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摘要为保证软基处理的效果，使粉喷桩施工、检测达到规范化、科学化，本文通过工程实例，采用现场检测和室内试验等方法对公路粉喷桩施工质量进行检测，对施工质量作出正确、合理的评价。
关 键 词高速公路 粉喷桩 施工质量检测
一.绪论
粉喷桩（水泥搅拌桩）可用来处理高速公路软土地基，它是以水泥作为固化剂，利用深层搅拌机械将水泥与原位软土进行强制搅拌、压缩，并吸收周围水分，经过一系列物理化学作用生成一种特殊的具有较高强度、较好变形特征和水稳性的混合柱状体，它对提高软土地基承载能力、减少地基的沉降量及保证桥头高填土路基稳定性具有明显的效果。
二．粉喷桩质量检测方法
检测工作主要分为三方面：一是现场检测 （包括桩基底应变动测、钻芯取样和标准贯入试验及单桩荷载试验）；二是室内试验（包括代表土层和所用水泥的物理性质试验、配比试验及无侧限抗压强度试验）；三是资料整理，报告编写。
2.1粉喷桩的检验标准
28天无侧限强度不小于1.0Mpa，其最小强度值按85％考虑。即不小于0.85 Mpa，标贯击数为18击。
考虑温度影响，冬季强度折减80％，即28天强度为1.0×0.8＝0.80 Mpa，最小强度值折减为0.85×0.8＝0.68 Mpa。标贯击数为15击。
表1以下为水泥土的标贯击数与强度关系。
三、粉喷桩质量检测实施
3.1 现场检测方法
3.1.1 检测桩的确定
检测桩的成桩龄期达到28天后，由检测单位根据施工单位及监理单位提供的桩位图和施工记录等资料，随机选定检测桩，但要覆盖每个工作日每台钻机的施工段落。
3.1.2小应变动测法
成桩龄期达到40天以上时，采用小应变动测法进行桩长、桩身强度及成桩均匀性的定性检测，检测频率5％。
3.1.3 钻芯取样试验：
⑴ 开钻前准备：
① 检测单位采用皮尺等测量方法确定检测桩的准确位置。
② 平整场地：以便钻机顺利就位。
③ 挖泥浆池：以便泥浆泵正常工作形成循环泥浆。
④ 调整水平和垂直度：用水平尺进行钻机水平和垂直度校正。
⑵ 钻探取样试验：
① 检测孔位布置在水泥搅拌桩桩头，并偏离中心100mm左右。钻进采用直径108mm钻头。
② 用芯样管回轉钻进方法，严格控制回次进尺，每回次不超过1.5m，要采取正确的钻探及取样方法，尽量保持芯样的连续完整性，使芯样采取率能大于等于60％，使质量评判有可靠的依据。
③ 当孔底有残留芯样或浮泥时，要进行清孔，保证标贯试验顺利进行。孔内残留浮土厚度应不大于取土器废土段长度。
④ 芯样取出后，依次摆放整齐，及时填写回次芯样牌，一般每回次均应选取有代表性芯样样品进行无侧限抗压强度检测，如芯样不成型，无法取得样品时，应在记录表内说明。
⑤ 原状芯样必须立即进行芯样描述并编号，必须注明时间、地点、检测、孔号、深度、取样人姓名等。每根桩钻探完成后，对所取芯样进行拍照。
⑥ 芯样描述内容：外观特征、气味、密实程度、均匀性、含灰量、硬度和状态等。
⑦ 钻进深度应超过施工桩长0.5m，并取出桩底土样进行描述记录，据此确定实际桩长和端承情况。
3.1.4标准贯入试验
⑴ 取芯后应立即进行标准贯入试验。沿桩体深度方向每隔1.5m进行一次标准贯入试验。当标贯击数＜10击时，应减小回次进尺，增加取芯。
⑵ 为了保证标准贯入试验用钻孔的质量，要求采用回转钻进，当钻进至试验标高以上150mm处，应停止钻进，清除孔底残土。
⑶ 下钻具时缓慢下放，避免松动孔底土。
⑷ 实测标贯击数应按试验杆长进行修正，修正系数见表2。
表2实测标贯击数修正系统
探杆长度（m） ≦3 6 9 12 15 18 21
修正系数a 1.0 0.92 0.86 0.81 0.77 0.73 0.70
