付海軍FU Hai-jun；李娜LI Na；馮康FENG Kang；孫茂前SUN Mao-qian

（①國(guó)核電力規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，北京 100095；②南陽(yáng)市住宅建筑工程公司，南陽(yáng) 473002；③濟(jì)南市水利局，濟(jì)南 250101）

（①State Nuc1ear E1ectric Power P1anning Design and Research Institute，Beijing 100095，China；②Nanyang Residentia1 Construction Engineering Company，Nanyang 473002，China；③Ji'nan Water Conservancy Bureau，Ji'nan 250101，China）

0 引言

強(qiáng)夯法是法國(guó)Menard技術(shù)公司于1969年提出的一種地基加固方法，我國(guó)自引進(jìn)強(qiáng)夯技術(shù)以來(lái)，經(jīng)過(guò)多年的研究與實(shí)踐，廣泛應(yīng)用于碎石土、砂土、低飽和度的粉土與粘性土，濕陷性黃土、回填土等地基的處理，用來(lái)提高地基強(qiáng)度，降低土的壓縮性，消除濕陷性或者提高抗液化能力等。強(qiáng)夯法處理后的地基加固效果是否達(dá)到預(yù)期目的和設(shè)計(jì)要求，需要對(duì)處理后的地基進(jìn)行科學(xué)合理的檢測(cè)。目前，檢測(cè)方法有傳統(tǒng)的平板靜力載荷試驗(yàn)、圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、土工試驗(yàn)以及新興的瑞雷波法、探地雷達(dá)法等，諸多檢測(cè)方法中，在操作方法、適用條件、檢測(cè)效果、工期、成本等方面各有優(yōu)缺，但使用的目的和作用大同小異。

1 檢測(cè)方法

1.1 平板靜力載荷試驗(yàn) 平板靜力載荷試驗(yàn)是在一定面積的承壓板上向地基逐級(jí)施加荷載，測(cè)求地基土的壓力與變形特性的原位測(cè)試方法，它反映承壓板下1.5～2.0倍承壓板直徑或?qū)挾确秶鷥?nèi)地基土強(qiáng)度、變形的綜合性狀。該方法適用于粘性土、粉土、砂土和粒徑不大的碎石土，是檢驗(yàn)地基土強(qiáng)度的常用手段。所使用設(shè)備由承壓板、穩(wěn)壓加荷裝置和沉降觀測(cè)裝置三部分組成。分級(jí)加荷，每次加荷后均按照一定的時(shí)間間隔測(cè)讀一次沉降量，滿足試驗(yàn)結(jié)束條件時(shí)，停止加荷，結(jié)束試驗(yàn)。根據(jù)試驗(yàn)可確定地基土的承載力特征值fak和變形模量Eo。

1.2 圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn) 圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)是利用一定質(zhì)量的落錘，以一定高度的自由落距將標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的圓錐形探頭打入土層中，根據(jù)探頭貫入的難易程度判定土層的性質(zhì)，該試驗(yàn)適用于砂土和碎石土。試驗(yàn)裝置由圓錐觸探頭、觸探桿和穿心錘三部分組成，試驗(yàn)需鉆探設(shè)備配合完成，可選擇某一深度試驗(yàn)，也可自上而下連續(xù)貫入試驗(yàn)。通過(guò)動(dòng)力圓錐觸探試驗(yàn)地基土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)對(duì)比和相關(guān)分析，可初步評(píng)價(jià)地基土的密實(shí)度、地基承載力、變形指標(biāo)等參數(shù)，也可判定地基土在豎直向的變化規(guī)律和水平向上的變化，評(píng)價(jià)地基的均勻性。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn) 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)用質(zhì)量為63.5kg的重錘按76cm的落距自由下落，將標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的貫入器打入地層，根據(jù)貫入器在貫入一定深度得到的錘擊數(shù)來(lái)判定土層的性質(zhì)，該試驗(yàn)適用于砂土、粉土和一般粘性土等。試驗(yàn)設(shè)備由標(biāo)準(zhǔn)貫入器、觸探桿及穿心錘組成，試驗(yàn)需與鉆探配合進(jìn)行。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，可確定砂土的密實(shí)度、土的抗剪強(qiáng)度、地基承載力、土的變形參數(shù)、判別砂土液化等。

