淺談水泥土攪拌樁的質(zhì)量檢驗(yàn)

陳 挺

(浙江省水利河口研究院,浙江 杭州 310020)

水泥土攪拌樁是一種建筑地基處理技術(shù),它是通過(guò)特制的深層攪拌機(jī)械在土層深處就地將軟土和水泥強(qiáng)制拌和,使軟土硬結(jié)而提高地基強(qiáng)度。它具有施工速度快,施工中無(wú)噪音、無(wú)振動(dòng),對(duì)環(huán)境無(wú)污染,投資省等優(yōu)點(diǎn)。由于浙江省沿海地區(qū)淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)黏土及飽和性土等軟土地基分布普遍,在工作中常遇到水泥攪拌樁的質(zhì)量檢測(cè)問(wèn)題。

1 水泥土攪拌樁特點(diǎn)及目前質(zhì)量檢驗(yàn)的主要方法

目前拌制水泥土攪拌樁一般選用的是32.5級(jí)普通硅酸鹽水泥,摻合比12%～18%,既不屬于柔性樁 (如砂石樁),又不同于常見(jiàn)的混凝土樁 (屬剛性樁),有人稱它為“半柔性樁”,它具有以下特點(diǎn):

強(qiáng)度低。水泥土的強(qiáng)度與軟土的種類、成分、含水率、有機(jī)質(zhì)含量有很大關(guān)系。在淤泥、淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)黏土及飽和性土中強(qiáng)度一般為1.4～2.5 MPa。

強(qiáng)度增加速度慢。與混凝土不同,混凝土標(biāo)準(zhǔn)齡期為28 d,拌制后7 d可達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度的70%。而水泥土的標(biāo)準(zhǔn)齡期達(dá)90 d。30 d強(qiáng)度才達(dá)到65%左右。

不均勻性。受土的種類、含水率、深度及復(fù)拌次數(shù)等影響,1根攪拌樁中同一高程、不同深度間不均勻情況較明顯。在淺部開(kāi)挖時(shí)通常可以看到由于不均勻造成的 “水泥結(jié)核”,或呈同心圓狀的“千層餅”現(xiàn)象。

按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JGJ 79—2002《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(以下簡(jiǎn)稱“規(guī)范”),目前國(guó)內(nèi)比較認(rèn)可的水泥土攪拌樁質(zhì)量檢驗(yàn)方法有以下幾種:

(1)成樁7 d后,淺部開(kāi)挖檢查,或進(jìn)行基槽開(kāi)挖,目測(cè)水泥土的均勻性、量測(cè)樁的直徑;

(2)成樁3 d內(nèi)進(jìn)行輕型動(dòng)力觸探 (N10)試驗(yàn),檢查不同深度樁的均勻性;

(3)對(duì)樁進(jìn)行鉆孔取芯,進(jìn)行芯樣抗壓強(qiáng)度試驗(yàn),實(shí)測(cè)水泥土強(qiáng)度;

(4)進(jìn)行復(fù)合地基載荷試驗(yàn)和單樁載荷試驗(yàn),檢驗(yàn)豎向承載力。

2 質(zhì)量檢驗(yàn)現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

上述4種方法中,淺部開(kāi)挖、基槽開(kāi)挖一般屬于工程自檢,質(zhì)量評(píng)定的檢驗(yàn)一般是后3種,工作中常遇到一些困難或問(wèn)題,供探討。

2.1 輕型動(dòng)力觸探 (N10)試驗(yàn)

輕型動(dòng)力觸探(N10)試驗(yàn)設(shè)備主要由觸探桿、10 kg的穿心錘及1個(gè)置于觸探桿中的錘墊組成。穿心錘在距錘墊50 cm高處自由落體擊打錘墊,致使探桿下沉,同時(shí)記錄觸探桿每下沉30 cm的錘擊數(shù)。通過(guò)連續(xù)擊打,比較不同深度觸探桿每下沉30 cm的錘擊數(shù),檢查水泥土攪拌樁 (以下簡(jiǎn)稱 “攪拌樁”)的均勻性。

由于攪拌樁成樁初期強(qiáng)度增長(zhǎng)相對(duì)較快,穿心錘擊打時(shí)落錘的能量較小,因此規(guī)范要求試驗(yàn)在成樁3 d內(nèi)進(jìn)行,實(shí)際連續(xù)觸探深度一般≤4 m。一般的攪拌樁長(zhǎng)度約為10～15 m,若只檢驗(yàn)了4 m,則4 m以下樁的均勻性便不可知。檢驗(yàn)時(shí)可以配置地質(zhì)鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔、增加觸探桿數(shù)量(長(zhǎng)度),從而增加觸探深度來(lái)解決,但失去了這種檢驗(yàn)方法簡(jiǎn)易、快捷的優(yōu)點(diǎn)、成本也會(huì)大大提高,一般較少采用。

進(jìn)行輕型動(dòng)力觸探 (N10)試驗(yàn)基本目的是通過(guò)分析觸探桿下沉的錘擊數(shù),檢查樁身在不同深度的均勻性,可以用錘擊數(shù)、均方差、離散系數(shù)來(lái)分析,通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析,可以對(duì)攪拌樁均勻性進(jìn)行評(píng)判。