⑸ 标准贯入试验所用的钻杆应定期检查，钻杆相对弯曲应小于1/1000，接头应牢固，防止受锤击后钻杆侧向晃动。
⑹ 标准贯入试验应采用自动脱钩的自由落锤法，并减少导向杆与锤间的摩阻力，以保持锤击能量恒定。
⑺ 标准贯入试验时，先将整个杆件系统连同静置于钻杆顶端的锤击系统一起下到孔底。标贯试验分两段进行：
① 预打阶段：先将贯入器打入土中150mm，如锤击已达30击，贯入度未达150mm，记录实际贯入度。
② 试验阶段：将贯入器再入土300mm，记录每打入100mm的锤击数，累计打入300mm的锤击数即为标准贯入击数。当累计击数已达30击，而贯入度未达300mm，应终止试验，记录实际贯入度△S及累计锤击n，按下式计算贯入300mm的锤击数N：
N＝300n/△S
式中:△S－对应锤击数n的贯入度（mm）。
⑻ 提出贯入器，取贯入器的土样进行签别，描述记录。
3.1.5 芯样描述
现场技术人员要通过钻进过程和标准贯入试验判断桩身强度及桩体连续性，同时观察标贯器中水泥土搅拌的均匀程度、成桩状态以及端承情况，并判断桩长。描述内容包括：
⑴ 芯样性质：土/水泥土/水泥
⑵ 颜色：灰色/灰黑色/黄色等
⑶ 状态：流塑/软塑/可塑/硬塑/坚硬
⑷ 搅拌均匀性（分级标准见表3）
表3水泥芯样描述标准
搅拌均匀性 现场取芯情况
搅拌均匀 水泥土搅拌纹理清晰，无水泥粒块
搅拌不够均匀 水泥土搅拌纹理不连续，含水泥粒块且颗粒直径＜2cm
搅拌不均匀 水泥土无搅拌纹理，平添夹水泥块或较多水泥富集块，且水泥土结块颗粒直径＞2cm
3.2室内试验
3.2.1开工前的试验工作内容
⑴ 完成代表土层的天然含水量、天然密度、液塑限、PH值、无侧限抗压强度试验、标准贯入试验。
⑵ 完成所用水泥的物理性质试验。
⑶ 按掺灰量（水泥与湿土重之比）不同，分别完成0%、5%、10%、15%、20%三种掺量下养护龄期为7天、28天、90天的无侧限抗压强度试验，以确定能满足设计强度要求的掺灰量。
3.2.2无侧限抗压强度试验
⑴ 试件说明
因整桩钻芯用钻机对芯样破坏较大，一般无法取出完整芯样，所以采用在桩头范围使用小型取芯机钻取芯样，。具体做法是龄期达到28天后，在桩顶以下0.5m、1.0m、1.5m处分别截取三段直径15cm的圆柱体芯样，切成高径比1：1的试件进行无侧限抗压强度试验，实测值要达到设计要求的28天无侧限抗压强度值。截取桩头试验频率控制在2‰。
⑵ 试验
① 试验机由专人操作。
② 将试件置于试验机承压板中心，调整球形座使试件两端面均匀接触。
③ 以每秒0.2-0.5MPa的速度加荷，直至试样破坏，记录破坏荷载，精确到0.1N。
⑶ 试验成果整理
① 按下式计算试件无侧限抗压强度：
R=P/A
式中:R-试件无侧限抗压强度(MPa)。
P-试件破坏荷载(N)。
A- 试件截面积(mm2)。
② 针对试件的高径比，参照《公路工程水泥混凝土试验规程》(JTJ053-94)对试样的无侧限抗压强度进行修正。
R’=R×a
R’－修正后的无侧限抗压强度值（MPa）。
R－试验测得的无侧限抗压强度值（MPa）。
a－修正系数
高径比 ＜0.79 1.11 1.36 1.61 1.86 2
修正系数a 0.85 0.89 0.93 0.96 0.98 1
③ 考虑到冬季负温影响，可不考虑龄期对强度的折减。
④ 将工程名称、标段里程号、试样野外编号、芯样样采集深度、采样日期、芯样状态（坚硬、硬塑、可塑、软塑、流塑）、试样尺寸、破坏荷载、无侧限抗压强度等，作详细记录。
3.3质量评判和报告
3.3.1粉喷桩质量评判
根据现场测试情况、芯样描述、标准贯入击数以及室内芯样的无侧限抗压强度值，按相关规定进行质量评分，并判断检测桩的质量状况。
3.3.2粉喷桩施工质量评定方法
⑴ 单桩质量评定
