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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

    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.
    32 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/T50081-2002) ［S]。中国建筑工业出版社， 2003.
    [4] 罗骐先。 桩基工程检测技术手册［M]. 人民交通出版社。 282-308, 2004摘.
    ［5] 建筑地基基础设计规范（GB50007-2002) [S］. 中国建筑工业出版社， 2002.
    ［6］ 建筑基坑支护技术规程（JGJ120—99) ［S］. 中国建筑工业出版社, 1999.
    ［7] 建筑基桩检测技术规范(JGJ106-2003） [S］。 中国建筑工业出版社， 2003。