不同地基檢測方法在強(qiáng)夯地基處理檢測中的應(yīng)用

張開偉　劉慶宇　王　亮

(河北建設(shè)勘察研究院有限公司，河北 石家莊　050031)

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不同地基檢測方法在強(qiáng)夯地基處理檢測中的應(yīng)用

張開偉劉慶宇王亮

(河北建設(shè)勘察研究院有限公司，河北 石家莊050031)

利用面波勘探、動(dòng)力觸探及靜載試驗(yàn)三種地基測試方法，對(duì)使用強(qiáng)夯處理方法的地基進(jìn)行測試，計(jì)算了三種地基測試方法的檢測結(jié)果，對(duì)比了檢測結(jié)果存在的異同點(diǎn)，得出了三種檢測方法在強(qiáng)夯地基處理前后地基檢測結(jié)果之間的差異性及適用性。

面波勘探，動(dòng)力觸探，靜載試驗(yàn)，地基檢測

1　概述

強(qiáng)夯加固效果的檢驗(yàn)是強(qiáng)夯工程施工的一項(xiàng)很重要的工作，它包括施工過程中的質(zhì)量檢測和夯后地基的質(zhì)量檢驗(yàn)。常規(guī)檢測手段主要有載荷試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、靜力觸探、動(dòng)力觸探、十字板剪切試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)、現(xiàn)場剪切試驗(yàn)、波速試驗(yàn)等。隨著物探技術(shù)的不斷發(fā)展，面波勘探在強(qiáng)夯地基檢測中也得到推廣應(yīng)用。強(qiáng)夯加固效果的檢驗(yàn)方法根據(jù)不同工程其要求也不一樣。JGJ 79—2002建筑地基處理技術(shù)規(guī)范中明確規(guī)定：強(qiáng)夯處理后的地基竣工驗(yàn)收時(shí)，承載力檢驗(yàn)應(yīng)采用原位測試和室內(nèi)土工試驗(yàn)。強(qiáng)夯置換后的地基竣工驗(yàn)收時(shí)，承載力檢驗(yàn)除應(yīng)采用單墩載荷試驗(yàn)檢驗(yàn)外，尚應(yīng)采用動(dòng)力觸探等有效手段查明置換墩底情況及承載力與密度隨深度的變化，對(duì)飽和粉土地基允許采用單墩復(fù)合地基載荷試驗(yàn)代替單墩載荷試驗(yàn)。規(guī)范中所指的原位測試手段主要有：載荷試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、靜力觸探、動(dòng)力觸探、十字板剪切試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)、現(xiàn)場剪切試驗(yàn)、波速試驗(yàn)等。檢驗(yàn)方法不同其作用和目的也不一樣。

本文通過三種不同的地基處理檢測方法檢測過程及結(jié)果討論三種地基檢測方法的不同及夯前夯后地基檢測結(jié)果相互之間的差異性及適用性。

2　三種地基檢測方法分析認(rèn)識(shí)

1)動(dòng)力觸探這種地基測試方法主要用于確定砂土的孔隙比、碎石密實(shí)度，粉土、粘性土的狀態(tài)、強(qiáng)度與變形參數(shù)，評(píng)價(jià)場地的均勻性和進(jìn)行力學(xué)分層，檢驗(yàn)地基加固和改良效果等。

2)載荷試驗(yàn)主要用來確定強(qiáng)夯地基承載力和變形模量，檢驗(yàn)地基加固和改良效果等。

3)面波波速試驗(yàn)，確定與波速有關(guān)的巖土參數(shù)，如壓縮波和剪切波的波速、剪切模量、彈性模量、泊松比等，從而檢驗(yàn)巖土加固和改良的效果。

三種地基測試方法都能評(píng)價(jià)強(qiáng)夯地基的有效加固深度及強(qiáng)夯地基的整體均勻性和密實(shí)度，但其都各有特點(diǎn)，動(dòng)力觸探、面波波速試驗(yàn)作為一種間接的計(jì)算及參考方法對(duì)地基加固效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，可以評(píng)價(jià)強(qiáng)夯地基加固土體從淺到深的效果變化情況，檢測范圍較全面。靜載試驗(yàn)是一種直接的地基加固試驗(yàn)測試方法，可以直接評(píng)價(jià)強(qiáng)夯地基加固土體淺部的加固效果，但其對(duì)土體深部試驗(yàn)效果不明顯。

3　檢測試驗(yàn)布點(diǎn)設(shè)計(jì)

廠址位于貴州省畢節(jié)市大方縣城馬場鎮(zhèn)一棵樹村，場地第四系地層主要有次回填素填土、坡洪積粉質(zhì)粘土及碎石土、殘積粉質(zhì)粘土，下伏基巖為灰?guī)r夾砂泥巖和砂泥巖互層夾煤層。廠區(qū)平坦，視野開闊，動(dòng)探、面波、靜載試驗(yàn)測點(diǎn)布置圖如圖1所示。本次瞬態(tài)瑞雷波檢測采用的工作方法為單排列多道觀測系統(tǒng)，排列采用12道，道間距2 m，偏移距2 m，排列長度為12 m，采樣長度1 024 ms，單邊激發(fā)觀測，采用錘擊激發(fā)，每次移動(dòng)5個(gè)道間距，呈正一字方式布置測線。本次試驗(yàn)區(qū)域，地勢平坦,高差較小不進(jìn)行地形校正。本次動(dòng)力觸探試驗(yàn)采用63.5 kg的重錘觸探。靜載試驗(yàn)采用平板載荷試驗(yàn)方法,測點(diǎn)布置圖見圖1。

