粉喷桩检测方法研究

水利工程中粉喷桩基础的质量检测和控制

水泥粉喷桩是以水泥干粉作为固化剂，利用大型机械将软土与水进行混合，并形成稳定的桩体。粉喷桩施工是在整个建筑施工过程中极为重要的环节，在一定程度上来讲是整个建筑工程质量与安全性的保障，基于此做好桩基检测的监督和管理，并及时吸收和运用先进的施工技术完善桩基项目的工程质量，并在原有的传统技术上与新科技进行融合，实现桩基检测工作的一次突破。本文就质量检测和施工管理控制层面提出一些自己的见解

标签：水利工程；粉喷桩；质量检测和控制

粉喷桩广泛应用于房屋，水利和路面建设等多个建筑工程的施工，是现代施工的基础技术之一，具有施工速度快，占地面积小，施工质量高等优点。一般的钻孔粉喷桩多为现场型隐蔽施工工程，日常的维护和检修比较困难，需要其在施工中保证其质量，需要施工监管人员通过原料审查，施工方案审批，钻孔施工现场监管和工程质量检收等步骤。水利工程的建设地区一般在临河位置，地质较软，比较适合使用防水性和稳定性较强的粉喷桩进行施工。

一、桩基础质量检测工作内容

桩基础广泛应用于房屋，水利和路面建设等多个建筑工程的施工，是现代施工的基础技术之一。相对的桩基检测技术也是多种多样的，主要分为以下几个方面，其工程占比如下图1所示。

（一）承载力的检测

在桩基检测中，承载力的检测是其基础，包括对施工项目内桩墩墙的横向或纵向承载力的检测，墩底承载力的检测和单独桩体以及连片桩体的检测，墩底持力层承载力及变形性状的检测等。

（二）桩身结构完整性检测

桩基检测中的基桩桩身完整性检测主要指在施工项目基本结束后，对桩基项目施工中桩墩墙的结构进行复查，反映桩身截面尺寸相对变化、桩身材料密实性和连续性的综合定性指标。目前建筑工程中对于粉喷桩主要使用的检测方法是轻便触探法、钻芯法。通过检测桩身结构完整性，保证其功能可以正常实施，从大体上帮助建筑施工队伍了解该项目的完成进度

