陳 挺

(浙江省水利河口研究院,浙江 杭州 310020)

水泥土攪拌樁是一種建筑地基處理技術(shù),它是通過特制的深層攪拌機械在土層深處就地將軟土和水泥強制拌和,使軟土硬結(jié)而提高地基強度。它具有施工速度快,施工中無噪音、無振動,對環(huán)境無污染,投資省等優(yōu)點。由于浙江省沿海地區(qū)淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)黏土及飽和性土等軟土地基分布普遍,在工作中常遇到水泥攪拌樁的質(zhì)量檢測問題。

1 水泥土攪拌樁特點及目前質(zhì)量檢驗的主要方法

目前拌制水泥土攪拌樁一般選用的是32.5級普通硅酸鹽水泥,摻合比12%～18%,既不屬于柔性樁 (如砂石樁),又不同于常見的混凝土樁 (屬剛性樁),有人稱它為“半柔性樁”,它具有以下特點:

強度低。水泥土的強度與軟土的種類、成分、含水率、有機質(zhì)含量有很大關(guān)系。在淤泥、淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)黏土及飽和性土中強度一般為1.4～2.5 MPa。

強度增加速度慢。與混凝土不同,混凝土標準齡期為28 d,拌制后7 d可達到標準強度的70%。而水泥土的標準齡期達90 d。30 d強度才達到65%左右。

不均勻性。受土的種類、含水率、深度及復拌次數(shù)等影響,1根攪拌樁中同一高程、不同深度間不均勻情況較明顯。在淺部開挖時通?？梢钥吹接捎诓痪鶆蛟斐傻?“水泥結(jié)核”,或呈同心圓狀的“千層餅”現(xiàn)象。

按照行業(yè)標準JGJ 79—2002《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(以下簡稱“規(guī)范”),目前國內(nèi)比較認可的水泥土攪拌樁質(zhì)量檢驗方法有以下幾種:

(1)成樁7 d后,淺部開挖檢查,或進行基槽開挖,目測水泥土的均勻性、量測樁的直徑;

(2)成樁3 d內(nèi)進行輕型動力觸探 (N10)試驗,檢查不同深度樁的均勻性;

(3)對樁進行鉆孔取芯,進行芯樣抗壓強度試驗,實測水泥土強度;

(4)進行復合地基載荷試驗和單樁載荷試驗,檢驗豎向承載力。

2 質(zhì)量檢驗現(xiàn)狀及存在問題

上述4種方法中,淺部開挖、基槽開挖一般屬于工程自檢,質(zhì)量評定的檢驗一般是后3種,工作中常遇到一些困難或問題,供探討。

2.1 輕型動力觸探 (N10)試驗

輕型動力觸探(N10)試驗設備主要由觸探桿、10 kg的穿心錘及1個置于觸探桿中的錘墊組成。穿心錘在距錘墊50 cm高處自由落體擊打錘墊,致使探桿下沉,同時記錄觸探桿每下沉30 cm的錘擊數(shù)。通過連續(xù)擊打,比較不同深度觸探桿每下沉30 cm的錘擊數(shù),檢查水泥土攪拌樁 (以下簡稱 “攪拌樁”)的均勻性。

由于攪拌樁成樁初期強度增長相對較快,穿心錘擊打時落錘的能量較小,因此規(guī)范要求試驗在成樁3 d內(nèi)進行,實際連續(xù)觸探深度一般≤4 m。一般的攪拌樁長度約為10～15 m,若只檢驗了4 m,則4 m以下樁的均勻性便不可知。檢驗時可以配置地質(zhì)鉆機進行鉆孔、增加觸探桿數(shù)量(長度),從而增加觸探深度來解決,但失去了這種檢驗方法簡易、快捷的優(yōu)點、成本也會大大提高,一般較少采用。

進行輕型動力觸探 (N10)試驗基本目的是通過分析觸探桿下沉的錘擊數(shù),檢查樁身在不同深度的均勻性,可以用錘擊數(shù)、均方差、離散系數(shù)來分析,通過試驗數(shù)據(jù)的分析,可以對攪拌樁均勻性進行評判。

