李海軍

（山西省汾河流域管理局，山西 太原 030002）

水泥土地下連續(xù)墻基礎(chǔ)質(zhì)量檢測(cè)與結(jié)構(gòu)安全評(píng)價(jià)方法研究

李海軍

（山西省汾河流域管理局，山西 太原 030002）

水泥土地下連續(xù)墻作為砂土地基，有其自身特點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)，本文針對(duì)某流域大型河流上的水泥土地下連續(xù)墻基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，提出其結(jié)構(gòu)安全關(guān)鍵質(zhì)量控制指標(biāo)及相應(yīng)的檢測(cè)方法，同時(shí)提出基于模糊綜合評(píng)判的地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)安全評(píng)價(jià)方法，為該結(jié)構(gòu)的示范和推廣提供技術(shù)支撐。本文提出的模糊綜合評(píng)價(jià)方法經(jīng)過(guò)實(shí)際驗(yàn)證，具有可操作性?？稍谒畮?kù)、大壩、堤防等結(jié)構(gòu)安全評(píng)價(jià)中推廣。

地下連續(xù)墻；水泥土；質(zhì)量檢測(cè)；模糊綜合評(píng)價(jià)

1 引言

水泥土攪拌法是適用于加固飽和粘性土和粉土等地基的一種方法，它是利用水泥等材料作為固化劑通過(guò)特制的攪拌機(jī)械，就地將軟土和固化劑（漿液或粉體）強(qiáng)制攪拌，使軟土硬結(jié)成具有整體件、水穩(wěn)性和一定強(qiáng)度且防滲效果好的水泥加固土。該方法主要有以下特點(diǎn)：①最大限度地利用原土；②施工簡(jiǎn)單、效率高，攪拌時(shí)無(wú)振動(dòng)；③土體加固后容重基本不變，不會(huì)引起下臥層的附加沉降，能夠有效地減少和控制沉降量；④根據(jù)上部結(jié)構(gòu)的需要，靈活采用柱狀、壁狀、格柵狀和塊狀等型式。

水泥土地連墻的施工質(zhì)量控制措施包括：①水泥土配合比試驗(yàn)；②施工機(jī)械的檢查與管理；③現(xiàn)場(chǎng)工藝性試樁；④施工現(xiàn)場(chǎng)管理；⑤質(zhì)量控制等，其中質(zhì)量控制是最關(guān)鍵的一環(huán)。

水泥土地連墻施工中常見(jiàn)的問(wèn)題有：

（1）水泥土攪拌難以均勻；

（2）水泥漿在樁體中分布不均勻，特別樁體下部水泥漿摻入量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求；

（3）存在地面冒漿現(xiàn)象，影響水泥漿摻入量；

（4）樁土共同作用難以協(xié)調(diào)，需在樁頂部設(shè)置墊層或土工織物加筋層。

筆者針對(duì)某流域大型河流上的水泥土地下連續(xù)墻基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，提出其結(jié)構(gòu)安全關(guān)鍵質(zhì)量控制指標(biāo)及相應(yīng)的檢測(cè)方法，同時(shí)提出基于模糊綜合評(píng)判的地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)安全評(píng)價(jià)方法，為該結(jié)構(gòu)的示范和推廣提供技術(shù)支撐。

2 質(zhì)量控制指標(biāo)與檢測(cè)方法

2.1 質(zhì)量控制指標(biāo)

水泥土連續(xù)墻作為基礎(chǔ)，主要質(zhì)量控制指標(biāo)包括：①抗壓強(qiáng)度；②滲透系數(shù)、成墻厚度、樁長(zhǎng)、樁身連續(xù)性，均作為單排、雙排或格柵式防滲體的滲流設(shè)計(jì)時(shí)的重要指標(biāo)。

2.2 質(zhì)量檢測(cè)方法

2.2.1 外觀質(zhì)量

水泥土攪拌樁地下連續(xù)墻屬重要的隱蔽工程，施工過(guò)程中如果質(zhì)量控制不嚴(yán)，將會(huì)出現(xiàn)樁體接縫開(kāi)叉、架空、蜂窩、離析、局部充泥等隱患，不能達(dá)到防滲目的，無(wú)法保證整個(gè)除險(xiǎn)加固工程的安全。

2.2.2 成墻厚度

對(duì)于單排水泥土攪拌樁地下連續(xù)墻，這意味著每根樁以及每相鄰兩根樁的搭接部分都必須滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。所以地下連續(xù)墻的厚度指標(biāo)是指其最小厚度，即相鄰兩根樁的搭接部分厚度。單樁呈圓柱狀，當(dāng)樁徑一定時(shí)，搭接厚度越大則地下連續(xù)墻最小厚度越大。

