水泥搅拌桩检测方法

水泥搅拌桩检测方法第1页/共55页1概述

连盐高速公路濒临黄海，软土地质成因复杂，软土层次多，厚度大，且厚度沿线路纵向有较大变化。全线分布的软土层，含水量高，孔隙比大，弱渗透性、压缩性高、抗剪强度指标小、承载力低。如何合理的处治软土路基是摆在连盐高速公路工程建设者面前的难题。第2页/共55页1概述

水泥土搅拌桩是利用水泥作为固化剂，通过特制的搅拌机械将软土和水泥(浆液或粉体)强制搅拌，利用水泥和软土之间所产生的一系列物理化学反应，使软土硬化成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质地基。第3页/共55页1概述水泥土搅拌桩50年代初问世于美国之后在日本、瑞典等国家发展很快我国从70年代末开始应用和研究这一技术1980年通过了冶金部主持的技术鉴定此后在国内的建筑、交通等领域得到广泛的应用第4页/共55页1概述水泥搅拌桩粉喷桩湿喷桩第5页/共55页1概述

根据国内外同类工程的设计、施工经验，结合我省高速公路建设的实际情况，我省高速公路的桥头路段、构造物路段、过渡段及其它软基路段大部分采用了水泥搅拌桩来加固软土地基。即将全线开工建设的连盐高速公路广泛采用了水泥搅拌桩处治软基的方法。第6页/共55页1概述室内配合比试验阶段现场试桩阶段大面积施工阶段质量检测阶段第7页/共55页1概述

水泥搅拌桩的成桩质量与土质条件、水泥掺入量、添加剂种类、养护时间、覆盖压力、施工工艺等密切相关，由于现场的工程地质条件复杂、前期准备工作不足、施工工艺不完善以及施工机械不满足要求等经常会引起成桩质量的不稳定。搅拌不均匀或水泥与土无混合造成桩身的土团或水泥团较多由于提速不当、喷浆（粉）产生间隙或中断引起断桩桩身固结强度低搅拌机下沉未达到预定标高水泥已排空造成短桩等等第8页/共55页1概述

水泥搅拌桩的施工质量是关系到高速公路建设成败的重要因素。水泥搅拌桩属隐蔽工程，如何判断施工完成后的水泥搅拌桩是否达到设计要求，在很大程度上依赖于对桩身质量的有效检测，对水泥土搅拌桩成桩后桩身质量的检测是保证软基处理达到预期效果、确保高速公路建设质量的重要环节。第9页/共55页1概述水泥搅拌桩质量控测的基本内容桩身的物理尺寸桩身的连续性桩身材料的密实度第10页/共55页2.水泥搅拌桩检测方法综述

水泥搅拌桩介于刚性桩与柔性桩之间，目前国内外已尝试用多种测试手段来检测水泥搅拌桩的成桩质量，包括刚性桩的检测方法、柔性桩的检测方法以及复合地基的检测方法。主要的检测方法有：轻便动力触探、静力触探、反射波法、钻孔取芯法、标准贯入试验、静载荷试验、截取桩段做抗压强度试验法、探地雷达法、超声波探测法、便携式动力触探试验法、水泥含量化学分析法。第11页/共55页2.水泥搅拌桩检测方法综述

2.1轻便动力触探

这是岩土工程界广泛运用的方法，即成桩7d内采用轻便触探方法进行桩身质量的检测。检测操作过程为连续在设定的深度上采集轻便触探每贯入30cm测得的击数，检测从孔口开始直至桩底。

利用轻便触探检测法可缩短水泥搅拌桩等待检测的时间，加快工程施工进度，并可节约基桩检测费用。轻便触探设备简单，检测速度快，成本低。采用轻便触探检测可以及时判定成桩质量，如发现问题，可以及时采取补救措施，提高工程质量。但轻便动力触探只能检测4m深度范围内的桩身强度，故仅仅用轻便动力触探是不够的。第12页/共55页2.水泥搅拌桩检测方法综述

