水泥粉噴樁檢測技術方法內容與選擇（一）
發布時間：2010-01-14 共1頁
粉體噴射攪拌法是采用專用的深層攪拌設備，在設計深度原位將噴出的粉狀固化劑與軟土充分拌和，使之形成均勻的固化柱狀體(俗稱粉噴樁)，用來加固軟土地基的方法。此法自1971年在瑞典首次應用以來，由于具有加固效果明顯，且施工過程中無振動、無污染，對周圍環境及建筑物無不良影響，經濟廉價，施工簡便等優點而很快被工程界接收，在歐美日等國軟土地基施工中得到廣泛應用。1979年，由鐵道部第四勘測設計院引進，并于1984年7月成功地應用于廣東鐵路涵底軟基加固，1985年4月通過鐵道部級技術鑒定后，逐步得到推廣應用，尤其是以水泥為固化劑、通過水泥與土顆粒間一系列物理化學作用形成的水泥粉噴樁應用最為廣泛。水泥粉噴樁與樁間土組成復合地基，改善并提高軟土地基土層的物理化學性質，使之成為優良的地基。近幾年來不僅在鐵路、城建、市政等部門得到廣泛應用，交通部門也將該技術應用于高等級公路的軟基處理，并取得了良好的加固效果。
為了保證噴粉樁的施工質量，不僅要在施工過程中控制好原材料質量，做好室內配比試驗、現場工藝試驗，加強噴粉施工技術的管理監督，把好樁位測量放樣及各道工序的檢查關，還須對施工好的現場樁體進行最終檢測，以對粉噴樁施工質量進行全面而準確的判斷及評定。
1 粉噴樁的檢測內容
粉噴樁處理軟基，其最終質量控制參數是保證復合地基的整體承載力，為此粉噴樁檢測包括兩方面內容：(1)樁的測量放樣檢測，即在成樁后7d左右，通過檢測樁位、樁數、樁間距來檢查樁的放樣情況；(2)樁體本身質量的檢測，其中包括樁身的完整性、樁身外形尺寸(樁身截面，有效樁長等)、樁身的連續性、均勻性、強度、密實度、單樁承載力等，其中最主要的控制參數為單樁承載力。樁身強度是以90d齡期為其強度標準值，但在實際工程中往往由于工期緊等多種因素影響而難以等到90d，一般取28d左右齡期，特殊情況下也有以更短齡期對樁身測試后推算至90d齡期強度。
根據水泥粉噴樁處理軟土地基的控制參數及檢測內容，檢測水泥粉噴樁施工質量常用的檢測方法有目測法、截取樁段試壓法、輕便動力觸探法、靜力觸探法、鉆孔取芯法、應力波反射法、水電效應法和靜載試驗法等8種。
2 檢測方法
2.1 目測法
成樁7d后，開挖0.5～1.0m深基坑，測量樁位、樁間距，檢查樁數，不符合設計要求時應補樁或采取其它的有效措施；符合要求再檢查樁身成形情況，通過目測群樁樁頂是否平齊，樁體是否圓勻，有無縮頸和凹陷現象，樁身有無水泥結塊或夾泥層，顏色深淺是否一致，并用手感知樁身松散或硬結程度，來判斷樁身水泥土的攪拌均勻程度，對于墻式搭接樁還可通過目測檢查樁頭部分樁間的搭接情況。
目測法是最常用、最基本也是最簡便的檢測方法，主要根據眼觀、手摸等感覺，檢查0.5～2.0m樁頭質量的致情況，不能反映有效樁長、樁身的狀態信息，不能對樁身質量下完整結論。
2.2 截取樁段試壓法
在成樁一定齡期后(一般不少于10d)，在現場開挖出的樁體上部、樁頂以下連續截取長度等于樁徑的三段樁體，上下截面用水泥砂漿整平，裝入壓力架后用壓力機試壓，可測得樁身的抗壓強度和變形模量，同時也可以在樁段抗壓破壞時進一步觀察樁體噴粉攪拌的均勻性。該方法測試出的數據直接可靠，既可積累室內強度與現場強度之間的數據關系，又可避免樁體橫斷面方向上強度不均勻的影響。但該方法的缺點是挖樁深度過，試驗根數不能太多，而且該方法需要特制的夾板，對試驗機精度也有一定的要求。同時在壓前必須將上下面修水平，否則在施壓時很容易出現偏心受壓，產生較的試驗誤差。
2.3 輕便動力觸探法
一般是在成樁7d內，使用輕便觸探器取樁身水泥土樣，通過觀察水泥土樣的顏色是否一致、有無結塊水泥或未拌勻的土團來檢查噴粉樁攪拌均勻程度，同時根據觸探擊數(N10)來判斷樁身強度，對N10貫入10cm擊數不能少于10擊，少于10擊或者每擊于10mm的區段直接可認為所檢查段不符合要求，應進行處理。行業標準《軟土地基深層攪拌加固法技術規程》(YBJ225-91)提出輕便觸探擊數(N10)與7d齡期水泥土強度有如表1所示關系。
