水泥粉噴樁檢測技術方法內容與選擇（二）
發布時間：2010-01-14 共1頁
2.6 應力波反射法
在一定齡期后水泥粉噴樁具有介于彈性體至散體之間的力學性質，但對于樁周土(軟粘土、淤泥等)來說，在施加較小外力的情況下，可視為彈性體。由于水泥粉噴樁在形態上其長度遠于樁徑，因此可將樁視為一維彈性桿件，同時樁身的強度達到一定程度時其阻抗明顯于樁周土及樁底阻抗，這符合應力波反射動測的理論假設，應力波反射法是以彈性體內的應力波傳播理論為依據，在樁頂中心用尼龍棒等垂直施加一沖擊力，使樁質點受迫振動并產生彈性波，沿樁身向下傳播。當樁身存在松散、夾泥、攪拌不均勻等缺陷時會造成密度、截面或波速變化，這必然引起波阻抗的差異，從而產生波的反射和疊加。該振動信號被置于樁頂的加速度傳感器接收，傳至樁身完整性檢測儀，經檢測儀將采集到的信號進行放、濾波處理和初步分析，數據采集結束后再用專門軟件在計算機上作詳細分析，綜合時域曲線和頻譜圖形，評價樁身質量(即樁身的完整性、攪拌的均勻性、連續性等和樁身水泥土抗壓強度)。
其測試系統。同三線寧波段高速公路3K+782處粉噴樁(樁徑50cm，樁長9.0m)檢測中出現的幾種典型波形.
應力波反射法測水泥粉噴樁較簡捷方便，且節約工期，較適用于數量粉噴樁普查與評價分析。但使用該方法檢測和分析時要注意：
(1)測試時樁的齡期不宜太短，一般至少要28d，否則因樁身強度太低使樁身與樁周土波阻抗差異不，無法測得反映樁身實際施工質量的理想波形曲線。
(2)在對測試出的曲線結果進行分析時，不能象剛性樁那樣把各種缺陷(如斷樁、短樁、離析、夾泥等)仔細確定。在實測曲線上，波沿樁身傳播出現有界面反射但不能仔細確定時，一般可以判定為攪拌不均勻。
2.7 水電效應法
水電效應法也叫電火花振動測樁法，它的基本原理是利用在樁頂水中高壓放電，激起水體瞬間熱膨脹產生的巨脈沖力來激勵樁的振動，而樁質量的好壞可用瞬態激勵所得到的樁～土系統的頻響函數來識別。
水電效應法的測試系統整體上來講由激振裝置、信號接收、記錄裝置及信息處理裝置等三部分組成。
水電效應法的測試過程由以下幾部分組成：
(1)現場準備。包括樁頭處理、安裝水管、管內注水、安裝高壓電極及傳感器等。
(2)儀器調試。包括振源調試和傳感器、二次儀表調試。
(3)正式試驗，記錄好振動響應信號。
(4)信號數據數字化處理并進行分析計算，對樁的完整性進行判斷并計算承載力，然后得出結論
水電效應法既可方便地測出樁身的完整性，同時也可快捷地推算出單樁或復合地基的承載力，是檢測粉噴樁特別快捷、有效的一種方法，如西寶高速公路的部分粉噴樁就是利用該方法檢測的，但目前該方法在國內粉噴樁測試中尚未廣泛使用。
2.8 靜載試驗法
由于粉噴樁最終的控制參數是復合地基的整體承載力，靜載試驗法是在樁體達到一定齡期后，對單樁或復合地基通過具有一定剛度的壓板加載來測試地基承載力的方法，是最能貼近地基受力的實際情況，最能準確、直接測出單樁或復合地基承載力的最標準的方法，包括單樁靜載試驗和復合地基靜載試驗。其試驗要點如下：
(1)對于單樁靜載試驗，壓板直徑應與樁徑相等。對于復合地基靜載試驗，壓板尺寸按面積置換率確定。壓板中心必須與試驗面中心重合，壓板下須用10mm厚的粗砂墊平。