2.2静力触探

这是东南亚一带广泛采用的一种常规检测方法。这种方法既方便又经济，可连续测试桩身强度的变化，同时也可确定水泥土搅拌桩及由其形成的复合地基的承载力，是一种值得推广的方法。但对成桩龄期长、水泥土单轴抗压强度高的桩体测试难度较大。第13页/共55页2.水泥搅拌桩检测方法综述

2.3反射波法

国内很多学者研究用反射波法来检测水泥搅拌桩，并取得了一系列的成果。反射波法是目前桩基动测常用的一种检测方法，由于其便捷、准确和经济等特点，在混凝土桩桩身质量检测中有着难以取代的优越性，然而因为深层搅拌桩的施工工艺和成桩特点，简单地将混凝土桩测试技术用于水泥深层搅拌桩是不行的。事实上，能否用反射波法来检测水泥搅拌桩的桩身质量一直是个有争议的问题，有待作进一步的研究。第14页/共55页2.水泥搅拌桩检测方法综述

2.4钻孔取芯法

这是一种比较直观有效的方法，该法可准确确定桩长，了解桩身搅拌的均匀性，桩体水泥含量的情况，但只能定性的描述桩身质量，要确定桩身强度，需借助标准贯入试验或室内土工试验。第15页/共55页2.水泥搅拌桩检测方法综述

2.5标准贯入试验

标准贯入试验(SPT)是用质量为63.5kg的穿心锤，以76cm的落距，将标难贯入器打入土中15cm，再打入30cm，用后30cm的锤击数为标准贯入试验指标。标准贯入试验在我国已经得到了广泛的应用，并且纳入了现行的多种规范。

标准贯入击数是贯入器周围强度、变形待性的综合反映，不会因为裂缝或结核等局部现象而产生判断的失误，另外标管器所带上的芯样也可判断水泥土的含灰量、状态等特性。标准贯入试验操作简单，测试数量及深度不受限制，经过长期的研究，经验性强，是水泥搅拌桩检测的一种行之有效的方法。第16页/共55页2.水泥搅拌桩检测方法综述

2.6静载荷试验

静载荷试验可直接获得深层搅拌桩单桩或复合地基的承载性能。复合地基(或单桩)的试验原理、过程及分析方法基本等同浅层平板载荷试验或单桩竖向静载荷试验。该法可直接判定单桩或复合地基的承载力和变形是否满足要求。当两者均达到设计要求时，一般即可认为地基处理获得成功，无需对桩身质量和完整性作过多分析。缺点是试验设备繁重，历时较长，费用较多，测试数量相对较少，不能大面积检测。第17页/共55页2.水泥搅拌桩检测方法综述

2.7截取桩段做抗压强度试验法

截取桩段作抗压强度试验．在水泥土桩上部不同深度现场挖取50cm桩段，上下截面用水泥砂浆整平，装入压力架后用千斤顶加压，即可测得桩身抗压强度及桩身变形模量．该方法可避免桩横断面方向强度不均匀的影响，测试数据直接可靠，可积累室内强度与现场强度之间的关系，试验设备简单易行，但该法缺点是挖桩深度不能过大，一般仅为1—2m，试验的桩数也有限。第18页/共55页2.水泥搅拌桩检测方法综述

2.8地质雷达法

国内已有科研单位开始应用地质雷达在复合地基上方进行扫描，来检测桩身质量和桩长。第19页/共55页2.水泥搅拌桩检测方法综述

2.9超声波探测法

日本YoSHIDA钻机制造公司用于检测搅拌桩的一种方法，超声波探头装在探头部垃，在探头提升过程中探测桩径变化，由于设备昂贵，国内较少采用。

第20页/共55页2.水泥搅拌桩检测方法综述

2.10便携式动力触探试验法

PANDA便携式动力触探试验仪，该仪器的全称为：便携式可变能量动力触探仪，由法国帕斯卡大学首先研制，已经列入欧洲规范(编号xP四4—105)主要用于密实度检测。PANDA便携式动力触探仪易于使用、超轻便携，作为一种新型的测试仪器和方法在复合地基的质量检测中具有广阔的应用前景。第21页/共55页2.水泥搅拌桩检测方法综述