表1
N10 15 20～25 30～35 ＞40
qn(kPa) 200 300 400 ＞500
如同三線寧波段高速公路3K+782通道的某兩根樁，輕便觸探檢測情況：4～16號樁輕便觸探2次，平均擊數N10為32擊，推算水泥土強度約為400kPa；8～19號樁輕便觸探2次，平均擊數N10為40擊，推算水泥土強度約為500kPa。
使用輕便動力觸探法檢測粉噴樁時應注意：(1)探測深度不能超過4m；(2)觸探點不能在樁中心位置，以避開樁中心水泥含量少、強度低的噴灰攪拌盲區，使觸探具有代表性，一般定在距樁中心2/5樁徑處；(3)觸探時觸探儀的穿心桿一定要保持垂直。
2.4 靜力觸探法
靜力觸探法是在成樁近期內，通過在樁身及樁周土的不同深度進行靜力觸探試驗，畫出樁身及原始地基的觸探P-S曲線。對比兩者的P-S曲線形態即可直觀地反映出水泥土攪拌樁樁身的均勻性，并根據樁身的P-S值提高程度來分析樁身強度。這種方法宜在成樁后近期內進行，否則隨著齡期的增長、樁身強度的提高使實施難度加。該方法有直觀、快速的特點，但無論理論上還是實踐上還需要作深入探討，對測試設備也須作進一步改進和完善。因此，有關水泥攪拌樁的各種國家規范中都沒有將該法列為水泥攪拌樁的質量檢測方法。
2.5 鉆孔取芯法
鉆孔取芯法是在成樁一定齡期后通過鉆孔取芯來檢查樁長、樁各部位的水泥含量、樁身水泥土的噴粉、攪拌均勻程度及樁身抗壓強度的變化情況，同時在取芯過程中可以進行標準貫入試驗。
通過觀察鉆孔取出芯樣來判斷粉噴樁樁身各部位攪拌的均勻性及狀態；通過對芯樣進行水泥滴定試驗來檢查樁身各段的水泥含量情況；通過對樁身各段水泥土原狀土樣的室內無側限抗壓強度試驗及取芯過程各段配合用的標準貫入試驗的標貫擊數，可以可靠準確地判定樁身各段的樁身強度，同時也可測定出樁身土樣的變形指標；通過在取芯過程中水泥土樣的變化情況，可判定樁體的連續性并可確定樁長。
鉆孔取芯法是檢測水泥粉噴樁直觀、可靠、有效的方法，但由于粉噴樁橫斷面方向有攪拌軸部位的噴灰盲區、水泥土強度不是很高且樁體千層餅狀的特點，因此在采用鉆孔取芯法做單樁試驗時應特別注意：
(1)孔位應避開噴灰盲區，宜定在離樁中心2/5樁徑處；
(2)在整個鉆進取芯過程中，鉆桿必須始終保持規定的垂直精度；
(3)在原狀水泥土取樣過程中注意盡量避免對水泥土樣的擾動，特別小心試樣破碎。
鉆孔取芯法不僅可通過垂直取芯測試單樁情況，也可通過斜桿取芯檢查用于防水、支護、圍堰等工程的墻式樁、格柵樁等搭接粉噴樁樁間的搭接情況。
巖土工程師站點
為了保證噴粉樁的施工質量，不僅要在施工過程中控制好原材料質量，做好室內配比試驗、現場工藝試驗，加強噴粉施工技術的管理監督，把好樁位測量放樣及各道工序的檢查關，還須對施工好的現場樁體進行最終檢測，以對粉噴樁施工質量進行全面而準確的判斷及評定。
1 粉噴樁的檢測內容
粉噴樁處理軟基，其最終質量控制參數是保證復合地基的整體承載力，為此粉噴樁檢測包括兩方面內容：(1)樁的測量放樣檢測，即在成樁后7d左右，通過檢測樁位、樁數、樁間距來檢查樁的放樣情況；(2)樁體本身質量的檢測，其中包括樁身的完整性、樁身外形尺寸(樁身截面，有效樁長等)、樁身的連續性、均勻性、強度、密實度、單樁承載力等，其中最主要的控制參數為單樁承載力。樁身強度是以90d齡期為其強度標準值，但在實際工程中往往由于工期緊等多種因素影響而難以等到90d，一般取28d左右齡期，特殊情況下也有以更短齡期對樁身測試后推算至90d齡期強度。
根據水泥粉噴樁處理軟土地基的控制參數及檢測內容，檢測水泥粉噴樁施工質量常用的檢測方法有目測法、截取樁段試壓法、輕便動力觸探法、靜力觸探法、鉆孔取芯法、應力波反射法、水電效應法和靜載試驗法等8種。
2 檢測方法
2.1 目測法
成樁7d后，開挖0.5～1.0m深基坑，測量樁位、樁間距，檢查樁數，不符合設計要求時應補樁或采取其它的有效措施；符合要求再檢查樁身成形情況，通過目測群樁樁頂是否平齊，樁體是否圓勻，有無縮頸和凹陷現象，樁身有無水泥結塊或夾泥層，顏色深淺是否一致，并用手感知樁身松散或硬結程度，來判斷樁身水泥土的攪拌均勻程度，對于墻式搭接樁還可通過目測檢查樁頭部分樁間的搭接情況。