（三）负荷分载比的检测

在桩基项目完成时，首先要对其负荷载比进行检测，检测桩基上的共同作用力分布及桩土载荷分布比例。确定一个稳定的负载量，帮助施工队伍的后续施工。

・６６・　第３８卷第２期　２　０　ｌ　２年１月　山　西　建　筑　ＳＨＡＮＸＩ　ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ　Ｖｏ１．３８　Ｎｏ．２　Ｊａｎ．　２０１２　文章编号：１００９．６８２５（２０１２）０２－００６６—０２　粉喷桩软基处理及质量检测　杨耀刚　摘要：简单介绍了软土地基处理的目的、意义及分类，较为详细地阐述了粉体喷射搅拌法的发展历史、工程特点及适用　范围，并对水泥粉喷桩的施工方法、工艺、注意事项及质量控制进行了归纳，为粉喷桩的推广应用奠定了理论基础。　关键词：粉喷桩，软土地基，加固，质量检测　中图分类号：ＴＵ４７２　文献标识码：Ａ　０　引言　一　水泥粉喷桩是“水泥粉体喷射搅拌桩”的简称，就是用改制的　螺旋钻机将钻头钻至设计的土层深度，用压缩空气将水泥粉经钻　杆内孔输送至钻头上，边喷粉边旋转，同时严格按照设计确定的　提升速度提升搅拌机，使水泥与软土搅拌在一起，使之发生化学　反应，形成桩体的方法，用于提高地基土的承载力和稳定性。粉　喷桩于２０世纪７０年代首先由Ｆｔ本和瑞典分别提出、推广和应用，　我国于２０世纪８０年代初引人此项技术。由于粉喷桩具有能有效　减少总沉量、承受较大的加荷速率、抗侧向变形能力强、可大大缩　短施工工期等优点，目前在软基处理领域应用得较为广泛。但由　于其是地下隐蔽工程，影响质量的因素较多，容易出现工程质量　问题，因此必须加强粉喷桩的施工及监理质量控制。　１　软基处理的目的及意义　高速公路对经济发展有巨大的推动作用，我国正处于一个大　力兴建高速公路，并使其由沿海地区不断向内地延伸的时期。我　国自１９８４年开始兴建高速公路以来，公路事业得到了长足发展，　高速公路通车里程现居世界第三位。但由于我国高速公路建设　极不平衡，绝大部分建于东部诸省，而位于北方地区个别地段的　软土地基问题已成为影响该区高速公路建设的关键问题之一。　２粉体喷射搅拌法的发展历史、工程特点及适用范围　粉喷桩是加固土桩的一种方法，它是利用地基土与加固材料　之间所产生的一系列物理化学反应，使饱和的软粘土硬结成具有　整体性、水稳性和一定强度的柱状加固体，密实的加固柱体在软　弱粘土中取代相同体积的软粘土，由它与桩间土共同支承上部荷　载组成复合地基。粉喷桩加固软基主要适用于高含水量、高压缩　性的淤泥、淤泥质粘土及桥头软基的处理。　２．１　发展史　粉体喷射搅拌法加固土桩，于２０世纪６０年代后期由瑞典和　日本分别提出。石灰系搅拌法于１９６７年由瑞典ｇｊｅｌｄ　Ｐａｕｓ提出，　１９７４年将石灰体喷射搅拌技术应用于路堤和深基坑边坡支护。　瑞典的ＬＩＮＤＥＮＡＬＩＭＡＴ公司还生产出专用的成桩机械，柱径可达　５００　ｍｍ，最大加固深度１０　ｍ～１５　ｍ。目前瑞典所用的石灰搅拌桩　已逾数百万延米。日本于１９６７年由运输部港湾研究所开始研制　石灰搅拌施工机械，１９７４年在软土地基加固工程中应用，并研制　出两种石灰搅拌机械，形成两种施工方法：一类为使用颗粒状生　石灰的深层搅拌法（ＤＬＭ法），另一类为使用生石灰粉末的粉体　喷射搅拌法（ＤＪＭ法）。由于粉体喷射搅拌法采用粉体作为固化　剂，不再向地基中注入附加水分，反而能充分吸收周围软土中的　水分，因此加固后地基的初期强度高，对含水量高的软土，加固效　果尤为明显，该技术得到了广泛的应用。　国内由铁道部第四勘测设计院于１９８３年年初开始进行粉体　喷射搅拌法加固软土的试验研究，并于１９８４年在广东省云浮硫　铁矿铁路专用线上单孔４．