软土地基处理施工质量检测方法研究(定稿）

'搅拌桩、砂桩处理软基检测方法研究技术报告前言我试验中心于2003年承担了软基处理试验段关于搅拌桩和砂桩质量试验检测方法的研究工作，本次试验研究同时采用了钻芯取样、静力触探、轻型动力触探、无侧限抗压强度试验、低应变、载荷试验、标贯等方法。通过对不同试验方法检测结果的统计分析研究，提出了软土地基处理不同检测方法的相关性，对于今后用于软基处理检测应用，具有积极的指导作用。本试验段工程地质概况：工程所在地区属亚热带海洋性季风气候。年平均降雨量1440mm左右，年平均气温14.5～16.3℃，全年以东南风为主，最大风力12级。属第四系全新统冲湖积层。地层分布自上而下依次为：⑴黏土，灰黄色，软～硬塑，层厚2.3～3.0m；⑵淤泥质粉质黏土，深灰色，流塑，含少量腐植物，局部夹有薄层粉砂，具有高压缩性、低强度、高触变性的特点，层厚2.5～4.2m；⑶-3黏土，灰黄色，硬塑，层厚3.0～5.2m；⑶-4粉土，褐黄色，软塑，层厚4.2～5.7m；⑶-5粉质黏土夹薄层粉砂，软塑，层厚6.2～10.1m。根据地质钻探资料，各土层物理、力学特性指标如表1-1。 该地区地震动峰值加速度0.05g。本试验段地基加固措施：本试验段地基处理分别采用了浆喷搅拌桩、粉喷搅拌桩和砂桩等地基加固措施（见表1-2）。表1-2软基加固措施一览表地基加固类型间距（m）深度（m）附注路肩边坡浆喷桩1.01.217.5～18桩径0.5m，1.21.416.5～17.5粉喷桩1.21.414.5～16.5砂桩2.015.0桩径0.4m,梅花形布置25.5桩径0.4m,梅花形布置, 第一章资料调研1.1粘性土地基加固机理和作用1、搅拌桩作用机理水泥搅拌桩主要是置换作用。通过专用机械，在地基深层就地将水泥与原位土强制拌和，通过水泥水解、水化反应所生成的水泥水化物与土颗粒发生离子交换、团粒化作用、炭酸化反应以及硬凝反应等一系列物理—化学作用，形成具有一定强度和水稳定性的水泥加固土。水泥加固土的强度取决于被加固土的性质（含水量、有机质及烧失量等）和加固所使用的水泥品种、标号、掺入量以及外加剂等。根据其加固机理，对软土地基路基工程来说，具有下述四方面的作用：桩体作用、垫层作用、挤密作用、加筋作用2、砂桩作用机理砂桩主要有两个作用：置换作用和排水作用。国内经验验证，砂桩处理后的软弱黏性土地基在荷载作用下仍会发生较大的沉降，软弱黏性土的渗透性小，灵敏度大，成桩过程中土内产生的超孔隙水压力不能迅速消散，相反，却又破坏了地基土的天然结构，使土的抗剪强度降低，常需进行预压使较大的沉降预先完成。1.2检测仪器调研与选型1、钻芯取样及标贯试验搅拌桩钻芯取样采用机械为地质钻机，钻头材质为金钢石、硬质合金钢，取芯管一般采用89mm、108mm两种型号。钻芯取样检测通过芯样的颜色、气味、手感硬度直观反映桩体的均匀性，结合室内试验分析芯样的无侧限抗压强度、水泥土成份等指标。标准贯入试验设备主要有标准贯入器、触探杆、穿心锤、锤垫四部分组成。触探杆为直径42mm的金属管,标贯锤重63.5Kg，锤垫外径100～140mm并附有导向杆，锤垫和导向杆质量和不宜大于30Kg。利用标贯锤贯入30cm记录锤击数，一般每隔1m标贯一次。通过杆长、地下水位修正，计算土的标贯试验击数标准值，确定地基承载力。2、静力触探仪静力触探仪主要由加压装置、反力装置、探杆、探头、深度探测机构和量测记录系统组成，类型有单桥、双桥。静力触探试验 用静力将探头压入土层中，利用探头内的阻力传感器，通过电子量测仪器将探头进入土中的贯入阻力反映和记录下来，贯入阻力的大小与土层的性质有关，通过贯入阻力的变化情况，达到了解土层的工程性质的目的。