钻芯静载作业指导书.doc

1 钻芯检测
1.1 检测依据
客运专线铁路路基工程地基处理质量检测及验收，严格执行铁道部有关标准：
《铁路工程地基处理技术规程》TB10106-2010
《铁路工程基桩检测技术规程》（TB10218-2008）
1.2 钻芯法的目的
水泥搅拌桩，在成桩28天后，在桩长范围内垂直钻孔取芯，观察桩身完整性、均匀性，取不同深度的3个试样作无侧限抗压强度试验，评价桩身完整性及无侧限抗压强度是否满足设计要求。
1.3检验数量为施工总桩数的2‰，且不少于3根。

1.4 检测仪器设备
采用北京探矿机械厂生产的XT-100型地质钻机，单动双管钻具及配套的孔口管、扩孔器、卡簧和扶正稳定器，合金薄壁钻头。
1.5 钻芯法的现场操作步骤
1 搅拌桩施工完成后28天,在桩径方向1/4处,桩长范围内垂直钻孔取芯，观察桩身完整性、均匀性，取不同深度的3个试样作无侧限抗压强度试验。
2 钻机设备安装必须周正、稳固、底座水平。钻机立轴中心、天轮中心（天车前沿切点）与孔口中心必须在同一铅垂线上。应确保钻机在钻芯过程中不发生倾斜、移位，钻芯孔垂直度偏差不大于0.5%。
3 钻进过程中，钻孔内循环水流不得中断，应根据回水含砂量及颜色调整钻进速度
4 提钻卸取芯样时，应拧卸钻头和扩孔器，严禁敲打卸芯,确保芯样完整。
5 钻取的芯样应由上而下按回次顺序放进芯样箱中，每个回次的芯样应排成一排，为了避免丢失或人为调换，芯样侧面上应清晰标明回次数、块号、本回次总块数。及时记录钻进情况和钻进异常情况，并对桩身完整性做初步描述。
1.6 芯样截取加工
1 上部芯样位置距桩顶设计标高不宜大于1倍桩径、中部、底部，取3个试样作无侧限抗压强度试验，注明取样位置XX～XX。
上部芯样，如直径0.5m桩，除去桩头0.5m后截取，中间芯样宜等间距截取，底部芯样位置距桩底不宜大于1倍桩径。截取的芯样长度应满足加工成1：1的抗压试件1～2个（250mm～300mm较适宜）。
2 将截取的芯样用切割机加工成高径比为1：1的试件，将端面磨平，每个深度试件不少于1个。
3 芯样尺寸测量
1）芯样直径测量：用游标卡尺测量芯样中部，互相垂直的两个直径，取平均值，精确至0.5mm。
2）芯样高度测量：用钢卷尺或钢板尺进行测量，精确至1mm。
4 抗压强度试验
芯样试件与桩身湿度基本一致条件下进行抗压强度试验。
1）水泥搅拌桩、高压旋喷桩参照《铁路工程土工试验规程》（TB10102-2010）进行无侧限抗压强度试验。
2）芯样抗压强度按下式计算：
式中 ——芯样无侧限抗压强度（MPa），精确至0.1 MPa；
——芯样试件抗压破坏荷载（N）；
——芯样试件的平均直径（mm）。

1.7 质量评定
1 水泥搅拌桩、高压旋喷桩不同深度位置的芯样试件抗压强度代表值中的最小值为该桩芯样试件抗压强度代表值。
2 成桩质量评价应按单桩进行。当出现下列情况之一时，应判定该受检桩不满足设计要求：
a)桩身完整性类别为Ⅳ类的桩。
b)受检桩芯样试件无侧限抗压强度代表值小于设计计强度的桩。
c) 桩长不满足设计或规范要求的桩。

桩身完整性判定（CFG桩可参照）
类别
特 征
Ⅰ
混凝土芯样连续、完整、表面光滑、胶结好、骨料分布均匀、呈长柱状、断口吻合，仅见少量气孔
Ⅱ
混凝土芯样连续、完整、胶结较好、骨料分布基本均匀、呈柱状、断口基本吻合，局部见蜂窝、麻面、沟槽
Ⅲ

