍时， 采用循环加荷 循环加荷分级与观测时间同表1

（2）锚杆各加荷等级的观测时间见表12-15

淤泥及淤泥质土中锚杆基本试验加荷等级的观测时间表 12-15 加荷等级（A·fptk 0/0） 观测时间（min） 初始荷载 10 15 第一级 30 15 第二级 40 15 第三级 50 30 第四级 60 120 第五级 70 30 第六级 80 120 （3）在每级加荷等级观测时间内 测读锚头位移不少于3次。

（4）荷载等级小于A·fptk 的50% 时， 每分钟加荷不宜大于20kN；荷载等级大于A·fptk 的50% 时 每分钟加荷不宜大于10kN。

（5）当加断等级为fptk的 0.6和 0.8倍时 锚头位移增量在观测时间内2.0h 小于2.0mm， 才可施加下一级荷载。

6．锚杆破坏标准：

（1）后一级荷载产生的锚头位移增量达到或超过前一级荷载产生位移增量的 2倍 （2）锚头位移不收敛。

（3）锚头总位移超过设计允许位移值。

7．试验报告应按本规范附录八整理 ，并绘制锚杆荷载 －位移（Q－S） 曲线、 锚杆荷载－弹性位移（Q－S0） 曲线、锚杆荷载－塑性位移 （Q－Sp）曲线。

8． 基本试验所得的总弹性位移应超过自由段长度理论弹性伸长的80%， 且小于自由段长度与1/2锚固段长度之和的理论弹性伸长。

9．试验得出的锚杆安全系数K0值由下式确定：

K0?Ru/Nt （12-7）

式中Ru—锚杆极限承载力,取破坏荷载的95%.

三、验收试验

1．验收试验锚杆的数量应取锚杆总数的 5%，且不得少于最初施作的3 根。 2． 最大试验荷载不应超过预应力筋A·fptk值的0.8倍 并应满足以下规定：

（1）永久性锚杆的最大试验荷载为锚杆设计轴向拉力值的1.5倍。（2）临时性锚杆的最大试验荷载为锚杆设计轴向拉力值的1.2倍。

3．验收试验对锚杆施加荷载与测读锚头位移应遵守以下规定： （1）初始荷载宜取锚杆设计轴向拉力值的 0.1倍

（2）加荷等级与各等级荷载观测时间应满足表12-16的规定

验收试验锚杆的加荷等级与观测时间表 12-16 加荷等级 Q1=0.10 Nt Q2=0.20 Nt Q3=0.50 Nt Q4=0.75 Nt Q5=1.00 Nt Q6=1.20 Nt Q7=1.50 Nt 观测时间 （min） 临时锚杆 5 5 5 10 10 15 — 永久锚杆 5 5 10 10 15 15 15 （3）在每级加荷等级观测时间内测读锚头位移不应少于3次。 （4）最大试验荷载观测15min 后 卸荷至0.1 Nt量测位移 ，然后加荷至锁定荷载钡定。 4．试验结果表12-17整理 并绘制锚杆验收试验图。

锚杆试验记录表 表12-17

锚杆编号： 试验类型： 注浆日期： 试验日期： 锚头位移读数土层检验荷油压表读数 （mm） 锚头位移增量锚杆资料 注浆资料 类别 载(kN) (Mpa) (mm) 1 2 3 锚杆类型 杆体截面积 杆体材料 杆体弹性模量 锚固段长度 自由段长度 钻孔倾角 注浆材料 配 合 比 外加 剂 注浆方式 备注 注 锚杆的基本试验 验收试验 蠕变试验均用上表记录

5．锚杆验收标准

（1）基本试验所得的总弹性位移应超过自由段长度理论弹性伸长的80%， 且小于自由段长度与1/2锚固段长度之和的理论弹性伸长。

（2）在最大试验荷载作用下， 锚头位移趋于稳定。

四、蠕变试验

1．塑性指数大于17 的淤泥及淤泥质土层中的锚杆应进行蠕变试验。 用作蠕变试验的锚杆不应少于3 根

2．锚杆蠕变试验加荷等级与观测时间应满足表12-18的规定 ，在观测时间内荷载必须保持恒定。

加荷等级与观测时间 表12-18

加荷等级 Q1=0.25 Nt Q2=0.50 Nt Q3=0.75 Nt Q4=1.00 Nt Q5=1.20 Nt Q6=1.33Nt 观测时间 （min） 临时锚杆 — 10 30 60 90 120 永久锚杆 10 30 60 120 240 360 3．每级荷载按时间间隔1、2、3、4、5、10、15、20、30、45、60、75、90、120、150、180、210、240、270、300、330、360 min记录蠕变量。

4．试验结果按本规范附录八整理 并绘制蠕变量－时间对数（S－logt） 曲线, 蠕变系数由下式求得：

K0?(S2?S1)/lg(t2/t1) （12-8）

式中：S1－t1时新测得的蠕变量；

S2—t2时所测得的蠕变量。

5．锚杆蠕变试验测得的最后一级荷载作用下的蠕变系数不应大于2.0mm。

五、锚杆预应力的长期监测与控制

1．永久性锚杆及用于重要工程的临时性锚杆， 应对锚杆预应力变化进行长期监测。 2．对长期临测预应力值的永久性锚杆的数量不应少于锚杆总数的5%-10%， 监测时间不宜少于12 个月。

3．锚杆预应力监测应遵守以下规定：

（1）宜采用钢弦式压力盒、应变式压力盒、液压式压力盒进行监测。 （2）预应力变化值 ，在最初10d 应每天记录一次, 第11d 至第 30d每10d 记录一次, 第 31d至第12 个月每 30d记录一次.

4．预应力变化值不宜大于锚杆设计轴向拉力值的10%,必要时可采取重复张拉或适当放松以控制预应力变化。