水利工程中水泥攪拌樁的質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)研究

郭廣明

(廣東科衡工程檢測(cè)有限公司，廣東 佛山 528000)

0 前言

深層范圍水泥攪拌方法比較適宜粉土、粘性土、素填土、淤泥質(zhì)土、淤泥、無流動(dòng)性地下水部位飽和松散且稍密狀態(tài)砂土等地基處理當(dāng)中應(yīng)用，現(xiàn)階段已在水利工程當(dāng)中實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用。為更好地把控水利工程當(dāng)中水泥攪拌樁總體質(zhì)量，必須強(qiáng)化對(duì)水泥攪拌樁總體的質(zhì)量檢測(cè)?；诖?，本文對(duì)水利工程當(dāng)中水泥攪拌樁質(zhì)量檢測(cè)相關(guān)技術(shù)展開了綜合分析和研究。

1 概述

現(xiàn)階段水泥攪拌樁質(zhì)量檢測(cè)常見技術(shù)以輕便動(dòng)力觸探、樁體開挖截取檢查、鉆孔取芯、靜力觸探、單樁及復(fù)合地基的荷載試驗(yàn)、圍井現(xiàn)場(chǎng)注水試驗(yàn)等技術(shù)手段為主。針對(duì)輕便動(dòng)力觸探檢測(cè)手段，在對(duì)粉碎樁實(shí)施檢測(cè)，觸點(diǎn)應(yīng)該要求放置距離樁體的中心部位約2/5位置，對(duì)其余樁體實(shí)施質(zhì)量檢測(cè)期間，則要放置中心位置，最大程度地確保質(zhì)量檢測(cè)精準(zhǔn)可靠[1]；針對(duì)樁體開挖截取檢查，可對(duì)水泥攪拌樁總體成型程度、均勻程度實(shí)施細(xì)致檢查，便于了解攪拌樁總體攪拌效果與設(shè)計(jì)要求是否相吻合，保證水泥攪拌樁的總體質(zhì)量達(dá)標(biāo)；針對(duì)鉆孔取芯，需選定立軸部位最大鉆壓比及較小機(jī)型實(shí)施鉆取，28 d后，借助大鉆壓針對(duì)于強(qiáng)度較小樁體實(shí)施鉆探，便于對(duì)水泥攪拌樁質(zhì)量實(shí)施檢測(cè)；針對(duì)靜力觸探這種檢測(cè)手段，即對(duì)不同齡期的水泥攪拌樁實(shí)施對(duì)比實(shí)驗(yàn)，判斷樁身處于不同時(shí)期實(shí)際強(qiáng)度情況能否達(dá)標(biāo)；單樁及復(fù)合地基的荷載試驗(yàn)、圍井現(xiàn)場(chǎng)注水試驗(yàn)，也均可測(cè)定水泥攪拌樁質(zhì)量能否與設(shè)計(jì)要求相吻合。

2 實(shí)例分析

因水利工程當(dāng)中，水泥攪拌樁往往擔(dān)負(fù)不同功能，質(zhì)量評(píng)定所用檢測(cè)技術(shù)活手段均各有側(cè)重，故結(jié)合水利工程典型案例，對(duì)水利工程當(dāng)中水泥攪拌樁質(zhì)量檢測(cè)相關(guān)技術(shù)實(shí)施分析介紹，詳細(xì)如下。