4　檢測數(shù)據(jù)分析

4.1瑞雷面波分析

通過圖2，圖3強(qiáng)夯前和強(qiáng)夯后的波速對(duì)比，很容易發(fā)現(xiàn)強(qiáng)夯后的速度比強(qiáng)夯前的速度有了明顯的提高。測點(diǎn)1強(qiáng)夯區(qū)在0.0 m～5.6 m深度范圍內(nèi)的等效剪切波速強(qiáng)夯后比強(qiáng)夯前提高4.8%～42%，波速提高明顯；在5.6 m～9.0 m深度范圍內(nèi)的等效剪切波速強(qiáng)夯后比強(qiáng)夯前提高7.8%～11.2%，波速提高不大。測點(diǎn)2強(qiáng)夯區(qū)在0.0 m～5.2 m深度范圍內(nèi)的等效剪切波速強(qiáng)夯后比強(qiáng)夯前提高14.3%～32.4%，波速提高明顯；在5.2 m～9.0 m深度范圍內(nèi)的等效剪切波速強(qiáng)夯后比強(qiáng)夯前提高16.7%～22.6%，波速提高不大。通過數(shù)據(jù)的分析，說明強(qiáng)夯加固的有效性隨著深度的增加逐漸變小。面波波速測試可以從圖4很直觀的看到強(qiáng)夯加固體的速度變化，隨著加固體深度增加面波波速也在逐漸增加，土體的承載力也在逐漸變化。

通過兩組數(shù)據(jù)的對(duì)比和強(qiáng)夯前后地層速度譜分析，強(qiáng)夯前的土質(zhì)主要分為軟弱土、中軟土、中硬土，軟弱土集中在圖4a)左上部，約為5%，中軟土集中在圖4a)的大部分，約占85%，中硬土集中在圖4a)的下部分，約為10%，強(qiáng)夯前的土質(zhì)主要以中軟土為主，其承載力約為130 kPa～200 kPa。強(qiáng)夯后的土質(zhì)主要分為中軟土、中硬土，中軟土集中在圖4b)的上部，西北偏多，東北偏少，約為45%，中硬土集中在圖4b)的下部，西南偏少，東南偏多，約為55%，通過面波速度譜可以看出強(qiáng)夯后的土質(zhì)比強(qiáng)夯前的土質(zhì)有了明顯的改變，其承載力也有較明顯提升。

4.2動(dòng)力觸探分析

在面波的測點(diǎn)位置同時(shí)進(jìn)行了動(dòng)力觸探試驗(yàn)，記錄一陣擊的貫入量及相應(yīng)的錘擊數(shù)，并由N=10K/S(N為每貫入的實(shí)測錘擊數(shù)；K為陣擊的錘擊數(shù)；S為相應(yīng)于一陣擊的貫入量)，算得每貫入10 cm所需錘擊數(shù)N63.5。一般以5擊為一陣擊，土較松軟時(shí)應(yīng)少于5擊；當(dāng)土層較為密實(shí)時(shí)(5擊貫入量小于10 cm時(shí))可直接記讀每貫入10 cm所需的錘擊數(shù)。對(duì)動(dòng)探每10 cm的錘擊數(shù)進(jìn)行桿長修正，并繪制成擊數(shù)—深度曲線，如圖5所示。

測點(diǎn)1強(qiáng)夯區(qū)，強(qiáng)夯前在0 m～5.6 m的深度范圍內(nèi)的N63.5的錘擊數(shù)范圍為1～10，平均值為5.2，平面承載力的估算值為212 kPa,在5.6 m～9.0 m的深度范圍內(nèi)的N63.5的錘擊數(shù)范圍為5～15，平均值為9.4，平面承載力的估算值為254 kPa，強(qiáng)夯后在0 m～5.6 m的深度范圍內(nèi)的N63.5的錘擊數(shù)范圍為4～14，平均值為9.1，平面承載力的估算值為251 kPa，在5.6 m～9.0 m的深度范圍內(nèi)的N63.5的錘擊數(shù)范圍為10～18，平均值為14.3，平面承載力的估算值為303 kPa。測點(diǎn)2強(qiáng)夯區(qū)，強(qiáng)夯前在0 m～5.2 m的深度范圍內(nèi)的N63.5的錘擊數(shù)范圍為1～8，平均值為4.8，平面承載力的估算值為208 kPa,在5.2 m～9.0 m的深度范圍內(nèi)的N63.5的錘擊數(shù)范圍為6～15，平均值為8.6，平面承載力的估算值為246 kPa，強(qiáng)夯后在0 m～5.2 m的深度范圍內(nèi)的N63.5的錘擊數(shù)范圍為4～13，平均值為9.3，平面承載力的估算值為253 kPa，在5.2 m～9.0 m的深度范圍內(nèi)的N63.5的錘擊數(shù)范圍為12～18，平均值為14.2，平面承載力的估算值為302 kPa，根據(jù)動(dòng)力觸探的錘擊數(shù)估算的地層承載力的值與瑞雷面波勘探得到的速度值所對(duì)應(yīng)的地層承載力的值的范圍相對(duì)應(yīng)。

