多种方法检测水泥土搅拌桩桩身质量

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摘要：本文主要通过笔者自身实践及实例对水泥土搅拌桩检测方法进行罗列归类，并对其适用性及优缺点进行比较分析，以达到对桩身质量的控制。

关键词：水泥土搅拌桩;轻型动力触探;无侧限抗压强度; 复合地基载荷试验

Abstract: this paper mainly through the author's own practice and an example of cement-soil pile testing methods are listed classified, and the applicability and advantages and disadvantages of comparative analysis, in order to achieve to the pile quality control.

Keywords: cement-soil pile; Light dynamic penetration; Unconfined compressive strength; Composite foundation load test

中图分类号：TQ172.7文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

1引言

水泥土搅拌桩以水泥作为固化剂的主剂，通过特制的深层搅拌机械，将其与地基深层土体强制搅拌，经物理、化学作用，使地基土硬结、地基强度提高的一种软弱地基加固方法。经常采样的施工方法有湿法和干法两种。干法只适应于地基土的含水量（30%～70%）较大的土体，由于其均匀性较差，作为防水帷幕结构是不能采用的。

水泥土搅拌桩其适用范围广泛，特别对于软土地基加固其效果更为显著。其主要优点表现为处理后可以很快投入使用，施工速度快；施工过程中无噪音、无振动，对环境无污染；造价低。其缺点主要是桩身均匀性和强度差异性较大。主要由于加固土体的各向异性、以及含水量、有机质含量、地下水水位、PH值影响，使加固土体效果较差，甚至未显现加固效果。

然而目前尚无科学完整的检测手段对水泥土搅拌桩桩身质量作出确切的评价。以下就本人的认识对以下检测方法提出粗浅看法以供探讨。

2桩身质量的几种检测方法

2.1浅部开挖检验法

浅部开挖检验法一般在成桩7d后进行。一般由施工单位通过开挖一定数量的桩头（深度宜超过停浆面下0.5m），直接检验桩身外观质量、成桩直径、搅拌均匀度以及桩体搭接情况等。对于用作止水挡土的壁状深层搅拌桩，在必要时可挖开桩顶3～4m，检查其外观搭接状态。

此法最为简单易行，也最为直观，但只能判别浅部桩身质量，不能准确反映整体桩身的质量情况。

2.2轻型动力触探法

2.2.1检测原理

轻型动力触探主要利用一定质量的重锤，以一定高度的自由落距，将标准规格的圆锥形探头，贯入水泥土搅拌桩中用以检查桩身均匀性。通过从桩顶至桩底每贯入30cm，记录相应的锤击数（N10）作为指标，通过统计分析，评价建筑场地水泥土搅拌桩桩身均匀性。

2.2.2检测和评价方法

检测龄期一般规定在成桩3d内进行，时间过长，给触探带来很大难度，往往在桩顶处就达到了终止条件，无法测得桩身下部的均匀性。

需要说明的是，鉴于轻型动力触探落锤能量较小，建议轻型动力触探的检测深度一般不大于4m，必要时也可在贯入4m后再用钻具将孔内掏空后再继续贯入2m。因此，为减小深度增大对检测结果可能产生的影响，检测时采取以下措施：

(1) 保持探杆垂直，偏斜度不超过2％。锤击时防止偏心及探杆晃动。

(2) 锤击应贯入连续进行，锤击速率每分钟为15～30击。

(3) 每贯入1m，将探杆转动一圈半，以减少侧摩阻力影响。

(4) 当N10>100或贯入15cm锤击数超过50击时，可停止试验。

此法适用范围广、轻便灵活，被国内外广泛采用。由于锤击数N10离散性较大，且缺乏相关统计资料，使水泥土强度推算值与实际值相差较大。所以不宜根据锤击数N10检验水泥土强度，而只宜用于检验桩身均匀性。水泥土强度主要通过室内无侧限抗压强度试验来确定。

2.3钻孔取芯综合评定法

2.3.1检测原理

钻孔取芯综合评定法是通过对现场芯样硬度或状态描述、标准贯入击数、室内无侧限抗压强度进行厚度加权，分别计算出桩身上部（0～5m）及下部（>5m）的得分情况，然后根据得分情况对桩身进行质量评定的一种综合方法。标准贯入击数及无侧限抗压强度均按下表中所列数值进行内插，硬度或状态描述为两种状态之间时，取中间值。

表2.3.1.1 上部计分标准（5.0m以上）

表2.3.1.2 下部计分标准（5.0m以下）

计算各层得分时，标准击数按70%计，无侧限抗压强度按15%计，硬度或状态描述按15%计。当缺无侧限抗压强度数据时，按标准击数占80%，硬度或状态描述占20%计算该层分数。

2.3.2现场检测

现场检测一般在成桩后28d进行检测，在特殊情况下可进行14d龄期的检测，所测强度值不换算为28d龄期强度，而是直接采用实测强度进行桩体质量判定。

对现场钻孔取芯的水泥土样进行观察描述，判断桩体连续性、成桩状态、施工桩长、芯样性质（土/水泥土/水泥）、芯样的软硬程度（流塑/软塑/可塑/硬塑/稍硬/坚硬）以及搅拌的均匀性（分级标准见表2.3.2.1）