５　ｍ盖板箱涵软土地基加固工程中使　用，后来相继在武昌和连云港用于下水道河槽挡土墙和铁路涵洞　软土地基加固，均获得良好效果。它为软土地基加固技术开拓了　一种新的方法，并在铁路，公路，市政工程，港口码头，工业和民用　建筑等软土地基加固方面推广使用。　２．２粉体喷射搅拌法加固软基的特点　粉体喷射搅拌法施工可以加固成群桩，也可以交替搭接成壁　状，格栅状或块状，固化材料为干燥状态的直径为０．５　ｍｍ以下的　粉状体，如水泥，生石灰，也可以掺入矿石渣，干燥砂和粉煤灰等，　材料来源广泛，并可以使用两种以上的混合材料。因此，对地基　土加固适应性强，不同的土质要求都可以找出与之相适应的固化　材料。　就地加固，无弃土，减少土方工程，施工无振动，无噪声，无排　污，对周围环境无污染，对周边软土无扰动。加固费用不高，成桩　快。一般Ｅｔ成桩３００　ｍ一４００　ｍ，成桩１０　ｄ左右即可进行下一道工　序施工，大大缩短施工周期。　２．３粉喷桩的适用范围　１）适用土质。粉喷桩最适合于加固各种成因的饱和软粘土，　目前国内常用于加固淤泥、淤泥质土、粉土和含水量较高的粘性　土。由于粉喷桩是将干的固化剂（水泥粉、石灰粉）拌入地基的，　所以当软基中的含水量低于３０％时，为了保证粉体的充分固化，必　Ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ａｎｄ　ｃｏｕｎｔｅ－ｐｌａｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍａｎｕａｌ　ｈｏｌｅ　ｄｉｇｇｉｎｇ　ｐｉｌｅ　ＬＩ　Ｑｉａｎｇ　ＺＨＡＮＧ　ｊｉｎｇ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｓｉｌｔ　ｓｏｉｌ，ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ，ｄｒｉｆｔ　ｓａｎｄ，ｌｏｏｓｅ　ｓｏｉｌ　ａｎｄ　ｏｔｈｅｒ　ｍａｉｎ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍａｎｕａｌ　ｈｏｌｅ　ｄｉｇ　ｇｉｎｇ　ｐｉｌｅ，ｆｒｏｍ　ｈａｒｍ，ｃｏｕｎｔｅ．ｐｌａｎ，ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ａｎｄ　ｏｔｈｅｒ　ａｓｐｅｃｔｓ，ｅｘａｍｐｌｅ　ａｎａｌｙｓｅｄ　ｔｈｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｍａｎｕａｌ　ｈｏｌｅ　ｄｉｇｇｉｎｇ　ｐｉｌｅ　ｔｏ　ｔｈｅｓｅ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ａｎｄ　ｐｒｏｖｉｄｅｄ　ｄｅｔａｉｌｅｄ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄｓ，ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｇｕｉｄｅ　ｐｒａｃｔｉｃｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｍａｎｕａｌ　ｈｏｌｅ　ｄｉｇｇｉｎｇ　ｐｉｌｅ，ｓｉｌｔ，ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ，ｄｒｉｆｔ　ｓａｎｄ，ｌｏｏｓｅ　ｓｏｉｌ　收稿日期：２０１１—０８－３０　作者简介：杨耀刚（１９８１一），男，助理工程师，保德县交通运输局，山西保德