3、动力触探仪动力触探仪主要由圆锥头、触探杆、穿心锤三部分组成，类型有轻型N10、中型N28、重型N63.5、超重型N120(即圆锥动力触探)。利用一定的落锤能量，将一定尺寸、—定形状的探头打入土中，根据打入的难易程度(贯入度)来确定土的性质的一种现场测试方法。应用动力触探可以定性地划分不同性质的土层和定量地确定土的物理力学性质。轻便动力触探仪触探杆用直径25mm的金属管，每根长1.0m,穿心锤重10Kg。通过搅拌桩的轻型动力触探，判定桩身4m范围之内桩的强度，通过取样器取水泥土样进一步判定桩头一定范围内的成桩情况及搅拌桩的水泥大体用量和土层的颜色等一些表观现象。4、开挖检查及足尺qu检测足尺开挖可以目测检测桩体搅拌均匀性、直径；无侧限抗压强度试验，按下列步骤计算①按下式计算试样平均断面积：Aa=Ao/(1-ε)，ε1=Δh/ho，Aa：校正后试样面积Ao：试验前的试样面积ε1：轴向应变。②按下式计算无侧限抗压强度qu=N/Aa；5、桩的动力测试验证桩身的结构完整性，即有无离析、断裂、蜂窝、桩径变化等缺陷，并推断所在位置和严重程度；预估单桩承载力。按激振方法分：稳态、瞬间、随机激振；按桩身与周围土的相对位移量分大应变法（预估承载力）、低应变法（桩身完整性）。6、竖向静载试验载荷试验能直观、综合反映水泥搅拌桩处理软土地基的效果，在搅拌桩检验中得到大量的应用。沉降观测用百分表或位移传感器，人工记录或全自动检测，用千斤顶加压。表1-1本试验段主要仪器设备检测方法仪器名称备注钻芯取样钻芯取样设备XY-1型钻机，钻头ф=89mm、ф=108mm静力触探静力触探仪15t液压式静力触探设备，探头为双桥探头锥尖面积：10cm2，侧壁面积：200cm2。自动采集仪JYC-3型自动采集仪，轻便动力触探轻便动力触探仪N10低应变无损检测基桩无损检测仪PIT-ⅴ（美国）频响22KHz（-3dB）线形频率范围5-4000Hz，量程100g，分辨率为 0.004g）标准贯入试验标贯设备N63.5静载试验静载试验设备人工观测记录 第二章软土地基处理质量检测技术要点2.1搅拌桩钻探取芯试验检测2.1.1检测内容1、检测搅拌桩连续性、桩身水泥含量、水泥土均匀程度检测。2、全桩长取芯试样室内无侧限抗压强度试验、抗剪强度试验、压缩试验。2.1.2取芯检测技术要点1、钻机就位首先将被测桩桩头的水平圆周面用铁铲剥离出来，然后钻机平稳地放置在钻头之上，利用水平尺从四个方向标定立轴水平，孔口、立轴、天车保持三点一线，最后使钻头在桩顶四分之一半径处相接触。要点是钻机场地要整平碾实，钻机稳固,确保钻机稳定、钻杆垂直，从钻探工艺上完善，避免对桩体产生破坏，保证芯样采取率及完整性。2、芯样钻取首先根据水泥桩不同龄期（不同水泥掺量）估计芯样的软硬程度，选择立轴的转动速度，芯样越硬转速越高。一般钻机立轴转速有61、163、338、654转/分，无侧限抗压强度在0.5-2.0MPa范围内的桩体常选用338转/分；钻进前先启动泥浆泵进行供水，后开动钻机。水钻结合干钻进行取芯，芯样强度低水钻无法提取完整芯样时，可停泵干钻。3、提取芯样在芯样长度接近取样筒长度时，先切断水源、主轴转速调到低档（约63转/min）、油压泵给一定压力，下钻10-20cm，使芯样被挤碎烧干后将取样筒下口封住（保证在提起钻杆时芯样不从取样筒脱落出来），再提起钻头。钻头提出后水平放置，利用泥浆泵水压（可调节）冲出芯样，并用木锤轻轻击打钻头边缘，使芯样完整取出。芯样按钻探深度顺序摆放，芯样力求完好、整齐、有序，送往试验室的芯样要防水保湿。