水利工程中水泥搅拌桩的质量检测技术研究

2022-11-29郭广明

地下水 2022年6期

郭广明

(广东科衡工程检测有限公司，广东佛山 528000)

0 前言

深层范围水泥搅拌方法比较适宜粉土、粘性土、素填土、淤泥质土、淤泥、无流动性地下水部位饱和松散且稍密状态砂土等地基处理当中应用，现阶段已在水利工程当中实现广泛应用。为更好地把控水利工程当中水泥搅拌桩总体质量，必须强化对水泥搅拌桩总体的质量检测。基于此，本文对水利工程当中水泥搅拌桩质量检测相关技术展开了综合分析和研究。

1 概述

现阶段水泥搅拌桩质量检测常见技术以轻便动力触探、桩体开挖截取检查、钻孔取芯、静力触探、单桩及复合地基的荷载试验、围井现场注水试验等技术手段为主。针对轻便动力触探检测手段，在对粉碎桩实施检测，触点应该要求放置距离桩体的中心部位约2/5位置，对其余桩体实施质量检测期间，则要放置中心位置，最大程度地确保质量检测精准可靠[1]；针对桩体开挖截取检查，可对水泥搅拌桩总体成型程度、均匀程度实施细致检查，便于了解搅拌桩总体搅拌效果与设计要求是否相吻合，保证水泥搅拌桩的总体质量达标；针对钻孔取芯，需选定立轴部位最大钻压比及较小机型实施钻取，28 d后，借助大钻压针对于强度较小桩体实施钻探，便于对水泥搅拌桩质量实施检测；针对静力触探这种检测手段，即对不同龄期的水泥搅拌桩实施对比实验，判断桩身处于不同时期实际强度情况能否达标；单桩及复合地基的荷载试验、围井现场注水试验，也均可测定水泥搅拌桩质量能否与设计要求相吻合。

2 实例分析

因水利工程当中，水泥搅拌桩往往担负不同功能，质量评定所用检测技术活手段均各有侧重，故结合水利工程典型案例，对水利工程当中水泥搅拌桩质量检测相关技术实施分析介绍，详细如下。

2.1 质量检测各项技术操作实例

2.1.1 在防洪工程层面

某水利防洪工程当中，护岸部位防洪墙体地基主要选定为水泥搅拌桩复合地基，累积打桩约2 155根，且进尺总体约18 189 m，加深深度最大是18 m，实行四搅四喷施工工艺。因该水利防洪工程在当中，水泥搅拌桩应用至地基加固节点，促使复合地基形成，因而，在质量检测实施技术上，实行7 dN10的轻便触探检测、28d抽芯检测和室内试验操作、单桩及4桩部位复合地基28 d静载试验操作等这几种检测技术，对单桩及复合地基实际承载力实施有效判定。(1)针对7 dN10的轻便触探检测试验操作层面。随机触探22根桩头，各桩头的触探击数均超过所规定10击，其最多为45击，总体合格率达100%；(2)针对28 d抽芯检测操作层面。抽查桩10根，平均岩芯实际采取率则是90%，结合岩芯具体情况可了解到，岩芯普遍完整，且搅拌均匀、总体成桩优良。28 d无侧限的抗压强度实际均值是0.82 MPa，而最小值是0.62 MPa，均与设计要求相吻合[2]；(3)针对单桩28 d的静载试验操作层面。抽取搅拌桩2根实施单桩28 d的静载试验操作，加载到320 kN后并无破坏在情况产生，单桩承载力极限>320 kN。选取1桩的复合地基1个试验点，开展28 d的静载试验操作，该试验点实际面积约3.696 m2，处于1 330 kN最大荷载条件下，其总体沉降达15.6 mm，经卸载处理过后的回弹量是5.2 mm，而该当中不同土层当中室内试样各个龄期无侧限的抗压强度情况具体测定数据结果，详见表1。此复合地基总体承载力与实际设计要求相吻合。

2.1.2 在堤围达标的加固工程层面

某堤围达标的加固工程当中，旅游码头的地基土以松散粉质细砂为主，为避免地基有水流冲刷和地震液化现象产生，对其基础形式上主要实行深埋水泥搅拌桩护岸墙[3]。此堤围达标的加固工程当中累积打桩约2 695根，进尺总体是22 565 m，加固深度最大是10.5 m，实行四搅四喷施工工艺。此堤围达标的加固工程当中地基加固层面上主要借助水泥搅拌桩来实现，促使埋深水泥搅拌桩护岸墙形成，此次质量检测项目主要实行开挖截取部分桩体操作、7 dN10的轻便触探检测、抽芯检测、室内试验等，对此堤围达标的加固工程当中格栅墙体总体强度及其完整性实施质量评定。(1)针对开挖外观层面。面层部位搅拌桩的水泥凝结体相对完整，其桩径与设计要求相吻合，搅拌桩具体开挖位置水泥的凝结体相对完整，其结合部位完整，并无明显的接头接纹产生，墙身整体排列整齐，其桩长与设计要求相吻合；(2)针对7 d N10桩头的轻便触探检测试验层面。随机选取24根触探桩头，各个桩头触探实际击数均超出所规定10击要求，触探实际击数最多为41击，总体合格率达100%；(3)针对抽芯检测试验层面。针对龄期为7～28 d的桩逐渐选取12根实施抽芯检查，图1当中，不同龄期的无侧限定抗压强度伴随着深度所产生变化情况及岩芯具体情况当中可了解到，7根岩芯相对完整，总体搅拌均匀，且良好成桩，均属于一类桩；有5根桩身呈良好的完整性，无突出缺陷存在，水泥土的凝结体总体搅拌均匀，桩身部分强度不同部位呈较大的高低差异，总体呈良好质量，局部有轻微的缺陷存在，属于二类桩；针对28 d无侧限定抗压强度的均值是7.33 MPa，其最小值和最大值分别是4.43 MPa进而11.17 MPa，均与设计要求相吻合。

