水泥土搅拌桩检测及验收

水泥土搅拌桩检测及验收水泥土搅拌桩检测及验收 若干问题探讨若干问题探讨 以水泥为固化剂主剂 通过特制的深层搅拌机械 将固化剂和地 基土强制搅拌 使软土硬化成具有整体性 水稳定性和一定强度的 固体柱体称为水泥土搅拌桩 使用水泥浆与软土搅拌形成的柱状固 体称为搅拌桩 湿法 使用水泥粉体与软土搅拌的柱状固体称为 粉喷桩 干法 水泥土搅拌桩主要用于承受竖向荷载的建筑复合 地基和承受水平荷载兼止水的基坑支护结构 目前 国内尚无专门的水泥土搅拌桩检测技术规范 相关的设计 施工 验收等规范对检测都有相应要求 但不系统 本文就水泥搅 拌桩试块强度试验 静载荷试验及取芯检测 归纳相关规范检测要 求 并就实际操作中存在的问题提出相应的改进意见 1 水泥块试块 设计前一般会做拟处理土的室内配比试验 针对现场软土的性 质 选择合适的水泥渗入量 水灰比等参数 水泥土渗入量 水灰 比等参数在设计图纸上注明 建筑地基基础工程施工质量验收规范 GB50202 2002 1 后简称 验收规范 对混凝土灌注桩试块数量有强制性规定 但对水泥土搅拌桩现场试块未作要求 验收规范 和 建筑地基 处理技术规范 JGJ79 2002 2 后简称 地基处理规范 规定 水泥土搅拌桩承受竖向荷载的水泥土强度宜取 90d 龄期试块的立方 体抗压强度平均值 承受水平荷载取 28d 龄期强度平均值 由于规范未明确试块留置的具体要求 目前 施工单位通常的 做法为 1 试块每天一组 或一台机一天一组 2 由于工程进度关系 认为 90d 龄期过长 无论工程桩 支 护桩一般只要求做 28d 龄期强度 1 1 存在的问题 1 一组试块强度取三块平均值 未对数据离散情况作规定 2 现场留试块一天一组 由于施工速度的不同 一组试块不 能全面反映施工质量 3 设计强度是以 90d 龄期强度为依据 如只做 28d 强度 设 计强度不能直接作为评判依据 4 桩身设计强度一般为 1 0 1 5MPa 根据本单位试验数据 试块强度一般在 5 0 15 0MPa 试块试验强度和设计值相差甚远 对检验试块强度是否满足设计要求意义不大 1 2 改进建议 1 试块强度值的确定可参照混凝土试块计算方法 3 a 三个试件测值的算术平均值作为该组试件的强度值 b 三个测值中的最大值或最小值如有一个与中间值的差值超过 中间值的 15 时 则把最大及最小值一并舍除 取中间值作为该组 试件的抗压强度值 c 如最大值和最小值与中间值的差均超过中间值的 15 则 该组试件的试验结果无效 2 现场试块留置可参照混凝土灌注桩留块要求 1 每根桩 至少留一组试块 才能较全面反映整体施工质量 3 如果试块只做 28d 龄期抗压强度 应经设计单位认可 28d 龄期强度设计值应由设计单位提供 当设计不能提供时 可按 下式推算 28d 龄期强度设计值 4 1 式中 qu1 龄期为 T1 的水泥土抗压强度 qu2 龄期为 T2 的水泥土抗压强度 例 90d 龄期强度设计值为 1 5MPa 推算 28d 龄期强度设计值 q28 0 94 MPa 4 由于水泥土试块制作养护条件较好 而现场取芯的强度受 施工搅拌均匀性 地下养护条件 取芯设备和取芯技术的影响十分 显著 因此现场强度远低于试块强度 强度折减系数约为 0 20 0 33 4 针对上述原因 设计强度值应作为现场桩体强度评判依据 试块强度应经折减后和设计值比较 更有实际意义 2 静载荷试验 水泥土搅拌桩静载荷试验主要指承受竖向荷载的复合地基试验 用于支护结构的水泥土墙及止水桩一般不做静载荷试验 建筑地基基础设计规范 GB50007 2002 5 后简称 设 计规范 验收规范 地基处理规范 对水泥土搅拌桩都要 求做承载力检验 设计规范 和 验收规范 对检测数量未作明 确规定 地基处理规范 规定检验数量为桩总数的 0 5 1 0 且每项单体工程不应少于 3 点 宜在成桩后 28d 后进行 工 程检测可依据 地基处理规范 执行 竖向承载力试验可分为复合地基载荷试验和单桩载荷试验 单 桩载荷试验仅能检测桩体承载力 不能反映桩体和地基土共同作用 关系 试验结果只能为设计提供复合地基承载力计算参数 不能直 接检测出复合地基承载力 地基处理规范 只列出了复合地基载 荷试验要点 未列出单桩载荷试验 本人认为应优先采用和实际桩 