4、芯样描述现场描述要尽量详细（取芯率、色泽变化、夹泥状况、手感硬度、破碎程度、搅拌均匀性及异常情况等），措辞恰当，力求第一手资料完整准确。2.1.3芯样室内强度试验技术要点1、芯样加工 对现场取回的芯样进行修整，保证样品直径与高度相同，在修整过程中除个别处进行修补外，不得破坏芯样的原始密实度和含水量，剪切、固结试件加工按照《铁路土工试验规程》TBJ102-96中剪切、固结试验所要求的试件加工方法进行芯样的加工。2、芯样尺寸量取用游标卡尺量取试件的直径和高度，直径在试件的两端各量一次、中间相垂直的方向各量一次，以4个数的平均值作为该试样的直径大小，高度在端面垂直的方向量2个值，以2个数的平均值作为该试样的高度大小。3、强度试验参照《水泥土室内配比无侧限抗压强度试验方法及铁路土工试验规程》TBJ102-96中剪切、固结试验试验方法进行试验，并对芯样破坏后进行描述（与钻芯取样描述的项目相同）。以破坏的最大压力除以试件的横截面积作为该试件的无侧限抗压强度，固结、剪切试验结果按试验规程进行。2.2搅拌桩及砂桩静力触探试验检测2.2.1检测内容1、桩长、桩体连续性、均匀程度检测；粉喷桩及浆喷桩分别进行3d、5d、7d龄期的检测，砂桩在施工完未固结时检测。2.2.2静力触探检测技术要点1、确定检测孔位当附近有其它勘探孔时，应将触探孔布置在距原勘探孔30倍探头直径以外的范围。搅拌桩检测孔位在桩径1/4处，砂桩检测孔位在桩径2/3处。2、组装及调平设置反力装置，安装好压入和量测设备，使用水准尺校准调平机座，贯入支架必须与地面垂直并与反力装置锁定。3、数据采集①探头贯入土中50-100cm，然后提升5-10cm，进行锥尖调零和侧壁调零，地面以上1-6m，每贯入1-2m提升探头5-10cm记录调零。②每分钟0.8-1.2m(20mm/s)的速度匀速贯入，每隔10cm记录仪自动采集数据一次。③贯入过程中，一般每隔2m或贯入读数变化较大时，提升探杆约5-10cm,测定探头不受力时进行仪器调零，每贯入3-4m校核一次。④ 贯入过程中发生异常，如地锚拔起、探杆打滑、仪表读数很小而手摇份量很大或相反、贯入砂层或碰到石头等情况，应记录说明并排查问题。4、终止试验当贯入到预定深度或出现下列情况之一时，可终止试验：①触探机的负荷达到额定荷载的120%时。②探头贯入阻力达到额定荷载的120%时，③探杆螺纹部分的应力超过允许强度时。④反力装置失效时。5、注意事项①防止强烈撞击检测仪器。②角机转动轮严禁倒转。③探头与探杆连接时，转动探杆拧紧，切勿转动探头，以免电缆断裂。④检查连接电缆是否漏水，打开数据采集仪开关，检查仪表是否正常，检查探头外套及锥头是否灵活。数据采集前，确认仪器工作是否正常，内存是否满足要求，所需参数是否正确输入，特别要检查率定系数是否正确。⑤因地表与地下温度差别较大，探头存在温漂，根据以前的试验总结，一般在地表6m范围内，温差较大，6m以下地温较稳定。具体到静探试验中，要求6m以内，1-2m调一次零，6m以下，可根据异常点情况进行调零。分析时要剔除个别异常值。2.3搅拌桩轻便动力触探（N10）及取样试验检测2.3.1检测内容1、采用附带的勺钻取样检查桩芯水泥含量、均匀程度2、通过击数N10确定桩顶下4m范围内桩身强度，检测频度每1次/0.3m2.3.2轻型动力触探检测技术要点1、对所需试验水泥土层连续进行触探.试验时，从测试土层的顶层，对该土层连续贯入,贯入时穿心锤落距为50cm,使其自由下落，使探头竖直打入土层中,每打入土层30cm的锤击数即为N10。2、描述土层的情况时，将触探杆拔出，取下探头。