水泥粉噴樁檢測技術(shù)方法內(nèi)容與選擇（一）
發(fā)布時(shí)間：2010-01-14 共1頁
粉體噴射攪拌法是采用專用的深層攪拌設(shè)備，在設(shè)計(jì)深度原位將噴出的粉狀固化劑與軟土充分拌和，使之形成均勻的固化柱狀體(俗稱粉噴樁)，用來加固軟土地基的方法。此法自1971年在瑞典首次應(yīng)用以來，由于具有加固效果明顯，且施工過程中無振動(dòng)、無污染，對周圍環(huán)境及建筑物無不良影響，經(jīng)濟(jì)廉價(jià)，施工簡便等優(yōu)點(diǎn)而很快被工程界接收，在歐美日等國軟土地基施工中得到廣泛應(yīng)用。1979年，由鐵道部第四勘測設(shè)計(jì)院引進(jìn)，并于1984年7月成功地應(yīng)用于廣東鐵路涵底軟基加固，1985年4月通過鐵道部級技術(shù)鑒定后，逐步得到推廣應(yīng)用，尤其是以水泥為固化劑、通過水泥與土顆粒間一系列物理化學(xué)作用形成的水泥粉噴樁應(yīng)用最為廣泛。水泥粉噴樁與樁間土組成復(fù)合地基，改善并提高軟土地基土層的物理化學(xué)性質(zhì)，使之成為優(yōu)良的地基。近幾年來不僅在鐵路、城建、市政等部門得到廣泛應(yīng)用，交通部門也將該技術(shù)應(yīng)用于高等級公路的軟基處理，并取得了良好的加固效果。
為了保證噴粉樁的施工質(zhì)量，不僅要在施工過程中控制好原材料質(zhì)量，做好室內(nèi)配比試驗(yàn)、現(xiàn)場工藝試驗(yàn)，加強(qiáng)噴粉施工技術(shù)的管理監(jiān)督，把好樁位測量放樣及各道工序的檢查關(guān)，還須對施工好的現(xiàn)場樁體進(jìn)行最終檢測，以對粉噴樁施工質(zhì)量進(jìn)行全面而準(zhǔn)確的判斷及評定。
1 粉噴樁的檢測內(nèi)容
粉噴樁處理軟基，其最終質(zhì)量控制參數(shù)是保證復(fù)合地基的整體承載力，為此粉噴樁檢測包括兩方面內(nèi)容：(1)樁的測量放樣檢測，即在成樁后7d左右，通過檢測樁位、樁數(shù)、樁間距來檢查樁的放樣情況；(2)樁體本身質(zhì)量的檢測，其中包括樁身的完整性、樁身外形尺寸(樁身截面，有效樁長等)、樁身的連續(xù)性、均勻性、強(qiáng)度、密實(shí)度、單樁承載力等，其中最主要的控制參數(shù)為單樁承載力。樁身強(qiáng)度是以90d齡期為其強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，但在實(shí)際工程中往往由于工期緊等多種因素影響而難以等到90d，一般取28d左右齡期，特殊情況下也有以更短齡期對樁身測試后推算至90d齡期強(qiáng)度。
根據(jù)水泥粉噴樁處理軟土地基的控制參數(shù)及檢測內(nèi)容，檢測水泥粉噴樁施工質(zhì)量常用的檢測方法有目測法、截取樁段試壓法、輕便動(dòng)力觸探法、靜力觸探法、鉆孔取芯法、應(yīng)力波反射法、水電效應(yīng)法和靜載試驗(yàn)法等8種。
2 檢測方法
2.1 目測法
成樁7d后，開挖0.5～1.0m深基坑，測量樁位、樁間距，檢查樁數(shù)，不符合設(shè)計(jì)要求時(shí)應(yīng)補(bǔ)樁或采取其它的有效措施；符合要求再檢查樁身成形情況，通過目測群樁樁頂是否平齊，樁體是否圓勻，有無縮頸和凹陷現(xiàn)象，樁身有無水泥結(jié)塊或夾泥層，顏色深淺是否一致，并用手感知樁身松散或硬結(jié)程度，來判斷樁身水泥土的攪拌均勻程度，對于墻式搭接樁還可通過目測檢查樁頭部分樁間的搭接情況。
目測法是最常用、最基本也是最簡便的檢測方法，主要根據(jù)眼觀、手摸等感覺，檢查0.5～2.0m樁頭質(zhì)量的致情況，不能反映有效樁長、樁身的狀態(tài)信息，不能對樁身質(zhì)量下完整結(jié)論。
2.2 截取樁段試壓法
