不同地基检测方法在强夯地基处理检测中的应用

林 钦

(健研检测集团有限公司，福建 厦门 361004)

0 前 言

地基处理是建筑工程施工过程中重要的环节和工作内容，建筑施工的区域不同，其土壤性质以及地质情况也会有所不同，因此，必须结合区域的地质情况来使用不同的地基检测方法，从而使地基的强度能够满足实际施工的具体需要。目前，强夯地基是建筑工程施工中最常用的一种地基处理方法，并且该处理方法要结合一定的检测方式，才能够在所检测的土壤性质方面选择具有针对性的强夯处理方式。

1 案例背景

本文结合我国贵州省某处厂址来进行分析，其场地的主要地层由回填素填土、残积粉质黏土、坡洪积粉质黏土及碎石土以及灰岩夹砂泥岩和砂泥岩互层夹煤层构成，地势开阔，因此，利用动探、载荷和面波检测方式试验布点，具体如图1所示。

图1 厂址三种检测试验测点分布

该检测所采用的面波为瞬态瑞雷波，并且采用单排列多道观察系统，采用12道进行排列，间距为2 m，偏移距为2 m，长度为12 m，记录长度为1 024 ms，利用锤击单边激发观测，并且每次采用5个道间距呈现一字方式进行观测线布置，采用63.5 kg的重锤触探。

2 强夯地基处理检测的主要内涵和应用背景

强夯加固效果的检验是强夯工程施工中的一项重要内容，其主要包括施工过程中的质量检测以及强夯过后的地基质量检测。目前在检测手段方面一般有载荷试验、静力触探、动力触探以及现场剪切试验和波速试验等方式。随着物探技术的不断发展和创新，波勘探已经在强夯地基检测中间被广泛应用，其强夯加固效果的检验方式是根据不同工程的不同要求决定的。在相关的施工规范中明确规定，在强夯处理之后的竣工验收时，采用原位测试和室内土工试验来对其承载力进行检验，在置换位置进行竣工验收时，需要采用单墩载荷试验对其承载力进行检验。并且在此过程中需要采用动力触探等方式将置换墩底的各种情况以及承载力随着密度的变化情况详细明确。饱和粉土地基是可以利用单墩复合地基载荷试验代替单墩载荷试验的，这样可以显示出不同的检验方法，其目的也是不同的。

3 常用地基检测方法

1)载荷试验法：荷载试验主要是利用一定形状的刚性承压板，一般承压板的形状不固定，有圆形或者方形等，然后在上面加上一个竖向荷载，记录其下降和上升的数据，最终获得载荷和沉降之间的关系，一般该关系可用曲线形式表现。该方式的优点是其可以运用到各种黏土或者碎石等不同的施工现场，另外，其不但可以对建筑物的实施条件和载荷试验做出相同的实验，而且可以对天然埋藏条件下的岩土施工现场做出模拟实验，其获得的地基承载力准确性更高。缺点是载荷试验只能在承压板下方1.5～2.0倍承压板直径或宽度的深度范围内进行岩土检验，并且其所应用的承压板尺寸都会小于2 m，这些因素导致荷载试验只能用于地基较浅的位置进行探测，并且需要大量的人力和物力。

2)动力触探法：动力触探法主要是利用效果良好的穿心锤在固定高度做自由落体运动，然后利用对应标准的圆锥形金属探头推进到土壤内部，按照其进入的深度和范围选择锤击数，进而得到对其基土的动力学性质。其优点是该方式主要是连续性作业，并且可以从图层地面开始很容易得到土层表面到深处的动探击数，一方面可以看到地基强夯的加固效果；另一方面可以看到其影响深度以及加固深度，并且一般的碎石土地是不能够利用原位检测方式的，因此，利用重型动力触探方法极佳。其缺点是动力触探不容易建立在所有场地，一旦缺少一定的资料和数据，很难对施工现场的土地承载力做出最准确的判断。