2.1 質(zhì)量檢測(cè)各項(xiàng)技術(shù)操作實(shí)例

2.1.1 在防洪工程層面

某水利防洪工程當(dāng)中，護(hù)岸部位防洪墻體地基主要選定為水泥攪拌樁復(fù)合地基，累積打樁約2 155根，且進(jìn)尺總體約18 189 m，加深深度最大是18 m，實(shí)行四攪四噴施工工藝。因該水利防洪工程在當(dāng)中，水泥攪拌樁應(yīng)用至地基加固節(jié)點(diǎn)，促使復(fù)合地基形成，因而，在質(zhì)量檢測(cè)實(shí)施技術(shù)上，實(shí)行7 dN10的輕便觸探檢測(cè)、28d抽芯檢測(cè)和室內(nèi)試驗(yàn)操作、單樁及4樁部位復(fù)合地基28 d靜載試驗(yàn)操作等這幾種檢測(cè)技術(shù)，對(duì)單樁及復(fù)合地基實(shí)際承載力實(shí)施有效判定。(1)針對(duì)7 dN10的輕便觸探檢測(cè)試驗(yàn)操作層面。隨機(jī)觸探22根樁頭，各樁頭的觸探擊數(shù)均超過所規(guī)定10擊，其最多為45擊，總體合格率達(dá)100%；(2)針對(duì)28 d抽芯檢測(cè)操作層面。抽查樁10根，平均巖芯實(shí)際采取率則是90%，結(jié)合巖芯具體情況可了解到，巖芯普遍完整，且攪拌均勻、總體成樁優(yōu)良。28 d無側(cè)限的抗壓強(qiáng)度實(shí)際均值是0.82 MPa，而最小值是0.62 MPa，均與設(shè)計(jì)要求相吻合[2]；(3)針對(duì)單樁28 d的靜載試驗(yàn)操作層面。抽取攪拌樁2根實(shí)施單樁28 d的靜載試驗(yàn)操作，加載到320 kN后并無破壞在情況產(chǎn)生，單樁承載力極限>320 kN。選取1樁的復(fù)合地基1個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，開展28 d的靜載試驗(yàn)操作，該試驗(yàn)點(diǎn)實(shí)際面積約3.696 m2，處于1 330 kN最大荷載條件下，其總體沉降達(dá)15.6 mm，經(jīng)卸載處理過后的回彈量是5.2 mm，而該當(dāng)中不同土層當(dāng)中室內(nèi)試樣各個(gè)齡期無側(cè)限的抗壓強(qiáng)度情況具體測(cè)定數(shù)據(jù)結(jié)果，詳見表1。此復(fù)合地基總體承載力與實(shí)際設(shè)計(jì)要求相吻合。

2.1.2 在堤圍達(dá)標(biāo)的加固工程層面

某堤圍達(dá)標(biāo)的加固工程當(dāng)中，旅游碼頭的地基土以松散粉質(zhì)細(xì)砂為主，為避免地基有水流沖刷和地震液化現(xiàn)象產(chǎn)生，對(duì)其基礎(chǔ)形式上主要實(shí)行深埋水泥攪拌樁護(hù)岸墻[3]。此堤圍達(dá)標(biāo)的加固工程當(dāng)中累積打樁約2 695根，進(jìn)尺總體是22 565 m，加固深度最大是10.5 m，實(shí)行四攪四噴施工工藝。此堤圍達(dá)標(biāo)的加固工程當(dāng)中地基加固層面上主要借助水泥攪拌樁來實(shí)現(xiàn)，促使埋深水泥攪拌樁護(hù)岸墻形成，此次質(zhì)量檢測(cè)項(xiàng)目主要實(shí)行開挖截取部分樁體操作、7 dN10的輕便觸探檢測(cè)、抽芯檢測(cè)、室內(nèi)試驗(yàn)等，對(duì)此堤圍達(dá)標(biāo)的加固工程當(dāng)中格柵墻體總體強(qiáng)度及其完整性實(shí)施質(zhì)量評(píng)定。(1)針對(duì)開挖外觀層面。面層部位攪拌樁的水泥凝結(jié)體相對(duì)完整，其樁徑與設(shè)計(jì)要求相吻合，攪拌樁具體開挖位置水泥的凝結(jié)體相對(duì)完整，其結(jié)合部位完整，并無明顯的接頭接紋產(chǎn)生，墻身整體排列整齊，其樁長(zhǎng)與設(shè)計(jì)要求相吻合；(2)針對(duì)7 d N10樁頭的輕便觸探檢測(cè)試驗(yàn)層面。隨機(jī)選取24根觸探樁頭，各個(gè)樁頭觸探實(shí)際擊數(shù)均超出所規(guī)定10擊要求，觸探實(shí)際擊數(shù)最多為41擊，總體合格率達(dá)100%；(3)針對(duì)抽芯檢測(cè)試驗(yàn)層面。針對(duì)齡期為7～28 d的樁逐漸選取12根實(shí)施抽芯檢查，圖1當(dāng)中，不同齡期的無側(cè)限定抗壓強(qiáng)度伴隨著深度所產(chǎn)生變化情況及巖芯具體情況當(dāng)中可了解到，7根巖芯相對(duì)完整，總體攪拌均勻，且良好成樁，均屬于一類樁；有5根樁身呈良好的完整性，無突出缺陷存在，水泥土的凝結(jié)體總體攪拌均勻，樁身部分強(qiáng)度不同部位呈較大的高低差異，總體呈良好質(zhì)量，局部有輕微的缺陷存在，屬于二類樁；針對(duì)28 d無側(cè)限定抗壓強(qiáng)度的均值是7.33 MPa，其最小值和最大值分別是4.43 MPa進(jìn)而11.17 MPa，均與設(shè)計(jì)要求相吻合。

