夯实地基测试方案

夯 实 地 基

测 试 方 案

中国兵器工业北方勘察设计研究院有限公司

2013年10月

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目 录

一、工程概况 ...........................................................................................................3 二、检测依据 ...........................................................................................................3 三、检测目的 ...........................................................................................................3 四、试验方案 ...........................................................................................................3

4.1面波法 .........................................................................................................3 4.2重型动力触探 .............................................................................................6 4.3平板载荷试验 .............................................................................................6 五、人员组织及工期 ...............................................................................................8 六、质量保证措施 ...................................................................................................8

6.1质量目标 .....................................................................................................8 6.2质量控制 .....................................................................................................8

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一、工程概况

试验段采用夯实法对地基进行处理，使用强力夯实机进行夯实。

二、检测依据

本次勘查依据和参照执行的技术标准、规程、规范及技术资料主要有： 《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）；

《岩土工程勘察规范》（GB52001-2001）2009年版； 《多道瞬态面波勘察技术规程》（JGJ/T143-2004）。

三、检测目的

采用瑞利面波法、重型动力触探试验、平板载荷试验检测夯实效果。

四、试验方案

4.1面波法 4.1.1基本原理

在地面施一适当的竖向激振力 (可用大锤敲击地面、或吊高重物自由下落、或爆炸)，地下介质中可产生纵波、横波和瑞利面波。

其中瑞利面波有3个与岩土体质量检测有关的主要特征，适用于溶洞注浆效果测试： (1)在分层介质中，瑞利面波具有频散特性(波速随频率或波长而变化)。 (2)瑞利面波的波长不同，穿过深度也不同。

(3)瑞利面波的传播速度与介质的物理力学性质密切相关。

瑞利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。瞬态法是在激震时产生一定频率范围的瑞利波，并以复频波的形式传播，而稳态法是在激震时产生相对单一频率的瑞利波，并以单一频率波的形式传播。我们在该检测项目中采用的是瞬态瑞利波法。

瞬态瑞利波法是用锤击使地面产生一个包含所需频率范围的瞬态激励。假设离震源一定距离处有一观测点A，记录到的瑞利波是f(t)，根据傅里叶变换，其频谱为

i t F1 ( )  f ( t ) e  dt 1    

(式1)

在波的前进方向上与A点相距为x的观测点B同样也记录到时间信号f2(t)，其频谱是

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t dt i F2 ( )  f ( t ) e  2    

(式2)

若波从A点传播到B点，它们之间的变化完全是由频散引起的，则应有下列的关系式

  F2 ( )  F ( ) e i v R (  ) 1 x

(式3)

vR()是圆频率为的瑞利波的相速度。上式也可写成

F (i  ) )  F ( e  2 1

(式4)

式中是F2()和F1()之间的相位差。比较式 (式3)和 (式4)可知

x/vR()

)  2 f   x /  即 v R ((式5)

根据上式，只要知道A、B两点间的距离x和每一频率的相位差，就可以求出每一频率的相速度vR()。

为得到勘探点的频散曲线，需要对两观测点的记录作相干函数和互功率谱的分析。作相干函数的目的是对记录信号的各个频率成分的质量作出估计，并判断噪声干扰对有效信号的影响程度。

作互功率谱的目的是利用互功率谱的相位特性求出这两个观察点在各个不同频率时的相位差，再利用 (式5)式求出相速度。在已知频率为f的瑞利波速度vR后，其相应的波长R为

R=vR/f

(式6)

瑞利波的能量主要集中在介质的自由表面附近，其深度大体在一个波长深度范围内，由半波长理论，所测量的瑞利波的平均波速vR可以认为是1/2波长深度处介质的平均弹性性质，即勘探深度是

H=R/2=vR/2f

(式7)

由(式7)可知，频率越高，波长R越短，勘探深度越小;反之，频率越低，波长R越长，勘探深度越大。因此两个观测点之间的距离也要随着波长的改变而改变。对于勘探较深的低频而言，x要大，才能测到较为正确的相位。对于勘探较浅的高频来说， x要小。

同一波长的瑞利波传播特征反映了地质体水平方向的变化情况，不同波长的瑞利波传播特性反映了不同深度地质体的变化情况实际工作中，为了提高效率。瑞利波勘探时，在

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地面上沿波的传播方向，以一定的道间距x设置N+l个检波器，就可以检测到Nx长度范围内瑞利波的传播特征。

对于频率为fi的频率分量，进行互谱分析时，计算相邻检波器记录的相移i，则相邻道x长度内瑞利波的传播速度，在满足空间采样定理的条件下，测量范围Nx内的平均波速为

/ v Ri  2 f i  N  x  ijj1N (式8)

在同一测点对一系列频率fi求取相应的vRi值，就可以得到一条vR-f典线，即频散曲线。

根据 (式6)式，可将vR-f曲线转换为vR-R曲线，vR-R曲线反映出该测点介质深上的变化规律。沿测线不同点的vR-R曲线则反映了介质沿剖面方向上的变化特征。

4.1.2仪器与参数选择

采用多道采集系统，检波器排列的中点即为测点，检波器排列方向与测线方向一致，本次测试采用24道，道间距1米，由一端激发，偏移距8～15米，其震源方式采用大锤激振。测试仪器使用重庆地质仪器厂DZQ24地震仪，分析软件为Geogiga Surface，接收传感器使用2.5Hz垂直地震检波器。