表1 不同土层当中室内试样各个龄期无侧限的抗压强度数据

图1 不同龄期的无侧限定抗压强度

2.1.3 在堤围达标的加固工程层面

某堤围达标的加固工程当中，堤基有强透水性的细砂层及中粗砂层存在，近几年有管涌相关险情出现，因而，所存在的不良地基约2.4 km长堤位置实行多头搅拌桩的防渗墙体截渗处理。此堤围达标的加固工程当中，打搅拌桩的防渗墙体累计为53 630 m2，加固深度最大是23.5 m。因此堤围达标的加固工程当中，水泥搅拌桩用于工程地基防渗，搅拌桩的防渗墙体形成，因而，质量检测项目主要实行开挖截取的桩墙体，通过采取90 d龄期的抽芯检测和室内试验、静力触探检测、现场围井的注水试验操作、防渗墙体钻孔的注水试验，对搅拌桩的防渗墙体实际连续性及其整体的防渗性能实施评定。(1)针对开挖外观层面。水泥的凝结体相对完整，且圆角分明，墙体宽度范围是0.24～0.44 m，旋喷半径是19～22 cm，厚度平均是0.385 m，其成墙厚度与设计要求相吻合；(2)针对抽芯检测层面。选取16根为90 d龄期的桩实施抽芯检测，岩芯平均采取率是95%。结合岩芯具体情况了解到，岩芯相对完整，且搅拌均匀，总体成桩优良，与设计要求相吻合。同时，90 d无侧限定抗压强度均值是5.30 MPa，其最小值和最大值分别是2.73 MPa与9.31 MPa，均与设计要求相吻合。渗透系数是1.06×10-6～0.092 9×10-6cm/s，均值是3.94×10-7cm/s，可允许的渗透比降则>100，这与设计要求相吻合[4]；(3)针对静力触探检测层面。如图2所示，为锥尖阻力和无侧限的抗压强度之间的关系曲线情况，如7 d锥尖阻，其表达列式即为R=a·qc+b，qc=R-b/a，在该列式当中，R代表28 d无侧限的抗压强度， qc代表7 d静力触探的锥尖阻， a、b代表线性的关系参数。以常规静探检测法参数a实际取值范围包含两个，0.2～0.3 仅适用于粉质的粘土层、素填土层，0.4～0.5则适合中砂层当中应用。为构建静力触探的锥尖阻力和28 d无侧限的抗压强度质量检测模型，经分析可知晓7 d 龄期锥尖阻力和抗压强度之间线性关系与设计要求相吻合，检测操作可行性强；(4)针对围井现场注水试验层面。渗透系数是3.55×10-7cm/s，吻合于设计要求；(5)针对防渗墙的钻孔现场注水试验层面。静水头的压水试验实际渗透系数当中，最小值和最大值分别是3.21×10-7cm/s、1.24×10-5cm/s，均值是1.688×10-6cm/s，其与设计要求相吻合。

图2 锥尖阻力和无侧限的抗压强度之间的关系曲线

2.2 结果分析

(1)结合上述水利工程当中，水泥搅拌桩具体应用期间不同功能，质量评定所用检测手段各有侧重。针对水泥搅拌桩的桩身部位质量检测，应当包含桩体强度、桩身场地、搅拌的均匀性层面检测。针对功能以承载及变形为主复合地基的基础处理，质量检测项目需增设单桩及多桩的复合地基部分28 d龄期的静载试验操作；针对地基防渗，搅拌桩的防渗墙形成方面，质量检测项目需包含围井现场注水试验和防渗墙体钻孔现场注水试验。

(2)为能够有效降低人为性质的影响因素，实施抽芯检测操作期间，钻头材质应选定直径较大金刚石材质钻头，较小强度桩体钻探则应施加较大钻压钻探，较大强度桩体部位需施加较小压力钻探，防止桩体被压碎，以至于所取出芯样不完整[5]。

移，实施压力值的测算。芯样试件实际强度>2.0 MPa情况下，借助小型压力的试验装置开展试压操作，加荷速度应结合低等级的砂浆试块予以合理设定。

(4)结合以上多个水利工程当中质量检测相关报告可了解到，针对于水泥搅拌桩总体质量的合格标准，则可结合如下方法予以确定，如钻孔的取芯方法之下取岩芯完整且岩芯呈高采取率，则表明了水泥搅拌桩的桩身部位搅拌均匀且桩身连续。若桩身场地及垂直度均与设计要求相吻合；7 d 龄期锥尖阻力和抗压强度之间线性关系与设计要求相吻合，检测操作可行性强；室内无侧限定抗压强度同样符合实际的设计要求情况下，其余质量检测数据均可与设计要求相吻合，如此便可判定其为合格桩。