表2.3.2.1 现场芯样描述标准

表2.3.2.2实测标贯击数修正系数

对水泥土芯样实施无侧限抗压强度试验，试验测试得到的强度再进行高径比及龄期修正。试件高径比宜为1.0～1.5（根据试件软硬程度作适当调整），但一般不应小于1.0，不大于2.0。高径比修正系数见表2.3.2.3。桩体龄期不足28d的，直接记录实测强度值而无需修正；对桩体龄期超过28天的，强度需折算成28d强度，按每天1%对实测强度进行折减，最多折减50%。

表2.3.2.3 高径比修正系数

2.3.3判定标准

根据各层得分，采用层厚加权平均分别得出上、下得分。上、下部的平均值为该桩综合得分。

上部应达到75分以上，下部应达到60分以上，否则判为不合格桩。每根被测桩的综合得分按以下标准分为4级：100～90分为优；89～80分为良；79～67.5分为合格；

（1）桩身沿深度方向30cm长度无水泥，可判定为断桩；

（2）加固软粘土时，当标准击数小于4，若取芯无测限抗压强度小于0.03 MPa；

（3）施工桩长小于设计桩长，其差值超过0.5m。

2.3.4 实例分析

某软基路段及桥头路线全长5.1km,采用深层搅拌桩进行地基处理。本次抽检数量为总桩数的0.5%，计24根，检测桩长为7.5m。本次检测在28天时采用桩体钻孔取芯综合评定法进行检测。现场检测设备采用GXY-1型岩芯钻探机，采用岩芯管连续取芯；检测孔位置在抽检桩的桩头，并偏离中心100mm左右。在钻芯取样过程中，要保证取芯质量，往往因水冲或干钻取得均为破碎岩芯，造成假象，而造成判定错误。下表2.3.4为里程号K10+291～K10+391，钻孔桩号为14-8的深层搅拌桩的检测结果。

表2.3.4水泥搅拌桩质量评定及得分计算表

此法是一种非常直观准确的检测方法。该法不仅可以检验桩的均匀性、密实性、桩长、端承条件等，还可以检验桩体强度。对整个桩体进行了全面的检测。但其缺点是检测周期长、成本较高，对桩体强度也有较大的损伤。此法主要用于重要的工程或高速公路等特殊性行业。

对于用于基坑围护用的水泥土重力式挡墙或劲性水泥土壁式挡墙（SMW工法），此法同样适用，但往往基坑围护中桩体主要受水平向的侧向力，所以在判定过程中桩身均匀性显得特别重要，桩身强度也应满足设计要求。

2.4 现场载荷试验

现场载荷试验主要用于检验单桩承载力和复合地基承载力，是检测水泥土搅拌桩加固效果最可靠的方法之一，也是竣工验收的主控项目。所以对于承受竖向力的水泥土搅拌桩来说此试验是必作项目。现场载荷试验必须在桩身强度满足试验荷载条件下，并宜在成桩28天后进行。

单桩载荷试验步骤可参照《建筑基桩检测技术规范》，在检测桩身承载力的同时还可以检测以下参数：① 根据室内水泥土配合比试验求得最佳配方，进行现场成桩工艺试验；② 在相同的水泥掺入比条件下，推定室内立方体抗压强度和现场桩身强度的关系；③比较不同桩长与不同桩身强度的水泥土单桩承载力。

复合地基载荷试验参照《建筑地基处理技术规范》，在试验中需要注意以下几点：① 承压板尺寸和形状的确定；② 承压板地面标高应与桩顶设计标高相适应；③ 试验标高处的试坑长度和宽度，应不小于承压板尺寸的3倍；④ 试验前应采取措施，防止试验场地地基土含水量变化或地基土扰动，以免影响试验结果。有时为了了解复合地基的反力分布、桩土应力分担比。可在荷载板下不同部位埋设土压力盒，在桩身埋设应力计。

3 结语

在检测前尽可能搜集资料，例如桩身的施工记录、岩土工程勘察报告以及各种设计参数等。从施工记录中可以知道施工工艺、水灰比、水泥掺入量、提升速度、复搅次数和复搅深度、停浆处理方法等主要参数；从岩土工程勘察报告可以知道土体含水量、有机质含量、填土层的组成及厚度等。以上各种参数及指标都会对桩身质量造成影响。特别对于软硬交界土层处更容易出现问题。认真分析各项参数，这样就可以针对性的选择某种或几种检测方法，更有利于桩身质量控制，消除安全隐患。

参考文献：

[1] 龚晓南等《地基处理手册》中国建筑工业出版社

[2] 中国建筑科学研究院《建筑地基处理技术规范》中国建筑工业出版社

[3] 冶金工业部建筑研究总院《软土地基深层搅拌加固法技术规程》冶金工业出版社

[4] 中华人民共和国建设部《岩土工程勘察规范》 中国建筑工业出版社

[5] 江苏省高速公路建设指挥部《江苏省高速公路水泥搅拌桩检测工作实施细则》（苏高技（2003）147号）

[6] 江苏省交通科学研究院 《公路基础工程试验检测技术手册》 人民交通出版社