無損檢測在水泥土攪拌樁完整性檢測技術(shù)中的應用思考

于躍 劉永鵬

摘 要 水泥土攪拌樁在軟土地基處理中應用非常廣泛，軟土地基處理效果的好壞，對整個工程質(zhì)量有著直接影響，而對水泥攪拌樁的完整性進行檢測，是保證工程整體質(zhì)量的關(guān)鍵。反射波法是低應變測定混凝土樁樁身完整性的一種可靠、經(jīng)濟快捷的檢測方法。以下是無損檢測在水泥土攪拌樁完整性檢測技術(shù)中的思考。

關(guān)鍵詞 無損檢測;水泥土攪拌樁;完整性檢測技術(shù)

引言

自中華人民共和國成立以來，我國就十分重視基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。作為一個幅員遼闊的大國，我國南北差異大，有著多種多樣的地質(zhì)環(huán)境，修建公路、鐵路、建筑等設(shè)施時需要做好地基處理工作。軟土地含水量高，處理困難且工程量大。水泥土攪拌樁能高效率的進行地基處理工作，為保證地基處理工作的質(zhì)量，應該確保水泥樁的尺寸、構(gòu)造、內(nèi)部結(jié)構(gòu)符合規(guī)定要求。

1水泥土攪拌樁的工作原理

水泥土攪拌樁是用來加固軟土地基的工具，通常是將水泥作為固化劑，利用攪拌樁將水泥與軟土混合在一起，從而改善軟土土質(zhì)，使其成為凝固性好、含水量低的水泥加固土，達到地基處理的要求，應注意要根據(jù)土質(zhì)的不同合理的選取水泥。水泥土攪拌樁的工作方式主要有兩種：①現(xiàn)在地面調(diào)配好水泥漿，隨后通過設(shè)備送往地下，和軟土進行融合，達到降低軟土地基含水量的目的。②將水泥粉直接通入軟土中，可通過壓縮空氣實現(xiàn)，隨后進行攪拌，使干燥的水泥粉和軟土中的積水發(fā)生反應，起到固結(jié)的作用。

這兩種方式都對水泥土攪拌樁的質(zhì)量有著較高的要求，水泥土攪拌樁的尺寸、結(jié)構(gòu)不同會影響軟土的固結(jié)效果，因此要做好水泥土攪拌樁的檢測工作[1]。

2常用水泥土攪拌樁完整性無損檢測方法

根據(jù)工程規(guī)范的要求，對水泥土攪拌樁的檢測主要涉及以下幾點：樁體強度、樁身長度、攪拌樁的完整性。以下將簡要介紹無損檢測的主要方式：

低應變反射波法是無損檢測技術(shù)在水泥土攪拌樁完整性檢測的主要應用，在多年的工程實踐中不斷完善和改進，目前已經(jīng)廣泛應用于水泥土攪拌樁的完整性檢測，具有經(jīng)濟、方便、高效的特點。低應變反射波法是建立在一維波動理論的基礎(chǔ)上的，且樁身材料彈性性能良好，使瞬態(tài)作用在樁頂?shù)募ふ袼a(chǎn)生的彈性應力波只能在樁桿內(nèi)傳播。假設(shè)樁為質(zhì)地均勻、各向同性的一維線彈性體（樁的長度遠大于直徑，且入射波波長λ大于樁的直徑D），通過用錘子敲擊樁頂作為振源產(chǎn)生應力波，隨后應力波沿著樁身向下傳播，當遇到樁底或樁身缺陷所形成的波阻抗界面，應力波會發(fā)生反射和透射，根據(jù)反射波的狀態(tài)即可分析出阻抗界面的狀況，進而得到檢測結(jié)果。根據(jù)波動理論得：當應力波遇到縮頸、裂縫、離析、蜂窩、空洞、夾泥、斷樁、二次澆灌面等缺陷時，由于波阻抗變小，反射波與入射波初動相位同相;當應力波遇到擴頸、擴底等缺陷時，波阻抗變大，反射波與入射波的初動相位反相。結(jié)合反射波振幅大小、頻率和樁身波速高低、反射波到達時間等可對樁的完整性、缺陷程度、位置等做出綜合判定。綜上所述，使用低應力反射波法進行檢測時應將水泥樁的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)橐韵聨c：①水泥土攪拌樁可視為一維桿體;②水泥土攪拌樁樁身材料須視為彈性材料;③水泥土攪拌樁樁身波阻抗可以被識別。

