浦吉豐 鄒馨悅

（1.蘇州市水利工程質(zhì)量檢測中心有限公司，江蘇昆山 215300；2.湖南大學(xué)土木工程學(xué)院，湖南 長沙 410082）

0 引言

高壓旋噴注漿法作為一種地基加固新技術(shù)，近幾年來在水庫、堤壩、公用民用建筑、公路橋梁工程等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。但目前國內(nèi)外針對高壓旋噴樁質(zhì)量的檢測只停留在開挖檢查、取芯試驗、載荷試驗及滲透性試驗等方面，并沒有很好的大規(guī)模檢測甚至是無損檢測方法的研究，這將給高壓旋噴樁的應(yīng)用帶來一定的局限性。以電法勘探為原理的電阻率測試技術(shù)的研究工作已在水泥土攪拌樁上展開，其實高壓旋噴樁也是一種水泥土，能否將電阻率測試法應(yīng)用在高壓旋噴樁質(zhì)量檢測上是一個值得研究的課題。針對當今高壓旋噴技術(shù)越來越多地應(yīng)用在工程中，如果能夠?qū)o損、經(jīng)濟、有效、快捷的電阻率測試技術(shù)運用到高壓旋噴樁的質(zhì)量檢驗上，將有著重大的經(jīng)濟意義和社會意義，但至今還尚未有研究成果涉及高壓旋噴樁測試，基于此，本文展開高壓旋噴樁水泥土電阻率與單軸抗壓強度對應(yīng)關(guān)系研究，以期提供此測試技術(shù)在高壓旋噴樁質(zhì)量評估方面的理論依據(jù)。

1 電阻率測試技術(shù)

室內(nèi)土是通過測試恒定電流下兩電極間的電壓降，并按照歐姆定律計算出來的電阻，而后得到電阻率：

式中：

ΔV—電壓降，V；

S—電極面積，m2；

L—電極間距，m；

I—電流強度，A。

在試驗中，特別注意接觸問題，可采用一些石墨涂抹接觸面進行處理并加以修正。試驗采用四相電極法進行電阻率的測定，示意圖見圖1。四相電極法外部的兩個電極用于電流流通，中間兩個電極用于測定它們之間的電壓降。

2 水泥土電阻率與抗壓強度對應(yīng)關(guān)系研究

到目前為止，在高壓旋噴樁檢測領(lǐng)域，以往的研究均未涉及電阻率測試方法。為了使電阻率測試法在工程實踐中得以應(yīng)用，一方面需要檢驗這種方法的可行性，另一方面有必要建立電阻率方法與傳統(tǒng)方法測試結(jié)果的對應(yīng)關(guān)系，以便在工程應(yīng)用中有據(jù)可依。以下展開高壓旋噴樁電阻率值與單樁抗壓強度之間的對應(yīng)關(guān)系研究。

為了獲得兩種檢測方法與傳統(tǒng)方法的對應(yīng)關(guān)系，本研究依托常熟市福山水道南岸邊灘綜合整治工程進行相關(guān)試驗。經(jīng)過現(xiàn)場取芯首先觀察外觀質(zhì)量，從鉆探取芯的芯樣總體情況來看，高壓旋噴的水泥土總體攪拌比較均勻，水泥土凝結(jié)程度較好，樁體取出巖芯比較完整，呈柱狀，巖芯取出率較高，總體達95%以上。芯樣表面較光滑，沒有大的裂縫和孔洞，局部出現(xiàn)少量氣孔，但氣孔直徑較小，一般在10 mm以下。巖芯基本未見離析現(xiàn)象，說明高壓旋噴樁加固處理效果較好，達到預(yù)期效果。