大部分混凝土芯样胶结较好，无松散、夹泥或分层现象；局部混凝土芯样破碎且破碎长度不大于10cm、骨料分布不均匀、多呈短柱状或块状，蜂窝麻面、沟槽连续
Ⅳ
局部混凝土芯样破碎且破碎长度大于10cm；混凝土芯样任一段松散、夹泥或分层，钻进很困难

2 复合地基承载力静载试验
2.1 检测依据
客运专线铁路路基工程地基处理质量检测及验收，严格执行铁道部有关标准：
《铁路工程地基处理技术规程》TB10106-2010
本方法适用于复合地基中水泥搅拌桩、水泥砂浆搅拌桩、CFG桩、旋喷桩复合地基承载力检测。

2.2 检测目的
复合地基承载力静载试验用于测定承压板下应力主要影响范围内复合土层的承载力是否满足设计要求。
2.3 检测方法和要求
1 根据桩的布置类型选用圆形或方形承压板，面积为一根桩所承担的处理面积。
2 承压板与千斤顶选择和加载压力值计算
单桩复合地基承载力试验时不同布置形式等效圆直径（de）按下式计算：
de=1.05s（桩按三角形布置） ………………………（2-1）
de=1.13s（桩按正方形布置） ………………………（2-2）
de=1.13（桩按矩形布置）……………………（2-3）
m=d2/d2e ……………………（2-4）
式中：d—桩直径（m）;
S—桩间距（m）；
S1、S2—桩纵向间距、横向间距（m）；
m—单桩置换率；
de—等效影响圆直径（根据不同地基处理方式和不同的布桩方式计算）（m）。
根据桩径、桩间距、布桩形式和设计的复合地基承载力，计算选定承压板尺寸和千斤顶规格；
计算各级加载压力值：按总加载值不小于复合地基设计承载力的2倍，计算分8级加载时各级的压力值，根据千斤顶与压力表关系式，按下式计算各级加载压力值对应的压力表示值（P）：
P=a +bR ……………………（2-5）
式中：
P—压力表示值（MPa）；
R—荷载（kN），将复合地基承载力kPa*2*承压板面积，将荷载除以8（级）为每级加的荷载；
a、b压力表与千斤顶校验系数。

④ 复合地基承载力检测配重方式
复合地基承载力检测方法有压重平台堆载反力装置法、地锚反力横梁装置法、车辆反力装置法等。一般采用压重平台堆载反力装置法进行复合地基承载力试验。堆载物根据现场实际情况选用砂袋、钢筋、混凝土块等，堆载总质量应为最大加载量的1.2倍。
2.4 检测仪器设备
① 分离式油压千斤顶；
② 精度等级为0.4级耐震精密压力表；
③ 沉降量观测系统：位移传感器或大量程百分表（50mm）；
④ 主梁、基准钢梁、承压板、反力装置等。
2.5 现场检测操作步骤
⑴ 现场处理要求
① 试验桩开挖应符合检测要求，试验桩挖至桩顶标高，试坑底面与桩顶标高一致。试验标高处的试坑长度或宽度应不小于承压板直径的3倍。
② 安置承压板前，整平试坑底面并用水平尺找平，铺约50～100mm的中粗砂垫层，拍实找平，使承压板与试坑面平整接触。
③ 试验前采取措施，防止试验场地地基土含水量变化或地基土扰动。以免影响试验结果。
④ 正式加载前，将试验面打扫干净以便于观测地面变形。将承压板上的百分表调至零位。
⑤ 百分表布置在过承压板形心的两条相互垂直的直线上，且距压板边缘距离为0.2—1.0倍压板宽。
⑵ 堆载:堆载做到均匀平稳，由中部向四周堆放，使重物重心居中。堆载过程中要经常观察支架受力变化情况，发现异常时，立即停止增加载荷。查明原因，经加固处理后方可继续增加载荷。

