浅谈水泥土搅拌桩的质量检验

2011-02-14陈挺

浙江水利科技 2011年4期

陈挺

(浙江省水利河口研究院,浙江杭州 310020)

水泥土搅拌桩是一种建筑地基处理技术,它是通过特制的深层搅拌机械在土层深处就地将软土和水泥强制拌和,使软土硬结而提高地基强度。它具有施工速度快,施工中无噪音、无振动,对环境无污染,投资省等优点。由于浙江省沿海地区淤泥质土、粉质黏土及饱和性土等软土地基分布普遍,在工作中常遇到水泥搅拌桩的质量检测问题。

1 水泥土搅拌桩特点及目前质量检验的主要方法

目前拌制水泥土搅拌桩一般选用的是32.5级普通硅酸盐水泥,掺合比12%～18%,既不属于柔性桩 (如砂石桩),又不同于常见的混凝土桩 (属刚性桩),有人称它为“半柔性桩”,它具有以下特点:

强度低。水泥土的强度与软土的种类、成分、含水率、有机质含量有很大关系。在淤泥、淤泥质土、粉质黏土及饱和性土中强度一般为1.4～2.5 MPa。

强度增加速度慢。与混凝土不同,混凝土标准龄期为28 d,拌制后7 d可达到标准强度的70%。而水泥土的标准龄期达90 d。30 d强度才达到65%左右。

不均匀性。受土的种类、含水率、深度及复拌次数等影响,1根搅拌桩中同一高程、不同深度间不均匀情况较明显。在浅部开挖时通常可以看到由于不均匀造成的 “水泥结核”,或呈同心圆状的“千层饼”现象。

按照行业标准JGJ 79—2002《建筑地基处理技术规范》(以下简称“规范”),目前国内比较认可的水泥土搅拌桩质量检验方法有以下几种:

(1)成桩7 d后,浅部开挖检查,或进行基槽开挖,目测水泥土的均匀性、量测桩的直径;

(2)成桩3 d内进行轻型动力触探 (N10)试验,检查不同深度桩的均匀性;

(3)对桩进行钻孔取芯,进行芯样抗压强度试验,实测水泥土强度;

(4)进行复合地基载荷试验和单桩载荷试验,检验竖向承载力。

2 质量检验现状及存在问题

上述4种方法中,浅部开挖、基槽开挖一般属于工程自检,质量评定的检验一般是后3种,工作中常遇到一些困难或问题,供探讨。

2.1 轻型动力触探 (N10)试验

轻型动力触探(N10)试验设备主要由触探杆、10 kg的穿心锤及1个置于触探杆中的锤垫组成。穿心锤在距锤垫50 cm高处自由落体击打锤垫,致使探杆下沉,同时记录触探杆每下沉30 cm的锤击数。通过连续击打,比较不同深度触探杆每下沉30 cm的锤击数,检查水泥土搅拌桩 (以下简称 “搅拌桩”)的均匀性。

由于搅拌桩成桩初期强度增长相对较快,穿心锤击打时落锤的能量较小,因此规范要求试验在成桩3 d内进行,实际连续触探深度一般≤4 m。一般的搅拌桩长度约为10～15 m,若只检验了4 m,则4 m以下桩的均匀性便不可知。检验时可以配置地质钻机进行钻孔、增加触探杆数量(长度),从而增加触探深度来解决,但失去了这种检验方法简易、快捷的优点、成本也会大大提高,一般较少采用。

进行轻型动力触探 (N10)试验基本目的是通过分析触探杆下沉的锤击数,检查桩身在不同深度的均匀性,可以用锤击数、均方差、离散系数来分析,通过试验数据的分析,可以对搅拌桩均匀性进行评判。

2.2 钻孔取芯抗压强度试验

钻孔取芯试验要求在成桩后的28 d后进行,通过钻取水泥土芯样,检测桩长,了解桩的连续性;通过抗压强度试验,获得实际水泥土强度数值,也了解了不同深度桩身的均匀性。

实际工作中,由于水泥土强度比较低,为了减轻钻头钻进时芯样的损伤,需选择立轴最大钻压比较小的钻机(如XY-1型);选用双管单动取样器钻取芯样;在制作芯样试块时选择对切削面摩阻较小的器具。

搅拌桩成桩过程中,桩顶中心(喷浆或喷粉口)往往存在缺少水泥的 “喷灰 (浆)盲区”,钻芯开孔位置也须予以重视。一般钻杆开孔口应选在2/5桩径处。由于大多数搅拌桩直径为500 mm或600 mm,2/5桩径处开孔距桩边仅为15～18 cm,钻芯时须注意钻杆竖直,不然会发生偏离桩身的情况。

由于水泥土的不均匀性、水泥土强度较低以及钻芯操作不当,可能出现取出的芯样差别甚大的情况,特别是在含水率高的淤泥地基,既有较好的结硬的柱状、块状,也有夹杂未结硬的软体,甚至是散体一堆,使评判成了难题。实际工程检测中,往往选取其中结硬的柱状体加工成试块,这样所得的芯样强度值失去了代表性,不能真实反映搅拌桩的质量。