大伙房水庫輸水工程粉噴樁檢測方法

周慶瑜，周慶玉

（1.水利部松遼水利委員會，吉林 長春 130021；2.黑龍江省水利科學(xué)研究院，黑龍江 哈爾濱 150080）

1 場區(qū)工程地質(zhì)條件概述

大伙房水庫輸水（二期）工程是從遼寧省撫順市的大伙房水庫向撫順、沈陽、遼陽、鞍山、營口、盤錦等六城市輸水的一項(xiàng)大型輸水工程。營口盤錦段存在不良地層—淤泥質(zhì)土層，其承載力值較低，設(shè)計(jì)采用粉噴樁進(jìn)行加固處理，施工段總長10 km。按照合同規(guī)定，在每個(gè)單元工程施工結(jié)束28 d后進(jìn)行成樁質(zhì)量檢測。

該段屬下遼河沖積平原，為近代退海之地，區(qū)內(nèi)地形平坦，地勢略呈北高南低。本區(qū)地下水類型為第四系孔隙潛水，主要接受大氣降水的補(bǔ)給，其水位受季節(jié)影響變化較大。沿線地下水化學(xué)類型為重碳酸-硫酸鈣鎂型水，pH=6.7，屬中性水，地下水對混凝土無腐蝕性，對鋼結(jié)構(gòu)有弱腐蝕性。

2 基本設(shè)計(jì)參數(shù)

樁體無側(cè)限抗壓強(qiáng)度平均值不得小于1.0 MPa（成樁28 d后），復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值不得小于80 kPa。此外樁長、樁徑均不小于設(shè)計(jì)值。

3 檢測工作

本次檢測工作內(nèi)容為：樁間土密實(shí)度檢測，成樁28 d后的樁體強(qiáng)度、完整性和均勻性檢測，單樁承載力和復(fù)合地基承載力檢測等。根據(jù)合同文件的要求，在滿足施工質(zhì)量檢測要求的前提下，為便于檢測，每一單元隨機(jī)將3根樁制樁至地面（無空樁段），并選用了如下檢測方法：

1）現(xiàn)場檢測方法。反射波法，進(jìn)行樁體完整性和均勻性的檢測；鉆探法，進(jìn)行樁體取芯和樁間土取樣；標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)法，進(jìn)行樁間土密實(shí)度檢測；靜力載荷試驗(yàn)法，確定單樁和復(fù)合地基承載力；附加質(zhì)量法，進(jìn)行樁體和樁間土處理效果（承載力）檢測；通過挖樁頭，現(xiàn)場量測樁徑及樁軸線偏差，用經(jīng)緯儀量測鉆桿傾斜度，根據(jù)現(xiàn)場施工記錄計(jì)算單樁噴灰量。

2）室內(nèi)試驗(yàn)方法。進(jìn)行樁體無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)和樁間土室內(nèi)物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)。

4 檢測成果及分析

4.1 樁間土檢測

1）淤泥質(zhì)土層承載力

據(jù)遼寧省DB21/907-2005《建筑地基基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范》，淤泥質(zhì)土層（淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層和淤泥質(zhì)粘土層）地基承載力特征值主要依據(jù)天然含水量確定。各單元淤泥質(zhì)土層承載力特征值見表1。

2）粘性土層地基承載力（粉質(zhì)粘土層或粘土層）

根據(jù)GB50021-2001《巖土工程勘察規(guī)范》和DB21/907-2005規(guī)范，各單元實(shí)樁段粘性土層地基承載力特征值，由標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)和室內(nèi)試驗(yàn)物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)（孔隙比和液性指數(shù)）綜合確定，并主要依據(jù)DB21/907-2005規(guī)范確定承載力特征值。

粉質(zhì)粘土層或粘土層標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)建議值3.7～6.5，由此確定的該層地基承載力特征值為97～130 kPa。粉質(zhì)粘土層或粘土層孔隙比0.80～0.94，液性指數(shù)0.64～1.09，依據(jù)這兩個(gè)指標(biāo)確定的地基承載力特征值最小值為82 kPa，最大值為 160 kPa。

4.2 樁體檢測

4.2.1 樁體完整性

粉噴樁樁體質(zhì)量評價(jià)可分為四類：

Ⅰ類樁：波形規(guī)則衰減，樁體結(jié)構(gòu)完整，成樁均勻性好。

Ⅱ類樁：波形略有畸變，但樁底反射清晰，局部攪拌不均，缺陷程度較小，樁體波速正常，成樁均勻性較好。

Ⅲ類樁：波形有畸變，缺陷程度較大，波速偏低，成樁均勻性較差。

Ⅳ類樁：波形嚴(yán)重畸變，相應(yīng)樁體缺陷為斷樁等，該類樁一般不能使用，必須進(jìn)行處理。

根據(jù)反射波法檢測成果，檢測的37根樁中，Ⅰ類樁23根，Ⅱ類樁14根，樁體結(jié)構(gòu)較完整。

4.2.2 樁體強(qiáng)度

本次共對10個(gè)單元22根樁進(jìn)行樁身取芯檢測工作，這10個(gè)單元分別為：DSS2G-14-18分部的20單元和DSS2G-14-19的 1—3單元、10—13單元、18—19單元。取芯部位為實(shí)樁頂1.5 m左右深度范圍，按0～0.5 m，0.5～1.0 m，1.0～1.5 m控制，共3組，每組室內(nèi)制件3塊進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。經(jīng)檢測，各單元單樁樁體無側(cè)限抗壓強(qiáng)度1.1～10.4 MPa，均滿足設(shè)計(jì)要求。

