论文部分内容阅读
广东天信电力工程检测有限公司 510663
摘要：水泥搅拌桩是通过搅拌机械将水泥等固化剂与原状软土强制搅拌，使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的水泥加固体，从而达到提高地基承载力或增加土体整体性与抗渗性能的目的。本文重点分析水泥搅拌桩的质量检测。
关键词：水泥搅拌桩；质量检测；方法
水泥搅拌桩具有造价低、速度快、操作相对简单、对周围影响小等优点。至今，水泥搅拌桩被广泛应用到软土地基处理、基坑支护抗渗止水等方面中，但是水泥搅拌桩的质量方面还是存在不足，还没能够完全符合国家的相关标准。《建筑地基处理技术规范》要求在地基浅部开挖和早期轻型触探的前提下，采用复合地基载荷试验和单桩载荷试验作为承载力验收方法，对质量存在有疑点的桩采用钻芯法进行取芯检验，而对水泥搅拌桩的钻芯检测缺乏相应检测操作和评价标准；我国大部分地区参照混凝土桩钻芯法相应操作和评价标准执行钻芯检测，这对于半刚柔性的水泥搅拌桩是不符合规定的。
1影响水泥搅拌桩质量的主要因素
1.1 施工管理存在问题
影响水泥搅拌桩质量的主要原因在于施工管理。目前建筑行业出现层层分包现象，而总包单位对施工分包单位管理不到位，现场施工管理混乱，主要技术指标未按设计要求执行，桩身均匀性和连续性均无法保证；更有施工单位存在偷工减料的问题，减少水泥用量、搅拌深度和搅拌次数，施工质量极差。
1.2 施工技术存在问题
垂直度、设备仪器、水灰比、搅拌深度、搅拌速度、提升速度、喷浆量是影响搅拌桩质量的主要技术指标，而往往在施工时，施工人员对这些指标不够重视，由此影响工程质量。
1.3 地质条件原因
地质条件是影响水泥搅拌桩质量的主要难点。对于泥炭土、有机质土、塑性指数大于25的粘土、地下水丰富且渗流严重地层、地下水具有腐蚀性时，水泥搅拌桩施工容易出现质量问题。针对上述情况应通过现场试验调整施工参数，研究改进工法，采用合适添加剂、水灰比、搅拌次数等方法避免质量问题。
2水泥搅拌桩的质量检测方法优缺点
2.1 静力触探、圆锥动力触探（轻型）
静力触探（CPT）、轻型触探可判定桩体强度变化和桩身的均匀性，且其设备简单，操作方便；但该方法通常只能对成桩龄期在3～15d内桩身质量进行检验，强度发育的中后期因水泥土强度较高该方法无法试验。李国维等对试验设备和方法做改进，并研究发现前期（7d）触探数据与中期（28d）桩身强度具有良好的线性相关性，其亦指出其它地区采用此相关性模型仍需结合具体工程情况试验确定。由于水泥土强度发育受原状土性质、施工工艺参数（水泥用量、水灰比、搅拌次数等）影响，在不同地质情况、工艺参数下（原状土的扰动、水泥土的均匀性和强度发育速度等因素影响），由触探数据来推定水泥搅拌桩后期强度水平似乎很难建立联系，触探数据与桩身强度之间对应关系是否普遍成立仍未可知。
2.2 低应变、地质雷达、附加质量等动（声）测法
不少学者研究采用动测（声测）法检测水泥搅拌桩，但由于桩身的不均匀性、作用机理的复杂性、桩土阻尼比相近和波传播的高衰减性等特点，目前仍未能很好应用。
2.3 标准贯入试验、重型动力触探
标准贯人试验（SPT）用于评价天然土地基、处理土地基以及复合地基等方面积累了很多经验（重型动力触探与其类似），标贯击数与桩身强度之间存在着某种对应关系。但从实际操作来看，采用SPT作为搅拌桩检测方法存在很多问题：（1）对水泥搅拌桩前期采用SPT检测推定中后期强度，涉及影响因素较多对应关系难确定；（2）水泥搅拌桩中后期强度较高，无法单独进行SPT，需结合钻芯法，这就增加了操作时间，影响检测速度；（3）SPT对坚硬水泥土试验时间长且易损坏设备（坚硬完整水泥土可直接取芯做抗压试验无需SPT推定强度），对软水泥土更无需试验可由芯样软硬状态直接判定不合格。故SPT检测水泥搅拌桩意义不大。
