公路软土路基水泥搅拌桩质量检测分析

王正刚

（湖南益阳远程公路建设有限公司,湖南 益阳 413000）

水泥搅拌桩是一种有效的软土路基加固方法，能够有效改善和提升软土路基承载能力。水泥搅拌桩的均匀性是影响其施工质量的主要因素，同时对软土路基的加固效果有重要影响。因水泥搅拌桩的均匀性不易有效检测，而水泥搅拌桩的桩长、完整性和强度能很好地反映出软土路基的加固效果，因此建立以桩长、完整性和强度为主要指标的软土路基加固质量检测和评价体系，对于构建完善的软土路基公路项目质量评价体系，具有十分重要的意义[1]。

1 检测项目的选定

根据现行《公路软土地基路堤设计与施工技术细则》（以下简称《技术细则》）,水泥搅拌桩工后质量检验要求见表1。

表1 水泥搅拌桩质量检验要求对比

从表1可知：现行软土路基公路建设设计和施工规范对水泥搅拌桩的桩长、强度指标在检测范围和检测标准方面有着明确的规定，对桩身完整性的检测标准没有明确规定。

桩身完整性是反映固化剂与泥土搅拌均匀性的主要指标。当桩体不均匀时，受到检测点和检测机制的限制，对路基强度和承载力的检测结果很可能无法反映加固路基的实际承载能力，导致检测结果失真。

从搅拌桩加固路基的荷载传递特点分析，在桩顶以下2～4倍桩径位置，桩身轴力最大，而在7 m桩长以下，桩身轴力很小，如图1所示。

图1 桩身应力变化曲线

由分析可知，桩身完整性和均匀性也是影响路基承载能力的重要因素；桩顶以下2～4倍桩径位置，由于桩身轴力较大，应一定程度提升桩身强度，增强地基承受荷载的能力[2]。

以砂、粉质粉土为主的软土路基使用水泥搅拌桩法加固，桩身强度和完整性很容易保证，且水泥搅拌土强度较高；而淤泥或淤泥质土为主的路基使用水泥搅拌桩法加固，由于土质渗透性差等特点，桩身强度和完整性常受到影响，水泥搅拌土强度往往难以达到设计要求；且因各施工路段不同地点泥土土层主体构成差异，导致水泥搅拌桩在各土层中的强度差异较大。因此，在水泥搅拌土强度检测时，应该根据土质、土层特性，合理制定检测试验项目和检测标准，而现在都是以桩身无侧限抗压强度为标准[3]。

力学性质较差的软土路基，本应是重点加固处理和检测评价的对象，但实际上常因这类路段难以采样，无法获取抗压试验芯样，而被放弃检测和评价加固效果。为完善现有的检测和评价体系，建议对这类路段采用原位标准贯入法检测，该方法效果可靠，操作简单，尤其适合多点普测。

在承载力检测方面，单桩承载力可通过单桩荷载试验测定，并用单桩承载力特征值表征，因此建议以此作为其质量检验和评价指标；复合地基承载力可通过复合地基承载力试验直接测量得出，能有效反映出路基加固处理效果，因此，建议将其作为路基加固施工验收性指标[4]。

由分析可知，水泥搅拌桩桩长、桩身完整度和强度均是路基加固效果的主要影响因素，因此应该以这三个指标作为评价水泥搅拌桩质量的主要指标。其中强度指标从两个维度展开，一是桩身强度，二是复合地基承载力。力学性质较好的软土路基使用水泥搅拌桩加固，可采用桩身无侧限抗压强度试验检测；获取抗压试验芯样难度大时，可采用标准贯入法检测。

2 检测频率的选定

在保证施工质量和工期的基础上，为节约检测成本，应合理减少检测次数。目前，抽芯检测和水泥搅拌桩成桩费用标准分别为180元/m、50元/m，荷载试验费用标准约为10 000元/处，路基交工检测费用约占建安费的0.5 %[5]。

某项目实况：项目建安费约600万元，水泥搅拌桩10 000根，桩长平均为12 m。如按表1的检测频率，检测费在40～100 万元之间[6]。根据施工实践，检测预算约3 万元。结合施工实践，考虑项目差异和项目在不同施工阶段的质量控制差异，建议根据工程实际情况确定抽芯检测频率范围为0.2 %～0.5 %，单次检测根数在3 根以上。结合该工程具体情况，可以每300～500 m测1处，每标段测3处，验收性检测费约为5～12 万元，处于合理水平。