(2)試驗荷載應按等量分級施加，加載等級可分為8～12級。對于工程樁總加載量接近或等于但不得超過設計值的1.5倍，對于試樁總加載量不宜少于設計值的兩倍，加載方式常用堆載法或錨樁作反力支承法等，寧波學發明的水箱法氣壓反力樁基靜載試驗裝置等都是較方便實用的加載方法
(3)測讀沉降的間隔時間及穩定標準。根據沉降穩定標準的不同，分慢速法和快速法。
在工程樁上進行的單樁靜載試驗可采用快速法，快速法觀測沉降的間隔時間為5、10、15、15、15min，加載滿1h即施加下一級荷載。
在試驗樁上進行的靜載試驗和在工程上進行的復合地基載荷試驗宜采用慢速法，慢速法觀測的間隔為10、10、10、15、15min，以后每隔0.5h讀一次沉降，當加載量尚未超過設計要求值時，1h內沉降增量小于0.1mm才可加下一級荷載；當加載量于設計要求值以后，1h內沉降增量小于0.2mm即可加下一級荷載
(4)當出現下列情況之一時可終止試驗，確定極限承載力：
①承壓板周圍的土明顯地側向擠出或壓板周圍出現明顯的裂縫；
②沉降S驟增，荷載與沉降(Q～S)曲線出現陡降段；
③累計的沉降量已于壓板寬度B或直徑D的10%；
④總加載量已達到預定的要求；
⑤對于慢速法，在某一級荷載下，24h內沉降速率不能達到穩定標準。
當出現終止加載條件1、5兩種情況時，極限承載力取該級荷載的前一級荷載；當出現終止加荷條件第2種情況時，極限承載力取相應于陡降段的起點即第二拐點的荷載值
(5)卸載觀測。每級卸載為加載的兩倍，如為奇數，第一級可分3倍。每級卸載后，隔15min測讀一次；讀兩次后，隔0.5h再讀一次，即可卸下一級荷載。全部荷載卸完后，當測讀到0.5h回彈量小于0.1mm即認為穩定。
(6)地基承載力的確定：
①對于單樁當極限承載力能確定時，取極限承載力的1/2；未能確定極限承載力時，可取S/D=0.01～0.012所對應的荷載值。
②對于復合地基：
a)當Q-S曲線上有明顯的比例界限時，可取該比例界限所對應的荷載；
b)當極限承載力能確定時，取極限承載力的一半，并與按比例界限所對應的荷載相比，取兩者中的小值；
c)如總加載量已為設計要求值的兩倍以上，取總加載量的一半；
d)按相對變形確定。根據設計對沉降的要求和樁端土層的軟硬，可取S/D=0.004～0.010所對應的荷載值。
靜載試驗法是在現場直接通過加載檢測單樁及復合地基承載力的方法，最接近單樁或復合地基在工程實際中的受力狀況，用該法檢測的結果最能反映單樁和復合地基的實際承載力，但靜載試驗法得到的是維持荷載作用下，最薄弱破壞模式相應的樁土體系喪失承載剛度的外荷，盡管它能全面獲得承載剛度的變化情況，描述最弱的破壞模式，并得到與之相應的承載力，但它不能提供樁身質量的完整性、均勻性、連續性的完整信息，更不能定量定位，加之水泥粉噴樁具有樁體壓碎破壞發生在淺層的特點，也就不能對粉噴樁的施工質量作出全面的評價。僅對承載力有懷疑的單樁或復合地基而言，目前靜載試驗法是最權威的檢測方法，但要對粉噴樁的施工質量作出全面評價，還須用其它的檢測方法與之配合和補充。
