大伙房水库输水工程粉喷桩检测方法

周庆瑜，周庆玉

（1.水利部松辽水利委员会，吉林 长春 130021；2.黑龙江省水利科学研究院，黑龙江 哈尔滨 150080）

1 场区工程地质条件概述

大伙房水库输水（二期）工程是从辽宁省抚顺市的大伙房水库向抚顺、沈阳、辽阳、鞍山、营口、盘锦等六城市输水的一项大型输水工程。营口盘锦段存在不良地层—淤泥质土层，其承载力值较低，设计采用粉喷桩进行加固处理，施工段总长10 km。按照合同规定，在每个单元工程施工结束28 d后进行成桩质量检测。

该段属下辽河冲积平原，为近代退海之地，区内地形平坦，地势略呈北高南低。本区地下水类型为第四系孔隙潜水，主要接受大气降水的补给，其水位受季节影响变化较大。沿线地下水化学类型为重碳酸-硫酸钙镁型水，pH=6.7，属中性水，地下水对混凝土无腐蚀性，对钢结构有弱腐蚀性。

2 基本设计参数

桩体无侧限抗压强度平均值不得小于1.0 MPa（成桩28 d后），复合地基承载力标准值不得小于80 kPa。此外桩长、桩径均不小于设计值。

3 检测工作

本次检测工作内容为：桩间土密实度检测，成桩28 d后的桩体强度、完整性和均匀性检测，单桩承载力和复合地基承载力检测等。根据合同文件的要求，在满足施工质量检测要求的前提下，为便于检测，每一单元随机将3根桩制桩至地面（无空桩段），并选用了如下检测方法：

1）现场检测方法。反射波法，进行桩体完整性和均匀性的检测；钻探法，进行桩体取芯和桩间土取样；标准贯入试验法，进行桩间土密实度检测；静力载荷试验法，确定单桩和复合地基承载力；附加质量法，进行桩体和桩间土处理效果（承载力）检测；通过挖桩头，现场量测桩径及桩轴线偏差，用经纬仪量测钻杆倾斜度，根据现场施工记录计算单桩喷灰量。

2）室内试验方法。进行桩体无侧限抗压强度试验和桩间土室内物理力学性质试验。

4 检测成果及分析

4.1 桩间土检测

1）淤泥质土层承载力

据辽宁省DB21/907-2005《建筑地基基础技术规范》，淤泥质土层（淤泥质粉质粘土层和淤泥质粘土层）地基承载力特征值主要依据天然含水量确定。各单元淤泥质土层承载力特征值见表1。

2）粘性土层地基承载力（粉质粘土层或粘土层）

根据GB50021-2001《岩土工程勘察规范》和DB21/907-2005规范，各单元实桩段粘性土层地基承载力特征值，由标准贯入试验锤击数和室内试验物理力学性质指标（孔隙比和液性指数）综合确定，并主要依据DB21/907-2005规范确定承载力特征值。

粉质粘土层或粘土层标准贯入锤击数建议值3.7～6.5，由此确定的该层地基承载力特征值为97～130 kPa。粉质粘土层或粘土层孔隙比0.80～0.94，液性指数0.64～1.09，依据这两个指标确定的地基承载力特征值最小值为82 kPa，最大值为 160 kPa。

4.2 桩体检测

4.2.1 桩体完整性

粉喷桩桩体质量评价可分为四类：

Ⅰ类桩：波形规则衰减，桩体结构完整，成桩均匀性好。

Ⅱ类桩：波形略有畸变，但桩底反射清晰，局部搅拌不均，缺陷程度较小，桩体波速正常，成桩均匀性较好。

Ⅲ类桩：波形有畸变，缺陷程度较大，波速偏低，成桩均匀性较差。

Ⅳ类桩：波形严重畸变，相应桩体缺陷为断桩等，该类桩一般不能使用，必须进行处理。

根据反射波法检测成果，检测的37根桩中，Ⅰ类桩23根，Ⅱ类桩14根，桩体结构较完整。

4.2.2 桩体强度

本次共对10个单元22根桩进行桩身取芯检测工作，这10个单元分别为：DSS2G-14-18分部的20单元和DSS2G-14-19的 1—3单元、10—13单元、18—19单元。取芯部位为实桩顶1.5 m左右深度范围，按0～0.5 m，0.5～1.0 m，1.0～1.5 m控制，共3组，每组室内制件3块进行无侧限抗压强度试验。经检测，各单元单桩桩体无侧限抗压强度1.1～10.4 MPa，均满足设计要求。