根据粉喷桩施工特点，粉喷桩单桩质量共划分为合格桩、不合格桩。
① 合格桩：
a.粉喷桩桩距、桩径、竖直度、单桩喷粉量等指标达到设计和规范要求。
b.粉喷桩桩长达到设计要求，整体喷粉均匀无断粉现象。
c.复搅段的桩芯完整且连续，呈柱状（最小长度应大于10cm），复搅段以下，能取出完整的柱状芯样。
e.所取芯样的柱状加块片状取芯率大于90%。
② 不合格桩：
a.粉喷桩桩距、桩径、竖直度、单桩喷粉量等指标达不到设计和规范要求。
b.桩长达不到设计要求。
c.桩体喷粉不均匀，有断粉现象。
e.经小应变检测或钻取芯样，沿深度方向0.3米长度范围内桩身水泥含量过少，且芯样为软－流塑状态的软土或松散砂土的。
f.复搅段的芯样松散无粘聚，大部分呈块片状，不能制成等高试件。
g.复搅段以下呈软塑、流塑或取不出芯样。
h.所取芯样的柱状加块片状取芯率小于80%。
其中：当定为合格桩时，必须同时具备该类所述条件；当定为不合格桩时，只需具备该类中任一条即可。
③ 群桩施工质量评定
对照粉喷桩质量控制标准，根据具体的检测结果，采用百分制按实测项目采用加权平均法计算对粉喷桩施工質量进行评定。凡总分75分以上（含75分）为合格，75分以下为不合格。评为不合格工程的场地可选3点做静荷载试验，荷载试验代表值如符合要求可进行下道工序。但计算分部工程评分值时按其复评分值的90％计算。
3.3.2 粉喷桩检测报告
水泥搅拌检测报告包括下面几方面内容：
⑴ 概述：简要介绍工程概况以及检测时间，检测成果汇总表等。
⑵ 检测试验方法：主要包括现场桩位的确定方法以及现场测试方法和室内试验方法。
⑶ 粉喷桩桩身抽检成果表：主要包括检测孔号、所处位置、桩排号、龄期、每一深度处的标贯击数及无侧限抗压强度值，钻芯取样报告，小应变动测报告，各桩评分计算资料等。
⑷ 粉喷桩综合质量评定：根据本细则附件，对每根桩的桩身质量进行评分、判定，并对整批桩的桩身质量进行综合评价。
⑸ 现场检测记录、检测桩位图、芯样照片等。
注：文章内的图表及公式请以PDF格式查看
关 键 词高速公路 粉喷桩 施工质量检测
一.绪论
粉喷桩（水泥搅拌桩）可用来处理高速公路软土地基，它是以水泥作为固化剂，利用深层搅拌机械将水泥与原位软土进行强制搅拌、压缩，并吸收周围水分，经过一系列物理化学作用生成一种特殊的具有较高强度、较好变形特征和水稳性的混合柱状体，它对提高软土地基承载能力、减少地基的沉降量及保证桥头高填土路基稳定性具有明显的效果。
二．粉喷桩质量检测方法
检测工作主要分为三方面：一是现场检测 （包括桩基底应变动测、钻芯取样和标准贯入试验及单桩荷载试验）；二是室内试验（包括代表土层和所用水泥的物理性质试验、配比试验及无侧限抗压强度试验）；三是资料整理，报告编写。
2.1粉喷桩的检验标准
28天无侧限强度不小于1.0Mpa，其最小强度值按85％考虑。即不小于0.85 Mpa，标贯击数为18击。
考虑温度影响，冬季强度折减80％，即28天强度为1.0×0.8＝0.80 Mpa，最小强度值折减为0.85×0.8＝0.68 Mpa。标贯击数为15击。
表1以下为水泥土的标贯击数与强度关系。
三、粉喷桩质量检测实施
3.1 现场检测方法
3.1.1 检测桩的确定
检测桩的成桩龄期达到28天后，由检测单位根据施工单位及监理单位提供的桩位图和施工记录等资料，随机选定检测桩，但要覆盖每个工作日每台钻机的施工段落。
3.1.2小应变动测法
成桩龄期达到40天以上时，采用小应变动测法进行桩长、桩身强度及成桩均匀性的定性检测，检测频率5％。
3.1.3 钻芯取样试验：
⑴ 开钻前准备：
① 检测单位采用皮尺等测量方法确定检测桩的准确位置。
② 平整场地：以便钻机顺利就位。
③ 挖泥浆池：以便泥浆泵正常工作形成循环泥浆。
