不同地基檢測方法在強夯地基處理檢測中的應用

林 欽

(健研檢測集團有限公司，福建 廈門 361004)

0 前 言

地基處理是建筑工程施工過程中重要的環節和工作內容，建筑施工的區域不同，其土壤性質以及地質情況也會有所不同，因此，必須結合區域的地質情況來使用不同的地基檢測方法，從而使地基的強度能夠滿足實際施工的具體需要。目前，強夯地基是建筑工程施工中最常用的一種地基處理方法，并且該處理方法要結合一定的檢測方式，才能夠在所檢測的土壤性質方面選擇具有針對性的強夯處理方式。

1 案例背景

本文結合我國貴州省某處廠址來進行分析，其場地的主要地層由回填素填土、殘積粉質黏土、坡洪積粉質黏土及碎石土以及灰巖夾砂泥巖和砂泥巖互層夾煤層構成，地勢開闊，因此，利用動探、載荷和面波檢測方式試驗布點，具體如圖1所示。

圖1 廠址三種檢測試驗測點分布

該檢測所采用的面波為瞬態瑞雷波，并且采用單排列多道觀察系統，采用12道進行排列，間距為2 m，偏移距為2 m，長度為12 m，記錄長度為1 024 ms，利用錘擊單邊激發觀測，并且每次采用5個道間距呈現一字方式進行觀測線布置，采用63.5 kg的重錘觸探。

2 強夯地基處理檢測的主要內涵和應用背景

強夯加固效果的檢驗是強夯工程施工中的一項重要內容，其主要包括施工過程中的質量檢測以及強夯過后的地基質量檢測。目前在檢測手段方面一般有載荷試驗、靜力觸探、動力觸探以及現場剪切試驗和波速試驗等方式。隨著物探技術的不斷發展和創新，波勘探已經在強夯地基檢測中間被廣泛應用，其強夯加固效果的檢驗方式是根據不同工程的不同要求決定的。在相關的施工規范中明確規定，在強夯處理之后的竣工驗收時，采用原位測試和室內土工試驗來對其承載力進行檢驗，在置換位置進行竣工驗收時，需要采用單墩載荷試驗對其承載力進行檢驗。并且在此過程中需要采用動力觸探等方式將置換墩底的各種情況以及承載力隨著密度的變化情況詳細明確。飽和粉土地基是可以利用單墩復合地基載荷試驗代替單墩載荷試驗的，這樣可以顯示出不同的檢驗方法，其目的也是不同的。

3 常用地基檢測方法

1)載荷試驗法：荷載試驗主要是利用一定形狀的剛性承壓板，一般承壓板的形狀不固定，有圓形或者方形等，然后在上面加上一個豎向荷載，記錄其下降和上升的數據，最終獲得載荷和沉降之間的關系，一般該關系可用曲線形式表現。該方式的優點是其可以運用到各種黏土或者碎石等不同的施工現場，另外，其不但可以對建筑物的實施條件和載荷試驗做出相同的實驗，而且可以對天然埋藏條件下的巖土施工現場做出模擬實驗，其獲得的地基承載力準確性更高。缺點是載荷試驗只能在承壓板下方1.5～2.0倍承壓板直徑或寬度的深度范圍內進行巖土檢驗，并且其所應用的承壓板尺寸都會小于2 m，這些因素導致荷載試驗只能用于地基較淺的位置進行探測，并且需要大量的人力和物力。

2)動力觸探法：動力觸探法主要是利用效果良好的穿心錘在固定高度做自由落體運動，然后利用對應標準的圓錐形金屬探頭推進到土壤內部，按照其進入的深度和范圍選擇錘擊數，進而得到對其基土的動力學性質。其優點是該方式主要是連續性作業，并且可以從圖層地面開始很容易得到土層表面到深處的動探擊數，一方面可以看到地基強夯的加固效果；另一方面可以看到其影響深度以及加固深度，并且一般的碎石土地是不能夠利用原位檢測方式的，因此，利用重型動力觸探方法極佳。其缺點是動力觸探不容易建立在所有場地，一旦缺少一定的資料和數據，很難對施工現場的土地承載力做出最準確的判斷。

3)面波波速試驗法：面波波速試驗一般指的是瑞雷面波，根據波的干擾可以從彈性分界面構成沿著界面傳播的一類彈性波，一般與地基的強夯效果的有效性成反比關系，具體如圖2所示。

