吳長江

(陜西省地下水管理監(jiān)測局，陜西 西安 710003)

淺談深層水泥攪拌樁質(zhì)量檢驗(yàn)方法在水利工程中的應(yīng)用

吳長江

(陜西省地下水管理監(jiān)測局，陜西 西安 710003)

質(zhì)量檢驗(yàn)是評價深層水泥攪拌樁施工質(zhì)量的重要手段，國內(nèi)其他行業(yè)已有很多研究，并制定了相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定。針對深層水泥攪拌樁性質(zhì)及特點(diǎn)，以實(shí)例說明在水利工程中不同條件和要求下，對深層水泥攪拌樁質(zhì)量檢驗(yàn)時，樁體均勻程度可用輕型動力觸探(N10)、小應(yīng)變動測法和開挖目測來檢查;對樁體的直徑可通過開挖量測檢查;對樁體的長度、缺損性質(zhì)和缺陷位置，可用小應(yīng)變動測法來檢查;對樁體強(qiáng)度可在樁體上截取試件做無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)來檢查;對重要工程的地基承載力，可采用載荷試驗(yàn)來檢查的正確方法，合理判定深層水泥攪拌樁質(zhì)量。

深層;水泥攪拌樁;檢驗(yàn)方法;應(yīng)用

深層水泥攪拌樁是利用水泥作為固化劑，通過特制的深層攪拌機(jī)械在豎向?qū)④浫跬梁退嗑偷貜?qiáng)制攪拌，通過水泥和軟弱土之間所產(chǎn)生的一系列物理和化學(xué)反應(yīng)，使軟弱土和水泥硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和不透水性，并具有一定強(qiáng)度的水泥土體。

1 深層水泥攪拌樁性質(zhì)、特點(diǎn)及應(yīng)用

1.1 水泥土的物理性質(zhì)

水泥土的抗壓強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、壓縮性、滲水性都遠(yuǎn)大于原狀土。水泥土的物理性質(zhì)詳見表1。

表1 水泥土的物理性質(zhì)表

1.2 深層水泥攪拌樁施工特點(diǎn)

深層水泥攪拌樁施工速度快、無噪音、無振動，施工過程中不需取出地層中土體，對地層土無擾動、不縮頸、無地層隆起現(xiàn)象，不需支護(hù)或抽降水，對相鄰建構(gòu)筑物安全無影響，施工質(zhì)量極易控制，造價低，具有較好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

1.3深層水泥攪拌樁應(yīng)用

深層水泥攪拌樁廣泛應(yīng)用于工業(yè)、民用建筑、公路、鐵路、碼頭和水利等工程領(lǐng)域。1998年長江大洪水之后，深層水泥攪拌法在水利建設(shè)中得到迅速應(yīng)用。我省的信邑溝水庫、泔河水庫、西郊水庫、土橋水庫和交口南干渠等工程均采用了水泥攪拌樁加固地基、防止?jié)B漏和維護(hù)支擋。

2 深層水泥攪拌樁質(zhì)量檢驗(yàn)方法

深層水泥攪拌樁的質(zhì)量檢驗(yàn)主要包括:樁徑、樁長、樁體均勻性、樁體強(qiáng)度、單樁承載力以及復(fù)合地基承載力等內(nèi)容。在我國，工業(yè)、民用建筑、公路、鐵路、冶金等行業(yè)，各自都有自己的質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。盡管各行業(yè)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)不完全相同，但歸納起來不外乎有以下幾種主要檢測方法。

2.1 輕型動力觸探(N10)檢驗(yàn)樁身均勻性判斷樁身強(qiáng)度

成樁后3 d內(nèi)，用輕便觸探器鉆取樁身加固土樣，觀察攪拌均勻程度，同時根據(jù)樁土輕便觸探基數(shù)(N10)用對比法判斷樁身強(qiáng)度。檢驗(yàn)數(shù)量為已施工總樁數(shù)的1%，且不少于3根。

2.2 開挖檢驗(yàn)樁的直徑和均勻性

成樁7 d后，淺部開挖樁頭，深度宜超過停漿(灰)面以下0.5 m，量測成樁直徑，目測檢查攪拌的均勻性。檢查數(shù)量為總樁數(shù)的5%。

2.3 小應(yīng)變動測法檢驗(yàn)測樁長和成樁均勻性

通過安裝于樁頂?shù)膫鞲衅鳎鶕?jù)波動理論和振動理論以及應(yīng)力波在樁體內(nèi)的傳播與反射的固有規(guī)律，確定樁體的勻質(zhì)性、實(shí)際樁長、缺損性質(zhì)和缺陷位置。檢查數(shù)量為總樁數(shù)的5%。