盡管水泥粉噴樁的檢測方法已有這么多種，但每一種檢測方法都有其局限性，沒有一種方法是對樁身質量的全面評價。在沒有一種更完美方法的情況下，為了保證水泥粉噴樁的樁身質量，確保軟基處理的成功，應根據經粉噴樁復合地基處理工程的重要性、復雜程度及所具有的檢測儀器設備的實際條件與現場的實際情況，從中選擇合理、可靠、有效的檢測方法。可以用一種，也可以用多種方法聯合檢測，如常用組合有：用應力波反射法普查，用靜載試驗法對個別單樁或復合地基的承載力進行檢驗，還有用鉆孔取芯法與動力觸探法標準貫入試驗配合進行等等。
3 結束語
隨著水泥粉噴樁在軟土地基處理中越來越廣泛的應用，水泥粉噴樁所構成的柔性復合地基的設計、施工技術不斷得到發展，對于水泥粉噴樁質量檢測技術的要求也越來越高。通過科學合理的檢測方法對試樁進行檢測，能為水泥粉噴樁的設計、施工提供可靠的試驗數據，以便設計人員確定正確的設計參數及施工人員確定合理的工藝參數；通過便捷、有效的檢測方法及對施工好的水泥粉噴樁進行檢測，并提出準確可靠的檢測數據，以便監理及施工人員對粉噴樁施工質量作出正確的判斷和評價，對合格的樁及時認可其質量；對不合格的樁及時采取有效措施，既要保證工程質量又不影響工程進度，這就迫切要求質量檢測人員盡快創造出一種可以全面檢測水泥粉噴樁的完美的檢測方法。不僅如此，對試驗檢測操作進行規范化管理以及加強對檢測試驗的管理亦刻不容緩。在實際工程建設中，由于建設單位、監理單位、施工單位等過分強調工期及經濟效益，有關單樁或復合地基試驗普遍存在測試齡期太短、試驗點少等問題，加上目前檢測市場激烈的競爭，不平等競爭時有發生，導致測試結果帶有很偶然性，測試質量低劣，甚至個別測試單位在檢測中弄虛作假等，因此為了保證水泥粉噴樁檢測結果的準確、可靠，確保水泥粉噴樁復合地基工程質量，必須采取相應的措施，加強水泥粉噴樁及其復合地基的檢測管理、監督，制定必要的規范、規程，以保證檢測結果的科學性、公證性和可靠性，減少工程質量事故，確保工程質量。
推薦：
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在一定齡期后水泥粉噴樁具有介于彈性體至散體之間的力學性質，但對于樁周土(軟粘土、淤泥等)來說，在施加較小外力的情況下，可視為彈性體。由于水泥粉噴樁在形態上其長度遠于樁徑，因此可將樁視為一維彈性桿件，同時樁身的強度達到一定程度時其阻抗明顯于樁周土及樁底阻抗，這符合應力波反射動測的理論假設，應力波反射法是以彈性體內的應力波傳播理論為依據，在樁頂中心用尼龍棒等垂直施加一沖擊力，使樁質點受迫振動并產生彈性波，沿樁身向下傳播。當樁身存在松散、夾泥、攪拌不均勻等缺陷時會造成密度、截面或波速變化，這必然引起波阻抗的差異，從而產生波的反射和疊加。該振動信號被置于樁頂的加速度傳感器接收，傳至樁身完整性檢測儀，經檢測儀將采集到的信號進行放、濾波處理和初步分析，數據采集結束后再用專門軟件在計算機上作詳細分析，綜合時域曲線和頻譜圖形，評價樁身質量(即樁身的完整性、攪拌的均勻性、連續性等和樁身水泥土抗壓強度)。
其測試系統。同三線寧波段高速公路3K+782處粉噴樁(樁徑50cm，樁長9.0m)檢測中出現的幾種典型波形.