换取轻便钻头，进行取样。3、注意事项①试验仅适用于贯入深度在4m范围之内.② 当贯入30cm的击数超过90击或贯入15cm超过45击时，可停止作业，针对搅拌桩触探可根据具体情况，进行操作并详细记录现场问题。③动力触探机具必须稳固，在作业中支架不得偏移。④动力触探作业前必须对机具设备进行检查，确认正常后方可使用.如见磨损及变形超过以下规定者，应予以修复或更换。a、径磨损不得大于2mm，端尖高度磨损不得大于5mm。b、每节探杆非直线偏差不得大于0.6%。c、所有部件连接处丝扣应完好，连接紧固。2.4搅拌桩开挖检查及足尺qu试验检测2.4.1检测内容1、检查桩体直径、搅拌均匀程度。2、对桩顶上部桩体（0.5m、1.0m、1.5m）进行现场足尺无侧限抗压强度试验，并与钻芯取样的无侧限抗压强度试验进行比较（龄期为28d）。2.4.2开挖检查及足尺qu试验技术要点1、试样选取及加工在施工桩中任选龄期为28d的浆喷桩和粉喷桩。在选定桩停灰面以下（约0.5m、1.0m、1.5m）处依次各采取一个试样，浆、粉喷桩在淤泥质粘土层内成桩质量是关键，为了保证在该层内的足尺无侧限抗压强度与室内试验进行对比分析（室内试验土样取在淤泥质粘土层内），具体采样方法为：先将桩体一侧剥离至淤泥质粘土层内1-2m，然后用挖机依次分断取样（每段长约70～100cm），保证最后一段样全部处在淤泥质粘土层内。对开挖出的芯样进行直径和端面修整，试件上、下两面用水泥砂浆抺平，并尽量保证平行，水泥砂浆凝固后（约8h）方可进行足尺抗压试样，试验前应保持试件的含水量，采用塑料薄膜包覆。2、桩体搅拌均匀性、直径检查首先目测外观，进行详细描述，并作好记录，然后用皮尺进行桩体直径检查，每个试样在上中下各量2次（中间量周长后换算为直径），取其平均值作为该试样桩体直径。3、试样无侧限抗压强度试验①用两块大于试样尺寸的钢板作为上下承压板，下压板（约120×120×2cm）置于150×150×150cm，C25现浇钢筋砼基座上，上压板（60×60×20cm）直接放在试样上，试样两端用细砂找平，以确保接触良好，千斤顶置于上压板与反力架之间，3只百分表相隔120 º角均匀安放在试样周围；先施加0.5MPa左右的预载荷，观察百分表走向，若出现振颤、反转等现象，应查明原因并消除不合理因素，最后解除预载荷，调整百分表读数至20～40mm范围内，开始试验。②用千斤顶手柄控制施压过程，先估计最大破坏荷载，并据此平均分成5～10级加压。加载级差根据桩体预计强度确定，一般应在0.5～1MPa范围内。③根据有关规范和部分国内外相关研究资料及现场实际情况，采用快速加载法。待变形稳定（上下压板间垂直间距的变化速率小于0.5mm/min）后加下一级荷载直到试件破坏，记录每级荷载下的垂直变形量和压力表数值（压力表数值与压力值对应关系由计量部门出据的千斤顶方程确定）。④终止试验的条件：桩体呈脆性破坏、加载时压力不上升、百分表读数不稳定。⑤所用千斤顶、百分表等装置均应经计量部门的检定，试件上下平面须平行，必要时使用加荷扁球。2.5搅拌桩低应变动测法检验2.5.1检测内容研究波反射信息及波速判定桩体长度、连续性、桩截面变化、水泥土均匀性、桩体强度的对应关系及可靠性。粉喷桩及浆喷桩分别进行7d及28d龄期检测。2.5.2搅拌桩低应变动测技术要点低应变动测包括现场搅拌桩桩头表面处理、现场信号采集、室内检测信号分析及检测结论。1、现场处理：人工挖出被检测桩，清理出桩头轮廓，打磨水平检测区域，桩检测点布置如图2－1。