郭凱榮

（廈門合誠工程檢測(cè)有限公司，福建 廈門 361000）

0 引言

鉆芯法具有效率高、直觀、準(zhǔn)確、代表性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在水泥攪拌樁質(zhì)量的檢測(cè)中應(yīng)用十分廣泛。操作方法是：用液壓操縱的高速工程地質(zhì)鉆機(jī)向樁體鉆取芯樣，采用無側(cè)限抗壓試驗(yàn)對(duì)芯樣強(qiáng)度及樁體的性能進(jìn)行測(cè)試，并匯總各項(xiàng)檢測(cè)數(shù)據(jù)，然后根據(jù)這些數(shù)據(jù)對(duì)水泥攪拌樁的質(zhì)量做出客觀評(píng)價(jià)。本文結(jié)合實(shí)際案例工程，分析該方法的應(yīng)用要點(diǎn)及檢測(cè)效果。

1 工程概況

1.1 基本情況

某永久護(hù)岸工程，分北段護(hù)岸、南段護(hù)岸、西段護(hù)岸三段，長度分別為918.5m、3648.0m、3101.6m，總長7668.1m。護(hù)岸施工現(xiàn)場(chǎng)均存在軟基，采用水泥攪拌樁施工工藝進(jìn)行加固，設(shè)計(jì)樁身強(qiáng)度≥2.5MPa（90d），樁徑統(tǒng)一為Ф700mm。

1.2 地質(zhì)狀況

該項(xiàng)目樁號(hào)K0+000~K7+668 段由北往南，境內(nèi)地勢(shì)低平，地表以人工填土及耕植土為主；地面標(biāo)高一般在1.06～3.40m；場(chǎng)地內(nèi)微地貌主要以人工開挖的魚塘、耕地、水庫、灌溉水渠、公路、溝壟為主，地表主要為人工填土及耕植土。

工程沿線地處海河下游，河流渠道縱橫，坑塘洼淀廣泛分布。根據(jù)地質(zhì)勘察單位對(duì)沿線的地質(zhì)勘察資料顯示，本段路基淺層普遍存在厚度1.5~7.0m的軟土層，力學(xué)性能差，對(duì)路基的承載力及穩(wěn)定性影響較大，因此該段采用水泥攪拌樁進(jìn)行施工。

2 試件取樣操作要點(diǎn)

水泥攪拌樁到達(dá)齡期以后，為了能夠反映其真實(shí)的強(qiáng)度，鉆取試樣過程中需要考慮以下幾個(gè)因素：

（1）鉆取芯樣宜采用液壓操縱的高速工程地質(zhì)鉆機(jī)，并配備相應(yīng)的水泵、孔口管、擴(kuò)孔器、卡簧、扶正穩(wěn)定器及可撈取松軟渣樣的鉆具。宜采用雙管單動(dòng)或更有利于提高芯樣采取率的鉆具，以減少對(duì)樁體芯樣造成的擾動(dòng)。同時(shí)鉆桿應(yīng)順直，鉆桿直徑宜為50mm。

（2）鉆機(jī)應(yīng)根據(jù)樁身設(shè)計(jì)強(qiáng)度選用合適的薄壁合金鋼鉆頭或金剛石鉆頭，鉆頭外徑不宜小于91mm。

（3）芯樣從取樣器中推出時(shí)應(yīng)平穩(wěn)，嚴(yán)禁試樣受拉、受彎。從鉆具取出后應(yīng)放在平坦的地面并順序堆放，可考慮用固定長度的PVC 管或者芯樣箱來保存。同時(shí)用塑料薄膜包封完整，避免水分蒸發(fā)。芯樣在運(yùn)送和保存過程中應(yīng)避免壓、震、曬、凍，并防止試樣失水或吸水。

（4）鋸切芯樣試件用的鋸切機(jī)應(yīng)具有冷卻系統(tǒng)和夾緊裝置，且芯樣試件端面的補(bǔ)平器和磨平機(jī)應(yīng)滿足芯樣制作的要求。

3 芯樣試件抗壓強(qiáng)度的計(jì)算與分析

試件高徑比取1∶1，直徑不小于70mm，鉆芯取樣后對(duì)芯樣做密封處理。按照《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》（JGJ 106）的相關(guān)規(guī)定加工，使芯樣具備檢測(cè)的條件。芯樣制作完成后，用高精度小型壓力機(jī)做抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，設(shè)備的額定壓力不超過預(yù)估壓力的5倍。

3.1 抗壓強(qiáng)度的計(jì)算

芯樣試件的抗壓強(qiáng)度按照下式計(jì)算：

式中：fcu——芯樣試件抗壓強(qiáng)度，MPa；

d——芯樣試件的平均直徑，mm；

P——試驗(yàn)測(cè)得的破壞荷載，N。

3.2 平均強(qiáng)度、標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)的計(jì)算

在評(píng)價(jià)樁身強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)取樁身芯樣試件抗壓強(qiáng)度代表值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并按下列公式分別計(jì)算平均強(qiáng)度、標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)。計(jì)算方法如下：

3.3 檢測(cè)數(shù)據(jù)的分析

（1）每組試驗(yàn)均有3 塊試件，樁身芯樣試件抗壓強(qiáng)度代表值應(yīng)按1組3塊試件強(qiáng)度值的平均值確定，水泥土芯樣試件抗壓強(qiáng)度代表值應(yīng)取各段水泥土芯樣試件抗壓強(qiáng)度代表值的最小值。