科技信息　０建筑与工程０　ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　２００７年第２７期　粉喷桩施工质量检测方法的分析　谢超　（河南万里路桥工程有限公司　河南许昌４６１０００）　【摘要】粉喷桩作为复合地基的主要载体，桩身质量是控制复合地基特性的主要因素，因此桩身质量检测和评价是粉喷桩复合地基质量　检测评价的主要内容　【关键词】粉喷桩；复合地基・试验法　在粉喷桩及其复合地基设计计算中，目前主要凭试验及经验进　行，加上被加固土工程性质的复杂性以及施工工艺、施工机具及人为　因素等的影响，造成粉喷桩桩身质量较大的离散性。由于粉喷桩复合　地基属于地下隐蔽工程，缺陷的发现和补救都比较难．采取适当的施　工质量检测手段和评价方法是保证粉喷技术成功应用的重要一环。　粉喷桩作为复合地基的主要载体　桩身质量是控制复合地基特性　的主要因素，因此桩身质量检测和评价是粉喷桩复合地基质量检测评　价的主要内容。根据粉喷桩自身特性和工作机理，其检测内容可分为：　桩身材料的密实度、强度、均匀度、桩体连续性、有效的桩身长度、桩体　截面、端承条件等。　由于影响粉喷桩质量的的因素很多，这决定了其质量检测具有量　大、难度高的特点，采用何种检测方法、如何充分利用检测信息以及如　何准确地评价粉喷桩及其复合地基的质量还是急待研究的课题。在这　主要探讨了目前几种常用粉喷桩施工质量检测的方法．分析其方法的　适用性和局限性　§现场桩身足尺无侧限抗压强度试验法　现场桩身足尺无侧限抗压强度试验法是在成桩２８天后在桩体上　部截取三段桩体，每段长５０ｅｒａ，上下截面用水泥砂浆整平，装入压力　架后由千斤顶加压．对桩体进行桩身无侧限抗压强度的现场实测．并　得到桩身变形模量。９Ｏ天的龄期强度Ｒ９０按照下式推算：　Ｒｇ￣＝Ｋｌ＆Ｋ２＆Ｋ３＆ＲＴ　ｆ４一１）　式中：Ｒ９０一试验龄期的强度（ＭＰａ）；　Ｋｌ一推算系数，Ｋｌ：（９０／Ｔ）ｌ／２；Ｔ一试验龄期　天；　Ｋ２一试验边界条件修正系数，一般取１．１５左右；　Ｋ３：试样强度损伤系数，一般取ｌ－３左右。　现场桩身足尺无侧限抗压强度试验法可避免桩横断面方向强度　不均匀的影响，测试数据直接，可积累室内强度与现场强度之间关系　的经验，但它具有以下几个缺点：（　、开挖检测深度有限，尤其是地下　水位较高时更是如此．因而只能检查桩体浅部的强度和外观质量而不　能反映桩体中下部的实际情况；（　、制样困难；③、破坏桩体及桩周土，　从而在较为均一的复合地基区形成奇异区；（　、回填量大、回填要求　高；⑧、试验数量较少，又由于制样过程中损伤程度不同、地层、桩体自　身的变异性及桩体上部由于上覆压力小、通常含水量较低而搅拌均匀　性和密实度较差等原因，试验结果离散性大、代表性较差；⑥、试样强　度损伤系数Ｋ３应根据样本的受损程度选取适当的数值，而判断样本　的受损程度具有主观性，因此，试验结果的代表性和可靠性受到一定　影响；⑦对于强度很低的粉喷桩，一旦开挖暴露在空气中，由于水分的　蒸发，强度迅速增长，暴露一天强度增长甚至可达一倍以上，因此，检　测结果与实际情况之间存在较大差异。尽管如此，由于该法试验设备　简单、便于搬迁等优点，在采取一定措施后，仍不失为验证桩体浅层强　度、进行浅层质量检测的简单有效的方法。　§动力触探法　§１轻型触探（Ｎ　ｏ）法　１．轻型触探ｆＮ，０】法的适用性　由于桩身水泥土无侧限抗压强度　ｑｕ与轻型动力触探锤击数Ｎ，。之间存在较好的相关关系，因此，可以　确定不同龄期、不同深度桩体的强度变化和桩身方向上的的均匀性，　对同一场地桩身Ｎ　。值进行统计分析，可以对整个场地桩身强度、均匀　程度、连续性作出评判。另外，也可以根据桩身Ｎ，。值与对应深度桩间　土Ｎｔｏ值的对比来判断成桩质量。采用轻型触探器所附带的勺钻还可　以获取桩体水泥土样而直接观察水泥土搅拌的均匀程度、成桩状态　等。　２．轻便触探法的局限性　由于粉喷桩在施工时不再向地基中注人　附加水分，相反能够充分吸收周围土中的水分，因此，加固后的地基的　早期强度高。尤因粉喷桩的桩头和大气接触好，含水量相对较小，水泥　的水化反应快，强度提高迅速。因此．该法通常只能以成桩３￣４天内的　桩身质量自检、且仅能根据桩顶以下４～５ｍ以内的检验结果推断后期　强度和桩身质量，因而，应用范围和准确程度受到一定的影响。　