在成樁一定齡期后(一般不少于10d)，在現(xiàn)場開挖出的樁體上部、樁頂以下連續(xù)截取長度等于樁徑的三段樁體，上下截面用水泥砂漿整平，裝入壓力架后用壓力機(jī)試壓，可測得樁身的抗壓強(qiáng)度和變形模量，同時(shí)也可以在樁段抗壓破壞時(shí)進(jìn)一步觀察樁體噴粉攪拌的均勻性。該方法測試出的數(shù)據(jù)直接可靠，既可積累室內(nèi)強(qiáng)度與現(xiàn)場強(qiáng)度之間的數(shù)據(jù)關(guān)系，又可避免樁體橫斷面方向上強(qiáng)度不均勻的影響。但該方法的缺點(diǎn)是挖樁深度過，試驗(yàn)根數(shù)不能太多，而且該方法需要特制的夾板，對試驗(yàn)機(jī)精度也有一定的要求。同時(shí)在壓前必須將上下面修水平，否則在施壓時(shí)很容易出現(xiàn)偏心受壓，產(chǎn)生較的試驗(yàn)誤差。
2.3 輕便動(dòng)力觸探法
一般是在成樁7d內(nèi)，使用輕便觸探器取樁身水泥土樣，通過觀察水泥土樣的顏色是否一致、有無結(jié)塊水泥或未拌勻的土團(tuán)來檢查噴粉樁攪拌均勻程度，同時(shí)根據(jù)觸探擊數(shù)(N10)來判斷樁身強(qiáng)度，對N10貫入10cm擊數(shù)不能少于10擊，少于10擊或者每擊于10mm的區(qū)段直接可認(rèn)為所檢查段不符合要求，應(yīng)進(jìn)行處理。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《軟土地基深層攪拌加固法技術(shù)規(guī)程》(YBJ225-91)提出輕便觸探擊數(shù)(N10)與7d齡期水泥土強(qiáng)度有如表1所示關(guān)系。
表1
N10 15 20～25 30～35 ＞40
qn(kPa) 200 300 400 ＞500
如同三線寧波段高速公路3K+782通道的某兩根樁，輕便觸探檢測情況：4～16號(hào)樁輕便觸探2次，平均擊數(shù)N10為32擊，推算水泥土強(qiáng)度約為400kPa；8～19號(hào)樁輕便觸探2次，平均擊數(shù)N10為40擊，推算水泥土強(qiáng)度約為500kPa。
使用輕便動(dòng)力觸探法檢測粉噴樁時(shí)應(yīng)注意：(1)探測深度不能超過4m；(2)觸探點(diǎn)不能在樁中心位置，以避開樁中心水泥含量少、強(qiáng)度低的噴灰攪拌盲區(qū)，使觸探具有代表性，一般定在距樁中心2/5樁徑處；(3)觸探時(shí)觸探儀的穿心桿一定要保持垂直。
2.4 靜力觸探法
靜力觸探法是在成樁近期內(nèi)，通過在樁身及樁周土的不同深度進(jìn)行靜力觸探試驗(yàn)，畫出樁身及原始地基的觸探P-S曲線。對比兩者的P-S曲線形態(tài)即可直觀地反映出水泥土攪拌樁樁身的均勻性，并根據(jù)樁身的P-S值提高程度來分析樁身強(qiáng)度。這種方法宜在成樁后近期內(nèi)進(jìn)行，否則隨著齡期的增長、樁身強(qiáng)度的提高使實(shí)施難度加。該方法有直觀、快速的特點(diǎn)，但無論理論上還是實(shí)踐上還需要作深入探討，對測試設(shè)備也須作進(jìn)一步改進(jìn)和完善。因此，有關(guān)水泥攪拌樁的各種國家規(guī)范中都沒有將該法列為水泥攪拌樁的質(zhì)量檢測方法。
2.5 鉆孔取芯法
鉆孔取芯法是在成樁一定齡期后通過鉆孔取芯來檢查樁長、樁各部位的水泥含量、樁身水泥土的噴粉、攪拌均勻程度及樁身抗壓強(qiáng)度的變化情況，同時(shí)在取芯過程中可以進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)。
通過觀察鉆孔取出芯樣來判斷粉噴樁樁身各部位攪拌的均勻性及狀態(tài)；通過對芯樣進(jìn)行水泥滴定試驗(yàn)來檢查樁身各段的水泥含量情況；通過對樁身各段水泥土原狀土樣的室內(nèi)無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)及取芯過程各段配合用的標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的標(biāo)貫擊數(shù)，可以可靠準(zhǔn)確地判定樁身各段的樁身強(qiáng)度，同時(shí)也可測定出樁身土樣的變形指標(biāo)；通過在取芯過程中水泥土樣的變化情況，可判定樁體的連續(xù)性并可確定樁長。