④ 调整水平和垂直度：用水平尺进行钻机水平和垂直度校正。
⑵ 钻探取样试验：
① 检测孔位布置在水泥搅拌桩桩头，并偏离中心100mm左右。钻进采用直径108mm钻头。
② 用芯样管回轉钻进方法，严格控制回次进尺，每回次不超过1.5m，要采取正确的钻探及取样方法，尽量保持芯样的连续完整性，使芯样采取率能大于等于60％，使质量评判有可靠的依据。
③ 当孔底有残留芯样或浮泥时，要进行清孔，保证标贯试验顺利进行。孔内残留浮土厚度应不大于取土器废土段长度。
④ 芯样取出后，依次摆放整齐，及时填写回次芯样牌，一般每回次均应选取有代表性芯样样品进行无侧限抗压强度检测，如芯样不成型，无法取得样品时，应在记录表内说明。
⑤ 原状芯样必须立即进行芯样描述并编号，必须注明时间、地点、检测、孔号、深度、取样人姓名等。每根桩钻探完成后，对所取芯样进行拍照。
⑥ 芯样描述内容：外观特征、气味、密实程度、均匀性、含灰量、硬度和状态等。
⑦ 钻进深度应超过施工桩长0.5m，并取出桩底土样进行描述记录，据此确定实际桩长和端承情况。
3.1.4标准贯入试验
⑴ 取芯后应立即进行标准贯入试验。沿桩体深度方向每隔1.5m进行一次标准贯入试验。当标贯击数＜10击时，应减小回次进尺，增加取芯。
⑵ 为了保证标准贯入试验用钻孔的质量，要求采用回转钻进，当钻进至试验标高以上150mm处，应停止钻进，清除孔底残土。
⑶ 下钻具时缓慢下放，避免松动孔底土。
⑷ 实测标贯击数应按试验杆长进行修正，修正系数见表2。
表2实测标贯击数修正系统
探杆长度（m） ≦3 6 9 12 15 18 21
修正系数a 1.0 0.92 0.86 0.81 0.77 0.73 0.70
⑸ 标准贯入试验所用的钻杆应定期检查，钻杆相对弯曲应小于1/1000，接头应牢固，防止受锤击后钻杆侧向晃动。
⑹ 标准贯入试验应采用自动脱钩的自由落锤法，并减少导向杆与锤间的摩阻力，以保持锤击能量恒定。
⑺ 标准贯入试验时，先将整个杆件系统连同静置于钻杆顶端的锤击系统一起下到孔底。标贯试验分两段进行：
① 预打阶段：先将贯入器打入土中150mm，如锤击已达30击，贯入度未达150mm，记录实际贯入度。
② 试验阶段：将贯入器再入土300mm，记录每打入100mm的锤击数，累计打入300mm的锤击数即为标准贯入击数。当累计击数已达30击，而贯入度未达300mm，应终止试验，记录实际贯入度△S及累计锤击n，按下式计算贯入300mm的锤击数N：
N＝300n/△S
式中:△S－对应锤击数n的贯入度（mm）。
⑻ 提出贯入器，取贯入器的土样进行签别，描述记录。
3.1.5 芯样描述
现场技术人员要通过钻进过程和标准贯入试验判断桩身强度及桩体连续性，同时观察标贯器中水泥土搅拌的均匀程度、成桩状态以及端承情况，并判断桩长。描述内容包括：
⑴ 芯样性质：土/水泥土/水泥
⑵ 颜色：灰色/灰黑色/黄色等
⑶ 状态：流塑/软塑/可塑/硬塑/坚硬
⑷ 搅拌均匀性（分级标准见表3）
表3水泥芯样描述标准
搅拌均匀性 现场取芯情况
搅拌均匀 水泥土搅拌纹理清晰，无水泥粒块
搅拌不够均匀 水泥土搅拌纹理不连续，含水泥粒块且颗粒直径＜2cm
搅拌不均匀 水泥土无搅拌纹理，平添夹水泥块或较多水泥富集块，且水泥土结块颗粒直径＞2cm
3.2室内试验
3.2.1开工前的试验工作内容
⑴ 完成代表土层的天然含水量、天然密度、液塑限、PH值、无侧限抗压强度试验、标准贯入试验。
⑵ 完成所用水泥的物理性质试验。
⑶ 按掺灰量（水泥与湿土重之比）不同，分别完成0%、5%、10%、15%、20%三种掺量下养护龄期为7天、28天、90天的无侧限抗压强度试验，以确定能满足设计强度要求的掺灰量。
3.2.2无侧限抗压强度试验
⑴ 试件说明