應力波反射法測水泥粉噴樁較簡捷方便，且節約工期，較適用于數量粉噴樁普查與評價分析。但使用該方法檢測和分析時要注意：
(1)測試時樁的齡期不宜太短，一般至少要28d，否則因樁身強度太低使樁身與樁周土波阻抗差異不，無法測得反映樁身實際施工質量的理想波形曲線。
(2)在對測試出的曲線結果進行分析時，不能象剛性樁那樣把各種缺陷(如斷樁、短樁、離析、夾泥等)仔細確定。在實測曲線上，波沿樁身傳播出現有界面反射但不能仔細確定時，一般可以判定為攪拌不均勻。
2.7 水電效應法
水電效應法也叫電火花振動測樁法，它的基本原理是利用在樁頂水中高壓放電，激起水體瞬間熱膨脹產生的巨脈沖力來激勵樁的振動，而樁質量的好壞可用瞬態激勵所得到的樁～土系統的頻響函數來識別。
水電效應法的測試系統整體上來講由激振裝置、信號接收、記錄裝置及信息處理裝置等三部分組成。
水電效應法的測試過程由以下幾部分組成：
(1)現場準備。包括樁頭處理、安裝水管、管內注水、安裝高壓電極及傳感器等。
(2)儀器調試。包括振源調試和傳感器、二次儀表調試。
(3)正式試驗，記錄好振動響應信號。
(4)信號數據數字化處理并進行分析計算，對樁的完整性進行判斷并計算承載力，然后得出結論
水電效應法既可方便地測出樁身的完整性，同時也可快捷地推算出單樁或復合地基的承載力，是檢測粉噴樁特別快捷、有效的一種方法，如西寶高速公路的部分粉噴樁就是利用該方法檢測的，但目前該方法在國內粉噴樁測試中尚未廣泛使用。
2.8 靜載試驗法
由于粉噴樁最終的控制參數是復合地基的整體承載力，靜載試驗法是在樁體達到一定齡期后，對單樁或復合地基通過具有一定剛度的壓板加載來測試地基承載力的方法，是最能貼近地基受力的實際情況，最能準確、直接測出單樁或復合地基承載力的最標準的方法，包括單樁靜載試驗和復合地基靜載試驗。其試驗要點如下：
(1)對于單樁靜載試驗，壓板直徑應與樁徑相等。對于復合地基靜載試驗，壓板尺寸按面積置換率確定。壓板中心必須與試驗面中心重合，壓板下須用10mm厚的粗砂墊平。
(2)試驗荷載應按等量分級施加，加載等級可分為8～12級。對于工程樁總加載量接近或等于但不得超過設計值的1.5倍，對于試樁總加載量不宜少于設計值的兩倍，加載方式常用堆載法或錨樁作反力支承法等，寧波學發明的水箱法氣壓反力樁基靜載試驗裝置等都是較方便實用的加載方法
(3)測讀沉降的間隔時間及穩定標準。根據沉降穩定標準的不同，分慢速法和快速法。
在工程樁上進行的單樁靜載試驗可采用快速法，快速法觀測沉降的間隔時間為5、10、15、15、15min，加載滿1h即施加下一級荷載。
在試驗樁上進行的靜載試驗和在工程上進行的復合地基載荷試驗宜采用慢速法，慢速法觀測的間隔為10、10、10、15、15min，以后每隔0.5h讀一次沉降，當加載量尚未超過設計要求值時，1h內沉降增量小于0.1mm才可加下一級荷載；當加載量于設計要求值以后，1h內沉降增量小于0.2mm即可加下一級荷載
(4)當出現下列情況之一時可終止試驗，確定極限承載力：
①承壓板周圍的土明顯地側向擠出或壓板周圍出現明顯的裂縫；
②沉降S驟增，荷載與沉降(Q～S)曲線出現陡降段；
③累計的沉降量已于壓板寬度B或直徑D的10%；
④總加載量已達到預定的要求；
⑤對于慢速法，在某一級荷載下，24h內沉降速率不能達到穩定標準。
當出現終止加載條件1、5兩種情況時，極限承載力取該級荷載的前一級荷載；當出現終止加荷條件第2種情況時，極限承載力取相應于陡降段的起點即第二拐點的荷載值