体受力状态更接近的复合地基载荷试验 直接检测出复合地基承载 力 作为验收依据 3 取芯检测 取芯检测是一种直观准确的水泥土搅拌桩施工质量检测方法 该方法可根据芯样直接检验桩的连续性 均匀性 密实度 桩长 端承条件等 也可以将芯样制作成试块进行抗压强度试验 检验桩 体强度 3 1 检验数量 对承受竖向荷载的水泥土桩 验收规范 和 设计规范 都 要求对桩体强度进行质量检验 但对检验数量未作明确规定 地 基处理规范 规定对桩身质量有怀疑时 应在成桩后 28d 后钻取芯 样作抗压强度检验 检验数量为桩总数的 0 5 且不少于 3 根 对承受水平荷载兼止水的支护结构水泥土桩 建筑基坑支护 技术规程 JGJ120 99 6 后简称 基坑规程 规定钻芯数量 不宜少于桩总数的 2 且不少于 5 根 时间应在施工后一周内钻取 工程桩和支护桩取芯检测可分别参照 地基处理规范 和 基 坑规程 执行 3 2 检测过程要求 和水泥土桩相关的四本规范对取芯技术 芯样描述 抗压试件 截取位置及数量 试件制作要求 压力试验机均未作要求 检测单 位在检测过程中 有很大随意性 检测报告内容不全面 结论不明 确 给相关单位判读带来困难 本人总结日常水泥土桩取芯检测工作经验 借鉴其他检测项目 就上述问题阐述如下 1 取芯设备 水泥土桩强度不高 一般在 0 5 1 5MPa 采用普通地质钻机 可满足要求 钻孔位置宜确定在桩中心 保证钻孔有良好的垂直度 防止钻出桩体外 2 芯样描述 芯样描述的主要内容包括 颜色 硬度 芯样完整性 水泥含 量 搅拌均匀程度 芯样采取率等 每进尺均要记录 通长取芯时 还要对桩端土层进行描述 3 抗压试件截取位置 数量 借鉴 建筑基桩检测技术规范 JGJ106 2003 7 中混凝土 灌注桩钻芯法思路 a 截取数量 混凝土桩桩长 10 30m 时 每孔截取三组芯样 一组三块 取三 块平均值为该组代表值 水泥土桩一般在 20m 以内 2 可参照上述 执行 当芯样较破碎时 一组无法取三个试件时 至少取两个 取 两个平均值为代表值 三组试件代表值中最小值作为该桩芯样抗压 强度代表值 b 截取位置 上下两组试件可参照混凝土灌注桩 上部试件位置距桩顶设计 标高不宜大于 1 倍桩径或 1m 下部试件位置距桩底不宜大于 1 倍桩 径或 1m 对于水泥土桩 最大轴向应力发生在距桩顶 3 4m 范围内 而在这深度范围内 由于缺少上覆土层压力 搅拌质量易受影响 4 故中间一组试件应在 3 4m 范围内截取 4 抗压试件制作要求 由于水泥土桩桩身强度远小于混凝土 不能完全照搬混凝土芯 样制作质量要求 芯样端面与轴线的不垂直度 两方向直径差 芯 样端面的不平整度等参数在芯样强度较低时 甚至无法测量 更无 从谈起质量要求 切实可行的办法是将芯样不带水切割成高径接近 1 1 的试件 端面修平 即可试压 按下式计算 2 式中 fcu 芯样试件抗压强度值 MPa 精确到 0 01 MPa F 试验测得的破坏荷载 kN d 芯样直径 可根据取芯筒直径确定 高径比修正系数 目前无试验统计资料 试件加工时高径比接 近 1 1 可直接取 1 0 5 压力试验机 芯样试件强度小于 2 0MPa 时 无法直接在普通压力试验机上试 压 可选用承载比试验机 通过压力环位移测算压力值 芯样试件 强度大于 2 0MPa 时 可选用小型压力试验机试压 加荷速度可参照 低等级砂浆试块 3 3 检测报告 1 内容 检测报告内容应包括 a 工程概况 b 地质条件描述 c 受检桩的桩号 桩位和相关施工记录 d 检测仪器 检测过程叙述 e 芯样描述 芯样试件抗压强度 f 检测结论 2 结论 桩长校核 通长取芯时 比较芯样长度和施工记录桩长 对实 际施工桩长和施工记录是否相符作出评判 桩身强度评价 规范规定取芯应在成桩 28d 后进行 由于工程 进度原因 现场取芯龄期一般很少达到 90d 而强度设计值是 90d 龄期强度 因此应按公式 1 推算实际龄期强度设计值 作为强度 评判依据 参考文献 1 建筑地基基础工程施工质量验收规范 GB50202 2002 S 中国建筑工业出版社 2002 2 建筑地基处理技术规范 JGJ79 2002 S 中国建筑工业出 版社 2002 3 普通混凝土力学性能试验方法标准 S GB T50081 2