1.4 土工試驗(yàn) 土工試驗(yàn)是通過(guò)對(duì)采取的土試樣進(jìn)行相應(yīng)的試驗(yàn)，獲得土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)的試驗(yàn)工作。土工試驗(yàn)以室內(nèi)試驗(yàn)為主，對(duì)象主要為粉土、粘性土、砂土等，其前提是現(xiàn)場(chǎng)取到合格的土試樣。不同的試驗(yàn)所使用的儀器設(shè)備不盡相同，往往是多臺(tái)套的。通過(guò)對(duì)強(qiáng)夯施工前后地基土取樣試驗(yàn)及對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，判斷強(qiáng)夯法對(duì)地基處理的加固效果。

1.5 瑞雷波測(cè)試 瑞雷波法檢測(cè)是近年來(lái)興起的物探檢測(cè)手段。瑞雷波是沿介質(zhì)表面或?qū)用鎮(zhèn)鞑サ囊环N彈性波，其穿透深度約為一個(gè)波長(zhǎng)。瑞雷波檢測(cè)的物理基礎(chǔ)是瑞雷波相速度與巖（土）體物理力學(xué)性質(zhì)和面波的頻散性的密切相關(guān)性，利用瑞雷波的頻散特征求得巖土體中波速的分布，再利用波速與巖（土）體其他物理力學(xué)參數(shù)的相關(guān)性對(duì)地基巖（土）體進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。瑞雷波法測(cè)試方法是在地面安置一系列規(guī)則排列的檢波器，用它們來(lái)接受瞬態(tài)震動(dòng)在介質(zhì)中引發(fā)的地震波（以面波為主），獲得瑞雷波相速度。瑞雷波法檢測(cè)利用波速在巖（土）體中傳播的大小來(lái)判斷地基土的密實(shí)度、均勻性等，可應(yīng)用于不同地層條件的工程場(chǎng)地，尤其在大面積碎石回填、拋石填海等強(qiáng)夯地基的檢測(cè)中具有較大的優(yōu)勢(shì)。

1.6 探地雷達(dá)測(cè)試 探地雷達(dá)法是地球物理方法中的一種高分辨率、高效率、實(shí)時(shí)探測(cè)方法。基本原理是高頻脈沖電磁波通過(guò)發(fā)射天線被定向送到地下，雷達(dá)波在地下介質(zhì)傳播時(shí)，當(dāng)遇到存在電性差異的地層或目標(biāo)體時(shí)便發(fā)生反射，通過(guò)對(duì)地面天線收到的雷達(dá)波進(jìn)行處理和分析，根據(jù)雷達(dá)波波形、強(qiáng)度、接收時(shí)間等推斷地下介質(zhì)的空間位置、結(jié)構(gòu)、電性質(zhì)及幾何形態(tài)。探地雷達(dá)檢測(cè)方法所使用的儀器裝置輕便，操作靈活。通過(guò)電磁波反射波形特征變化，宏觀評(píng)價(jià)地基的均勻性，對(duì)比分析強(qiáng)夯施工前后場(chǎng)地地層結(jié)構(gòu)的宏觀空間結(jié)構(gòu)的變化來(lái)判斷強(qiáng)夯處理的深度和效果。

1.7 各種檢測(cè)方法的優(yōu)缺點(diǎn) 根據(jù)對(duì)上述6種檢測(cè)方法的原理、測(cè)試方法、適用對(duì)象及結(jié)果應(yīng)用的簡(jiǎn)述，不同方法有優(yōu)勢(shì)也有局限性，如表1所示。

