面波法在新疆某国际机场改扩建项目强夯地基检测中的应用--中国期刊网

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面波法在新疆某国际机场改扩建项目强夯地基检测中的应用

发表时间：2020/10/19 来源：《基层建设》2020年第19期作者：杨睿

[导读] 摘要：由于机场改扩建项目地基处理范围面积比较大、工期紧、任务重，若采用常规静载试验或动力触探试验进行检测，不仅时间长、工作量大、成本高，而且容易出现漏测地基薄弱部位。

        新疆建筑设计研究院有限公司
        摘要：由于机场改扩建项目地基处理范围面积比较大、工期紧、任务重，若采用常规静载试验或动力触探试验进行检测，不仅时间长、工作量大、成本高，而且容易出现漏测地基薄弱部位。本次检测首先采用多道瞬态面波法进行大范围普查，通过面波检测数据判定强夯处理后地基的均匀性及效果，为设计提供参考。通过面波法进行提前大面积普查，既可降低成本、扩大检测面，又能提高检测速度和精度。本文以面波法在强夯地基检测项目中具体的应用为研究切入点，对其进行了研究和数据分析，以供参考。
        关键词：面波法；强夯地基；应用
        1 前言
        强夯法对地基进行加固处理具有操作简便、施工迅速和工程造价低廉等优点，因此在新疆很多大型项目都得到广泛应用。通常评价强夯地基处理效果常采用静载试验来确定地基承载力，采用探井取样来获取地基土的物理力学性质，采用动力触探或标准贯入试验来确定强夯地基影响深度及均匀性。上述方法虽然可直观的掌握强夯地基处理效果，但只能获取场地某一点的局部信息，不能对地基处理效果进行全面整体评价。而面波法是通过人工激发的地震波进行浅层地球物理勘探的方法，在地下以扩撒的方式传播，可以有效对场地平面内地基处理效果进行大范围综合评价。
        2 面波法基本原理
        面波法，也称弹性波频率测深法，是国内近年来使用已非常成熟的浅层地震勘探方法。面波分为瑞利波和拉夫波，而瑞利波在振动波组中能量最强、振幅最大、频率最低，轻易识别也易于测量，所以面波勘探一般是指瑞利面波勘探。人们根据激振震源的不同，又把面波勘探分为①稳态法、②瞬态法、③无源法。它们的测试原理是相同的，只是产生面波的震源不同罢了。目前常使用瞬态面波法进行勘探。
        多道瞬态面波检测方法主要是指在检测的过程中，充分利用面波在不均匀介质中的频散特性，通过锤击的方式，形成振源之后，产生一定的频率范围内的面波，并将不同频率的面波相互叠加，以复合波的形式，向前进行传播。同时，在面波向前传播的过程中，将所有采集到的信号进行频谱、相位谱分析，并把记录过程中出现的不同频率的面波进行分离，进而得到一条散频曲线。接着对各个检测点的实测波形进行提取，获得相应的速度频散数据，并以此为依据，对数据进行反演分层，将剖面的波形进行绘制，就可以得到地下的面波平均波速分层情况，利用面波波速，结合场地内其它试验方法（静载试验、探井取样土工试验、动力触探或标准贯入试验），进而实现对土层就加固的效果进行科学、有效的全面综合评价。
        3 依托项目
        3.1项目概况
        拟建某国际机场北区改扩建工程项目总投资421.14亿元，整个工程包括：50万㎡航站楼、两条4F级民航最高级别跑道、177个停机位、9.3万㎡综合交通中心、25.1万㎡停车场以及办公、边检、安检、海关、航食、货运、机务、能源、信息等配套设施。
        机场北区采砂坑处理段及航站区土方回填段由于地势较平坦，而采砂坑与周边高程落差较大，故采砂坑地基处理采用分层强夯处理，场地地质情况为原状或回填卵石层。施工首先对场地原状土进行强夯处理，夯机能4000kN•m，原状土检测完毕后对采砂坑段进行分层回填强夯处理，回填厚度10m，夯机能3000kN•m。
        3.2使用仪器及检测方法
        本次试验采用北京水利水电物探研究所SWS面波勘探仪，4HZ低频检波器12道，道间距1.0m，偏移距2.0m，使用24磅大锤加垫镀锌金属板人工激发地震波，采样时每点3次叠加已增强信噪比，按2000㎡/点现场布设面波检测点。现场采集到的数据通过北京水利水电物探研究所CCSWSWIN分析件进行处理，通过X-T域面波截取、F-K域拾取基阶模态、合成频散曲线、Z-V域正反演拟合就可以得到采集的面波剪切波波速分层情况，利用剪切波波速数据评价强夯地基处理效果。
        根据现场强夯处理施工方法，本次面波测试分别在原状土强夯处理前和分层回填强夯后进行，每次测试保证仪器设备设置参数一致，通过多次多点对比试验，判定强夯处理后地基土均匀性和密实效果。
        3.3面波测试成果分析

        图1 分层回填强夯前面波成果   图2 分层回填强夯后面波成果
        通过分层强夯处理前（图1）和分层强夯处理后的面波测试成果曲线可以清晰的看出，强夯前后地基土的剪切波速值得到了明显的提高，并且频散曲线走势随着深度的增加不断增加，根据频散曲线拟合分析得到剪切波速值见表1.
        表1 回填强夯前后剪切波速对比

        通过表1可以看出，土质情况相同的地基，经过强夯处理后，面波剪切波速得到了明显的提高，提高幅度最高达到35%，地基处理效果明显。同时面波测试数据与该场地同步进行的动力触探试验结果基本吻合，这表明，使用面波法评价强夯地基处理效果的方法完全可行。
        4 结语
        本文结合某国际机场北区改扩建工程项目建设的现场实际情况，采用面波法替代其他试验检测方法快速完成强夯地基处理效果的大面积普查，准确的评价地基处理效果并为设计提供依据。
        （1）面波法作为一种成熟的物探试验检测方法，具有简便、快速、经济、分辨率高、适用场地及地层范围广、能够快速普查场地薄弱位置等优点。
        （2）通过工程实践表明，采用面波法，配合载荷试验等其它原位测试进行地基检测效果评价，可显示其巨大的优越性，能有效的提高工程试验检测的效率，并可明显的降低试验检测成本。
        （3）虽然面波法在检测地基处理加固效果的应用已非常广泛，但对其测试理论的研究以及特殊应用等方面有待进一步的深入和开拓，使之在生产实践中不断的总结、完善和提高。
        参考文献：
        [1] GB50025-2018，湿陷性黄土地区建筑规范，中国建筑工业出版社，2018.
        [2] JGJ340-2015，建筑地基检测技术规范，中国建筑工业出版社，2015.
        [3] JGJ/T143-2017，多道瞬态面波勘察技术规程，中国建筑工业出版社，2017.