⑶ 加载:正式加载，由1人统一指挥，并指定人员观察上部反力荷载及周围有无异常变化。加载和读表人员点核验仪表、配件、工具、记录资料齐全无误后，可正式加载。
① 加载等级分为8级。最大加载压力不小于设计要求压力值的2倍。
②每加一级荷载后，第一小时内按间隔5、10、15、15、15min读记沉降量，以后每0.5h测读一次沉降量。1h内沉降量小于0.1mm时，即可加下一级荷载。
⑷ 终止试验
当出现下列现象之一时可终止试验：
① 沉降急剧增大，土被挤出或承压板周围出现明显的隆起；
② 承压板的累计沉降量已大于基宽度或直径的6%；
③ 当达不到极限荷载，而最大加载压力已大于设计要求压力值的2倍。
⑸ 卸载:卸载级数可为加载级数的1/2，等量进行，每卸一级，间隔0.5h，读记回弹量，待卸完全部荷载后间隔3h读记总回弹量。
⑹ 复合地基承载力特征值的确定
① 在荷载—沉降量曲线上有明显的比例界限时，取该比例界限所对应的荷载值。
② 极限荷载能够确定时，而极限荷载值的1/2又小于比例界限值时，可取该极限荷载的1/2。
压力—沉降曲线是平缓的光滑曲线时，可按相对变形值确定。按相对变形值确定的承载力特征值不应大于最大加载压力的一半：
a) 对水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）或夯实水泥土桩复合地基以卵石、圆砾、密实粗中砂为主的地基，可取s/b或s/d等于0.008所对应的压力；当以粘性土、粉土为主的地基，可取s/b或s/d等于0.01所对应的压力；
b) 对水泥土搅拌桩或旋喷桩复合地基，可取s/b或s/d等于0.006所对应的压力；
c) 对有经验的地区，也可按当地经验确定相对变形值。
2.6 质量评定
试验段的检测数量不应少于3点，当满足其极差不超过平均值的30%时，可取其平均值为复合地基承载力特征值，该复合地基地基承载力特征值大于等于设计值即为合格。
2.7 复合地基承载力检验采用平板载荷实验，载荷试验必须在桩身强度满足试验荷载条件时，并宜在成桩28d后进行。检验数量为桩总数的0.2%,且每检验批不少于3根。检测具体要求详见《铁路工程地基处理技术规程》TB10106-2010附录C。
3 复合地基单桩载荷试验
3.1 检测依据
客运专线铁路路基工程地基处理质量检测及验收，严格执行铁道部有关标准：
《铁路工程地基处理技术规程》TB10106-2010（附录B）
《铁路工程基桩检测技术规程》（TB10218-2008）
3.2 检测目的
复合地基承载力静载试验用于测定承压板下应力主要影响范围内复合土层的承载力是否满足设计要求。
3.3 检测方法和要求
① 复合地基承载力检测方法
复合地基承载力检测方法有压重平台堆载反力装置法、地锚反力横梁装置法、车辆反力装置法等。一般采用压重平台堆载反力装置法进行复合地基承载力试验。堆载物根据现场实际情况选用砂袋、钢筋、混凝土块等。
② 复合地基承载力质量检测要求
检测数量按照规范及设计要求进行。
1.3.3.4 检测仪器设备
① 分离式油压千斤顶；
② 精度等级为0.4级耐震精密压力表；
③ 沉降量观测系统：位移传感器或大量程百分表（50mm）；
④ 主梁、基准钢梁、承压板、反力装置等。
1.3.3.5 现场检测操作步骤
⑴ 现场处理要求
① 试验桩开挖应符合检测要求，试验桩挖至桩顶标高，试坑底面与桩顶标高一致。
② 安置承压板前，整平试坑底面并用水平尺找平，铺约2～3cm的中粗砂垫层，拍实找平，使承压板与试坑面平整接触。
③ 试验前采取措施，防止试验场地地基土含水量变化或地基土扰动。以免影响试验结果。
④ 正式加载前，将试验面打扫干净以便于观测地面变形。将承压板上的百分表调至零位。
⑤ 百分表布置在过承压板形心的两条相互垂直的直线上，且距压板边缘距离为0.2—1.0倍压板宽。
⑵ 堆载:堆载做到均匀平稳，由中部向四周堆放，使重物重心居中。堆载过程中要经常观察支架受力变化情况，发现异常时，立即停止增加载荷。查明原因，经加固处理后方可继续增加载荷。