表1 各種檢測(cè)方法的優(yōu)勢(shì)及局限性對(duì)比表

通過(guò)表1對(duì)各種檢測(cè)方法優(yōu)勢(shì)和局限性的對(duì)比，傳統(tǒng)的方法能夠直接反映強(qiáng)夯處理后地基加固的效果，結(jié)果真實(shí)可靠，但適用范圍有限，且有工期長(zhǎng)、成本高、代表性弱等劣勢(shì)；工程物探檢測(cè)方法具有適用范圍廣、操作靈活、工期短、成本低的優(yōu)勢(shì)，但其測(cè)試結(jié)果往往需要傳統(tǒng)的檢測(cè)方法輔助進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。因此，綜合分析認(rèn)為，如何科學(xué)合理地檢測(cè)強(qiáng)夯地基加固的效果，靠單一的方法是難以實(shí)現(xiàn)的，要全面考慮檢測(cè)的目的、地層結(jié)構(gòu)及特征、檢測(cè)工程量、工期及成本等多種因素，合理選擇多種檢測(cè)方法綜合檢測(cè)，定性、定量對(duì)比分析，才能達(dá)到檢測(cè)的目的。

2 工程應(yīng)用

2.1 工程概況 某500kV變電站位于低山丘陵區(qū)，站區(qū)地面高程為82.00～96.40m，起伏大，場(chǎng)地中南部有一小塘壩，地勢(shì)低。站區(qū)上覆第四系全新統(tǒng)粘性土，下伏元古界片麻巖。站區(qū)最大挖方高度7.17m，最大填方深度8.20m，填土成分主要為強(qiáng)風(fēng)化片麻巖碎塊和少量粘性土。為提高填土地基土強(qiáng)度及場(chǎng)地整體性，采用強(qiáng)夯法進(jìn)行地基處理，處理面積約15000m2。設(shè)計(jì)要求強(qiáng)夯處理后地基承載力特征值 fak＞150kPa。

2.2 強(qiáng)夯施工方案 施工方案如下：①夯擊分主夯、滿夯和拍夯，夯擊能分別為 3000kN·m，2000kN·m和1000kN·m；夯點(diǎn)布置成等邊三角形，邊長(zhǎng)為4.80m。②三遍夯擊工藝順序?yàn)椋褐骱稽c(diǎn)的夯擊順序按同方向順序夯擊，一遍夯完；滿夯包括主夯點(diǎn)的加固夯和主夯點(diǎn)間地段的間夯，按同方向順序夯擊，一遍夯完；拍夯為滿堂夯擊，相鄰的夯點(diǎn)錘印相交1/3，一遍夯完。③主夯點(diǎn)總錘擊數(shù)≥8擊，滿夯點(diǎn)總錘擊數(shù)5擊，拍夯點(diǎn)總錘數(shù)3擊。主夯停錘標(biāo)準(zhǔn)按錘擊數(shù)和最后兩擊平均夯沉量不大于50mm雙重標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制。

2.3 強(qiáng)夯質(zhì)量檢驗(yàn) 為了檢驗(yàn)強(qiáng)夯后地基的加固效果，包括地基的強(qiáng)度和均勻性?？紤]填土性質(zhì)、處理面積及施工情況，檢測(cè)采用了傳統(tǒng)的平板載荷試驗(yàn)、鉆探、取樣、室內(nèi)試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)和重型圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)（連續(xù)貫入）。共布設(shè)18個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，檢測(cè)工作量布置見表2。

