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(1.昆山市水利建筑安裝工程有限公司， 江蘇 昆山 215300； 2.蘇州市水利工程質(zhì)量檢測中心有限公司，江蘇 昆山 215300)

1 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)外針對高壓旋噴樁的質(zhì)量的檢測只停留在開挖檢查、取芯試驗(yàn)、載荷試驗(yàn)及滲透性試驗(yàn)等方面，還沒有很好地進(jìn)行大規(guī)模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(shí)高壓旋噴樁也是一種水泥土，可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。針對現(xiàn)如今高壓旋噴技術(shù)越來越多的應(yīng)用在工程中，如果能夠?qū)o損、經(jīng)濟(jì)、有效、快捷的電阻率測試技術(shù)運(yùn)用到高壓旋噴樁的質(zhì)量檢驗(yàn)上，將有著重大的經(jīng)濟(jì)意義和社會意義。但至今還未有類似研究成果應(yīng)用在高壓旋噴樁測試上，基于此，本文展開高壓旋噴樁水泥土電阻率與單軸抗壓強(qiáng)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)。

2 電阻率測試技術(shù)

室內(nèi)土的電阻率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(jì)算得出電阻，而后得到電阻率的：

(1)

式中 ΔV——電壓降，V；

S——電極面積，m2；

L——電極間距，m；

I——電流強(qiáng)度，A。

在試驗(yàn)中，須特別注意接觸問題，可采用一些石墨涂抹接觸面處理并加以修正。試驗(yàn)采用四相電極法進(jìn)行電阻率的測定(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。

圖1 四相電極法測試

3 水泥土電阻率與抗壓強(qiáng)度對應(yīng)關(guān)系研究

到目前為止，在高壓旋噴樁檢測領(lǐng)域內(nèi)，以往的研究都沒有涉及到電阻率測試方法。為使電阻率測試法在工程實(shí)踐中得以應(yīng)用，一方面需要檢驗(yàn)這種方法的可行性，另一方面有必要研究電阻率方法的測試結(jié)果與傳統(tǒng)測試方法的對應(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(qiáng)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，該項(xiàng)目依托常熟市福山水道南岸邊灘綜合整治工程進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)。經(jīng)過現(xiàn)場取芯，首先觀察其外觀質(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，總體能達(dá)到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，但氣孔直徑一般較小，一般在10mm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(dá)到處理要求。

現(xiàn)場觀察芯樣質(zhì)量后，將其帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行相關(guān)室內(nèi)試驗(yàn)。在進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)前，先進(jìn)行無損的電阻率檢測，然后再進(jìn)行室內(nèi)抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。電阻率測定試驗(yàn)采用自制設(shè)備，室內(nèi)抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)主要根據(jù)《工程巖體試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》、《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(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》進(jìn)行，主要測試樁體芯樣平行樁芯軸心方向抗壓強(qiáng)度，檢測設(shè)備主要采用液壓萬能試驗(yàn)機(jī)WE150B。試驗(yàn)檢測環(huán)境溫度為23℃，濕度為58%，樁體芯樣室內(nèi)進(jìn)行切割，形成標(biāo)準(zhǔn)試樣，直徑為75mm，高度為100mm，高徑比為1.43。

根據(jù)室內(nèi)檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行芯樣抗壓強(qiáng)度與電阻率對應(yīng)關(guān)系的研究，圖2～9反映的是編號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的高壓旋噴樁芯樣抗壓強(qiáng)度與電阻率的關(guān)系圖。根據(jù)測試結(jié)果進(jìn)行抗壓強(qiáng)度與電阻率的回歸分析，從數(shù)據(jù)值分布特點(diǎn)看，基本呈現(xiàn)線性分布，因此將試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用線性回歸法進(jìn)行分析，回歸公式可表示為：

ρsg=ARc+B

(2)

式中ρsg——芯樣電阻率值，Ω·m；

Rc——單軸抗壓強(qiáng)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如下表所列。

高壓旋噴樁芯樣電阻率與抗壓強(qiáng)度擬合曲線參數(shù)表

圖2 53-1-23芯樣電阻率與抗壓強(qiáng)度的關(guān)系

圖3 56-1-21芯樣電阻率與抗壓強(qiáng)度的關(guān)系

圖4 58-1-19芯樣電阻率與抗壓強(qiáng)度的關(guān)系

圖5 58-11-19芯樣電阻率與抗壓強(qiáng)度的關(guān)系

4 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(qiáng)度值進(jìn)行綜合對比分析，分析結(jié)果見圖10。圖中數(shù)據(jù)點(diǎn)反映了所有高壓旋噴樁實(shí)測電阻率與抗壓強(qiáng)度的對應(yīng)關(guān)系，從其分布情形可以看出，電阻率總體隨抗壓強(qiáng)度的增長而增長，因此可由此圖建立起電阻率與傳統(tǒng)質(zhì)量評估數(shù)據(jù)抗壓強(qiáng)度的對應(yīng)關(guān)系，能夠?yàn)閷?shí)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)量要求是保證芯樣的抗壓強(qiáng)度要超過4MPa，那么，針對該工程項(xiàng)目，要求高壓旋噴樁芯樣的電阻率值至少要在10Ω·m以上，才能符合質(zhì)量要求。

圖6 14-1-2芯樣電阻率與抗壓強(qiáng)度的關(guān)系

圖7 29-1-16芯樣電阻率與抗壓強(qiáng)度的關(guān)系

圖8 32-1-22芯樣電阻率與抗壓強(qiáng)度的關(guān)系

圖9 17-11-12芯樣電阻率與抗壓強(qiáng)度的關(guān)系

圖10 芯樣電阻率與抗壓強(qiáng)度的關(guān)系

5 結(jié) 語

通過對高壓旋噴樁電阻率與抗壓強(qiáng)度測試試驗(yàn)及相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的對比研究，得到以下結(jié)論：

a.高壓旋噴樁電阻率大小與抗壓強(qiáng)度有對應(yīng)關(guān)系，總體上表現(xiàn)為電阻率值隨抗壓強(qiáng)度的增加而增加，因此，完全可以用電阻率測試法進(jìn)行高壓旋噴樁的質(zhì)量檢測。

b.針對常熟市福山水道南岸邊灘綜合整治工程高壓旋噴樁進(jìn)行質(zhì)量評估，若要使芯樣抗壓強(qiáng)度超過4MPa，采用電阻率測試方法時(shí)，必須要使電阻率值超過10Ω·m。