一、工程概况

 

　　建设中的某项目2#楼位于济南市南部，地形起伏较大，属山前冲洪积倾斜平原地貌单元。根据区域地质资料，拟建场地地下水位埋藏较深，工程勘察期间在勘探深度范围内未见地下水。根据计算及周围建筑经验，拟建2#楼采用强夯方法处理地基基础。强夯施工单夯能量为3000kN·m，起夯面高程为152.60m，布点间距为3.5×3.5m，总夯击数约为10～15击。强夯范围为楼基及周边4.0～5.0m，并采用碎石土进行换填并一次性完成强夯。施工完成后，有关责任方未对地基土进行有效的保护处理，且周边排水设施不完善，为场区积水及地基土浸泡留下隐患。自7月20日至8月8日防水层地表出现裂缝，地表裂缝集中于场地西南部，经现场观察，较大裂缝共六条，大致沿楼基西南侧边缘以及西北-东南走向分布，裂缝长约2.0-14.0m不等，宽度1.0-20.0mm不等，以沿楼基西南部边线分布的裂缝为最宽。初步分析地裂缝的出现主要受地表水及其季节性地下水的影响形成。本文在该场区进行物探测试，采用高密度电法及地质雷达探测技术查明场区基岩埋深情况及是否存在软弱层及填土的密实情况，如果存在软弱层查明其的位置及空间分布情况，并提出了处理意见。

 

　　二、高密度电法及地质雷达探测技术分析

 

　　在地球物理特征和试验成果的基础上进行资料的解释，表现在成果图上有如下特征：由于该区域内覆盖层主要为回填物，因此视电阻率相对较低且比较杂乱；基岩视电阻率值相对较高且在比较完整的情况下变化不大，在出现破碎的情况下视电阻率值明显变低。

 

　　探地雷达探测技术是利用介质的介电性质和导电性质差异进行探测，从物理性质上分析，雷达电磁波在不同地层或物质之间存在着不同的传播速度和频率，完整岩石与破碎带、裂隙、风化层等存在一定的物性差异，这些地球物理性质的差异构成了开展探地雷达工作的前提。（见下表）

 

　　1、高密度电法

 

　　高密度电法原理与直流电阻率法完全相同，是传统的电剖面法和电测深法的组合，一次可完成纵横二维勘探过程。其突出优点是：采样点密，数据量大，反映的地电信息丰富，且数据采集可靠；一次布极，可完成一种或多种装置的测量工作，工作效率大大提高；尤其是《高密度电法成像系统》软件的使用，野外测量结束后，内业即可绘出剖面的视电阻率及反演视电阻率色谱图，方便了资料的定性和定量解释。

 

　　高密度电法的工作装置有十几种，本次采用的是温纳装置，电极极距为1m，电极数30个。其工作布置及原理为：根据精度要求，结合场地实际，选用合适的电极距离即MN距离后，按剖面方向打入地下一排电极，把电极夹接入专用电缆后，由WDJD-2主机通过RS232串行口控制WDZJ-1型多路电极转换器按工作电极排列要求将A、M、N、B电极中指定电极轮流相接从而完成供电与测量任务。

 

　　测量数据自动存储在仪器中，存储数据输入专用软件后可进行数据处理与作图。

 

　　2、探地雷达

 

　　探地雷达是将高频电磁波以短脉冲形式由地面通过天线T送入地下，经地下目的层或目的体反射后返回地面，为另一天线S所接收，电磁波信桩号为监视器（586笔记本电脑）所显示和存贮，以便室内资料处理时调用，观测系统框图见图1。

 

　　通过脉冲波行程需时的精确测定，可准确求出地下反射体深度。脉冲波行程需时：，当地下介质中的波速v为已知时，可根据测到的精确t（ns）值（1ns=10-9s），由上式求出反射体的深度z（m）。式中X（m）值在剖面探测中是固定的，V值（m/ns）可以用宽角方式直接测量，也可以根据近似算出（当介质的导电率很低时），式中C为光速（C=0.3m/ns），ε为地下介质的相对介电常数，可利用已知数据或测定获得。

 

　　雷达图形以脉冲反射波的波形形式记录。波形的正负峰分别以黑、白色表示，或者以灰阶、伪彩色表示。这样同相轴或等灰色、等色线即可形象地表征出地下反射面。在波形记录图上各测点均以测线的铅垂方向记录波形，构成雷达剖面。通过逐点探测，地下目的体的形态、空间分布就会在计算机屏幕上显示。该方法采集便捷，成图直观、数据分辨能力强，采用270M天线可以精确探清5m范围内地层的分层、构造及地下异常体的分布情况。测区内的地层存在较为明显的电性差异，所以利用探地雷达反射波法查明不良地质空间分布情况是可行的和有效的。

 

　　三、资料解释原则

 

　　场区属山前冲洪积平原后缘，地势平坦，起伏较小。据钻孔揭露水位埋深在4.0m左右。水位以下软弱夹层及松散地层内含水较多，导电性较好，形成相对于周围围岩较低的视电阻率。以上特征为应用高密度电法的勘测及查找，具备了物理前提条件。高密度电法装置的隔离系数为9。

 

　　探地雷达是根据接收来自地下介质界面的反射波来推断介质的分布结构的，本次勘查的主要对象是地下软弱夹层。据此，根据对雷达图像的同相轴、波形、相位等特征追踪，可以推断出地下软弱层存在的位置。