2.2 鉆孔取芯抗壓強度試驗

鉆孔取芯試驗要求在成樁后的28 d后進行,通過鉆取水泥土芯樣,檢測樁長,了解樁的連續(xù)性;通過抗壓強度試驗,獲得實際水泥土強度數(shù)值,也了解了不同深度樁身的均勻性。

實際工作中,由于水泥土強度比較低,為了減輕鉆頭鉆進時芯樣的損傷,需選擇立軸最大鉆壓比較小的鉆機(如XY-1型);選用雙管單動取樣器鉆取芯樣;在制作芯樣試塊時選擇對切削面摩阻較小的器具。

攪拌樁成樁過程中,樁頂中心(噴漿或噴粉口)往往存在缺少水泥的 “噴灰 (漿)盲區(qū)”,鉆芯開孔位置也須予以重視。一般鉆桿開孔口應選在2/5樁徑處。由于大多數(shù)攪拌樁直徑為500 mm或600 mm,2/5樁徑處開孔距樁邊僅為15～18 cm,鉆芯時須注意鉆桿豎直,不然會發(fā)生偏離樁身的情況。

由于水泥土的不均勻性、水泥土強度較低以及鉆芯操作不當,可能出現(xiàn)取出的芯樣差別甚大的情況,特別是在含水率高的淤泥地基,既有較好的結(jié)硬的柱狀、塊狀,也有夾雜未結(jié)硬的軟體,甚至是散體一堆,使評判成了難題。實際工程檢測中,往往選取其中結(jié)硬的柱狀體加工成試塊,這樣所得的芯樣強度值失去了代表性,不能真實反映攪拌樁的質(zhì)量。

2.3 復合地基載荷試驗和單樁載荷試驗

拌制攪拌樁的基本目的是構(gòu)成復合地基,提高地基承載力。進行復合地基載荷試驗可以了解經(jīng)過攪拌樁處理后的場址是否滿足工程要求;進行單樁載荷試驗可以了解攪拌樁在復合地基中的作用大小。因此進行復合地基載荷試驗和單樁載荷試驗,是檢測攪拌樁加固效果最可靠的方法。在《規(guī)范》中將它作為強制性條文,必須嚴格執(zhí)行。

但在實踐中進行復合地基載荷試驗和單樁載荷試驗較少。原因有:水泥土強度增長慢,進行試驗最短需28 d以后,試驗時間較長,易和施工工期發(fā)生矛盾;試驗費用較高,與拌制攪拌樁相比技術(shù)經(jīng)濟指標不合算。

3 結(jié)論及建議

鑒于上述情況,對于目前攪拌樁的質(zhì)量控制建議如下:

(1)對重要工程的攪拌樁,或工程重要部位的攪拌樁,特別是以提高豎向承載力為主的,堅決執(zhí)行規(guī)范規(guī)定,進行復合地基載荷試驗和單樁載荷試驗。

(2)設計部門要重視攪拌樁的設計,設計前須按要求進行必要資料的搜集。如規(guī)范要求設計前應鉆取工程場址不同深度土體樣本,進行室內(nèi)配比試驗,為設計提供依據(jù)。

(3)加強攪拌樁施工階段的質(zhì)量控制。實施全程施工監(jiān)管,特別對攪拌樁施工中的水泥用量、樁長、攪拌頭轉(zhuǎn)數(shù)和提升速度、復攪次數(shù)、復攪深度、停漿處理方法等進行全過程監(jiān)管。

(4)建議有關(guān)部門完善、明確攪拌樁檢驗中的一些控制性指標。

(5)加強對攪拌樁質(zhì)量檢驗方法的研究或引進,盡快改善目前質(zhì)量檢驗的被動狀況。

[1]中國建筑科學研究院.JGJ 79—2002建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2002.

[2]徐建力.水泥攪拌樁質(zhì)量檢測與綜合評定方法的探討[J].市政技術(shù),2003(1):50-52.

[3]賀春玲.水泥攪拌樁檢測問題探討 [J].工業(yè)技術(shù),2007(23):23.

[4]曾國熙,盧肇鈞.地基處理手冊[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1988.