SASW 法在強夯置換墩著底情況檢測中的應用

王 斌 徐樹晴 童立元

(1.南京地鐵建設有限責任公司，江蘇南京 210008;2.南京地鐵資源開發(fā)有限責任公司，江蘇南京 210008;3.東南大學巖土所，江蘇 南京 210008)

1 概述

某建筑場地分布有3 m～6 m厚的雜填土，設計采用強夯置換法對結構柱基礎進行加固處理，采用柱錘直徑1.25 m，夯點間距3.4 m，處理面積為40 610.41 m2。為確保強夯工程的成功，需對區(qū)內強夯置換墩深度是否達到設計要求進行檢測。但由于強夯置換墩屬散體夯實墩，著底情況難以用一般樁體方法檢測。垂直鉆探由于卡鉆難以鉆進，而斜鉆代價高昂，難以推廣應用;重型(或超重型)動力觸探難以打入。因此，從經(jīng)濟、技術和工期方面綜合考慮，設計采用SASW法(表面波頻譜分析法，又稱為瞬態(tài)瑞利波法)進行檢查。

為了解強夯置換深度，并探討應用SASW法評價置換墩著底情況的可行性，沿結構柱基礎布置了多條SASW測線，在夯前、夯后進行了測試，并通過反演得到了夯前夯后土層剪切波速(Vs)的變化，進而對強夯置換墩的深度進行了評價，為強夯置換工程質量的控制提供了技術依據(jù)。

2 測試原理與方案

SASW法測試原理簡介如下:在地表瞬態(tài)脈沖激勵下，一般會產(chǎn)生直達縱波、折射縱波、反射縱波、橫波和瑞利波以及轉換波等擾動，瑞利波沿著一個圓柱波陣面徑向地向外傳播，且在R波到達時，土體出現(xiàn)很大的豎向位移，P波和S波產(chǎn)生的位移與R波相比可以忽略。另外，瑞利波較之體波衰減慢，在距震源一定距離上，瑞利波能量最強，約占傳播總能量的67%，因此，只要將傳感器放在離震源適當距離的位置處，并盡量減小測量系統(tǒng)的放大倍數(shù)，則在地表檢測到的基本上是瑞利波信號。

SASW測試的核心問題是要準確獲得不同頻率面波的相速度vR，同一頻率的vR在水平方向的變化反映出地質條件的橫向不均勻性，不同頻率的vR的變化則反映出介質在深度方向的不均勻性。該方法的工作原理如圖1所示。本次SASW測試采用SWS-1A多功能面波儀，測試系統(tǒng)主要技術指標見表1。

圖1 SASW法測試原理圖

表1 SASW法主要測試技術指標

3 試驗結果分析

根據(jù)強夯加固處理前后分別測得的瞬態(tài)瑞雷波頻散曲線，可得到地基加固前后的波速差異和地基土均勻程度，對加固效果、加固深度進行綜合評價。為了進行夯前夯后的對比，在置換區(qū)外圍尚未夯擊處進行了1條剖面的測試，沿結構柱基礎進行了4條剖面的測試。區(qū)內典型剖面夯前及置換墩夯后測試結果匯總如圖2所示。

圖2 典型測試剖面夯前夯后剪切波速對比圖

由圖2分析知:

1)置換墩夯前，區(qū)內填土相對比較均勻，各測點測試曲線基本保持一致;置換墩夯后，地基中柱體與墩間土相間，導致地震波在地下傳播路徑復雜化，因此各測試剖面中不同測點測試曲線不相同，但總體變化趨勢基本一致。

2)夯前填土區(qū)(填土深度為7 m左右)剪切波速一般小于150 m/s，強度較低;強夯置換墩施工后，填土區(qū)剪切波速得到大幅度提高，填土區(qū)波速范圍在250 m/s～550 m/s之間，且填土區(qū)中置換墩深度范圍內波速大于下部非置換區(qū)波速。

3)從頻散曲線可以看出，在2 m～4 m內出現(xiàn)多支“之”字形，2.5 m～3 m處有一明顯波速轉折區(qū)域，說明該剖面置換深度約為2.75 m。

4)置換墩下部填土受強夯沖擊波作用、置換墩的排水作用，其剪切波速也得到了較大幅度的提高。

4 結語

本文試驗結果表明，根據(jù)強夯置換加固處理前后分別測得的瞬態(tài)瑞雷波頻散曲線，可得到地基強夯置換加固前后的波速差異和地基土均勻程度，從而對置換加固深度和加固效果進行綜合評價。與常規(guī)的鉆探檢測方法相比，SASW法具有無損檢測、高效、快速、經(jīng)濟的優(yōu)點，適合于大面積強夯地基處理質量的普查，并通過適當數(shù)量的鉆探驗證比較，建立SASW法進行強夯加固地基的檢測標準，將有利于該方法在類似工程中的推廣應用。

［1］吳世明.土介質中的波［M］.北京:科學出版社，1997.

［2］楊成林.瑞雷波勘探［M］.北京:地質出版社，1993.

［3］繆林昌，邱 鈺.SASW法在基礎工程和路基工程中的應用研究［J］.巖土力學，2004，25(1):149-152.

［4］Cuellar V，Valerio J.Use of the SASW method to evaluate soil improvement techniques［A］.Proceedings of the Fourteenth International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering［C］.Hamburg:Balkema A A Publishers，1997.