鉆孔取芯法是檢測水泥粉噴樁直觀、可靠、有效的方法，但由于粉噴樁橫斷面方向有攪拌軸部位的噴灰盲區(qū)、水泥土強(qiáng)度不是很高且樁體千層餅狀的特點(diǎn)，因此在采用鉆孔取芯法做單樁試驗(yàn)時(shí)應(yīng)特別注意：
(1)孔位應(yīng)避開噴灰盲區(qū)，宜定在離樁中心2/5樁徑處；
(2)在整個(gè)鉆進(jìn)取芯過程中，鉆桿必須始終保持規(guī)定的垂直精度；
(3)在原狀水泥土取樣過程中注意盡量避免對水泥土樣的擾動(dòng)，特別小心試樣破碎。
鉆孔取芯法不僅可通過垂直取芯測試單樁情況，也可通過斜桿取芯檢查用于防水、支護(hù)、圍堰等工程的墻式樁、格柵樁等搭接粉噴樁樁間的搭接情況。
巖土工程師站點(diǎn)
為了保證噴粉樁的施工質(zhì)量，不僅要在施工過程中控制好原材料質(zhì)量，做好室內(nèi)配比試驗(yàn)、現(xiàn)場工藝試驗(yàn)，加強(qiáng)噴粉施工技術(shù)的管理監(jiān)督，把好樁位測量放樣及各道工序的檢查關(guān)，還須對施工好的現(xiàn)場樁體進(jìn)行最終檢測，以對粉噴樁施工質(zhì)量進(jìn)行全面而準(zhǔn)確的判斷及評定。
1 粉噴樁的檢測內(nèi)容
粉噴樁處理軟基，其最終質(zhì)量控制參數(shù)是保證復(fù)合地基的整體承載力，為此粉噴樁檢測包括兩方面內(nèi)容：(1)樁的測量放樣檢測，即在成樁后7d左右，通過檢測樁位、樁數(shù)、樁間距來檢查樁的放樣情況；(2)樁體本身質(zhì)量的檢測，其中包括樁身的完整性、樁身外形尺寸(樁身截面，有效樁長等)、樁身的連續(xù)性、均勻性、強(qiáng)度、密實(shí)度、單樁承載力等，其中最主要的控制參數(shù)為單樁承載力。樁身強(qiáng)度是以90d齡期為其強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，但在實(shí)際工程中往往由于工期緊等多種因素影響而難以等到90d，一般取28d左右齡期，特殊情況下也有以更短齡期對樁身測試后推算至90d齡期強(qiáng)度。
根據(jù)水泥粉噴樁處理軟土地基的控制參數(shù)及檢測內(nèi)容，檢測水泥粉噴樁施工質(zhì)量常用的檢測方法有目測法、截取樁段試壓法、輕便動(dòng)力觸探法、靜力觸探法、鉆孔取芯法、應(yīng)力波反射法、水電效應(yīng)法和靜載試驗(yàn)法等8種。
2 檢測方法
2.1 目測法
成樁7d后，開挖0.5～1.0m深基坑，測量樁位、樁間距，檢查樁數(shù)，不符合設(shè)計(jì)要求時(shí)應(yīng)補(bǔ)樁或采取其它的有效措施；符合要求再檢查樁身成形情況，通過目測群樁樁頂是否平齊，樁體是否圓勻，有無縮頸和凹陷現(xiàn)象，樁身有無水泥結(jié)塊或夾泥層，顏色深淺是否一致，并用手感知樁身松散或硬結(jié)程度，來判斷樁身水泥土的攪拌均勻程度，對于墻式搭接樁還可通過目測檢查樁頭部分樁間的搭接情況。
目測法是最常用、最基本也是最簡便的檢測方法，主要根據(jù)眼觀、手摸等感覺，檢查0.5～2.0m樁頭質(zhì)量的致情況，不能反映有效樁長、樁身的狀態(tài)信息，不能對樁身質(zhì)量下完整結(jié)論。
2.2 截取樁段試壓法
在成樁一定齡期后(一般不少于10d)，在現(xiàn)場開挖出的樁體上部、樁頂以下連續(xù)截取長度等于樁徑的三段樁體，上下截面用水泥砂漿整平，裝入壓力架后用壓力機(jī)試壓，可測得樁身的抗壓強(qiáng)度和變形模量，同時(shí)也可以在樁段抗壓破壞時(shí)進(jìn)一步觀察樁體噴粉攪拌的均勻性。該方法測試出的數(shù)據(jù)直接可靠，既可積累室內(nèi)強(qiáng)度與現(xiàn)場強(qiáng)度之間的數(shù)據(jù)關(guān)系，又可避免樁體橫斷面方向上強(qiáng)度不均勻的影響。但該方法的缺點(diǎn)是挖樁深度過，試驗(yàn)根數(shù)不能太多，而且該方法需要特制的夾板，對試驗(yàn)機(jī)精度也有一定的要求。同時(shí)在壓前必須將上下面修水平，否則在施壓時(shí)很容易出現(xiàn)偏心受壓，產(chǎn)生較的試驗(yàn)誤差。
2.3 輕便動(dòng)力觸探法