圖2 強夯前后的地層速度比較

該技術的優點是試驗方法更加快速、便捷，其主要檢測的是土體之間的平均波速，這樣可以利用以點帶面的方式來提升檢驗結果的準確性，同時其使用范圍較廣，不會受到任何地形和地質的影響，在使用面波波速的檢測就可以達到現場施工檢測的具體要求。但是缺點是其與施工現場土的力學性質有一定的關系，一旦缺少一定的參數對比，難以利用該方式對地基承載力和力學指標做出精準的判斷。

4 檢測結果與分析

1)靜載實驗數據分析：在動探點進行靜載試驗，承壓板的中心與動探點基本重合，圖3為靜載曲線荷載試驗的P-S對比曲線。

圖3 靜荷試驗的強夯前與強夯后曲線對比

經過上述曲線分析，當強夯之前的地基承載力不大于150 kPa時，變形模量在4.6～12.3MPa，難以滿足實際的設計需求，強夯之后變形模量在15.8～21.6MPa，滿足設計需求，可以證明在地基淺部實驗驗證了動力觸探結果的有效性。

2)動探數據分析：動力觸探的測點與面波位置相同，并需要記錄一陣擊的貫入量以及其相應的錘擊數，然后利用公式N=10 K/S，其中N為貫入每次的實際錘擊樹木，K為陣擊的錘擊數目，S為一陣擊的貫入量，然后將5擊作為一陣擊，算出每貫入10 cm所需要的錘擊數。當土層密實時可以直接計入每次貫入的錘擊數目，當土層較為松軟時應當將陣擊數目減少。然后將每10 cm的錘擊數進行桿長修正，繪制深度-錘擊數關系曲線，如圖4。

圖4 強夯前后深度-錘擊數關系曲線

經過圖4分析在測點1的強夯區域，強夯前在0到5.6 m的深度范圍內的錘擊數在1到10次，平均為5.2次，地面承載力估算為212 kPa；強夯后在此范圍內的錘擊數為4到14次，平均值為9.1次，地面承載力估算為251 kPa。測點2強夯區域在強夯前0到5.2 m深度范圍內的錘擊數為1～8次，平均為4.8次，地面承載力在208 kPa；強夯后在此范圍內錘擊數為4到13次，平均值為9.3次，地面承載力為253 kPa。

3)瑞雷面波數據分析：瑞雷面波波速試驗是對施工區域的強夯前與強夯后地基土質速度進行分析，并且二者實驗點位置相同，從而利用速度頻散曲線的特征推出波的速度。然后根據公式v=(0.87+1.12σ/1+σ)×vs。其中v代表面波的速度，vs代表剪切波的速度，σ代表泊松比。算出剪切波速度，然后對強夯前和強夯后的剪切波速度進行分析統計，繪制集成頻散曲線圖，如圖5～6所示。

圖5 測點1強夯前和后的頻散曲線

圖6 測點2強夯前和后的頻散曲線

經過圖5～6對比可以看出，強夯后速度比強夯前速度有著明顯提高，并且可以看出，強夯加固的效果隨著深度增加而明顯變小，并且隨著深度的增加面波波速也在逐漸增加，土體的承載力也在發生變化。

5 三種數據結果探究分析

通過三種方式的對比可以看出，動力觸探可以直觀地反映出強夯前后的土層密實度以及土層由淺到深的變化情況，并且可以快速地分析出強夯地基的處理效果，但是需要大量的實踐經驗以及靜載試驗等方式進行校正，過程較為繁瑣，且設備較為笨重。

載荷試驗能夠將強夯區域的地層承載能力良好地反映出來，但是只能反映出承壓板下方的應力影響范圍，對于深部的強夯處理效果難以反映，并且需要大量的人力和物力以及時間。

瑞雷面波試驗可以將強夯地基加固土體的密實性變化良好地反映出，并且可以根據測得的剪切波來估算土層大致的承載力，尤其是深度土體層面，并且方法簡單、快速，但是其只能對強夯的效果進行分析，并不能將強夯處理效果進行準確分析，還需要其他的方式來保證其數據的可靠性。因此要根據地區的實際情況以及成本情況來選擇最佳試驗方式。

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