2.4 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)檢驗(yàn)樁體的強(qiáng)度

成樁28 d后，在樁體上截取試件送試驗(yàn)室做無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，以檢驗(yàn)樁體的整體強(qiáng)度，并填報(bào)樁體無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)報(bào)告。檢驗(yàn)數(shù)量為總樁數(shù)的2‰，且不少于3根。

2.5 載荷試驗(yàn)檢驗(yàn)地基承載力

成樁28 d后，采用復(fù)合地基載荷試驗(yàn)或單樁載荷試驗(yàn)檢驗(yàn)地基承載力。檢驗(yàn)數(shù)量為樁總數(shù)的0.5% ～1%，且每項(xiàng)單體工程不應(yīng)小于3點(diǎn)。

3 質(zhì)量檢驗(yàn)方法在水利工程中的應(yīng)用

對深層水泥攪拌樁質(zhì)量檢驗(yàn)，水利行業(yè)目前還沒有統(tǒng)一的規(guī)定，工作基本都是參照其他行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。但有的沒有結(jié)合水利工程的特點(diǎn)，有的檢驗(yàn)方法選用不當(dāng)，有的檢驗(yàn)方法單一沒有輔助其它方法驗(yàn)證，甚至出現(xiàn)了把合格的樁檢驗(yàn)成為不合格的樁，不僅造成工程投資增大、工期延長，而且還出現(xiàn)建設(shè)各方關(guān)系不和諧等現(xiàn)象。下面以三個實(shí)例來說明深層水泥攪拌樁質(zhì)量檢驗(yàn)方法在水利工程中的應(yīng)用。

3.1 信邑溝水庫攪拌樁質(zhì)量檢驗(yàn)

水庫壩前飽和淤泥土承載力60 kpa，以下土層基本承載力為120 kpa。設(shè)計(jì)選用了14.5 m長水泥攪拌樁作為淤泥開挖基坑圍封的支擋結(jié)構(gòu)和壩腳阻滑體，在開挖基坑前形成一道防滲帷幕便于換填土施工。施工過程中采用輕型動力觸探(N10)檢查樁身均勻性并判斷樁身強(qiáng)度。采用輕便觸探器鉆取了20根樁身加固土樣，觀察攪拌土都很均勻，樁身加固土輕便觸探擊數(shù)(N10)平均值大于36擊，而樁間土擊數(shù)(N10)平均值僅為6擊，用對比法判斷樁身強(qiáng)度比樁間土強(qiáng)度提高了6倍;淺部開挖了80根攪拌樁，經(jīng)量測樁直徑為520 mm，且攪拌均勻;成樁28 d后，在四根樁體上截取了48件試件送試驗(yàn)室做無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，樁體無側(cè)限抗壓強(qiáng)度平均值為2 100 kpa;同時采用小應(yīng)變動測法檢測了80根樁的樁長和樁體均勻性，檢測結(jié)果有78根樁為Ⅰ類樁，2根樁為Ⅱ類樁，樁長14.5 m。經(jīng)檢驗(yàn)攪拌樁各項(xiàng)指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求，很快進(jìn)入了下階段施工。

3.2 涇惠渠西郊水庫溢洪道邊墻基礎(chǔ)攪拌樁質(zhì)量檢驗(yàn)

溢洪道地層主要為含砂輕、中、粉質(zhì)壤土及輕粉質(zhì)砂壤土，承載力100 kpa，設(shè)計(jì)要求對地基土進(jìn)行加固處理，使承載力達(dá)到200 kpa，經(jīng)過方案比較，選用了8 m長水泥攪拌樁。施工過程中采用輕型動力觸探(N10)檢查了樁身均勻性并判斷樁身強(qiáng)度、開挖檢查了攪拌樁的直徑和均勻性，小應(yīng)變動測法檢測了樁長和成樁均勻性，在樁體上截取試件檢測了無側(cè)限抗壓強(qiáng)度。因?qū)Τ休d力要求高，成樁28d后采用復(fù)合地基載荷試驗(yàn)檢測了地基承載力，經(jīng)檢驗(yàn)攪拌樁各項(xiàng)指標(biāo)都滿足設(shè)計(jì)要求，也很快進(jìn)入了下階段施工。

3.3 靖邊土橋水庫攪拌樁質(zhì)量檢驗(yàn)

