振冲碎石桩检测方法的探讨

鲍春艳 胡立雄

摘 要:振冲碎石桩在水利、交通、铁路、工业及民用建筑等方面有着广泛的应用。介绍了振冲碎石桩复合地基的常规检测方法及工程物探方法。为其它形式的复合地基检测提供借鉴。

关键词:碎石桩复合地基检测方法工程物探

中图分类号:TD1 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)07(b)-0100-01

振冲碎石桩是指采用振动或冲击荷载在软弱地基中成孔后,再将碎石反复反插挤压入土中,形成大直径密实的碎石桩体,由于碎石桩和桩间土形成复合地基,提高了土体的抗剪强度,减少了地基的沉降量,从而增强了地基的承载力和地基的整体稳定以及抗液化性。因其加固期短、施工简单、费用低而广泛应用于软土区地基处理工程中。然而由于施工的不规范往往出现各种质量隐患。据调查统计全国各地各种土建工程事故中,以地基问题引起的最多。因此,利用各种检测手段来控制施工质量就显得尤为重要。

1常规检测手段

1.1 动力触探检测

动力触探简称动探,也称为圆锥动力触探(DPT),是利用一定质量的重锤,将与探杆相连接的标准规格的探头打入土中,根据探头贯入土中10cm时,所需要的锤击数,判断土的力学特性,具有勘察与测试的双重性能。根据穿心锤质量和提升高度的不同,动力触探试验一般分为轻型、重型、超重型动力触探。该法本身相当直观,通过从地表到一定深度范围的动探曲线,能判断出振冲碎石桩体的密实程度。然而,由于桩体阻力的滞后效应,对密实部位的判断有一定的误差;由于杆长和阻力的作用,离地表越远,其密实度指标需要修正。另外,对于数据的处理方法只是简单的利用统计方法辅以经验公式来评价地基效果是比较草率的,主要表现在选取的试验点数量过少,所测成果的离散性大。没有反映场地的不均匀性,所以对整个场地也就不能客观评价其变形稳定性问题。对采集的数据采用概率和统计结合的方法评价地基土,,可直观得出该地基的效果及其可靠度,比规范中单纯用统计方法来评价更有效。

1.2 复合地基静载荷试验

《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002)第7.4.4条规定,地基竣工验收时,承载力检验应采用复合地基载荷试验。竣工验收一般是业主或施工单位委托具有检测资质的第三方进行。复合地基载荷试验一般分为单桩复合地基和多桩复合地基静载荷试验。单桩复合地基载荷试验承压板的面积等于一根桩所分担的处理面积,多桩复合地基载荷板的面积等于多根桩分担的处理面积。由于工程设计的千差万别,实际检测时,载荷试验承压板的面积,往往并不等于设计置换率所控制的面积,测得的结果需进行修正。另外,载荷板的影响深度大约在1.5～2倍于板宽(或者板的直径),复合地基载荷试验对地基深部的影响有限。在当前的施工中,某些施工单位为了节约成本及保证检测合格,振冲填料时填入粒径很大的块体,有的直径甚至达到100cm,远远超出规范规定的填料粒径限制;或者在地基浅层进行特别的处理,如二次成孔,扩大表层的桩径。在验收检测这种短暂荷载的作用下,能保证合格,但是对建筑物建成后的长期荷载,则有可能发生差异沉降,造成危害。因此,检测手段还需进一步完善。

2工程物探技术手段

随着科技水平的提高,各学科的相互交叉使得地基检测领域获得了更大的发展。特别是工程物探技术在地基检测中的应用越来越多。比较常用的包括瑞利波法、探地雷达法等。

2.1 瑞利波法

如前所述,动力触探和静载荷试验是地基检测的传统方法,对浅层地基来说,无疑是经济和直观的有效方法。这些年来,随着工程建设的规模和技术水平的提高,深层地基检测的项目越来越多,传统方法显得力不从心,既费时费力,准确性和可靠性也存在怀疑。瑞利波法较好的解决了这一问题。它是一种新的浅层地震勘探方法,该法使用重锤或其他脉冲荷载作为振源,设备简便,效率更高。

当在介质表面施加一瞬态激振力时,在弹性界面上不仅产生纵波(也叫体波)和横波(剪切波),他们相互干涉产生不同频率的面波(瑞利波),利用测试得到的瑞利波波速与频率曲线转换为瑞利波波速与深度曲线,该曲线的变化规律反映了该点介质随深度变化的规律,拐点、突变点等特征点反映了地层的地质力学特性。

瑞利波法工作原理主要是以下三条:瑞利波的传播速度与土层介质的物理力学性质密切相关;在分层介质中,瑞利波具有频散特性;瑞利波在传播过程中波长不同,穿透深度也不同。

与传统的检测方法相比,瑞雷波法不仅功能上可以间接的反映地基土的特征参数,而且操作上简便易行、快速、经济,,可大面积采集数据,比较全面的反映整个地基,一定程度上可以克服传统方法数的离散性大的缺点。

2.2 地质雷达法

地质雷达是采用无线电波检测地下介质分布和对不可见目标体和地下界面进行扫描,以确定其内部结构形态或位置的电磁技术。

依据碎石桩的反射波组特征,如波形、振幅、频率、相位等参数就可以定性判断碎石桩结构的密实度和连续性。若碎石层密实,分布均匀,则表现在雷达剖面上波形平缓、规则,其振幅、频率、相位基本一致,无杂乱反射存在。当碎石桩结构不密实,则连续性差,与周围介质介电常数有较大差异,造成反射面多而乱,在雷达剖面上表现为反射波多,但波组不连续,反射能量强弱变化大,频率和相位都不稳定,整个剖面显得杂乱无章。

目前,地质雷达法尚不能定量评价碎石桩的施工质量,只能定性评价其密实度和施工效果。

3结论和建议

振冲碎石桩检测的方法较多,各种方法都有其适用性和限制性,实际工程检测中,必须结合工程重要程度、现场地质条件、检测费用及工期等因素,采取多种检测手段进行综合评价。同时,应努力掌握新技术,在其它形式的复合地基检测中推广应用。

参考文献

[1] 地基处理手册编写委员会.地基处理手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1996.

[2］ 杨成林.瑞雷波勘探［M］.北京:地质出版社,1993.

[3］ 蒋文国.浅议瞬态瑞利波技术及其工程应用［J］.公路交通科技,2011,12.