4.1.3资料处理

数据信号处理采用频率波数谱分析法，输入采集记录后，确定瑞利波时域窗口，经过二维傅立叶变换，把记录数据由时间—空间域转换到频率—波数域，得到二维振幅谱图象，在振幅谱图中拾取面波振幅等值线图的极大值，根据拾取的极大值求得面波频散曲线。

面波频散曲线是对地层速度结构分层的基础。在层状介质中，面波能量的传播深度和它的波长有关，波长越长的面波，它的能量传至地表以下的深度也越大。面波沿地表传播的速度与面波传播深度内介质的弹性参数有关，包括介质的密度、压缩波和剪切波速度，而主要的影响参数是介质的剪切波速度。研究水平地层面波的频散特征，可以求得地层内

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部不同深度的弹性参数，通过反演分析即可对岩土层的速度和厚度进行划分。

面波数据处理流程见下图。

4.2重型动力触探 4.2.1基本原理

动力触探测试是利用一定的锤击动能，将一定规格的探头打入土中，根据打入土的难易程度（可用贯入度、锤击数或探头单位面积动贯入阻力来表示）判定土层性质的一种原位测试的方法。

4.2.2仪器设备

对地基进行重型动力触探试验，采用车载63.5kg动探仪，记录每贯入10cm所需锤击数N63.5。试验设备包括：钻机、穿心锤、钻杆、探头等，详见右图。

穿心锤：质量63.5kg，落距76cm，自由落锤；探头：圆锥角60º，直径74mm；钻杆：直径50mm。

4.2.3资料处理

以每贯入地层10cm所需的锤击数为指标，绘制锤击数与贯入深度关系曲线，评价夯后地基土的加固效果及深度，依据相关规范标准，结合工程经验判断夯后地基土的强度。

4.3平板载荷试验 4.3.1基本原理

静载荷试验是模拟建筑荷载条件确定试验对象承载力的原位测试方法。将荷载分级施加到试验对象上，同时观测分级荷载作用下的沉降量，最后绘制荷载与沉降等关系曲线，依据规范确定承载力。

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本次试验采用浅层平板载荷试验来检测夯实处理前后地基承载力变化情况。试验载体为夯实地基。试验装置由加荷系统—反力系统—观测系统组成。具体作法参照《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011及有关技术标准要求执行。

4.3.2仪器设备

反力系统：采用压重平台反力装置。

加荷装置：使用2.0m2方形刚性承压板, 根据承载力要求选择适合的千斤顶施加荷载，由联于千斤顶经率定的高精度压力表监测加荷量。

沉降观测：用30mm大量程百分表监测沉降位移，试验加荷、补压、沉降观测均由人工控制完成。固定和支承百分表的夹具和基准梁确保不受气温、振动及其它外界因素影响而发生变形。

4.3.3试验程序

⑴试验基坑宽度不应小于承压板宽度或直径的3倍，应保持试验土层的原状结构和天然湿度，在试压表面用粗砂或中砂层找平，其厚度不超过20mm。

⑵每级加载后，按间隔10、10、10、15、15min，以后为每间隔半小时测读一次沉降量。当在连续两小时内，每小时的沉降量小于0.1mm时，则认为已趋稳定，可加下一级荷载。

⑶当出现下列情况之一时，可终止加载： ①承压板周围的土明显地侧向挤出；

②沉降s急骤增大，压力—沉降曲线出现陡降段；

③在某一级荷载下，24小时内沉降速率不能达到稳定标准； ④承压板的累计沉降量已大于其宽度或直径的6%。

当满足前三种情况之一时，其对应的前一级荷载定为极限荷载。 4.3.4资料处理

⑴根据现场试验记录绘制压力—沉降曲线（p-s）。 ⑵地基承载力特征值的确定

①当p-s曲线上有比例界限时，取该比例界限所对应的荷载值；

②当极限荷载小于对应比例界限的荷载值的2倍时，取极限荷载值的一半； ③当不能按上述二款要求确定时，可取s/b＝0.01所对应的荷载，但其值不应大于最大加载量的一半。承压板的宽度或直径大于2m时，按2m计算。

本次试验对夯实前后同一位置试验点进行承载力对比试验，检测夯实前后承载力变化程度。

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五、人员组织及工期

技术负责人：1人 记 录 员：2人 施 工 员：8人

施工结束7天后可进行现场检测，在现场检测工作条件具备的前提下，外业检测工作需5～7天，资料整理3天。因甲方原因造成误工、窝工以及遇到不可抗拒因素时工期顺延。

六、质量保证措施

本工程成立质量管理小组，各岗位负责人为质量管理小组成员，技术负责人对工程项目进行全面负责，各检测小组由质量员负责本组检测质量。质量管理小组必须制定必要的规章，且认真执行。根据国家建设部及河北省建委有关规定，对全体人员进行“保质量、保进度、保安全”的教育。具体要求如下：

6.1质量目标

⑴在检测过程中始终贯彻“质量第一”的方针； ⑵当质量与数量发生矛盾时,坚持质量第一； ⑶考核人员工作时,首先考核检测质量； ⑷把“杜绝质量事故”作为检测人的质量目标。 6.2质量控制

⑴严格按照规范、规程检测。

⑵检测开始前，由技术负责向检测人员作技术交底。

⑶定期召开质量碰头会，严格质量管理，做到原始记录准确、详实、整洁，签名齐全。 ⑷所有检测数据及检测成果,均由检测人员自检和互检,并由技术负责人、审核人验收后视为有效。

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