3合理使用低應變反射波法的方式

為保證檢測結(jié)果的準確性，要合理的使用低應變反射波法，主要應注意以下幾點：

3.1 合理的選擇波速范圍

根據(jù)已有的資料知道：反射波法在混凝土攪拌樁中波速范圍為3000～4000m/s，而在水泥土攪拌樁中波速范圍為1000～2200m/s。從中可以看出，在不同的介質(zhì)中反射波的傳播速度不同，與混凝土攪拌樁相比，反射波在水泥土攪拌樁中的傳播速度更快。因此，應根據(jù)攪拌樁的介質(zhì)選擇合理的波速范圍。

3.2 合理的選擇齡期進行檢測

通過對統(tǒng)計資料進行對比分析得到以下信息：在28d齡期時，水泥土攪拌樁的實際強度約為設(shè)計強度的60%，在90d齡期時能基本達到規(guī)范要求。對于檢測效果與齡期的關(guān)系來看，他們的函數(shù)關(guān)系呈正相關(guān)曲線，在一定的齡期范圍內(nèi)，檢測效果可在某一個齡期達到峰值，由于早期的水泥土還未完全硬化，過早的檢測會導致檢測結(jié)果不夠準確。所以普遍應在28d齡期后進行檢測。

3.3 合理的選擇樁頂

反射波法檢測會受到障礙物的影響，為保證檢測結(jié)果的準確性，應盡量保持樁頂?shù)墓饣秸?，沒有雜物，這樣既有利于錘子的敲擊，又有利于傳感器接受，若樁頂表面粗糙，應用砂輪片打磨平整，高度和承臺底部一致。

3.4 合理的選擇振源和耦合劑

為了使脈沖的指向性以及穿透能力達到最佳的效果，應合理地選擇振源和耦合劑錘擊。通常使用尼龍錘作為敲擊的工具，尼龍錘的指向性以及穿透能力遠遠強于一般的錘子。耦合劑通常選擇膠狀物或漿狀物，例如黃油、凡士林等，這樣可以有效地減少脈沖損失。

4低應變反射波法檢測技術(shù)的缺陷與不足

低應變反射波法具有很多優(yōu)點，例如經(jīng)濟性高、檢測速度快、檢測結(jié)果可靠等，在水泥土攪拌樁的完整性檢測中被廣泛使用，但同時也存在許多不足。根據(jù)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)看來，低應變反射波法會受到環(huán)境的影響，導致測量結(jié)果不準確，在存在雜物時，脈沖波會受到影響出現(xiàn)紊亂，影響測試結(jié)果，經(jīng)驗波速也會受到例如齡期、水泥種類、土質(zhì)狀況等因素的影響，導致結(jié)果出現(xiàn)偏差。因此，應根據(jù)現(xiàn)有的問題，不斷完善數(shù)據(jù)處理方式，通過結(jié)合實際檢測結(jié)果，歸納總結(jié)現(xiàn)有數(shù)據(jù)，構(gòu)建出一套經(jīng)驗波速和影響因素的相關(guān)曲線，這樣就可以準確地找出代表曲線，從而使低應變反射波法更加方便快捷，結(jié)果更加準確，實現(xiàn)推廣普及。

5結(jié)束語

由于我國的水泥土攪拌樁完整性檢測技術(shù)起步較晚，目前還存在著許多漏洞和不足，仍需不斷探索和改進，無損檢測作為此技術(shù)的的切入點，需要給予足夠的重視。通過現(xiàn)場大量試驗結(jié)果表明，在粉質(zhì)黏土和含砂的軟弱土地基中，水泥土攪拌樁成樁完整性好，樁體強度增長快，可用低應變法檢測判斷樁體的完整性;在黏粒含量高的淤泥質(zhì)土中，成樁不連續(xù)，樁體強度的均勻性差，低應變法檢測結(jié)果的解讀的可靠性受人為因素影響大，不便在工程中應用。

參考文獻

[1] 李淑萍.反射波法檢測水泥攪拌樁的應用[J].青海交通科技，2009（1）：56，58.