该法对桩长较短、土层均一的情况最为适用。当地基为多层土时　应注意：由于软弱土层对桩身质量起着控制作用而不能将获得的结果　进行简单的统计。另外，如遇喷粉量不均匀，则强度高低不一，触探探　杆轴线方向与桩体轴线方向相差较大时，触探易向强度低的方向偏　移，由于桩体截面强度不均匀（桩体截面强度一般是桩周高、中心低甚　至桩中　１２，得盲心可达１０～２０ｅｒａ），桩身轻型触探Ｎ．。值则不能反映桩体　的实际情况。　§２标准贯入试验法　标准贯入试验可以通过标贯器全桩长取芯直接观察水泥土搅拌　的均匀程度、成桩状态、桩体连续性、端承条件。依据标准贯入锤击数　与水泥土强度的相关关系，也可以判别桩身强度、桩体连续性，进行质　量跟踪。对同一场地中桩身标准贯入试验锤击数进行统计分析，可以　对整个场地中桩身的强度、均匀程度、连续性作出评判。根据桩身标准　贯人试验锤击数与对应深度桩间土标准贯入试验锤击数的对比也可　以判断成桩质量　标准贯入试验快速、方便、试验数据直接．可以进行施工全过程的　质量监测，便于有针对性地指导施工。但是标准贯入试验存在一定的　局限性：（　如果探杆轴线方向与桩体轴线方向相差较大，桩身标准贯　入试验锤击数不能反映桩体的实际情况；②标准贯入试验对桩体破坏　作用很大，常造成桩体劈裂而不宜广泛采用；③由于标准贯入试验锤　击数与水泥土强度的相关关系的资料还不充分，该法目前应用不多，　还需在实践中进一步积累资料。　§静力触探试验法　１．静力触探试验法的适用性静力触探试验法由于具有方便、连　续、定量、直观、快速、准确、省时省力等优点．可以在现场直接测得土　的贯入阻力指标，了解各土层原始状态的物理力学性质．广泛应用于　工程地质勘探、预估打入桩的单桩承载力、砂土液化势的评价及海洋　岩土工程等领域。由于地基土在竖向变化复杂，而用其它常规勘探试　验手段不可能大密度取土或试验来查明土层变化；对于在饱和砂土、　亚砂土及高灵敏性软土中的钻探取样往往不易达到技术要求或者目　前还无法取样的情况，用ＣＰＴ原位连续压人测试，具有它独特的优越　性。　２．静力触探法的局限性在使用静力触探试验法进行桩身质量检　验中应注意，操作过程中钻杆易于偏斜。当探杆轴线方向与桩体轴线　方向相差较大时，检测结果不能反映桩体的实际情况。另外，当桩中夹　杂有搅拌不均匀而形成的水泥土硬块或桩体强度较大时，难于完成触　探试验而不宜采用。　§钻探取芯法　１．钻探取芯法的适用性钻探取芯法可以直观地反映粉喷桩桩身　质量，它不受深度限制，可根据桩芯状态直接检验桩的连续性、桩身水　泥土的胶结状况、均匀性、桩身材料的密实程度、桩长、端承条件等，也　可利用桩芯制成试块进行桩身材料强度测试，还可以通过对桩芯、相　应位置原状土以及施工用水泥，采用Ｘ荧光定量分析法分别进行化学　成分分析而测定水泥土中水泥含量，必要时可采用扫描电镜等物相分　析方法，研究水泥土的微观结构、水化水解程度。另外，对于粉喷桩桩　身无侧限抗压强度达１～３Ｍｐａ的，具有一定的水稳性，其物理力学性　质与软岩相似桩体，也可以参照岩体完整性评价方法，根据岩芯采取　率进行桩身完整性评价。　２．钻探取芯法的局限性

芜宣高速公路粉喷桩施工质量检测与评定

合杭高速公路芜宣段全长56.78KM，软基段22.5KM，占路线总长的40%，软土分布区地处长江水系，区内地表水系发育：该区气候属亚热带湿润季风气候区，四季分明，雨水多而集中。该区软土为第四系河漫滩堆积物，均匀性很差，软土层分布厚度从2m~25m不等。根据设计，所有桥梁的台背及小型构造物的基底、两侧均需进行数量不等的粉喷桩处理。全线粉喷桩处理共约160万米，深度从8m~15m不等。

因为粉喷桩属隐蔽工程，工序环节多，本工程时间紧，任务重，作业班组多，施工控制难度较大。在粉喷桩进行交工验收时，结合并参考了省内外几条高速公路软基处理的有关经验，并邀请设计单位及有关院校专家参加讨论。从本工程的实际出发，制定了一套检测和评定方法 。

1.粉喷桩质量控制标准

结合芜宣路的地质特点，首先制定粉喷桩质量控制的标准，它们是施工控制的关键，也是最终要检测的主要指标。

表1 粉喷桩质量控制标准

序号

检查项目

单位

规定值或允许偏差

1

桩距

mm

100