2.4 钻芯法
钻芯法是检测水泥搅拌桩桩身质量最直观的方法，也是目前采用较多的方法，可检测桩身质量、均匀性、桩长、持力层情况，对芯样表观进行定性评价、取芯进行室内抗压强度试验定量评价。目前有些省市地方标准已将钻芯法作为检测水泥搅拌桩成桩质量的主要方法，结合SPT数据形成评分系统验收水泥搅拌桩，该标准对于各地制定地方规范和形成国家规范具有参考意义，也说明了采用钻芯法作为水泥搅拌桩桩身质量检测方法的可行性。
2.5 多指标评分体系
多指标评分体系将钻芯法检测指标（包括芯样软硬状态、无侧限抗压强度和其他芯样完整性指标）结合SPT指标按经验制定各项标准评分，再按各指标对桩身质量的影响程度给予比例权值，最后计算出评价总分作为桩身质量验收依据。从表面上看，这种多指标评分体系综合考虑各种检测数据综合分析水泥搅拌桩质量，并且将钻芯法对桩身的定性分析转变成定量分析利用检测判定，这对于采用钻芯法标准化判定水泥搅拌桩质量是有利的；但从实质上讲，各种指标仍以钻芯法检测获得（SPT已在前分析过其缺点），与其将钻芯法的各种指标转化成复杂的公式计算总分评价成桩质量，不如对钻芯法的操作方法和判定标准做改进和细化以形成水泥搅拌桩钻芯检测的标准，后者更简单方便。
2.6单桩或复合地基承载力检测
能准确、直接测出单桩或复合地基承载力的最标准的方法包括：单桩静载试验和复合地基静载试验。载荷试验中常遇到的问题如下：
（1）试验点的复合地基面积
试验点的复合地基面积不足或大于处理面积，不能简单地按整个复合地基的平均承载力来计算该试验点的承载力。
（2）单桩及多桩复合地基
多载荷试验水泥搅拌桩复合地基与钢筋混凝土桩的主要区别在于，复合地基是桩和土共同承担上部结构传来的荷载，而钢筋混凝土桩一般只考虑桩的承载力，不直接考虑土的承载力。
（3）试验压板面积
试验压板面积与试验点的处理面积应一致。
（4）试验压板高程及砂找平层
水泥搅拌桩基础是一种复合地基，其上部结构所传来的压力通过水泥搅拌桩本身及周围的土体来共同承担。高程不同，那么土和桩的承载力亦有所不同。试验压板高程应与基础底面的设计高程相同。
（5）承载力基本值
从大量的复合地基载荷试验资料中发现压力沉降关系线是一条平缓的光滑曲线，一般看不出明显的拐点，相邻两级压力所对应的沉降量之比亦无一定规律，主要按规定的沉降比确定复合地基承载力基本值。
3结束语
该文从检测的方便性、准确性等角度分析目前水泥搅拌桩成桩质量的各种检测方法，提出钻芯法更优于其它方法；结合数量较多的水泥搅拌桩检测结果统计分析，钻芯法检测指标结果不合格率远高于承载力检测指标，且钻芯法检测结果与承载力检测结果具有一致关联性，提出采用钻芯法作为水泥搅拌桩成桩质量验收的建议检测方法，对桩身质量有问题的桩再采用承载力检测进一步验证，达到保证质量、节约费用、缩短工期的目的。
参考文献：
[1]JGJ79-2002 建筑地基处理技术规范 [S].北京：中国建筑工业出版社，2002.
[2]DBJ 15-60 2008 建筑地基基础检测规范 [S].北京：中国建筑工业出版社，2008.
[3]DB32/T 2283-2012 公路工程水泥搅拌桩成桩质量检测规程[S].江苏省质量技术监督局，2012.
[4]何开胜.水泥土搅拌桩的施工质量问题和解决方法[J].岩土力学，2002.
[5]李国维，姜微，吴玉财，等.预置管法静力触探检测水泥搅拌桩现场试验[J].岩土工程学报，2013.
[6]曾庆军，廖建春，莫海鸿，等.珠三角地区公路工程水泥土搅拌桩检测体系的建立和分析[J].公路，2006.
