强夯地基处理检测探讨

强夯地基处理检测探讨

前言

强夯加固效果的检验是强夯工程施工的一项很重要的工作，它包括施工过程中的质量检测和夯后地基的质量检验。常规检测手段主要有载荷试验、标准贯入试验、静力触探、动力触探、十字板剪切试验、旁压试验、现场剪切试验、波速试验等。随着物探技术的不断发展，物探方法在强夯地基检测中也得到推广应用。

1 常规检测方法的适用条件

强夯加固效果的检验方法，根据不同工程其要求也不一样。《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）中明确规定：强夯处理后的地基竣工验收时，承载力检验应采用原位测试和室内土工试验。强夯置换后的地基竣工验收时，承载力检验除应采用单墩载荷试验检验外，尚应采用动力触探等有效手段查明置换墩底情况及承载力与密度随深度的变化，对饱和粉土地基允许采用单墩复合地基载荷试验代替单墩载荷试验。规范中所指的原位测试手段主要有：载荷试验、标准贯入试验、静力触探、动力触探、十字板剪切试验、旁压试验、现场剪切试验、波速试验等。检验方法不同其作用和目的也不一样。

1.1 载荷试验

载荷试验重要适用于确定强夯后地基承载力和变形模量。

1.2 标准贯入试验

标准贯入试验适用于砂土、粉土和一般粘性土，可用于评价砂土的密实度、粉土和粘性土的强度和变形参数。还用于辅助载荷试验判断夯后地基承载力并确定有效加固深度，评价消除液化地基的效果。

1.3 静力触探试验

静力触探试验适用于粘性土、粉土、砂土及含少量碎石的土层。用以测定比贯入度、锥尖阻力、侧壁摩阻力和孔隙水压力。

1.4 动力触探试验

动力触探试验适用于强风化、全风化的硬质岩石、各种软质岩石、砂土、碎石土。用于确定砂土的孔隙比、碎石密实度，粉土、粘性土的状态、强度与变形参数，评价场地的均匀性和进行力学分层，检验加固和改良效果。

1.5 十字板剪切试验

十字板剪切试验适用于测定饱和软粘土的不排水抗剪强度和灵敏度。

1.6 现场剪切试验

现场剪切试验用于绘制应力与强度、应力与位移、应力与应变曲线，确定岩土的抗剪强度和弹性模量与泊松比等。

1.7 波速试验

波速试验适用于确定与波速有关的岩土参数，如压缩波和剪切波的波速、剪切模量、弹性模量、泊松比等，从而检验岩土加固和改良的效果。

1.8 土工试验

土工试验主要用于测定土的基本工程特性，如土的比重、粒度、密度、含水量、孔隙比、塑性指数、液性指数、透水性、压缩性、抗剪和抗压强度以及固结强度等。

通过以上方法检验对强夯前、后的地基土性能进行分析对比，来判断强夯的加固和改良效果，从而为建筑工程设计提供依据。以上的检测方法，在实际工程中往往是相互结合，根据具体工程的要求部分或同时采用。

2 物探方法在强夯检测中的应用

近年来随着工程物探技术的日臻成熟，在岩土工程中的应用也越来越多，在强夯检测中也逐步得到应用。面波法、电阻率法、重力法、磁法、地质雷达技术等物探方法的应用显现出了其方便、快捷的特点，同时也解决了大面积检测难的问题。因此在具体的工程检测中将原位测试、土工试验及工程物探结合起来使用将会得到更好的效果。

下面以瑞雷波为例介绍物探方法在强夯检测中的应用。

瑞雷波法强夯检测是一种利用瑞雷波的运动学特征和动力学特征来进行强夯处理效果检测的地球物理方法。

2.1 瑞雷波检测原理

在自由界面（如地面）上进行竖向激振时，均会在其表面附近产生瑞雷波，而瑞雷波有几个与工程质量检测有关的主要特征：在分层介质中，瑞雷波具有频散特征；瑞雷波的波长不同，穿过的深度也不同；瑞雷波的传播速度与介质的物理力学性质密切相关；研究证明，瑞雷波的能量约占整个地震波能量的67%，而且主要集中在地表下一个波长的范围内，而传播速度代表着半个波长（￡r/2）范围内介质震动的平均传播速度。因此，一般认为瑞雷波的测试深度为半个波长，而波长与速度及频度有如下的关系：