3 评定指标的选定

水泥搅拌桩质量检测指标包括桩长、桩身无侧限抗压强度、复合地基承载力，在相关设计规范和设计文件中都已经有明确的规定。而桩身完整性和标准贯入击数则没有统一的标准，因此下面将以此为重点展开分析[7]。

3.1 桩身完整性指标的选定

结合以上分析，由于桩身7 m范围内为承受轴力的主要范围，因此，桩身完整性指标在这一范围内应符合公路质量评定标准，保证完整度处于75 %或以上水平，而剩余位置在60 %以上即可。

3.2 桩身标准贯入击数指标的选定

综合分析公路工程现场试验可得，抗压强度与标准贯入击数经验公式为qu＝0.046N＋0.06，相关度R2＝0.83。抗压强度与标准贯入击数的关系如图2所示[8]。

图2 标准贯入击数与抗压强度的关系

依据图2，经数据计算得出相关系数r=0.9975，另可得Y=86.2248+9.7014X+0.6429X2（X为标贯击数，Y为承载力特征值）。综合分析试验情况和基础设计规范，给出水泥搅拌桩桩身强度与标贯击数的关系，见表2。

表2 工程实践水泥搅拌桩桩身强度与标贯击数的关系

采用标准贯入法试验，获得在击数为13、17和22击时的成桩情况如图3。

由图3可知，成桩质量情况可描述如下。

图3 从左至右分别为标准贯入击数为13、17、22击时的成桩芯样

①标准贯入击数为13 击时芯样：桩长8.8 m，短柱状，呈可塑状，为淤泥质粉砂。

②标准贯入击数为17 击时芯样：桩长11.5 m，短柱状，呈软塑状，为淤泥质粉砂。

③标准贯入击数为22 击时芯样：桩长13.0 m，短柱状，搅拌均匀，呈硬塑状，原状土为淤泥质土。

由以上分析可知，采用标准贯入法，当击数在30 击以下时，标贯击数无法准确反映两者关系；且在抗压强度高于2 MPa的情况下，数据呈现出非常明显的离散性；而承载力特征值的理论计算值与极限破坏强度值、设计值之间也存在差异。因此，无法确定无侧限抗压强度和标准贯入击数的关系。

4 桩身标准贯入击数指标建议值分析

根据理论值修正现场试验数据，使用试验数值和规范计算值的均值进行分析计算，得出结果见表3。

表3 水泥搅拌桩桩身强度与标贯击数的关系（建议）

如表4所示，标贯值不合格的桩，其标贯击数集中在3～10 击，芯样中水泥与泥土搅拌均匀性较差，且水泥含量明显较低。综合分析质量检测数据及不合格桩的质量状况，以上给出的标准贯入击数标准，能够有效反映水泥搅拌桩施工质量，因此，可作为水泥搅拌桩检测标准[9]。

表4 依托公路工程现场试验的水泥搅拌桩检测结果

对比目前的水泥搅拌桩检测要求，结合以上检测数据分析，可提出公路工程现场试验水泥搅拌桩质量检验标准，并经工程实践结果证明，此标准可满足质量管理要求（见表5）。

表5 公路工程现场试验水泥搅拌桩质量检验要求

5 结论

本文结合某公路工程水泥搅拌桩检测情况和现行水泥搅拌桩检测规范和技术要求，对现行检验规范中的不足进行了分析，并基于水泥搅拌桩强度和完整性对路基加固质量的重要性，针对一些路段无法获取抗压试验芯样的实际情况，提出了引入标准贯入法进行桩强检测的方法[10]。从检测费用成本角度考虑，本文在保证搅拌桩质量的基础上，给出了比较合理的检测频率，并着重对标准贯入击数展开了分析，结合搅拌桩检测结果和质量检验要求，给出了满足水泥搅拌桩检测要求的标准贯入击数，基本形成了完善的搅拌桩检测体系。该体系可满足软土路基水泥搅拌桩的质量检测，对于提高质量控制水平具有较强的现实意义。