2.2.3 深層墻體連續(xù)性檢測(cè)

探地雷達(dá)技術(shù)以探測(cè)目標(biāo)體與周圍介質(zhì)間存在的介電性差異為基礎(chǔ)，利用發(fā)射天線向被檢測(cè)介質(zhì)發(fā)射高頻脈沖電磁波，天線接收由被檢測(cè)介質(zhì)內(nèi)不同介電性界面反射回的電磁反射波和直達(dá)波，利用介質(zhì)內(nèi)電磁波傳播路徑、電磁場(chǎng)強(qiáng)度和波形隨所通過(guò)介質(zhì)的電磁性質(zhì)以及幾何形態(tài)而變化的原理，通過(guò)研究反射波相對(duì)直達(dá)波的雙程走時(shí)、振幅、頻率和相位特征，達(dá)到確定被檢測(cè)介質(zhì)內(nèi)隱蔽體的一種探測(cè)方法。探地雷達(dá)檢測(cè)方法具有探測(cè)效率高，對(duì)場(chǎng)地和目標(biāo)體無(wú)損，有較高的分辨率和抗干擾能力。

2.2.4 墻體鉆孔取芯

采用現(xiàn)場(chǎng)鉆孔取芯，對(duì)抽取的芯樣完整性進(jìn)行評(píng)價(jià)，然后將現(xiàn)場(chǎng)抽取的芯樣經(jīng)室內(nèi)切削加工后進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，以檢測(cè)攪拌樁地下連續(xù)墻水泥土的單軸抗壓強(qiáng)度，滲透系數(shù)。

2.2.5 關(guān)鍵技術(shù)

樁長(zhǎng)的判別。水泥土墻體與底層的原狀土的含水量不同，使電磁波在二者界面反射系數(shù)增加數(shù)倍以上，來(lái)自樁底的反射波強(qiáng)度大大增加，波形和能量形成鮮明對(duì)比，從而達(dá)到識(shí)別墻底界面（樁長(zhǎng)），同時(shí)通過(guò)鉆芯驗(yàn)證。

連續(xù)性判別。地連墻連續(xù)密實(shí)時(shí)，電磁波在其內(nèi)部傳播時(shí)電磁波能量均勻衰減，反射波組序列一致性良好；當(dāng)?shù)剡B墻出現(xiàn)擾動(dòng)或未搭接時(shí)，電磁波同相軸出現(xiàn)散射和繞射等雜波，雜亂無(wú)序列，能量相對(duì)周圍密實(shí)區(qū)變強(qiáng)。表現(xiàn)為同相軸中斷，波形紊亂，形成粗的反射波同相軸。

3 結(jié)構(gòu)安全性評(píng)估

3.1 安全性判據(jù)的確定

該模型將現(xiàn)有的安全評(píng)估方法將確定型和非確定型模型的特點(diǎn)綜合起來(lái)，模型中既有確定性因素（水泥土抗壓強(qiáng)度、滲透系數(shù)、成墻厚度等），又有非確定性因素（外觀質(zhì)量、連續(xù)性、密實(shí)性等），并借鑒了工程類比法的原理，使安全評(píng)估更貼近實(shí)際。

3.2 安全評(píng)估的理論基礎(chǔ)

3.2.1 確定評(píng)價(jià)指標(biāo)集

設(shè)一級(jí)評(píng)判因素集U，簡(jiǎn)記為；對(duì)因素的權(quán)重分配為U上的模糊子集A，簡(jiǎn)記為，式中ai為第i個(gè)因素對(duì)應(yīng)的權(quán)重，并有這里的權(quán)重根據(jù)安全子單元的類型而不同，并不是一個(gè)固定的賦值。

3.2.2 確定評(píng)判指標(biāo)

水泥土地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)安全評(píng)價(jià)主要子單元包括：強(qiáng)度、滲透性、成墻質(zhì)量等。子單元按構(gòu)件類別可分成若干基本單元。

據(jù)此，本文設(shè)立的評(píng)判指標(biāo)集V是根據(jù)安全評(píng)估判據(jù)的類型，分別采用不同的評(píng)判形式。

（1）對(duì)于表面現(xiàn)狀的評(píng)判采用專家打分法。每位專家按表面現(xiàn)狀給每項(xiàng)指標(biāo)打分，但打分范圍在區(qū)間[0，1]之內(nèi)。