摘要：水泥搅拌桩是通过搅拌机械将水泥等固化剂与原状软土强制搅拌，使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的水泥加固体，从而达到提高地基承载力或增加土体整体性与抗渗性能的目的。本文重点分析水泥搅拌桩的质量检测。
关键词：水泥搅拌桩；质量检测；方法
水泥搅拌桩具有造价低、速度快、操作相对简单、对周围影响小等优点。至今，水泥搅拌桩被广泛应用到软土地基处理、基坑支护抗渗止水等方面中，但是水泥搅拌桩的质量方面还是存在不足，还没能够完全符合国家的相关标准。《建筑地基处理技术规范》要求在地基浅部开挖和早期轻型触探的前提下，采用复合地基载荷试验和单桩载荷试验作为承载力验收方法，对质量存在有疑点的桩采用钻芯法进行取芯检验，而对水泥搅拌桩的钻芯检测缺乏相应检测操作和评价标准；我国大部分地区参照混凝土桩钻芯法相应操作和评价标准执行钻芯检测，这对于半刚柔性的水泥搅拌桩是不符合规定的。
1影响水泥搅拌桩质量的主要因素
1.1 施工管理存在问题
影响水泥搅拌桩质量的主要原因在于施工管理。目前建筑行业出现层层分包现象，而总包单位对施工分包单位管理不到位，现场施工管理混乱，主要技术指标未按设计要求执行，桩身均匀性和连续性均无法保证；更有施工单位存在偷工减料的问题，减少水泥用量、搅拌深度和搅拌次数，施工质量极差。
1.2 施工技术存在问题
垂直度、设备仪器、水灰比、搅拌深度、搅拌速度、提升速度、喷浆量是影响搅拌桩质量的主要技术指标，而往往在施工时，施工人员对这些指标不够重视，由此影响工程质量。
1.3 地质条件原因
地质条件是影响水泥搅拌桩质量的主要难点。对于泥炭土、有机质土、塑性指数大于25的粘土、地下水丰富且渗流严重地层、地下水具有腐蚀性时，水泥搅拌桩施工容易出现质量问题。针对上述情况应通过现场试验调整施工参数，研究改进工法，采用合适添加剂、水灰比、搅拌次数等方法避免质量问题。
2水泥搅拌桩的质量检测方法优缺点
2.1 静力触探、圆锥动力触探（轻型）
静力触探（CPT）、轻型触探可判定桩体强度变化和桩身的均匀性，且其设备简单，操作方便；但该方法通常只能对成桩龄期在3～15d内桩身质量进行检验，强度发育的中后期因水泥土强度较高该方法无法试验。李国维等对试验设备和方法做改进，并研究发现前期（7d）触探数据与中期（28d）桩身强度具有良好的线性相关性，其亦指出其它地区采用此相关性模型仍需结合具体工程情况试验确定。由于水泥土强度发育受原状土性质、施工工艺参数（水泥用量、水灰比、搅拌次数等）影响，在不同地质情况、工艺参数下（原状土的扰动、水泥土的均匀性和强度发育速度等因素影响），由触探数据来推定水泥搅拌桩后期强度水平似乎很难建立联系，触探数据与桩身强度之间对应关系是否普遍成立仍未可知。
2.2 低应变、地质雷达、附加质量等动（声）测法
不少学者研究采用动测（声测）法检测水泥搅拌桩，但由于桩身的不均匀性、作用机理的复杂性、桩土阻尼比相近和波传播的高衰减性等特点，目前仍未能很好应用。
2.3 标准贯入试验、重型动力触探
标准贯人试验（SPT）用于评价天然土地基、处理土地基以及复合地基等方面积累了很多经验（重型动力触探与其类似），标贯击数与桩身强度之间存在着某种对应关系。但从实际操作来看，采用SPT作为搅拌桩检测方法存在很多问题：（1）对水泥搅拌桩前期采用SPT检测推定中后期强度，涉及影响因素较多对应关系难确定；（2）水泥搅拌桩中后期强度较高，无法单独进行SPT，需结合钻芯法，这就增加了操作时间，影响检测速度；（3）SPT对坚硬水泥土试验时间长且易损坏设备（坚硬完整水泥土可直接取芯做抗压试验无需SPT推定强度），对软水泥土更无需试验可由芯样软硬状态直接判定不合格。故SPT检测水泥搅拌桩意义不大。