3)面波波速试验法：面波波速试验一般指的是瑞雷面波，根据波的干扰可以从弹性分界面构成沿着界面传播的一类弹性波，一般与地基的强夯效果的有效性成反比关系，具体如图2所示。

图2 强夯前后的地层速度比较

该技术的优点是试验方法更加快速、便捷，其主要检测的是土体之间的平均波速，这样可以利用以点带面的方式来提升检验结果的准确性，同时其使用范围较广，不会受到任何地形和地质的影响，在使用面波波速的检测就可以达到现场施工检测的具体要求。但是缺点是其与施工现场土的力学性质有一定的关系，一旦缺少一定的参数对比，难以利用该方式对地基承载力和力学指标做出精准的判断。

4 检测结果与分析

1)静载实验数据分析：在动探点进行静载试验，承压板的中心与动探点基本重合，图3为静载曲线荷载试验的P-S对比曲线。

图3 静荷试验的强夯前与强夯后曲线对比

经过上述曲线分析，当强夯之前的地基承载力不大于150 kPa时，变形模量在4.6～12.3MPa，难以满足实际的设计需求，强夯之后变形模量在15.8～21.6MPa，满足设计需求，可以证明在地基浅部实验验证了动力触探结果的有效性。

2)动探数据分析：动力触探的测点与面波位置相同，并需要记录一阵击的贯入量以及其相应的锤击数，然后利用公式N=10 K/S，其中N为贯入每次的实际锤击树木，K为阵击的锤击数目，S为一阵击的贯入量，然后将5击作为一阵击，算出每贯入10 cm所需要的锤击数。当土层密实时可以直接计入每次贯入的锤击数目，当土层较为松软时应当将阵击数目减少。然后将每10 cm的锤击数进行杆长修正，绘制深度-锤击数关系曲线，如图4。

图4 强夯前后深度-锤击数关系曲线

经过图4分析在测点1的强夯区域，强夯前在0到5.6 m的深度范围内的锤击数在1到10次，平均为5.2次，地面承载力估算为212 kPa；强夯后在此范围内的锤击数为4到14次，平均值为9.1次，地面承载力估算为251 kPa。测点2强夯区域在强夯前0到5.2 m深度范围内的锤击数为1～8次，平均为4.8次，地面承载力在208 kPa；强夯后在此范围内锤击数为4到13次，平均值为9.3次，地面承载力为253 kPa。

3)瑞雷面波数据分析：瑞雷面波波速试验是对施工区域的强夯前与强夯后地基土质速度进行分析，并且二者实验点位置相同，从而利用速度频散曲线的特征推出波的速度。然后根据公式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，然后对强夯前和强夯后的剪切波速度进行分析统计，绘制集成频散曲线图，如图5～6所示。

图5 测点1强夯前和后的频散曲线

图6 测点2强夯前和后的频散曲线

经过图5～6对比可以看出，强夯后速度比强夯前速度有着明显提高，并且可以看出，强夯加固的效果随着深度增加而明显变小，并且随着深度的增加面波波速也在逐渐增加，土体的承载力也在发生变化。

5 三种数据结果探究分析

通过三种方式的对比可以看出，动力触探可以直观地反映出强夯前后的土层密实度以及土层由浅到深的变化情况，并且可以快速地分析出强夯地基的处理效果，但是需要大量的实践经验以及静载试验等方式进行校正，过程较为繁琐，且设备较为笨重。

载荷试验能够将强夯区域的地层承载能力良好地反映出来，但是只能反映出承压板下方的应力影响范围，对于深部的强夯处理效果难以反映，并且需要大量的人力和物力以及时间。

瑞雷面波试验可以将强夯地基加固土体的密实性变化良好地反映出，并且可以根据测得的剪切波来估算土层大致的承载力，尤其是深度土体层面，并且方法简单、快速，但是其只能对强夯的效果进行分析，并不能将强夯处理效果进行准确分析，还需要其他的方式来保证其数据的可靠性。因此要根据地区的实际情况以及成本情况来选择最佳试验方式。

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