4.3靜載試驗(yàn)分析

在面波和動(dòng)探的同一點(diǎn)位進(jìn)行靜載試驗(yàn)，承壓板的中心與面波測試點(diǎn)和動(dòng)探試驗(yàn)點(diǎn)基本重合。強(qiáng)夯前和強(qiáng)夯后的靜載曲線載荷試驗(yàn)P—S曲線對(duì)比圖如圖6所示。

通過圖6的強(qiáng)夯前和強(qiáng)夯后的靜載試驗(yàn)曲線結(jié)果表明，強(qiáng)夯前地基承載力特征值不大于150 kPa(設(shè)計(jì)值)，變形模量在4.6 MPa～12.3 MPa之間，地基的承載力不能滿足設(shè)計(jì)要求，強(qiáng)夯后地基承載力特征值不小于150 kPa(設(shè)計(jì)值)，變形模量在15.8 MPa～21.6 MPa之間，滿足設(shè)計(jì)要求，地層的承載力在設(shè)計(jì)要求的范圍內(nèi)，地基靜載試驗(yàn)在淺部直接驗(yàn)證了面波勘探和動(dòng)力觸探的測試結(jié)果的有效性。

5　結(jié)語

通過瑞雷面波法、動(dòng)力觸探法、載荷試驗(yàn)在強(qiáng)夯地基處理加固土體的測試計(jì)算對(duì)比分析結(jié)果可知三種方法的不同及優(yōu)缺點(diǎn)：

1)瑞雷面波能夠很好的反映出強(qiáng)夯地基加固土體的密實(shí)性變化，根據(jù)所測得的剪切波速度值可以估算出土層的大致承載力范圍，尤其深部土體加固效果，其方法簡單、經(jīng)濟(jì)、快速，可用于大面積地基處理效果的檢測，可用于判斷大面積強(qiáng)夯地基土層的密實(shí)性和強(qiáng)夯加固處理的影響深度。但其只能對(duì)強(qiáng)夯的效果進(jìn)行定性分析，并不能真實(shí)、準(zhǔn)確的反映強(qiáng)夯的處理效果，且需要其他方法來斧正其可靠性。

2)動(dòng)力觸探能夠比較直觀的反映出強(qiáng)夯后的土層的密實(shí)度，反映出土層由淺到深的變化情況，快速的分析強(qiáng)夯的處理效果，但其取值的可靠性也需要大量的地區(qū)經(jīng)驗(yàn)或靜載試驗(yàn)等方法來校正，此方法較繁瑣，測試設(shè)備較為笨重。

3)載荷試驗(yàn)?zāi)軌蛑庇^的反映出強(qiáng)夯區(qū)的地層承載能力，但是此方法只能反映在承壓板下應(yīng)力主要影響范圍內(nèi)(一般為承壓板直徑或邊長的1.5倍～2.0倍)土層的力學(xué)特性，無法反映深部的強(qiáng)夯處理效果，需要的時(shí)間長，需要人力大，花費(fèi)的費(fèi)用較大。

綜合以上三種測試結(jié)果及優(yōu)缺點(diǎn)可以看出，三種方法都能對(duì)強(qiáng)夯地基加固土體進(jìn)行效果評(píng)價(jià)，三種方法各有特點(diǎn)，從經(jīng)濟(jì)成本角度來看瑞雷面波成本最低、動(dòng)力觸探其次、靜載試驗(yàn)最高，從技術(shù)角度來說靜載試驗(yàn)結(jié)果最直接、動(dòng)力觸探和瑞雷面波測試覆蓋面寬檢測數(shù)據(jù)量豐富，但評(píng)價(jià)結(jié)果都還需要地區(qū)經(jīng)驗(yàn)和靜載試驗(yàn)進(jìn)行佐證。

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On application of various foundation testing methods in dynamic consolidation foundation treatment

Zhang KaiweiLiu QingyuWang Liang

(HebeiResearchInstituteofConstructionandGeotechnicalInvestigationCo.,Ltd,Shijiazhuang050031,China)

The paper adopts the three foundation measures including the surface wave prospecting, dynamic sounding and static loading tests to measure the dynamic consolidation foundation treatment, calculates the test results of the three foundation measures, compares the differences and similarities of the test results, and concludes the three foundation test methods can be used to treat the differences and adoptability of the foundation test results before and after the dynamic foundation treatment.

surface wave prospecting, dynamic sounding, static loading tests, foundation test

1009-6825(2016)19-0054-03

2016-04-28

張開偉(1982- )，男，碩士，高級(jí)工程師

TU473.16

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