(5)卸載觀測。每級卸載為加載的兩倍，如為奇數，第一級可分3倍。每級卸載后，隔15min測讀一次；讀兩次后，隔0.5h再讀一次，即可卸下一級荷載。全部荷載卸完后，當測讀到0.5h回彈量小于0.1mm即認為穩定。
(6)地基承載力的確定：
①對于單樁當極限承載力能確定時，取極限承載力的1/2；未能確定極限承載力時，可取S/D=0.01～0.012所對應的荷載值。
②對于復合地基：
a)當Q-S曲線上有明顯的比例界限時，可取該比例界限所對應的荷載；
b)當極限承載力能確定時，取極限承載力的一半，并與按比例界限所對應的荷載相比，取兩者中的小值；
c)如總加載量已為設計要求值的兩倍以上，取總加載量的一半；
d)按相對變形確定。根據設計對沉降的要求和樁端土層的軟硬，可取S/D=0.004～0.010所對應的荷載值。
靜載試驗法是在現場直接通過加載檢測單樁及復合地基承載力的方法，最接近單樁或復合地基在工程實際中的受力狀況，用該法檢測的結果最能反映單樁和復合地基的實際承載力，但靜載試驗法得到的是維持荷載作用下，最薄弱破壞模式相應的樁土體系喪失承載剛度的外荷，盡管它能全面獲得承載剛度的變化情況，描述最弱的破壞模式，并得到與之相應的承載力，但它不能提供樁身質量的完整性、均勻性、連續性的完整信息，更不能定量定位，加之水泥粉噴樁具有樁體壓碎破壞發生在淺層的特點，也就不能對粉噴樁的施工質量作出全面的評價。僅對承載力有懷疑的單樁或復合地基而言，目前靜載試驗法是最權威的檢測方法，但要對粉噴樁的施工質量作出全面評價，還須用其它的檢測方法與之配合和補充。
盡管水泥粉噴樁的檢測方法已有這么多種，但每一種檢測方法都有其局限性，沒有一種方法是對樁身質量的全面評價。在沒有一種更完美方法的情況下，為了保證水泥粉噴樁的樁身質量，確保軟基處理的成功，應根據經粉噴樁復合地基處理工程的重要性、復雜程度及所具有的檢測儀器設備的實際條件與現場的實際情況，從中選擇合理、可靠、有效的檢測方法。可以用一種，也可以用多種方法聯合檢測，如常用組合有：用應力波反射法普查，用靜載試驗法對個別單樁或復合地基的承載力進行檢驗，還有用鉆孔取芯法與動力觸探法標準貫入試驗配合進行等等。
3 結束語
隨著水泥粉噴樁在軟土地基處理中越來越廣泛的應用，水泥粉噴樁所構成的柔性復合地基的設計、施工技術不斷得到發展，對于水泥粉噴樁質量檢測技術的要求也越來越高。通過科學合理的檢測方法對試樁進行檢測，能為水泥粉噴樁的設計、施工提供可靠的試驗數據，以便設計人員確定正確的設計參數及施工人員確定合理的工藝參數；通過便捷、有效的檢測方法及對施工好的水泥粉噴樁進行檢測，并提出準確可靠的檢測數據，以便監理及施工人員對粉噴樁施工質量作出正確的判斷和評價，對合格的樁及時認可其質量；對不合格的樁及時采取有效措施，既要保證工程質量又不影響工程進度，這就迫切要求質量檢測人員盡快創造出一種可以全面檢測水泥粉噴樁的完美的檢測方法。不僅如此，對試驗檢測操作進行規范化管理以及加強對檢測試驗的管理亦刻不容緩。在實際工程建設中，由于建設單位、監理單位、施工單位等過分強調工期及經濟效益，有關單樁或復合地基試驗普遍存在測試齡期太短、試驗點少等問題，加上目前檢測市場激烈的競爭，不平等競爭時有發生，導致測試結果帶有很偶然性，測試質量低劣，甚至個別測試單位在檢測中弄虛作假等，因此為了保證水泥粉噴樁檢測結果的準確、可靠，確保水泥粉噴樁復合地基工程質量，必須采取相應的措施，加強水泥粉噴樁及其復合地基的檢測管理、監督，制定必要的規范、規程，以保證檢測結果的科學性、公證性和可靠性，減少工程質量事故，確保工程質量。
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