瞬态瑞利波检测软土复合地基整体质量试验研究
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作者: 顾伟
摘要：某软土地基采用浆喷桩和粉喷桩方法进行处理，研究快捷、可靠的复合地基整体质量检验方法十分必要。通过现场试验，利用瞬态瑞利波法测试地基处理前后的波速变化，以检验整体质量。结果表明，瞬态瑞利波法可有效实现复合地基的整体质量无损检测。本工点地面下10m范围内，浆喷桩和粉喷桩两种方法处理后的复合地基，瑞利波波速分别平均增加22m/s和35m/s。
关键词：复合地基 整体质量 瞬态瑞利波 浆喷桩 粉喷桩
1、试验概况
1.1工程地质
试验场地位于江苏省昆山市的某软土地基区段，地基属第四系全新统冲湖积层，表层为黏土，灰黄色，软~硬塑，层厚0.76~3.60m；其下为淤泥质粉质黏土，深灰色，流塑，含少量腐植物，局部夹有薄层粉砂，具高压缩性、低强度、高触变性的特点，厚3.2~16.5m；下卧层为粘土、粉土及粉质粘土，软～硬塑。试验段主要由黏土、淤泥质粉质黏土、粉质黏土及粉砂等组成。其中淤泥质粉质黏土的含水量和孔隙比平均值达到44.4％和1.23，属于典型软土；路基面宽13.8m，路堤填土高4.35～5.95m。
1.2软基加固处理措施
软土地基分别采用浆喷桩和粉喷桩进行加固处理，浆喷桩桩间距1.0m、桩径0.5m，处理深度18m，粉喷桩桩间距1.2m，桩径0.5m，处理深度15m。
1.3瞬态瑞雷波波速试验
复合地基质量传统检验方法(如钻探取芯、静力触探、轻便触探、小应变动测等方法)有各自的适用性，较难对整体质量进行检验，而物探方法对软土地基加固整体效果的评价具有简捷、经济的优势，但技术尚不完善。在上世纪末瑞利波法作为一种有效的物探方法和检测手段得到迅速发展[1-2]，但尚未形成完整的复合地基评价技术。本文主要采用瞬态瑞利波法测试处理前后的波速变化来检验加固效果，分析其检验整体质量的可行性。
试验时在确保测试精度基础上，调整道间距和炮间距参数使测试深度达到10m以上，采用的主要测试参数为：24磅铁锤，24个速度检波器，道间距1.5m，炮间距5m。
2测试成果与分析
2.1浆喷桩处理地基
K0+38.4～＋155浆喷桩处理区段在处理前和处理后2个月进行了测试。两次波速测试得到R波频散曲线见图1(波速为路基中心桩顶布线采集的数据)。结果表明，R波波速对软基经过浆喷桩处理的改善程度反应相当灵敏。两次测试结果变化明显，R波频散曲线均出现较大幅度的平移。
浆喷桩处理前，原地基(包括路基左、右中线和肩坡位置)瑞雷波波速基本一致。地基处理后2个月瑞雷波波速地基左右侧变化幅度较为接近。由于施工便道侧(左侧)车辆往来对地基的影响，路基填筑完后，左侧的R波速度变化幅度比右侧偏大。
浆喷桩处理软基在高压喷浆破坏、压密土体同时，产生了大量水泥水化的结晶物，形成了包裹着土颗粒的水泥-土结构，地基土体变密，成分发生变化，土体强度改善，致使弹性波传播速度明显加快。水泥-土结构的强度随时间持续增长，硬化过程继续耗用土中水，并随着路基填筑导致地基土附加应力的部分增长发生固结，因而地基土性随着时间继续改善，弹性波速度继续提高。从图1中可知，频散曲线弯曲程度随时间越来越大，这是由于浆喷桩在地基中的间断分布造成曲线更多折点，其对波速的贡献随时间仍在增大，因此对浆喷桩处理地基的检验在路基填筑完后也是非常必要的。
原地面下10m深度瑞雷波平均波速相比处理前增长了22m/s。
2.3粉喷桩处理地基
K0＋155～＋276.5区段为粉喷桩处理，在处理前和处理后2个月进行了检测。不同时期的瞬态瑞雷波频散曲线见图2(波速为路基中心桩顶布线采集的数据)。
试验表明，地基处理前整个横断面上波速随深度变化的趋势比较一致，由于软土层较薄，10m深度范围内，波速较前两个断面偏大。
水泥粉喷桩是以粉体水泥作固化剂，经强制搅拌发生一系列水解、水化、凝硬等反应，消耗大量土中水同时，水泥水化物的胶结作用使水泥和软土形成水泥土，形成承载力高、沉降量小的水泥土桩复合地基。与浆喷桩不同之处在于，粉体水泥的水化硬化反应耗用的土中水将会更多，粉喷桩处理后2个月，瑞雷波波速迅速增长。
原地面下10m深度瑞雷波平均波速相比处理前增长了35m/s。因而R波波速测试检验软基处理效果整体质量是可行的，测试精度是可以达到的。
3结论
通过现场试验和综合分析表明，采用瞬态R波对复合地基整体效果进行评价是可行的，现场试验工点得到如下结论：
（1）复合地基R波波速变化较大，原地面下10m浆喷桩复合地基在处理后2个月平均增加22m/s，粉喷桩复合地基平均增加35m/s。
（2）瞬态R波法检验地基处理效果，测试技术简单，通过大量的统计试验后，将具有很好的应用前景。
参考文献
[1]方谦光,等.利用瑞利波进行铁路路基稳定性检测的理论基础及应用.铁道学报,1999.8,Vol.21.No.4,P55-59
[2]李杰生等,多道瞬态面波法在铁路路基测试中的应用,岩土力学,2003.10,Vol.24 supp, P611-615
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