2.4 钻芯法
钻芯法是检测水泥搅拌桩桩身质量最直观的方法，也是目前采用较多的方法，可检测桩身质量、均匀性、桩长、持力层情况，对芯样表观进行定性评价、取芯进行室内抗压强度试验定量评价。目前有些省市地方标准已将钻芯法作为检测水泥搅拌桩成桩质量的主要方法，结合SPT数据形成评分系统验收水泥搅拌桩，该标准对于各地制定地方规范和形成国家规范具有参考意义，也说明了采用钻芯法作为水泥搅拌桩桩身质量检测方法的可行性。
2.5 多指标评分体系
多指标评分体系将钻芯法检测指标（包括芯样软硬状态、无侧限抗压强度和其他芯样完整性指标）结合SPT指标按经验制定各项标准评分，再按各指标对桩身质量的影响程度给予比例权值，最后计算出评价总分作为桩身质量验收依据。从表面上看，这种多指标评分体系综合考虑各种检测数据综合分析水泥搅拌桩质量，并且将钻芯法对桩身的定性分析转变成定量分析利用检测判定，这对于采用钻芯法标准化判定水泥搅拌桩质量是有利的；但从实质上讲，各种指标仍以钻芯法检测获得（SPT已在前分析过其缺点），与其将钻芯法的各种指标转化成复杂的公式计算总分评价成桩质量，不如对钻芯法的操作方法和判定标准做改进和细化以形成水泥搅拌桩钻芯检测的标准，后者更简单方便。
2.6单桩或复合地基承载力检测
能准确、直接测出单桩或复合地基承载力的最标准的方法包括：单桩静载试验和复合地基静载试验。载荷试验中常遇到的问题如下：
（1）试验点的复合地基面积
试验点的复合地基面积不足或大于处理面积，不能简单地按整个复合地基的平均承载力来计算该试验点的承载力。
（2）单桩及多桩复合地基
多载荷试验水泥搅拌桩复合地基与钢筋混凝土桩的主要区别在于，复合地基是桩和土共同承担上部结构传来的荷载，而钢筋混凝土桩一般只考虑桩的承载力，不直接考虑土的承载力。
（3）试验压板面积
试验压板面积与试验点的处理面积应一致。
（4）试验压板高程及砂找平层
水泥搅拌桩基础是一种复合地基，其上部结构所传来的压力通过水泥搅拌桩本身及周围的土体来共同承担。高程不同，那么土和桩的承载力亦有所不同。试验压板高程应与基础底面的设计高程相同。
（5）承载力基本值
从大量的复合地基载荷试验资料中发现压力沉降关系线是一条平缓的光滑曲线，一般看不出明显的拐点，相邻两级压力所对应的沉降量之比亦无一定规律，主要按规定的沉降比确定复合地基承载力基本值。
3结束语
该文从检测的方便性、准确性等角度分析目前水泥搅拌桩成桩质量的各种检测方法，提出钻芯法更优于其它方法；结合数量较多的水泥搅拌桩检测结果统计分析，钻芯法检测指标结果不合格率远高于承载力检测指标，且钻芯法检测结果与承载力检测结果具有一致关联性，提出采用钻芯法作为水泥搅拌桩成桩质量验收的建议检测方法，对桩身质量有问题的桩再采用承载力检测进一步验证，达到保证质量、节约费用、缩短工期的目的。
参考文献：
[1]JGJ79-2002 建筑地基处理技术规范 [S].北京：中国建筑工业出版社，2002.
[2]DBJ 15-60 2008 建筑地基基础检测规范 [S].北京：中国建筑工业出版社，2008.
[3]DB32/T 2283-2012 公路工程水泥搅拌桩成桩质量检测规程[S].江苏省质量技术监督局，2012.
[4]何开胜.水泥土搅拌桩的施工质量问题和解决方法[J].岩土力学，2002.
[5]李国维，姜微，吴玉财，等.预置管法静力触探检测水泥搅拌桩现场试验[J].岩土工程学报，2013.
[6]曾庆军，廖建春，莫海鸿，等.珠三角地区公路工程水泥土搅拌桩检测体系的建立和分析[J].公路，2006.