表1 不同土層當(dāng)中室內(nèi)試樣各個(gè)齡期無側(cè)限的抗壓強(qiáng)度數(shù)據(jù)

圖1 不同齡期的無側(cè)限定抗壓強(qiáng)度

2.1.3 在堤圍達(dá)標(biāo)的加固工程層面

某堤圍達(dá)標(biāo)的加固工程當(dāng)中，堤基有強(qiáng)透水性的細(xì)砂層及中粗砂層存在，近幾年有管涌相關(guān)險(xiǎn)情出現(xiàn)，因而，所存在的不良地基約2.4 km長(zhǎng)堤位置實(shí)行多頭攪拌樁的防滲墻體截滲處理。此堤圍達(dá)標(biāo)的加固工程當(dāng)中，打攪拌樁的防滲墻體累計(jì)為53 630 m2，加固深度最大是23.5 m。因此堤圍達(dá)標(biāo)的加固工程當(dāng)中，水泥攪拌樁用于工程地基防滲，攪拌樁的防滲墻體形成，因而，質(zhì)量檢測(cè)項(xiàng)目主要實(shí)行開挖截取的樁墻體，通過采取90 d齡期的抽芯檢測(cè)和室內(nèi)試驗(yàn)、靜力觸探檢測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)圍井的注水試驗(yàn)操作、防滲墻體鉆孔的注水試驗(yàn)，對(duì)攪拌樁的防滲墻體實(shí)際連續(xù)性及其整體的防滲性能實(shí)施評(píng)定。(1)針對(duì)開挖外觀層面。水泥的凝結(jié)體相對(duì)完整，且圓角分明，墻體寬度范圍是0.24～0.44 m，旋噴半徑是19～22 cm，厚度平均是0.385 m，其成墻厚度與設(shè)計(jì)要求相吻合；(2)針對(duì)抽芯檢測(cè)層面。選取16根為90 d齡期的樁實(shí)施抽芯檢測(cè)，巖芯平均采取率是95%。結(jié)合巖芯具體情況了解到，巖芯相對(duì)完整，且攪拌均勻，總體成樁優(yōu)良，與設(shè)計(jì)要求相吻合。同時(shí)，90 d無側(cè)限定抗壓強(qiáng)度均值是5.30 MPa，其最小值和最大值分別是2.73 MPa與9.31 MPa，均與設(shè)計(jì)要求相吻合。滲透系數(shù)是1.06×10-6～0.092 9×10-6cm/s，均值是3.94×10-7cm/s，可允許的滲透比降則>100，這與設(shè)計(jì)要求相吻合[4]；(3)針對(duì)靜力觸探檢測(cè)層面。如圖2所示，為錐尖阻力和無側(cè)限的抗壓強(qiáng)度之間的關(guān)系曲線情況，如7 d錐尖阻，其表達(dá)列式即為R=a·qc+b，qc=R-b/a，在該列式當(dāng)中，R代表28 d無側(cè)限的抗壓強(qiáng)度， qc代表7 d靜力觸探的錐尖阻， a、b代表線性的關(guān)系參數(shù)。以常規(guī)靜探檢測(cè)法參數(shù)a實(shí)際取值范圍包含兩個(gè)，0.2～0.3 僅適用于粉質(zhì)的粘土層、素填土層，0.4～0.5則適合中砂層當(dāng)中應(yīng)用。為構(gòu)建靜力觸探的錐尖阻力和28 d無側(cè)限的抗壓強(qiáng)度質(zhì)量檢測(cè)模型，經(jīng)分析可知曉7 d 齡期錐尖阻力和抗壓強(qiáng)度之間線性關(guān)系與設(shè)計(jì)要求相吻合，檢測(cè)操作可行性強(qiáng)；(4)針對(duì)圍井現(xiàn)場(chǎng)注水試驗(yàn)層面。滲透系數(shù)是3.55×10-7cm/s，吻合于設(shè)計(jì)要求；(5)針對(duì)防滲墻的鉆孔現(xiàn)場(chǎng)注水試驗(yàn)層面。靜水頭的壓水試驗(yàn)實(shí)際滲透系數(shù)當(dāng)中，最小值和最大值分別是3.21×10-7cm/s、1.24×10-5cm/s，均值是1.688×10-6cm/s，其與設(shè)計(jì)要求相吻合。