4.3 單樁承載力

單樁承載力特征值主要依據(jù)附加質(zhì)量法確定，并參照靜力載荷試驗(yàn)法的檢測成果。

1）附加質(zhì)量法：據(jù)物探動力測試成果，單樁承載力最大值為163 kN，最小值為82 kN，平均值為122 kN。

2）靜力載荷試驗(yàn)法：據(jù)靜力載荷試驗(yàn)成果，單樁承載力特征值建議值為80 kN。

4.4 復(fù)合地基承載力

據(jù)JGJ79-2002《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》，本次復(fù)合地基承載力特征值的確定主要采用公式計(jì)算法，公式如下：

式中：fspk——復(fù)合地基承載力特征值，kPa；β——樁間土承載力折減系數(shù)，取0.75～0.95；fsk——處理后樁間土承載力特征值，kPa；m——樁土面積置換率，%。其中m按下式計(jì)算：

表1 各單元樁間淤泥質(zhì)土層承載力特征值

表2 復(fù)合地基承載力特征值及壓縮模量

式中：d——樁身平均直徑，取0.5 m；de——單樁分擔(dān)的處理面積的等效圓直徑，按近似等邊三角形布樁計(jì)算，de=1.05S，S為樁間距，取1.41 m。經(jīng)計(jì)算，m=11.4%。

經(jīng)計(jì)算，各單元復(fù)合地基，持力層（淤泥質(zhì)土層）承載力特征值最小值為91.2 kPa，最大值為140.6 kPa，均滿足質(zhì)量要求。下臥層（粉質(zhì)粘土層或粘土層）承載力特征值最小值為115.3 kPa，最大值為178.0 kPa。各單元復(fù)合地基承載力特征值見表1。

4.5 復(fù)合地基壓縮模量

復(fù)合地基的壓縮模量主要依據(jù)JGJ79-2002規(guī)范，采用如下公式計(jì)算：

式中：Esp——復(fù)合土層的壓縮模量，MPa；Ep——粉噴樁的壓縮模量，MPa，本次計(jì)算取100 fcu；Ep——樁間土層的壓縮模量，MPa；m——樁土面積置換率，取0.114。

由于未進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)試塊的抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，fcu值僅由式Ra=ηfcuAp（η=0.3，Ap=0.785 m2）導(dǎo)出，以粗略估算Ep值，Ra值見表1，為了計(jì)算安全考慮，本次均取最小值80 kN。經(jīng)計(jì)算，fcu=340 kPa，則 Ep=34 MPa。

各單元持力層（淤泥質(zhì)土層）復(fù)合土層壓縮模及其下臥層（粘性土層）復(fù)合土層的壓縮模量計(jì)算結(jié)果見表2。

5 結(jié)語

1）各單元單樁樁體完整性較好。實(shí)際樁體無側(cè)限抗壓強(qiáng)度1.1～10.4 MPa，均符合設(shè)計(jì)要求。

2）復(fù)合地基持力層（淤泥質(zhì)土）的地基承載力介于92.6～128.1 kPa；其下臥層（粘性土）的地基承載力介于104.7～167.8 kPa。均滿足設(shè)計(jì)要求。復(fù)合地基持力層（淤泥質(zhì)土）的壓縮模量介于6.0～8.4 MPa；其下臥層（粘性土）的壓縮模量介于7.0～12.0 MPa。

3）多種檢測手段在樁基質(zhì)量檢測中的綜合應(yīng)用，為檢測成果的質(zhì)量提供了科學(xué)依據(jù)和保證，已經(jīng)在施工中得到重視，目前的檢測手段也比較成熟了。但考慮到其檢測周期較長，在施工工期較為緊張的情況下，如何選擇適宜本工程的檢測方法是很重要的，建議選擇以一種方法為主，其它方法為輔的檢測方案，即節(jié)省時(shí)間又能保證檢測質(zhì)量。

[1]《大伙房水庫輸水(二期)工程營口盤錦段基礎(chǔ)處理粉噴樁質(zhì)量檢測報(bào)告》（DSS2G-14-18、DSS2G-14-19）.

[2]JGJ79-2002，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].

[3]TB10113-96，粉體噴攪法加固軟弱土層技術(shù)規(guī)范[S].

[4]JGJ106-2003，建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范[S].

[5]李丕武.地基承載力動測的附加質(zhì)量法[J].地球物理學(xué)報(bào)，1993，36（5）.