设瑞雷波的传播速度为Vr，频率为fr，则波长为：￡r =Vr/fr。

当速度不变时，频率越低，则测试深度就越大。

瑞雷波检测方法分为瞬态法和稳态法两种。这两种方法的区别在于震源不同。瞬态法是在激振时产生一定频率范围的瑞雷波，并以复频波的形式传播；而稳态法是在激振时产生相对单一频率的瑞雷波，并以单一频率波的形式传播。通常在强夯检测中采用瞬态瑞雷波。瑞雷波的测试原理如图1。

现场数据采集通常采用纵排列接收瑞雷波。首先做现场试验，并结合现场情况选择合适的工作参数，如偏移距、道间距、记录长度、采磁间距等。

2.2 瑞雷波法强夯检测的数据处理

（1）对道间波进行互相关，求出r21(τ)=∫u2(t+τ)u1(t)dt；

（2）对r21(t)进行傅利叶变换，求出R21(f)=∣R21(f)∣ei△φ(t)；

（3）由R21(f)求得△φ(f)

（4）用Vr=2лf△X/△φ，计算不同频率的瑞雷波速；

（5）绘制瑞雷波频散曲线；

（6）根据频散曲线计算分层速度，从而得出深度。

2.3 瑞雷波法检测结果的应用

瑞雷波频散曲线可以直接反映强夯加固地基的影响深度和加固深度，并且可以与现场的其他检测手段相结合来完成检测任务，可以起到相互验证的目的。通常是先进行瑞雷波法，通过大范围的快速测试，初步掌握强夯效果的情况、均匀性及强夯加固的深度、影响深度范围。然后在此基础上，寻找其相对薄弱部位，利用两种以上的方法进行验证。

图2是某工程的瑞雷波测试的原始记录，图3是该原始记录的频散曲线。从图3可以看出，瑞雷波频散曲线规则，拐点清楚。0～2米深度范围内，波速为2 60m/s, 3～6米深度范围内，波速为220m/s, 6～9米深度范围内，波速为200m /s, 9～16米深度范围内，波速为190～205m/s。频散曲线解释的结果为加固深度为9米，影响深度为16米。同时在该处所做的标贯曲线如图4所示，静载荷试验曲线如图5所示。

从标贯曲线（见图4）和静载荷曲线（见图5）可以看出，强夯处理的加固深度和影响深度与瑞雷波的频散曲线的解释结果非常吻合。

针对具体的工程项目，通过大量的统计对比可以，利用回归分析的手段可以建立标贯击数与瑞雷波速的经验公式、承载力与瑞雷波速的经验公式等，从而可以采用瑞雷波法进行大规模的强夯检测。

以下是某工程项目的标贯击数与瑞雷波速的回归经验公式：

N36.5=1.779*10-3Vr1.079

其回归分析曲线见图6。

该工程项目的承载力与瑞雷波速的回归经验公式为：

fk =2.777Vr0.796

其回归分析曲线见图7。

由图6可见，瑞雷波速与标贯试验有较好的相关性。从理论上分析，当地基土较密实，较硬时，标贯击数值较高，波速Vr也较高。反之，N值较低，Vr也较低。由图7可以看出，瑞雷波速与地基承载力有较好的相关性。波速的高低反映了其介质的致密程度或固结程度，大范围的固结效果与承载力也有直接关系。

3 结语

常规检测手段受检测点数量、工期限制，检测范围受到一定限制。采用物探检测方法，通过与常规手段的相关性分析，建立其回归经验公式，可以起到更加快速、廉价、范围广、代表性强的作用，因此应积极推广物探方法在强夯检测中的应用。