圖2 錐尖阻力和無側(cè)限的抗壓強(qiáng)度之間的關(guān)系曲線

2.2 結(jié)果分析

(1)結(jié)合上述水利工程當(dāng)中，水泥攪拌樁具體應(yīng)用期間不同功能，質(zhì)量評(píng)定所用檢測(cè)手段各有側(cè)重。針對(duì)水泥攪拌樁的樁身部位質(zhì)量檢測(cè)，應(yīng)當(dāng)包含樁體強(qiáng)度、樁身場(chǎng)地、攪拌的均勻性層面檢測(cè)。針對(duì)功能以承載及變形為主復(fù)合地基的基礎(chǔ)處理，質(zhì)量檢測(cè)項(xiàng)目需增設(shè)單樁及多樁的復(fù)合地基部分28 d齡期的靜載試驗(yàn)操作；針對(duì)地基防滲，攪拌樁的防滲墻形成方面，質(zhì)量檢測(cè)項(xiàng)目需包含圍井現(xiàn)場(chǎng)注水試驗(yàn)和防滲墻體鉆孔現(xiàn)場(chǎng)注水試驗(yàn)。

(2)為能夠有效降低人為性質(zhì)的影響因素，實(shí)施抽芯檢測(cè)操作期間，鉆頭材質(zhì)應(yīng)選定直徑較大金剛石材質(zhì)鉆頭，較小強(qiáng)度樁體鉆探則應(yīng)施加較大鉆壓鉆探，較大強(qiáng)度樁體部位需施加較小壓力鉆探，防止樁體被壓碎，以至于所取出芯樣不完整[5]。

移，實(shí)施壓力值的測(cè)算。芯樣試件實(shí)際強(qiáng)度>2.0 MPa情況下，借助小型壓力的試驗(yàn)裝置開展試壓操作，加荷速度應(yīng)結(jié)合低等級(jí)的砂漿試塊予以合理設(shè)定。

(4)結(jié)合以上多個(gè)水利工程當(dāng)中質(zhì)量檢測(cè)相關(guān)報(bào)告可了解到，針對(duì)于水泥攪拌樁總體質(zhì)量的合格標(biāo)準(zhǔn)，則可結(jié)合如下方法予以確定，如鉆孔的取芯方法之下取巖芯完整且?guī)r芯呈高采取率，則表明了水泥攪拌樁的樁身部位攪拌均勻且樁身連續(xù)。若樁身場(chǎng)地及垂直度均與設(shè)計(jì)要求相吻合；7 d 齡期錐尖阻力和抗壓強(qiáng)度之間線性關(guān)系與設(shè)計(jì)要求相吻合，檢測(cè)操作可行性強(qiáng)；室內(nèi)無側(cè)限定抗壓強(qiáng)度同樣符合實(shí)際的設(shè)計(jì)要求情況下，其余質(zhì)量檢測(cè)數(shù)據(jù)均可與設(shè)計(jì)要求相吻合，如此便可判定其為合格樁。

3 結(jié)語

綜上所述，水利工程當(dāng)中水泥攪拌樁現(xiàn)有質(zhì)量檢測(cè)各項(xiàng)技術(shù)均有著各自適用性，為保證檢測(cè)結(jié)果精準(zhǔn)可靠，需技術(shù)員與具體需求相結(jié)合，并嚴(yán)格依照各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，合理選用各種檢測(cè)技術(shù)，也可聯(lián)用，以確保水利工程當(dāng)中水泥攪拌樁總體質(zhì)量檢測(cè)得以高效完成，為整個(gè)工作質(zhì)量的提升奠定基礎(chǔ)。