目測法是最常用、最基本也是最簡便的檢測方法，主要根據眼觀、手摸等感覺，檢查0.5～2.0m樁頭質量的致情況，不能反映有效樁長、樁身的狀態信息，不能對樁身質量下完整結論。
2.2 截取樁段試壓法
在成樁一定齡期后(一般不少于10d)，在現場開挖出的樁體上部、樁頂以下連續截取長度等于樁徑的三段樁體，上下截面用水泥砂漿整平，裝入壓力架后用壓力機試壓，可測得樁身的抗壓強度和變形模量，同時也可以在樁段抗壓破壞時進一步觀察樁體噴粉攪拌的均勻性。該方法測試出的數據直接可靠，既可積累室內強度與現場強度之間的數據關系，又可避免樁體橫斷面方向上強度不均勻的影響。但該方法的缺點是挖樁深度過，試驗根數不能太多，而且該方法需要特制的夾板，對試驗機精度也有一定的要求。同時在壓前必須將上下面修水平，否則在施壓時很容易出現偏心受壓，產生較的試驗誤差。
2.3 輕便動力觸探法
一般是在成樁7d內，使用輕便觸探器取樁身水泥土樣，通過觀察水泥土樣的顏色是否一致、有無結塊水泥或未拌勻的土團來檢查噴粉樁攪拌均勻程度，同時根據觸探擊數(N10)來判斷樁身強度，對N10貫入10cm擊數不能少于10擊，少于10擊或者每擊于10mm的區段直接可認為所檢查段不符合要求，應進行處理。行業標準《軟土地基深層攪拌加固法技術規程》(YBJ225-91)提出輕便觸探擊數(N10)與7d齡期水泥土強度有如表1所示關系。
表1
N10 15 20～25 30～35 ＞40
qn(kPa) 200 300 400 ＞500
如同三線寧波段高速公路3K+782通道的某兩根樁，輕便觸探檢測情況：4～16號樁輕便觸探2次，平均擊數N10為32擊，推算水泥土強度約為400kPa；8～19號樁輕便觸探2次，平均擊數N10為40擊，推算水泥土強度約為500kPa。
使用輕便動力觸探法檢測粉噴樁時應注意：(1)探測深度不能超過4m；(2)觸探點不能在樁中心位置，以避開樁中心水泥含量少、強度低的噴灰攪拌盲區，使觸探具有代表性，一般定在距樁中心2/5樁徑處；(3)觸探時觸探儀的穿心桿一定要保持垂直。
2.4 靜力觸探法
靜力觸探法是在成樁近期內，通過在樁身及樁周土的不同深度進行靜力觸探試驗，畫出樁身及原始地基的觸探P-S曲線。對比兩者的P-S曲線形態即可直觀地反映出水泥土攪拌樁樁身的均勻性，并根據樁身的P-S值提高程度來分析樁身強度。這種方法宜在成樁后近期內進行，否則隨著齡期的增長、樁身強度的提高使實施難度加。該方法有直觀、快速的特點，但無論理論上還是實踐上還需要作深入探討，對測試設備也須作進一步改進和完善。因此，有關水泥攪拌樁的各種國家規范中都沒有將該法列為水泥攪拌樁的質量檢測方法。
2.5 鉆孔取芯法
鉆孔取芯法是在成樁一定齡期后通過鉆孔取芯來檢查樁長、樁各部位的水泥含量、樁身水泥土的噴粉、攪拌均勻程度及樁身抗壓強度的變化情況，同時在取芯過程中可以進行標準貫入試驗。
通過觀察鉆孔取出芯樣來判斷粉噴樁樁身各部位攪拌的均勻性及狀態；通過對芯樣進行水泥滴定試驗來檢查樁身各段的水泥含量情況；通過對樁身各段水泥土原狀土樣的室內無側限抗壓強度試驗及取芯過程各段配合用的標準貫入試驗的標貫擊數，可以可靠準確地判定樁身各段的樁身強度，同時也可測定出樁身土樣的變形指標；通過在取芯過程中水泥土樣的變化情況，可判定樁體的連續性并可確定樁長。
鉆孔取芯法是檢測水泥粉噴樁直觀、可靠、有效的方法，但由于粉噴樁橫斷面方向有攪拌軸部位的噴灰盲區、水泥土強度不是很高且樁體千層餅狀的特點，因此在采用鉆孔取芯法做單樁試驗時應特別注意：
(1)孔位應避開噴灰盲區，宜定在離樁中心2/5樁徑處；
(2)在整個鉆進取芯過程中，鉆桿必須始終保持規定的垂直精度；
(3)在原狀水泥土取樣過程中注意盡量避免對水泥土樣的擾動，特別小心試樣破碎。
鉆孔取芯法不僅可通過垂直取芯測試單樁情況，也可通過斜桿取芯檢查用于防水、支護、圍堰等工程的墻式樁、格柵樁等搭接粉噴樁樁間的搭接情況。
巖土工程師站點