表2 檢測(cè)工作量一覽表

①載荷試驗(yàn)結(jié)果及分析。在檢測(cè)區(qū)域內(nèi)布置了3個(gè)平板載荷試驗(yàn)點(diǎn)（主夯點(diǎn)兩個(gè)，主夯點(diǎn)間1個(gè)），試驗(yàn)深度位于基礎(chǔ)埋深上方約0.50m處。試驗(yàn)儀器、設(shè)備，分級(jí)加荷，觀測(cè)、卸荷及數(shù)據(jù)處理滿足相關(guān)規(guī)程的要求行。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，極限荷載小于對(duì)應(yīng)比例界限荷載值的2倍，承載力取極限荷載值的一半。結(jié)果見表3。從表3知，地基承載力特征值 fak≥200kPa，E0＞40MPa，滿足設(shè)計(jì)要求，說(shuō)明按強(qiáng)夯加固后的地基強(qiáng)度得到了明顯的提高。②動(dòng)力觸探試驗(yàn)結(jié)果及分析。為檢測(cè)處理后地基的密實(shí)度及地基土水平及垂直向的變化規(guī)律，選用重型圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)。檢測(cè)區(qū)內(nèi)共布置4個(gè)試驗(yàn)測(cè)試點(diǎn)，其中主夯點(diǎn)3個(gè)，間夯點(diǎn)1個(gè)。試驗(yàn)自夯后地面開始，以每分鐘10～15擊連續(xù)貫入，直至原始基巖頂面，記錄每貫入10cm的錘擊數(shù)。試驗(yàn)結(jié)果見表4。由表4知，三個(gè)主夯點(diǎn)處測(cè)試點(diǎn)的動(dòng)力觸探試驗(yàn)測(cè)試值在水平方向上的擊數(shù)較均勻，在垂直方向上的試驗(yàn)擊數(shù)隨深度的增加變化較大；間夯點(diǎn)處的錘擊數(shù)比主夯點(diǎn)處的小。由此判斷，強(qiáng)夯處理后的地基土基本上達(dá)到密實(shí)狀態(tài)，在同一深度內(nèi)地基土的密實(shí)度基本一致，均勻性較好，達(dá)到處理的效果。③標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)結(jié)果及分析。在強(qiáng)夯區(qū)共布置的11個(gè)鉆孔中，根據(jù)揭露地層情況，在地層條件滿足的情況下進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，以確定強(qiáng)夯處理后地基土的密實(shí)程度和地基強(qiáng)度。結(jié)果見表5。由表5知，強(qiáng)夯處理后的填土密實(shí)，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)在水平方向上的擊數(shù)較均勻，但在2和8號(hào)檢測(cè)點(diǎn)下部錘擊數(shù)相對(duì)較小，是由于存在部分原狀土所致，但標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)值總體上較高，所反映處理后的填土的性質(zhì)是較好的。④土工試驗(yàn)結(jié)果及分析。原狀土試樣主要從原始地層中采取，通過(guò)對(duì)比夯前和夯后地基土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)，評(píng)價(jià)強(qiáng)夯的影響深度和效果。對(duì)比結(jié)果見表6。由表6知，強(qiáng)夯后地基土的各項(xiàng)指標(biāo)均有明顯的變化，說(shuō)明強(qiáng)夯對(duì)地基土的結(jié)構(gòu)有較好的改善作用，土的強(qiáng)度有明顯的提高。綜合上述四中檢測(cè)方法，得出場(chǎng)地回填土經(jīng)強(qiáng)夯處理后達(dá)到密實(shí)狀態(tài)，在水平方向上所取得的測(cè)值比較均勻，在垂直方向上，變化較小，符合強(qiáng)夯地基的變化規(guī)律。地基土承載力fak＞200kPa，滿足設(shè)計(jì)要求，強(qiáng)夯加固地基效果顯著。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著物探檢測(cè)技術(shù)日新月異，其在工程中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，其優(yōu)勢(shì)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)技術(shù)以點(diǎn)代面、工期長(zhǎng)、成本高、經(jīng)驗(yàn)性強(qiáng)等缺陷，但新興的物探檢測(cè)技術(shù)在實(shí)際工程中也需要傳統(tǒng)的檢測(cè)方法輔助驗(yàn)證，總之，每種方法都有其優(yōu)劣的一面，實(shí)際工程中應(yīng)結(jié)合工程情況綜合運(yùn)用多種檢測(cè)方法，定性與定量，點(diǎn)與線、面的有機(jī)結(jié)合，更能科學(xué)合理地反映強(qiáng)夯法加固地基的效果。

表3 平板載荷試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

表4 重型圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)結(jié)果一覽表

表5 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)一覽表

表6 強(qiáng)夯前后場(chǎng)地土物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)對(duì)比表

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