（2）對(duì)于安全穩(wěn)定系數(shù)、可靠度分析的評(píng)判建立評(píng)判集，采用一個(gè)分段函數(shù)來(lái)評(píng)判樣本中的因素Ui。分段函數(shù)為

式中，Pj，j=1,2,...,m，表示Ui上的有m個(gè)樣本的因素指標(biāo)值；P0，表示在以往工程經(jīng)驗(yàn)中與該結(jié)構(gòu)相同或極為類似并在實(shí)際效果評(píng)判最好的指標(biāo)值。

首先對(duì)因素Ui進(jìn)行篩選，為了避免在實(shí)際檢測(cè)中可能出現(xiàn)的較大偏差值，將Ui進(jìn)行排序，把最高(或最低)指標(biāo)值高于(或低于)次高(或次低)指標(biāo)值的15%者剔除，重新排列。這將得區(qū)間[p下，p上]。用分段函數(shù)來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的專家評(píng)分法，計(jì)算出各組數(shù)據(jù)計(jì)算值的評(píng)價(jià)指標(biāo)與最優(yōu)指標(biāo)的貼近度，進(jìn)而定量地分析出各組數(shù)據(jù)之間在勘測(cè)上的差異，一定程度削減了人為因素的影響。

（3）如果對(duì)每一個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)Ui又有二級(jí)評(píng)判因素，重復(fù)以上步驟進(jìn)行單指標(biāo)評(píng)價(jià)，得出單指標(biāo)評(píng)價(jià)矩陣

（4）給出Ui中各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，應(yīng)有，這里權(quán)重的確定是根據(jù)安全評(píng)估模型中的規(guī)定賦值。

（5）得出Ui的評(píng)語(yǔ)向量，即

（6）將Ui視為一個(gè)單獨(dú)元素，用Bi作為Ui的單指標(biāo)評(píng)價(jià)向量，可構(gòu)成U到V的模糊評(píng)價(jià)矩陣

R與U中元素Ui的權(quán)重相復(fù)合，得出U的最終評(píng)語(yǔ)向量

（7）安全等級(jí)是否穩(wěn)定的最終確定。根據(jù)以往資料數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)庫(kù)里的資料，建立安全程度評(píng)判集。用以上模糊綜合評(píng)判方法計(jì)算出的值與評(píng)判集比較，判斷安全等級(jí)。

4 工程案例

4.1 工程簡(jiǎn)介

某流域河流的水工建筑物地下連續(xù)墻采用多軸攪拌水泥土地下連續(xù)墻，樁徑450mm，樁距400mm，設(shè)計(jì)成墻厚度20cm，伸入壩基相對(duì)不透水層1.0m，主槽成墻深度12.0m；地連墻滲透系數(shù)應(yīng)小于A×10-6cm/s（1

抽檢項(xiàng)目共包括以下內(nèi)容：

（1）現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖探坑對(duì)地下連續(xù)墻外觀質(zhì)量進(jìn)行檢查；

（2）現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)成墻最小厚度；

（3）鉆孔取芯檢測(cè)地下連續(xù)墻水泥土抗壓強(qiáng)度、滲透系數(shù)；

（4）探地雷達(dá)檢測(cè)地下連續(xù)墻連續(xù)性和密實(shí)性；

（5）采用模糊綜合評(píng)判其結(jié)構(gòu)安全性。

4.2 檢測(cè)結(jié)果與分析

（1）探坑長(zhǎng)度6.0m，深度0.5m，墻體攪拌均勻且連續(xù)，樁間搭接良好，接縫未開(kāi)叉，未發(fā)現(xiàn)墻體有蜂窩、孔洞等質(zhì)量缺陷，地下連續(xù)墻沿壩軸線方向較為平順。

（2）地下連續(xù)墻成墻厚度為20cm?，F(xiàn)場(chǎng)兩個(gè)探坑墻體平均最小厚度檢測(cè)結(jié)果表明：探坑1平均厚度檢測(cè)法測(cè)得成墻厚度平均值為34.4cm，相鄰兩樁檢測(cè)法測(cè)得成墻厚度平均值為34.0cm；探坑2平均厚度檢測(cè)法測(cè)得成墻厚度平均值為35.1cm，相鄰兩樁檢測(cè)法測(cè)得成墻厚度平均值為34.7cm，故所檢測(cè)部位地下連續(xù)墻在無(wú)缺陷部位成墻厚度滿足設(shè)計(jì)要求。