該工程地質(zhì)及設(shè)計(jì)要求和信邑溝水庫相似，壩前飽和淤泥土承載力60 kpa，地下水位埋深0.5 m，設(shè)計(jì)樁長14.5 m，施工過程中嚴(yán)格按照施工規(guī)范及設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工，并有監(jiān)理監(jiān)督。施工過程中采用開挖和輕型動力觸探(N10)檢查攪拌樁的直徑、均勻性并判斷樁身強(qiáng)度。經(jīng)檢驗(yàn)直徑、均勻性及樁身強(qiáng)度均滿足要求。但驗(yàn)收時某水利檢測單位僅采用了150 m巖心鉆機(jī)鉆芯抽樣來檢測樁長和樁體質(zhì)量，共抽樣12個點(diǎn)，在樁體上進(jìn)行鉆芯取樣，結(jié)果在鉆探至7 m深左右時取出的樣中基本都是天然土而沒有水泥土，于是檢測單位就定性為施工樁長只有7 m的結(jié)論。經(jīng)建設(shè)單位、監(jiān)理單位和施工單位對地質(zhì)和施工情況進(jìn)行全面分析后，認(rèn)為樁長及質(zhì)量沒有問題，可能是檢測方法不當(dāng)而形成了錯誤結(jié)論，建議檢測方采用小應(yīng)變檢測法復(fù)檢，而檢測方卻認(rèn)為檢測方法正確而拒絕復(fù)檢。后來，施工單位委托了某人工地基檢測站對該工程抽取了30根樁進(jìn)行了小應(yīng)變檢測，檢測結(jié)果有28根樁為Ⅰ類樁，2根樁為Ⅱ類樁，樁長均達(dá)到了 14.5 m。說明攪拌樁長度和均勻性均滿足要求。但檢測方拒不認(rèn)可此結(jié)論，堅(jiān)持認(rèn)為鉆芯抽樣的準(zhǔn)確性，致使工地繼續(xù)停工，給施工單位帶來不良影響和很大的經(jīng)濟(jì)損失。為了準(zhǔn)確檢驗(yàn)樁基質(zhì)量，施工單位不得不克服復(fù)雜地質(zhì)困難，對檢測方鉆芯抽樣過的認(rèn)為樁長不夠的樁進(jìn)行沉管抽水開挖，取出樁體，以直觀檢查樁長，結(jié)果是每下挖1m深，抽芯鉆孔就偏向樁外緣10 mm，當(dāng)挖至7 m深時抽芯鉆孔全部偏離樁體進(jìn)入天然土中，7 m以下仍存在著完好無損的攪拌樁。而取出的樁體無論是樁徑、強(qiáng)度和均勻性均滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，經(jīng)四方現(xiàn)場查勘，認(rèn)定樁質(zhì)量合格。但因此事工期整整延誤了四個月，造成了很大的經(jīng)濟(jì)損失。為此，有必要統(tǒng)一檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)語

在水利工程在選用適當(dāng)?shù)纳顚铀鄶嚢铇顿|(zhì)量檢驗(yàn)方法，不僅是判定攪拌樁質(zhì)量合格與否的先決條件，而且也直接影響工程造價和工期。

在攪拌樁質(zhì)量檢驗(yàn)中應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求合理選用有技術(shù)含量、不易產(chǎn)生較大誤差、工程領(lǐng)域普遍認(rèn)可的、有成熟經(jīng)驗(yàn)且經(jīng)濟(jì)合理的檢測方法;對樁體均勻程度可用輕型動力觸探(N10)、小應(yīng)變動測法和開挖目測來檢查;對樁體的直徑可通過開挖量測檢查;對樁體的長度、缺損性質(zhì)和缺陷位置，可用小應(yīng)變動測法來檢查;對樁體強(qiáng)度可用輕型動力觸探(N10)、在樁體上截取試件送試驗(yàn)室做無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)來檢查;對重要工程的地基承載力，可采用載荷試驗(yàn)來檢查;抽芯檢查存在工作量大、效率低、難度大、進(jìn)度慢、鉆孔垂直度無法保證，樁體下部易偏出，結(jié)果不準(zhǔn)，另外在取樣過程中易破碎，取出的試件做強(qiáng)度試驗(yàn)很難保證其真實(shí)性，因此抽芯的質(zhì)量檢測與評價要輔助其它方法。

［1］建筑地基處理技術(shù)規(guī)范.JGJ 79—2002.

［2］粉體攪拌法加固軟弱土層技術(shù)規(guī)范.TB 10113—96.

［3］軟土地基深層攪拌加固法技術(shù)規(guī)程.YBJ 225—91.

［4］白日升.粉體攪拌法的應(yīng)用［M］.北京:中國鐵道出版社.1998.10.

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1004－1184(2012)05－0200－02

2012－08－13

吳長江(1966－)，男，陜西商南人，工程師，主要從事水利工程勘察設(shè)計(jì)施工及管理工作。