 

　　1、资料解释

 

　　1.1高密度电法资料解释

 

　　1.1.1高密度电法1线

 

　　高密度电法1线在楼北侧由西向东测试，物探测线长30m，根据高密度视电阻率等值线断面图推断：整个剖面内视电阻率比较杂乱，结合钻孔资料推断该剖面内主要为夯实填土，自西向东水平方向在水平8～12m开始向剖面小号方向在深度约1～5m之间存在明显的低阻反映推断为软弱夹层或松散地层；水平方向在13～14m开始向剖面小号方向在深度约5～7m之间存在明显的低阻反映推断为软弱夹层或松散地层充水。

 

　　1.1.2高密度电法2线

 

　　高密度电法2线在楼北侧由西向东测试，物探测线长30m，根据高密度视电阻率等值线断面图推断：整个剖面内视电阻率比较杂乱，结合钻孔资料推断该剖面内上部主要为夯实填土，只有在剖面中间8m以下存在一明显的岩性界面，推断为碎石土或者全风化地层；自西向东水平方向在水平12～14.5m开始向剖面小号方向在深度约1～6m之间存在明显的低阻反映推断为软弱夹层或松散地层充水。

 

　　1.1.3高密度电法3线

 

　　高密度电法3线在楼西侧由南向北测试，物探测线长30m，根据高密度视电阻率等值线断面图推断：整个剖面内视电阻率比较杂乱，结合钻孔资料推断该剖面内上部主要为夯实填土；自西向东水平方向在水平14～17m开始向剖面小号方向在深度约5～9m之间存在明显的低阻反映推断为软弱夹层或松散地层充水。

 

　　1.1.4高密度电法4线

 

　　高密度电法4线在楼东侧由南向北测试，物探测线长30m，根据高密度视电阻率等值线断面图推断：整个剖面内视电阻率比较杂乱，结合钻孔资料推断该剖面内上部主要为夯实填土；自南向北水平方向在水平9～11m开始向剖面大号方向在深度约4～9m之间存在明显的低阻反映推断为软弱夹层或松散地层充水，自南向北水平方向在水平20～22m开始向剖面大号方向在深度约1～5m之间存在明显的低阻反映推断为软弱夹层或松散地层充水。

 

　　1.2探地雷达资料解释

 

　　1.2.1探地雷达剖面1

 

　　由探地雷达1线效果图显示在剖面4—10m之间深度4m左右、剖面20—22m之间深度1m左右雷达波同相轴出现缺失及错断，推断是松散地层的反映。

 

　　1.2.2探地雷达剖面3

 

　　由于该剖面上覆松散物较多，对探地雷达有较大的干扰，因此探地雷达3线效果图显示未发现异常现象。

 

　　1.2.3探地雷达剖面4

 

　　由于该剖面上覆松散物较多，对探地雷达有较大的干扰，因此探地雷达4线效果图显示未发现异常现象。

 

　　四、问题研究与分析

 

　　根据物探工作查明了工区内含水量较大的的松散地层的分布范围如下表：

 

　　根据钻探揭露场地内②层填土目前物理力学性质相对较差，且受雨水影响，目前该层土处于饱水状态，且饱和程度不均，较降水前物理力学性质发生一定变化，一定程度上影响上部①层夯实填土的均匀性和稳定性。在物探查明工区内含水量较大的松散地层内存在松散的填土，从而影响了工程的整体稳定性。

 

　　根据物探以及钻探结果，综合原因分析，结合场地实际情况，针对拟建2#楼地基土出现的不均匀沉降情况，本着以建筑物的安全性、稳定性为主，同时兼顾经济利益考虑，对于拟建2#楼地基土可考虑如下处理方式：1、对拟建2#楼地基土注浆处理。由于强夯影响深度限制以及土质成分的差异，②层填土的密实度与①层夯实填土的状态物理力学性质差异较大，无法达到①层夯实填土的密实度，应加以注意；2、可考虑对场地填土进行强夯换填处理。挖除软弱土层，加入一定级配良好的块石、碎石、矿渣、建筑垃圾等坚硬粗颗粒材料，分层夯实，使处理后地基土的承载力以及均匀性满足设计需要；3、采用桩基础。可以考虑人工挖孔桩，穿过填土层，以风化岩层为基础持力层，以消除人工填土的不良影响；4、基地以下采取防水措施。可以考虑设置一定厚度的3：7灰土防渗层，以满足地基土防渗需求。做好地表的硬化处理，设置排水沟渠，及时排出雨水；5、开挖时建议设置止水帷幕，防止雨水下渗进入杂填土，浸泡地基，造成地基土变软，强度降低。

 

　　五、结束语

 

　　强夯地基作于一种工期短、经济的基础处理方式，在诸多的工程得到了广泛地应用，然而在实际工程应该根据实际地质条件合理选用，特别是在不均匀地质条件下，强夯地基由于其本身的局限性，并受地下水的影响，可能造成及其不利的作用，在工程中应该引起相关人员的足够重视，避免造成不必要的损失和隐患，从基础做好工程的建设，采用工程高密度电法及地质雷达探测技术在松散地层的应用取得了很好的应用，并结合钻探、地质调查，能够很好的分析和解决这类问题。