（3）通過(guò)對(duì)水泥土攪拌樁現(xiàn)場(chǎng)鉆孔取芯，水泥土芯樣總長(zhǎng)約16.20m，除2.0～3.0m、9.0～10.0m較破碎外，其余芯樣完整，攪拌較均勻，連續(xù)性好；試驗(yàn)結(jié)果表明，鉆孔芯樣單軸抗壓強(qiáng)度在0.21～0.80MPa之間，平均值為0.52MPa，且水泥土強(qiáng)度隨齡期增長(zhǎng)而逐漸增加；水平滲透系數(shù)為9.6×10-6cm/s，滿足設(shè)計(jì)要求。

（4）采用探地雷達(dá)法對(duì)水泥土地下連續(xù)墻進(jìn)行深層墻體連續(xù)性檢測(cè)。經(jīng)過(guò)對(duì)資料的判別和解釋可知，所檢測(cè)部位多頭小直徑水泥土大部分地下連續(xù)墻均勻、連續(xù)，墻身及墻體接頭處未見(jiàn)明顯的松散、孔洞等工程質(zhì)量缺陷。

4.3 結(jié)構(gòu)安全評(píng)價(jià)

依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果，對(duì)各子單元中的基本單元進(jìn)行賦分。根據(jù)表1結(jié)果,得出強(qiáng)度、滲透性評(píng)判指標(biāo)值分別為0.8,1.0。成墻質(zhì)量表面現(xiàn)狀隸屬度采用專家打分法：成墻厚度滿足設(shè)計(jì)要求，專家打分1.0；密實(shí)性有局部不密實(shí)，專家打分0.5；連續(xù)性有局部分叉，專家打分0.5。成墻質(zhì)量判據(jù)的3項(xiàng)基本單元的權(quán)重定義為A=(0.6 0.2 0.2),其成墻質(zhì)量評(píng)判指標(biāo)值為0.8。

由上述結(jié)果得出U的隸屬度函數(shù)矩陣R=(0.8,1.0,0.8)T，即安全判據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)集為U=(U1 U2 U3)，Ui權(quán)重定義為A=(0.4，0.3，0.3)。

那么,U的綜合評(píng)價(jià)矩陣,即:C=R*A=(0.4，0.3，0.3)*(0.8,1.0,0.8)T=0.86

表1 水泥土地連墻結(jié)構(gòu)評(píng)估指標(biāo)集

根據(jù)表1評(píng)價(jià)指標(biāo)集判斷,該水泥土地下連續(xù)墻基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)處于穩(wěn)定狀態(tài)。2016年7月，該河道遭遇一次洪水，未發(fā)生明顯滲漏或結(jié)構(gòu)失穩(wěn)狀況，驗(yàn)證了本文提出的質(zhì)量檢測(cè)和綜合評(píng)價(jià)方法的正確性，表明本方法具有可行性和可操作性。

5 結(jié)論

（1）本文研究了水泥土地下連續(xù)墻基礎(chǔ)關(guān)鍵質(zhì)量控制指標(biāo)，提出了針對(duì)關(guān)鍵質(zhì)量控制指標(biāo)的檢測(cè)內(nèi)容與方法。

（2）提出一種綜合型安全評(píng)估模型，確定了強(qiáng)度、滲透性成墻質(zhì)量為該模型的三個(gè)預(yù)報(bào)判據(jù)，并利用貼近度原則和專家打分法確定各判據(jù)的評(píng)價(jià)指標(biāo)值，最后通過(guò)模糊綜合評(píng)判得出安全評(píng)估結(jié)果，并與現(xiàn)行規(guī)范安全等級(jí)進(jìn)行比較，確定安全評(píng)估結(jié)論。

（3）本文提出的模糊綜合評(píng)價(jià)方法經(jīng)過(guò)實(shí)際驗(yàn)證，具有可操作性。可在水庫(kù)、大壩、堤防等結(jié)構(gòu)安全評(píng)價(jià)中推廣。

[1]楊綸標(biāo).模糊數(shù)學(xué)原理及應(yīng)用[M].廣州:華南理工大學(xué)出版社,2003.

[2]陸俊.滑坡預(yù)報(bào)模型及其在工程中的應(yīng)用研究[D].合肥:合肥工業(yè)大學(xué),2006.

[3]《水利水電工程單元工程施工質(zhì)量驗(yàn)收評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)—堤防工程》（SL634-2012）.

TV36

A

1006—7973（2017）10-0070-03

10.13646/j.cnki.42-1395/u.2017.10.031