4.3 单桩承载力

单桩承载力特征值主要依据附加质量法确定，并参照静力载荷试验法的检测成果。

1）附加质量法：据物探动力测试成果，单桩承载力最大值为163 kN，最小值为82 kN，平均值为122 kN。

2）静力载荷试验法：据静力载荷试验成果，单桩承载力特征值建议值为80 kN。

4.4 复合地基承载力

据JGJ79-2002《建筑地基处理技术规范》，本次复合地基承载力特征值的确定主要采用公式计算法，公式如下：

式中：fspk——复合地基承载力特征值，kPa；β——桩间土承载力折减系数，取0.75～0.95；fsk——处理后桩间土承载力特征值，kPa；m——桩土面积置换率，%。其中m按下式计算：

表1 各单元桩间淤泥质土层承载力特征值

表2 复合地基承载力特征值及压缩模量

式中：d——桩身平均直径，取0.5 m；de——单桩分担的处理面积的等效圆直径，按近似等边三角形布桩计算，de=1.05S，S为桩间距，取1.41 m。经计算，m=11.4%。

经计算，各单元复合地基，持力层（淤泥质土层）承载力特征值最小值为91.2 kPa，最大值为140.6 kPa，均满足质量要求。下卧层（粉质粘土层或粘土层）承载力特征值最小值为115.3 kPa，最大值为178.0 kPa。各单元复合地基承载力特征值见表1。

4.5 复合地基压缩模量

复合地基的压缩模量主要依据JGJ79-2002规范，采用如下公式计算：

式中：Esp——复合土层的压缩模量，MPa；Ep——粉喷桩的压缩模量，MPa，本次计算取100 fcu；Ep——桩间土层的压缩模量，MPa；m——桩土面积置换率，取0.114。

由于未进行标准试块的抗压强度试验，fcu值仅由式Ra=ηfcuAp（η=0.3，Ap=0.785 m2）导出，以粗略估算Ep值，Ra值见表1，为了计算安全考虑，本次均取最小值80 kN。经计算，fcu=340 kPa，则 Ep=34 MPa。

各单元持力层（淤泥质土层）复合土层压缩模及其下卧层（粘性土层）复合土层的压缩模量计算结果见表2。

5 结语

1）各单元单桩桩体完整性较好。实际桩体无侧限抗压强度1.1～10.4 MPa，均符合设计要求。

2）复合地基持力层（淤泥质土）的地基承载力介于92.6～128.1 kPa；其下卧层（粘性土）的地基承载力介于104.7～167.8 kPa。均满足设计要求。复合地基持力层（淤泥质土）的压缩模量介于6.0～8.4 MPa；其下卧层（粘性土）的压缩模量介于7.0～12.0 MPa。

3）多种检测手段在桩基质量检测中的综合应用，为检测成果的质量提供了科学依据和保证，已经在施工中得到重视，目前的检测手段也比较成熟了。但考虑到其检测周期较长，在施工工期较为紧张的情况下，如何选择适宜本工程的检测方法是很重要的，建议选择以一种方法为主，其它方法为辅的检测方案，即节省时间又能保证检测质量。

[1]《大伙房水库输水(二期)工程营口盘锦段基础处理粉喷桩质量检测报告》（DSS2G-14-18、DSS2G-14-19）.

[2]JGJ79-2002，建筑地基处理技术规范[S].

[3]TB10113-96，粉体喷搅法加固软弱土层技术规范[S].

[4]JGJ106-2003，建筑基桩检测技术规范[S].

[5]李丕武.地基承载力动测的附加质量法[J].地球物理学报，1993，36（5）.