2.11水泥含量化学分析法

实践证明，就水泥深层搅拌桩而言，只要在搅拌过程中水泥掺入比能较好地满足设计要求，且搅拌均匀，则桩的质量一般就能保证。基于这样的认识，可通过检测固化剂掺入比和搅拌均匀度来判定深层搅拌桩的质量。水泥含量化学分析法通过分析被加固土在经深层搅拌处理前后特征物质成分的变化来计算水泥含量的多少，可定量检测搅拌桩的水泥掺入比。第22页/共55页3.江苏省高速公路水泥搅拌桩检测方法

我省高速公路水泥搅拌桩的检测采用了钻探取芯、标准贯入试验结合室内无侧限抗压强度试验的方法，经过几年的总结与完善，已形成一套详细的水泥搅拌桩检测实施细则。第23页/共55页3.江苏省高速公路水泥搅拌桩检测方法3.1检测工作的内容

现场测试（包括现场取芯和标准贯入试验）室内试验资料整理，报告编写123第24页/共55页3.江苏省高速公路水泥搅拌桩检测方法3.2检测依据及参考标准

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省高指苏高技（2003）147号文《江苏省高速公路水泥搅拌桩检测工作实施细则》

现场检测所用钻孔取芯和标准贯入试验参照《粉体喷搅法加固软弱土层技术规范》(TB-96)《软土地基深层搅拌桩加固法技术规程》(YBJ225-91)《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）《公路工程地质勘察规范》（JTJ064-98）

室内土工试验按照《公路工程土工试验规程》（JTJ051-93），同时参照《公路工程水泥混凝土试验规程》(JTJ-94)《建筑地基基础处理技术规程》(GB50007－2002)和《工程岩体试验方法标准》(GB/T-99)省高指苏高工（2000）41号文《检测人员行为守则》《工程质量检测工作程序》第25页/共55页3.江苏省高速公路水泥搅拌桩检测方法3.3仪器设备1234

百米钻机配以标准贯入试验设备、泥浆泵、岩芯管钻头、取样器、样盒、封样材料等；水平尺、钢卷尺、皮尺现场记录本、芯样标签照相器材第26页/共55页3.江苏省高速公路水泥搅拌桩检测方法3.4人员配备1234

检测组指定现场带队负责人一名，全面负责现场工作，必须持证上岗

每台钻机必须有一名以上富有现场经验的专业技术人员负责现场的技术工作；机长、副机长各1人；取样员1人；其它助手2-3人根据检测工作量的大小,安排检测人员和设备的数量现场记录员必须经过专门培训，熟悉水泥搅拌桩质量和检测要求第27页/共55页3.江苏省高速公路水泥搅拌桩检测方法3.5现场检测检测桩位的确定

检测桩的成桩龄期一般应达到28天，在特殊情况下，施工单位可申请进行14天龄期的检测，经省高指批准后进行检测，采用实测强度进行桩体质量判定。如不合格，施工单位可申请复测，但复测费用由承包人承担。

检测单位根据施工单位及监理单位提供的桩位图和施工记录等资料，随机选定检测桩，任何单位和个人不得干预。第28页/共55页3.江苏省高速公路水泥搅拌桩检测方法3.5现场检测开钻前准备施工、监理单位对检测组所选检测桩的资料进行确认，检测组在检测前将确认表传真至省高指工程质量检测中心备案。