（2）綜合考慮動(dòng)力觸探結(jié)果、芯樣特征等信息，對(duì)樁底持力層的性狀做出評(píng)價(jià)。

樁身均勻性主要根據(jù)芯樣特征進(jìn)行等級(jí)評(píng)定，通常分為良好、一般、差3個(gè)級(jí)別，具體如表1所示。

表1 樁身均勻性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

4 水泥攪拌樁鉆芯法檢測(cè)質(zhì)量評(píng)價(jià)

鉆孔取芯法是一種直觀可靠的水泥攪拌樁質(zhì)量檢測(cè)方法。該法在樁體上取芯，截取一定數(shù)量的水泥土芯樣進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，鉆取持力層芯樣對(duì)持力層性狀進(jìn)行驗(yàn)證，從而對(duì)成樁質(zhì)量進(jìn)行綜合判定。

4.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案

為了探索在沿海地區(qū)特定的土質(zhì)條件下水泥摻量和攪拌水平的高低對(duì)成樁質(zhì)量的影響,本文選擇標(biāo)準(zhǔn)試樁和缺陷試樁進(jìn)行質(zhì)量分析。

（1）土層分布。土層1：粉質(zhì)黏土夾粉土，可塑狀態(tài)，厚5.2m；土層2：淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，軟塑～可塑,厚2.2m；土層3：粉質(zhì)黏土，可塑，厚度4.0m；土層4：粉質(zhì)黏土，硬塑，厚度超過6.0m。

（2）試樁設(shè)計(jì)：本次試驗(yàn)的設(shè)計(jì)內(nèi)容是在配合比試驗(yàn)和施工工藝試樁的基礎(chǔ)上，對(duì)典型土層段施工的試樁進(jìn)行鉆芯檢測(cè)。標(biāo)準(zhǔn)試樁T0，工藝性試樁設(shè)計(jì)5 種組合，編號(hào)分別為：T1、T2、T3、T4、T5。每組試樁設(shè)計(jì)2根，共12根，樁長均為12m。樁端進(jìn)入持力層粉質(zhì)黏土1m。水泥摻量在12%～18%之間,采用兩攪兩噴或者四攪兩噴的施工工藝。標(biāo)準(zhǔn)試樁和工藝性試樁的施工嚴(yán)格按試驗(yàn)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，試樁結(jié)果見表2。

表2 標(biāo)準(zhǔn)試樁和工藝性試樁的設(shè)計(jì)結(jié)果

（3）取芯檢測(cè)：標(biāo)準(zhǔn)試樁和工藝性試樁檢測(cè)齡期均選在90d 進(jìn)行，取芯進(jìn)尺每次不大于1.5m，抗壓強(qiáng)度試件3 組，根據(jù)抗壓強(qiáng)度結(jié)果代表值和取芯率對(duì)各試樁進(jìn)行評(píng)分。

（4）評(píng)分方法：標(biāo)準(zhǔn)試樁的綜合分為100 分，其余各組工藝性試樁按各層取芯率和強(qiáng)度代表值占標(biāo)準(zhǔn)試樁對(duì)應(yīng)的百分比分別評(píng)定。

4.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

現(xiàn)場(chǎng)對(duì)6 組試樁進(jìn)行了取芯質(zhì)量檢測(cè)，根據(jù)上述評(píng)分辦法分別對(duì)試樁進(jìn)行質(zhì)量分析，評(píng)分結(jié)果見表3。

表3 標(biāo)準(zhǔn)試樁和工藝性試樁綜合評(píng)分結(jié)果

由表3分析可知，標(biāo)準(zhǔn)試樁T0采用兩攪兩噴施工工藝，水泥摻量按標(biāo)準(zhǔn)15%，取芯率和強(qiáng)度代表值評(píng)分結(jié)果均為100分。試樁T1水泥摻量不變，通過增加攪拌次數(shù)，采用四攪兩噴施工工藝時(shí)，發(fā)現(xiàn)強(qiáng)度代表值和取芯率均略有所提高，結(jié)果評(píng)分分別為103分和106分。試樁T2攪拌噴漿次數(shù)不變，水泥摻量降低3%，評(píng)分結(jié)果顯著下降，只有91分和89分。試樁T3水泥摻量降低3%，增加攪拌次數(shù)，評(píng)分結(jié)果有所下降，分別為95 分和93分。試樁T4水泥摻量增加3%，攪拌噴漿次數(shù)不變，強(qiáng)度代表值和取芯率均有明顯提高。試樁T5水泥摻量提高和攪拌次數(shù)都增加，強(qiáng)度代表值和取芯率顯著提高。通過以上研究結(jié)果表明，水泥攪拌樁施工過程中水泥與土是否攪拌均勻這一環(huán)節(jié)至關(guān)重要，有時(shí)還比單純?cè)黾铀鄵搅扛佑欣┕ぶ袘?yīng)尤其注意。

5 結(jié)束語

鉆芯法是水泥攪拌樁質(zhì)量檢驗(yàn)中的重要方法，不僅效率高，而且能準(zhǔn)確反映樁體完整性、樁長、攪拌均勻性、結(jié)構(gòu)連續(xù)性、持力層性狀等方面的情況。鉆芯法涉及到的作業(yè)內(nèi)容多，過程中需要試驗(yàn)人員嚴(yán)格按照鉆芯法規(guī)范進(jìn)行操作，取出的芯樣才具有完整性和代表性。施工過程中，同時(shí)也可結(jié)合單樁抗壓靜載荷和復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)檢驗(yàn)樁身的承載力，最后才能對(duì)水泥攪拌樁的質(zhì)量做出準(zhǔn)確的、全面的評(píng)價(jià)分析。