因整桩钻芯用钻机对芯样破坏较大，一般无法取出完整芯样，所以采用在桩头范围使用小型取芯机钻取芯样，。具体做法是龄期达到28天后，在桩顶以下0.5m、1.0m、1.5m处分别截取三段直径15cm的圆柱体芯样，切成高径比1：1的试件进行无侧限抗压强度试验，实测值要达到设计要求的28天无侧限抗压强度值。截取桩头试验频率控制在2‰。
⑵ 试验
① 试验机由专人操作。
② 将试件置于试验机承压板中心，调整球形座使试件两端面均匀接触。
③ 以每秒0.2-0.5MPa的速度加荷，直至试样破坏，记录破坏荷载，精确到0.1N。
⑶ 试验成果整理
① 按下式计算试件无侧限抗压强度：
R=P/A
式中:R-试件无侧限抗压强度(MPa)。
P-试件破坏荷载(N)。
A- 试件截面积(mm2)。
② 针对试件的高径比，参照《公路工程水泥混凝土试验规程》(JTJ053-94)对试样的无侧限抗压强度进行修正。
R’=R×a
R’－修正后的无侧限抗压强度值（MPa）。
R－试验测得的无侧限抗压强度值（MPa）。
a－修正系数
高径比 ＜0.79 1.11 1.36 1.61 1.86 2
修正系数a 0.85 0.89 0.93 0.96 0.98 1
③ 考虑到冬季负温影响，可不考虑龄期对强度的折减。
④ 将工程名称、标段里程号、试样野外编号、芯样样采集深度、采样日期、芯样状态（坚硬、硬塑、可塑、软塑、流塑）、试样尺寸、破坏荷载、无侧限抗压强度等，作详细记录。
3.3质量评判和报告
3.3.1粉喷桩质量评判
根据现场测试情况、芯样描述、标准贯入击数以及室内芯样的无侧限抗压强度值，按相关规定进行质量评分，并判断检测桩的质量状况。
3.3.2粉喷桩施工质量评定方法
⑴ 单桩质量评定
根据粉喷桩施工特点，粉喷桩单桩质量共划分为合格桩、不合格桩。
① 合格桩：
a.粉喷桩桩距、桩径、竖直度、单桩喷粉量等指标达到设计和规范要求。
b.粉喷桩桩长达到设计要求，整体喷粉均匀无断粉现象。
c.复搅段的桩芯完整且连续，呈柱状（最小长度应大于10cm），复搅段以下，能取出完整的柱状芯样。
e.所取芯样的柱状加块片状取芯率大于90%。
② 不合格桩：
a.粉喷桩桩距、桩径、竖直度、单桩喷粉量等指标达不到设计和规范要求。
b.桩长达不到设计要求。
c.桩体喷粉不均匀，有断粉现象。
e.经小应变检测或钻取芯样，沿深度方向0.3米长度范围内桩身水泥含量过少，且芯样为软－流塑状态的软土或松散砂土的。
f.复搅段的芯样松散无粘聚，大部分呈块片状，不能制成等高试件。
g.复搅段以下呈软塑、流塑或取不出芯样。
h.所取芯样的柱状加块片状取芯率小于80%。
其中：当定为合格桩时，必须同时具备该类所述条件；当定为不合格桩时，只需具备该类中任一条即可。
③ 群桩施工质量评定
对照粉喷桩质量控制标准，根据具体的检测结果，采用百分制按实测项目采用加权平均法计算对粉喷桩施工質量进行评定。凡总分75分以上（含75分）为合格，75分以下为不合格。评为不合格工程的场地可选3点做静荷载试验，荷载试验代表值如符合要求可进行下道工序。但计算分部工程评分值时按其复评分值的90％计算。
3.3.2 粉喷桩检测报告
水泥搅拌检测报告包括下面几方面内容：
⑴ 概述：简要介绍工程概况以及检测时间，检测成果汇总表等。
⑵ 检测试验方法：主要包括现场桩位的确定方法以及现场测试方法和室内试验方法。
⑶ 粉喷桩桩身抽检成果表：主要包括检测孔号、所处位置、桩排号、龄期、每一深度处的标贯击数及无侧限抗压强度值，钻芯取样报告，小应变动测报告，各桩评分计算资料等。
⑷ 粉喷桩综合质量评定：根据本细则附件，对每根桩的桩身质量进行评分、判定，并对整批桩的桩身质量进行综合评价。
⑸ 现场检测记录、检测桩位图、芯样照片等。
注：文章内的图表及公式请以PDF格式查看