2.2 鉆孔取芯抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)

鉆孔取芯試驗(yàn)要求在成樁后的28 d后進(jìn)行,通過(guò)鉆取水泥土芯樣,檢測(cè)樁長(zhǎng),了解樁的連續(xù)性;通過(guò)抗壓強(qiáng)度試驗(yàn),獲得實(shí)際水泥土強(qiáng)度數(shù)值,也了解了不同深度樁身的均勻性。

實(shí)際工作中,由于水泥土強(qiáng)度比較低,為了減輕鉆頭鉆進(jìn)時(shí)芯樣的損傷,需選擇立軸最大鉆壓比較小的鉆機(jī)(如XY-1型);選用雙管單動(dòng)取樣器鉆取芯樣;在制作芯樣試塊時(shí)選擇對(duì)切削面摩阻較小的器具。

攪拌樁成樁過(guò)程中,樁頂中心(噴漿或噴粉口)往往存在缺少水泥的 “噴灰 (漿)盲區(qū)”,鉆芯開(kāi)孔位置也須予以重視。一般鉆桿開(kāi)孔口應(yīng)選在2/5樁徑處。由于大多數(shù)攪拌樁直徑為500 mm或600 mm,2/5樁徑處開(kāi)孔距樁邊僅為15～18 cm,鉆芯時(shí)須注意鉆桿豎直,不然會(huì)發(fā)生偏離樁身的情況。

由于水泥土的不均勻性、水泥土強(qiáng)度較低以及鉆芯操作不當(dāng),可能出現(xiàn)取出的芯樣差別甚大的情況,特別是在含水率高的淤泥地基,既有較好的結(jié)硬的柱狀、塊狀,也有夾雜未結(jié)硬的軟體,甚至是散體一堆,使評(píng)判成了難題。實(shí)際工程檢測(cè)中,往往選取其中結(jié)硬的柱狀體加工成試塊,這樣所得的芯樣強(qiáng)度值失去了代表性,不能真實(shí)反映攪拌樁的質(zhì)量。

2.3 復(fù)合地基載荷試驗(yàn)和單樁載荷試驗(yàn)

拌制攪拌樁的基本目的是構(gòu)成復(fù)合地基,提高地基承載力。進(jìn)行復(fù)合地基載荷試驗(yàn)可以了解經(jīng)過(guò)攪拌樁處理后的場(chǎng)址是否滿足工程要求;進(jìn)行單樁載荷試驗(yàn)可以了解攪拌樁在復(fù)合地基中的作用大小。因此進(jìn)行復(fù)合地基載荷試驗(yàn)和單樁載荷試驗(yàn),是檢測(cè)攪拌樁加固效果最可靠的方法。在《規(guī)范》中將它作為強(qiáng)制性條文,必須嚴(yán)格執(zhí)行。

但在實(shí)踐中進(jìn)行復(fù)合地基載荷試驗(yàn)和單樁載荷試驗(yàn)較少。原因有:水泥土強(qiáng)度增長(zhǎng)慢,進(jìn)行試驗(yàn)最短需28 d以后,試驗(yàn)時(shí)間較長(zhǎng),易和施工工期發(fā)生矛盾;試驗(yàn)費(fèi)用較高,與拌制攪拌樁相比技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)不合算。

3 結(jié)論及建議

鑒于上述情況,對(duì)于目前攪拌樁的質(zhì)量控制建議如下:

(1)對(duì)重要工程的攪拌樁,或工程重要部位的攪拌樁,特別是以提高豎向承載力為主的,堅(jiān)決執(zhí)行規(guī)范規(guī)定,進(jìn)行復(fù)合地基載荷試驗(yàn)和單樁載荷試驗(yàn)。

(2)設(shè)計(jì)部門要重視攪拌樁的設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)前須按要求進(jìn)行必要資料的搜集。如規(guī)范要求設(shè)計(jì)前應(yīng)鉆取工程場(chǎng)址不同深度土體樣本,進(jìn)行室內(nèi)配比試驗(yàn),為設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

(3)加強(qiáng)攪拌樁施工階段的質(zhì)量控制。實(shí)施全程施工監(jiān)管,特別對(duì)攪拌樁施工中的水泥用量、樁長(zhǎng)、攪拌頭轉(zhuǎn)數(shù)和提升速度、復(fù)攪次數(shù)、復(fù)攪深度、停漿處理方法等進(jìn)行全過(guò)程監(jiān)管。

(4)建議有關(guān)部門完善、明確攪拌樁檢驗(yàn)中的一些控制性指標(biāo)。

(5)加強(qiáng)對(duì)攪拌樁質(zhì)量檢驗(yàn)方法的研究或引進(jìn),盡快改善目前質(zhì)量檢驗(yàn)的被動(dòng)狀況。

[1]中國(guó)建筑科學(xué)研究院.JGJ 79—2002建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2002.

[2]徐建力.水泥攪拌樁質(zhì)量檢測(cè)與綜合評(píng)定方法的探討[J].市政技術(shù),2003(1):50-52.

[3]賀春玲.水泥攪拌樁檢測(cè)問(wèn)題探討 [J].工業(yè)技術(shù),2007(23):23.

[4]曾國(guó)熙,盧肇鈞.地基處理手冊(cè)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1988.