检测单位确定检测桩的准确位置平整场地

挖泥浆池调整水平和垂直度第29页/共55页3.江苏省高速公路水泥搅拌桩检测方法3.5现场检测钻探及取样检测孔位布置在搅拌桩桩头，偏离中心100mm左右，钻孔直径91mm或108mm用岩芯管回转钻进方法，严格控制回次进尺,每回次不超过1.5m，尽量保持岩芯的连续完整性，使芯样采取率能大于等于60%当孔底有残留岩芯或浮泥时，要进行清孔，保证标贯试验顺利进行。水泥土样取出后，依次摆放整齐，一般每回次均应选取有代表性岩芯样品及时密封保存，送交试验室做抗压强度试验。桩长较短时，每桩最低不少于三个样(上、中、下)。

第30页/共55页3.江苏省高速公路水泥搅拌桩检测方法3.5现场检测钻探及取样遇加固效果较差的土层时，也可采用取土器取样原状芯样必须立即进行芯样描述并编号，和标注。每根桩取样完成后，对所取芯样进行拍照。芯样描述内容：颜色、颗粒组成、结构构造特征、外观特征、气味、密实程度、均匀性、含灰量、硬度(坚硬、中硬、稍硬)、状态等。在此基础上首先确定属水泥土还是桩体土。所谓水泥土，其颜色呈水泥色，状态坚硬-稍硬，手捏易碎裂但无塑性，对有塑性的部分属桩体土，再描述状态即硬塑、可塑、软塑、流塑。

第31页/共55页3.江苏省高速公路水泥搅拌桩检测方法3.5现场检测钻探及取样

桩体土分层以回次为基础，现场记录人员根据桩体土质变化情况提出评分过程中桩体分层的建议。

钻进深度应超过施工桩长0.5m并取出桩底土样进行描述记录，据此确定实际桩长和端承条件。

芯样应在3天内送现场或室内试验室，进行抗压强度试验。搬运和送样时应采取措施防止试样受到扰动和挤压。第32页/共55页3.江苏省高速公路水泥搅拌桩检测方法标准贯入试验3.5现场检测

为了保证标准贯入试验用钻孔的质量,要求采用回转钻进,当钻进至试验标高以上15cm处,应停止钻进,清除孔底残土

沿桩体深度方向每隔1.5m进行标准贯入试验

下钻具时缓慢下放,避免松动孔底土实测标贯击数应按试验杆长进行击数修正

标准贯入试验所用的钻杆应定期检查,钻杆相对弯曲小于1/1000,接头应牢固,否则受锤击后钻杆会侧向晃动实测标贯击数应按试验杆长进行击数修正第33页/共55页3.江苏省高速公路水泥搅拌桩检测方法标准贯入试验3.5现场检测

标准贯入试验应采用自动脱钩的自由落锤法,并减少导向杆与锤间的摩阻力,以保持锤击能量恒定。

预打阶段：先将贯入器打入土中150mm,如锤击已达50击,贯入度未达150mm,记录实际贯入度。

标准贯入试验时,先将整个杆件系统连同静置于钻杆顶端的锤击系统一起下到孔底。标贯试验分两段进行：

试验阶段:将贯入器再入土300mm,记录每打入10cm的锤击数,累计打入300mm的锤击数即为标准贯入击数。提出贯入器，取贯入器的土样进行签别，描述记录。第34页/共55页3.江苏省高速公路水泥搅拌桩检测方法3.5现场检测芯样描述

现场技术人员要通过钻进过程和标准贯入试验判断桩身强度及桩体连续性,同时观察标贯器中水泥土搅拌的均匀程度、成桩状态以及端承条件,并判断桩长。芯样性质:土/水泥土/水泥颜色:灰色/灰黑色/黄色等状态:流塑/软塑/可塑/硬塑/坚硬搅拌均匀性(分级标准见下页)第35页/共55页3.江苏省高速公路水泥搅拌桩检测方法3.5现场检测芯样描述水泥芯样描述标准