一般是在成樁7d內(nèi)，使用輕便觸探器取樁身水泥土樣，通過觀察水泥土樣的顏色是否一致、有無結(jié)塊水泥或未拌勻的土團(tuán)來檢查噴粉樁攪拌均勻程度，同時(shí)根據(jù)觸探擊數(shù)(N10)來判斷樁身強(qiáng)度，對N10貫入10cm擊數(shù)不能少于10擊，少于10擊或者每擊于10mm的區(qū)段直接可認(rèn)為所檢查段不符合要求，應(yīng)進(jìn)行處理。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《軟土地基深層攪拌加固法技術(shù)規(guī)程》(YBJ225-91)提出輕便觸探擊數(shù)(N10)與7d齡期水泥土強(qiáng)度有如表1所示關(guān)系。
表1
N10 15 20～25 30～35 ＞40
qn(kPa) 200 300 400 ＞500
如同三線寧波段高速公路3K+782通道的某兩根樁，輕便觸探檢測情況：4～16號(hào)樁輕便觸探2次，平均擊數(shù)N10為32擊，推算水泥土強(qiáng)度約為400kPa；8～19號(hào)樁輕便觸探2次，平均擊數(shù)N10為40擊，推算水泥土強(qiáng)度約為500kPa。
使用輕便動(dòng)力觸探法檢測粉噴樁時(shí)應(yīng)注意：(1)探測深度不能超過4m；(2)觸探點(diǎn)不能在樁中心位置，以避開樁中心水泥含量少、強(qiáng)度低的噴灰攪拌盲區(qū)，使觸探具有代表性，一般定在距樁中心2/5樁徑處；(3)觸探時(shí)觸探儀的穿心桿一定要保持垂直。
2.4 靜力觸探法
靜力觸探法是在成樁近期內(nèi)，通過在樁身及樁周土的不同深度進(jìn)行靜力觸探試驗(yàn)，畫出樁身及原始地基的觸探P-S曲線。對比兩者的P-S曲線形態(tài)即可直觀地反映出水泥土攪拌樁樁身的均勻性，并根據(jù)樁身的P-S值提高程度來分析樁身強(qiáng)度。這種方法宜在成樁后近期內(nèi)進(jìn)行，否則隨著齡期的增長、樁身強(qiáng)度的提高使實(shí)施難度加。該方法有直觀、快速的特點(diǎn)，但無論理論上還是實(shí)踐上還需要作深入探討，對測試設(shè)備也須作進(jìn)一步改進(jìn)和完善。因此，有關(guān)水泥攪拌樁的各種國家規(guī)范中都沒有將該法列為水泥攪拌樁的質(zhì)量檢測方法。
2.5 鉆孔取芯法
鉆孔取芯法是在成樁一定齡期后通過鉆孔取芯來檢查樁長、樁各部位的水泥含量、樁身水泥土的噴粉、攪拌均勻程度及樁身抗壓強(qiáng)度的變化情況，同時(shí)在取芯過程中可以進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)。
通過觀察鉆孔取出芯樣來判斷粉噴樁樁身各部位攪拌的均勻性及狀態(tài)；通過對芯樣進(jìn)行水泥滴定試驗(yàn)來檢查樁身各段的水泥含量情況；通過對樁身各段水泥土原狀土樣的室內(nèi)無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)及取芯過程各段配合用的標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的標(biāo)貫擊數(shù)，可以可靠準(zhǔn)確地判定樁身各段的樁身強(qiáng)度，同時(shí)也可測定出樁身土樣的變形指標(biāo)；通過在取芯過程中水泥土樣的變化情況，可判定樁體的連續(xù)性并可確定樁長。
鉆孔取芯法是檢測水泥粉噴樁直觀、可靠、有效的方法，但由于粉噴樁橫斷面方向有攪拌軸部位的噴灰盲區(qū)、水泥土強(qiáng)度不是很高且樁體千層餅狀的特點(diǎn)，因此在采用鉆孔取芯法做單樁試驗(yàn)時(shí)應(yīng)特別注意：
(1)孔位應(yīng)避開噴灰盲區(qū)，宜定在離樁中心2/5樁徑處；
(2)在整個(gè)鉆進(jìn)取芯過程中，鉆桿必須始終保持規(guī)定的垂直精度；
(3)在原狀水泥土取樣過程中注意盡量避免對水泥土樣的擾動(dòng)，特別小心試樣破碎。
鉆孔取芯法不僅可通過垂直取芯測試單樁情況，也可通過斜桿取芯檢查用于防水、支護(hù)、圍堰等工程的墻式樁、格柵樁等搭接粉噴樁樁間的搭接情況。
巖土工程師站點(diǎn)