⑶ 加载:正式加载，由1人统一指挥，并指定人员观察上部反力荷载及周围有无异常变化。加载和读表人员点验仪表、配件、工具、记录资料是否齐全。
① 加载等级分为8级。最大加载压力不小于设计要求压力值的2倍。
②每加一级荷载后，均应记读承压板沉降量一次，以后每半个小时读记一次。当一小时内沉降量小于0.1mm时，即可加下一级荷载。
⑷ 终止试验
当出现下列现象之一时可终止试验：
① 沉降急剧增大，土被挤出或承压板周围出现明显的隆起；
② 承压板的累计沉降量已大于基宽度或直径的6%；
③ 当达不到极限荷载，而最大加载压力已大于设计要求压力值的2倍。
⑸ 卸荷:卸荷可分三级等量进行，每卸一级间隔半小时，读记回弹量，待卸完全部荷载
后间隔三小时读记总回弹量。
⑹ 复合地基承载力特征值的确定
① 当压力—沉降曲线上极限荷载能确定，而其值不小于对应比例界限的2倍时，可取比例界限；当其值小于对应比例界限的2倍时，可取极限荷载的一半；
② 当压力—沉降曲线是平缓的光滑曲线时，可按相对变形值确定；按相对变形值确定的承载力特征值不应大于最大加载压力的一半；
a) 对水泥土搅拌桩或旋喷桩复合地基，可取s/b或s/d等于0.006所对应的压力；
b) 对水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）或夯实水泥土桩复合地基以卵石、圆砾、密实粗中砂为主的地基，可取s/b或s/d等于0.008所对应的压力当以粘性土、粉土为主的地基，可取s/b或s/d等于0.01所对应的压力；
c) 对有经验的地区，也可按当地经验确定相对变形值；
1.3.3.6 质量评定
试验段的检测数量不应少于3点，当满足其极差不超过平均值的30%时，可取其平均值为复合地基承载力特征值，该复合地基地基承载力特征值大于等于设计值即为合格。
1.3.3.7 复合地基承载力检验采用平板载荷实验，载荷试验必须在桩身强度满足试验荷载条件时，并宜在成桩28d后进行。检验数量为桩总数的0.2%,且每检验批不少于3根。检测具体要求详见《铁路工程地基处理技术规程》TB10106-2010附录C。 复合地基中水泥搅拌桩、水泥砂浆搅拌桩、CFG桩、旋喷桩必须进行复核地基承载力检测。检测要求加固的复合地基承载力要达到150～200kPa。

1、在以后的检测中，如点桩不均匀，先不予检测，提出重点桩号建议。
2、对芯样描述严格按照规范、实际芯样进行描述。
3、准确测量芯样尺寸，不用公称值。芯样抗压试件在芯样直径中部两个垂直方向测量，取平均值，精确到0.5mm ，计算实际面积。芯样高度在高度方向以90°垂直方向测量，取平均值，精确到1mm 。

1、在以后的检测中，如点桩不均匀，先不予检测，提出重点桩号建议。
2、静载试验必须严格按TB10106-2010规程加载后按5、15、30、45、60min的时间间隔读记沉降量，复合地基在每级最后1小时沉降量小于0.1mm，方可进行下一级加载。单桩静载在每级最后1.5小时沉降量小于0.1mm，方可进行下一级加载。