第36页/共55页3.江苏省高速公路水泥搅拌桩检测方法试验设备3.6室内试验压力机或万能试验机及配套附件切割机、磨石机切土工具：切土刀、钢丝锯其他：承样盘、卡尺、直尺第37页/共55页3.江苏省高速公路水泥搅拌桩检测方法试验操作流程3.6室内试验收样验样开样切样记录测量

第38页/共55页3.江苏省高速公路水泥搅拌桩检测方法试验操作流程3.6室内试验试验试验成果整理试验机由专人操作；使试件两端面与承压板中心均匀接触；以每秒0.2~0.5MPa的速度加荷直至试样破坏，记录破坏荷载有条件时应尽可能在现场试验计算水泥土单轴抗压强度按高径比，对试样的无侧限抗压强度进行修正龄期与强度的换算结果的记录第39页/共55页3.江苏省高速公路水泥搅拌桩检测方法3.7评判方法

一般规定

桩距、桩径、喷灰量由监理全程检验控制桩长、桩身质量在施工单位自检基础上，由省高指负责检测。自检原则上由市高指负责委托，抽检桩应分布均匀，具有代表性。抽检桩位由检测单位随机选定。省高指检测5‰，施工单位自检2‰省高指在保证5‰的基础上，每个段落不低于2根，抽检桩应尽可能覆盖施工单位每个施工机组，且分布均匀。第40页/共55页3.江苏省高速公路水泥搅拌桩检测方法3.7评判方法

水泥搅拌桩施工质量的基本要求

施工记录齐全,记录正确。

桩距、桩径、水泥掺入量桩长等指标达到设计要求，否则判定为不合格桩。

检测中若桩身沿深度方向30cm长度水泥含量过少，且芯样为软~流塑状态的软土或松散砂土时，判为断桩，属不合格桩。

123第41页/共55页3.江苏省高速公路水泥搅拌桩检测方法3.7评判方法

水泥搅拌桩施工质量的基本要求

实测桩长比施工桩长短0.5m以上时，判定该桩为短桩，属不合格桩。

加固淤泥质粘土时，当标贯击数小于4击，取芯无侧限抗压强度Rd<0.03MPa，或无法取得芯样，则判定为不合格桩。原状土进行适当勘测，取得原状土的指标。若桩身某层土平均标贯击数低于相应软土层击数的1.5倍时可判为不合格桩。456检测中，应至少能在桩体取出的芯样中选取一个抗压强度芯样，否则判为不合格桩。7第42页/共55页3.江苏省高速公路水泥搅拌桩检测方法3.7评判方法

质量评分标准

根据芯样的硬度或状态、无侧限抗压强度和标准贯入击数，按以下原则及表3和表4的规定计分。

1、上下部以5米划分。

2、标准贯入击数、无侧限抗压强度得分按线性内插。

3、当硬度或状态描述为两种状态之间时，取中值。评分标准

第43页/共55页3.江苏省高速公路水泥搅拌桩检测方法3.7评判方法

质量评分标准

评分标准

第44页/共55页3.江苏省高速公路水泥搅拌桩检测方法3.7评判方法

质量评分标准

计分方法

对桩每层钻芯试样检验成果，标贯击数按70%计，无侧限抗压强度按15%计，硬度状态描述按15%计。

当某层缺抗压强度数据时，则按标贯击数占80%，硬度或状态描述占20%计算该层分数。

根据各层得分，采用层厚加权平均分别得出上下部得分。

上下部得平均值为该桩综合得分。第45页/共55页3.江苏省高速公路水泥搅拌桩检测方法3.7评判方法

质量评分标准

总体评价

上部(桩身二分之一以上)应达到75分以上,下部应达到60分以上,否则判为不合格桩。

检测桩的综合得分按以下标准分为四级：100-90分为优，89-80分为良，79-67.5分为合格，<67.5分为不合格。

第46页/共55页3.江苏省高速公路水泥搅拌桩检测方法3.8报告分析