現(xiàn)場觀察質(zhì)量后，將芯樣取回實驗室進行相關(guān)試驗。先進行無損的電阻率檢測，然后再進行室內(nèi)抗壓強度試驗。電阻率測定試驗是自制設(shè)備，室內(nèi)抗壓強度試驗主要根據(jù)《工程巖體試驗方法標準》、《水利水電工程高壓噴射灌漿技術(shù)規(guī)范》和《鉆芯法檢測混凝土強度技術(shù)規(guī)程》進行，主要測試樁體芯樣平行樁芯軸心方向抗壓強度，檢測設(shè)備主要采用液壓萬能試驗機WE-50B。試驗檢測環(huán)境溫度為23℃，濕度為58%，樁體芯樣在室內(nèi)進行切割，形成標準試樣，直徑為75 mm，高度為100 mm，高徑比為1.43。

根據(jù)室內(nèi)數(shù)據(jù)進行芯樣抗壓強度與電阻率對應(yīng)關(guān)系的研究，圖2～圖9反映的分別是編號53-1-23、56-1-21、58-1-19、58-11-19、14-1-2、29-1-16、32-1-22以及 17-11-12的高壓旋噴樁芯樣電阻率與抗壓強度的關(guān)系圖。根據(jù)測試結(jié)果進行電阻率與抗壓強度的回歸分析，從數(shù)據(jù)值分布特點看，基本呈線性分布，因此，將試驗數(shù)據(jù)采用線性回歸，回歸公式可表示如下：

圖2 53-1-23芯樣電阻率與抗壓強度的關(guān)系圖

圖3 56-1-21芯樣電阻率與抗壓強度的關(guān)系圖

圖4 58-1-19芯樣電阻率與抗壓強度的關(guān)系圖

圖5 58-11-19芯樣電阻率與抗壓強度的關(guān)系圖

圖6 14-1-2芯樣電阻率與抗壓強度的關(guān)系圖

圖7 29-1-16芯樣電阻率與抗壓強度的關(guān)系圖

圖8 32-1-22芯樣電阻率與抗壓強度的關(guān)系圖

圖9 17-11-12芯樣電阻率與抗壓強度的關(guān)系圖

式中：

ρsg—芯樣電阻率值，Ω·m；

Rc—單軸抗壓強度值，MPa；

A—相關(guān)編號樁的擬合直線的斜率；

B—相關(guān)編號樁的擬合直線的截距。

各高壓旋噴樁擬合曲線的A、B值及相關(guān)系數(shù)R2見表1所示。

3 高壓旋噴樁水泥土電阻率應(yīng)用

將常熟市福山水道南岸邊灘綜合整治工程高壓旋噴芯樣的電阻率值與對應(yīng)的抗壓強度值綜合對比分析，結(jié)果見圖10。圖中反映了所有高壓旋噴樁實測電阻率與抗壓強度的對應(yīng)關(guān)系，從這些數(shù)據(jù)點的分布情形可以看出，總體呈現(xiàn)出電阻率隨抗壓強度的增長而增長，故由此圖可建立電阻率與傳統(tǒng)質(zhì)量評估數(shù)據(jù)抗壓強度的對應(yīng)關(guān)系，且能夠為實際質(zhì)量檢測提供評判依據(jù)。常熟市福山水道南岸邊灘綜合整治工程對高壓旋噴樁的質(zhì)量要求為芯樣的抗壓強度要超過4 MPa，針對此項工程，高壓旋噴樁芯樣的電阻率值要在10 Ω·m以上才能符合質(zhì)量要求。

表1 高壓旋噴樁芯樣電阻率與抗壓強度擬合曲線參數(shù)表

圖10 芯樣電阻率與抗壓強度的關(guān)系圖

4 結(jié)語

通過對高壓旋噴樁電阻率與抗壓強度測試及相關(guān)試驗數(shù)據(jù)的對比研究，得出以下結(jié)論：

（1）高壓旋噴樁電阻率大小與抗壓強度有對應(yīng)關(guān)系，總體上表現(xiàn)出電阻率值隨抗壓強度的增加而增加，此結(jié)果表明，完全可以用電阻率測試法進行高壓旋噴樁的質(zhì)量檢測。

（2）針對常熟市福山水道南岸邊灘綜合整治工程高壓旋噴樁質(zhì)量評估，要使芯樣抗壓強度超過4 MPa，如采用電阻率測試方法，則必須要求電阻率值超過10 Ω·m。