1 山区土石混填路基瑞雷波无损检测原理

利用瑞雷面波法进行公路路基无损检测，主要是利用在分层介质中瑞雷面波速度的频散特性，以及传播速度与介质密度的相关性。根据弹性动力学理论，当竖向激振力作用于匀质地基表面时，地基表面和内部由近而远地将发生弹性波的传播现象，其中包括分别与介质体积和形状变形相对应的纵波(P波)、剪切波(S波)，以及由它们在地表面耦合而形成的瑞雷波(R波)。S波的传播特性主要受土骨架控制，其传播速度对评判地基土的工程力学性状具有较大的实用价值。

另一方面，平面弹性波理论表明，地基中的R波速度VR与S波速度Vs之比变化范围小(VR与Vs的比值介于0．87～0．96之间，仅随泊松比的增大而稍有增大)，其携带的振动能量大且衰减缓慢。于是，人们就试图利用实测R波速度的方法来更方便地确定地基的S波速度，并由此形成了基于稳态扫频和瞬态冲击激振的表面波法(后者又称表面波频谱分析法，简称SASW法，如图l所示)。

2 强夯施工参数确定

强夯试验段位于承德市宽城县境内，全长300多m，最大填方高度6 m，分8层填筑。每层由21 t压路机碾压8遍后进行强夯试验。填筑料采用挖方地段的爆破开山料进行填筑，主要为土石混合料，其中混合料中石料含量约为70％～85％。土料为粘性土；石料主要为中风化和强风化的砂岩，抗压强度小于15 MPa。为保证土石混填料高填方的填筑质量，要求填料中石料的最大粒径不超过60 cm。

2.1 试验参数选择

强夯试验中夯锤重20 t，最大起吊高度为12 m，锤径2.2 m，落距为5 m、8 m、10 m。面波检测应用某研究所生产的SWS-2型面波仪，采用多道瞬态面波法进行检测。检波器的固有频率为4 Hz，接收道数为12道，采样间隔为0.5 ms，采样点为1024个，道间距为1 m，偏移距为5 m。面波采集采用全通滤波档来研究夯击能分别为1 000kN·m、1600 kN·m、2 000 kN·m时的夯击效果。连续夯击10次，一遍完成。强夯试验的各项参数见表1。

2.2 有效加固深度的确定

强夯法的有效加固深度既是反映处理效果的重要参数，又是选择地基处理方案的重要依据。为精确测量1000kN·m、1600kN·m、2000kN·m

不同能级对路基的有效加固深度，选择路基填土高度为6 m，以保证强夯的能量在整个路基厚度中传递。经过试夯，3种能级单点夯击10次均能满足最后一次夯沉量小于5 cm的要求。测得夯前与10击后同一位置的面波数据，经专门软件处理后的各能级夯前与夯后对比见图2～图4。www.tmgc8.com

由图2～图4瑞雷波测试点瑞雷波速随深度的变化曲线可以看出，不同夯击能在一定深度内，夯后的瑞雷波平均波速较夯前的平均波速整体上有比较明显的提高。当夯击能为1000kN·m时，由图2

可以看出，在3.5～4 m范围内夯前与夯后瑞雷波波速曲线出现重合，证明其有效加固深度为4m；由图3可知，当夯击能为1600 kN·m时，在5m范围内夯前与夯后波速曲线出现重合，证明其有效加固深度为5 m；由图4可知，当夯击能为2 000 kN·m时，在5.5m范围内夯前与夯后波速曲线出现重合，证明其有效加固深度为5.5m。

根据瑞雷波3种夯击能有效影响深度的测试结果，考虑到控制工后沉降和路基施工质量，建议：1000 kN·m夯击能强夯的最大填筑厚度为3 m，1600 kN·m夯击能强夯的最大填筑厚度为4 m，2000 kN·m夯击能强夯的最大厚度为4.5 m。

2.3 强夯施工方案改进

施工单位原来采用强夯法施工时，夯点中心间距全部为3.5m，按每个夯点连续夯击10次和最后一夯沉降量小于5cm的双重控制标准进行强夯施工。强夯后夯坑基本上是一个连着一个，这样反而由于应力重合范围过大，致使表层过早硬化，夯击能难以向深处传递，不但影响了强夯加固效果，而且增加了施工成本。但是如果夯点间距过大，那样将会影响强夯加固效果，造成路基部分位置达不到密实度的要求，并且出现表层土体受到扰动被振松的现象。为此，依据研究得到的强夯施工参数，重新制定了两种方案，并与现有施工方案进行对比，以期改进强夯施工工艺，提高强夯加固效果并降低施工成本。

(1)方案1：夯击能为2000 kN·m，夯点采用正方形布置形式，夯点中心间距为3.5 m，采用每个夯点连续夯击10次和最后一夯沉降量小于5cm的双重控制标准，为承德市近年来一直采用的强夯法施工方案(图5)。

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