激振锤击点传感器安装点图2－1搅拌桩检测点布置2、 现场检测：传感器用黄油作耦合剂粘结搅拌桩表面，搅拌桩表面细心打磨水平光滑，粘结要紧密，粘结层要薄。激发点要水平。激振用力均匀，激振锤竖直起落。尽可能避免桩侧周壁信号干扰。3、用于本试验段主要检测仪器：①PileIntegrityTesterTM(P.I.T)Collector（美国PDA）；SerialNumber:2324②高灵敏度加速度传感器（美国PDA）；SerialNumber:17432③SoftwareforPileIntegrityTester(PentiumⅢ1G笔记本电脑)2.6搅拌桩及砂桩复合地基静载试验2.6.1试验内容采用模拟柔性基础工作性状的复合地基试验方法（采用碎石垫层及砂垫层）与常规方法进行对比试验，对两种方法的检验效果进行评价。2.6.2复合地基静载试验技术要点1、复合地基平板静载试验①试验方法试验采用堆载反力梁装置，按慢速维持荷载法逐级加压，规范执行《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）附录A复合地基载荷试验要点。a.加、卸载与沉降观测加荷等级分为10级，每级加载前后各测读一次，以后每隔30min读一次。在一小时内小于0.1mm时可视为稳定，即可加下一级。b.终止加荷条件：出现下列现象之一时可终止加荷：沉降急骤增大、土被挤出或压板周围出现明显的裂缝；累计沉降量已大于压板宽度或直径的6%；当达不到极限荷载，而最大加载力已大于设计要求压力的2倍。c.卸载观测：卸载级数为加载级数的一半，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。②复合地基承载力特征值的确定：a.当Q-s曲线上极限荷载能确定，且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；b.当Q-s曲线为平缓光滑的曲线时，按相对变形确定：取s/d=0.006所对应的荷载。2、单桩竖向静载荷试验 ①试验方法试验采用堆载反力梁装置，按慢速维持荷载法逐级加压，规范执行《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）附录Q。a.加、卸载与沉降观测每级加载为预估极限荷载的1/10，每级加载后，每第5、10、15min时各测读一次，以后每隔15min读一次，累计一小时后每隔半小时读一次；在每级荷载作用下，桩的沉降量连续两次在每小时内小于0.1mm时可视为稳定。b.终止加荷条件：符合下列条件之一时可终止加荷：当荷载～沉降（Q-s）曲线上有可判定极限承载力的陡降段，且桩顶总沉降量超过40mm；△sn+1/△sn≥2，且经24小时未达到稳定；结合其它条件综合判定。c.卸载观测：每级卸载值为加载值的两倍。卸载后隔15min测读一次，读两次后，隔半小时再读一次，即可卸下一级荷载。全部卸完后，隔3～4小时再测读一次。②单桩竖向极限承载力的确定：a.作荷载～沉降（Q-s）曲线和其他辅助分析所需的曲线；b.当陡降段明显时，取相应陡降段起点的荷载值；c.当试验做到破坏时，取破坏前一级荷载值；d.Q-s曲线呈缓变型时，取桩顶总沉降量s=40mm所对应的荷载值。3、成果整理对于单桩竖向静载荷试验绘制出Q-s、s-lgt、s-lgQ等曲线，提供单桩竖向极限承载力；对于复合地基平板载荷试验绘制出p-s、s-lgt、s-lgp等曲线，提供复合地基承载力特征值。参加统计的试桩当满足其极差不超过平均值的30%时，取其平均值为单桩竖向极限承载力或复合地基承载力特征值。2.7搅拌桩标准贯入试验检测2.7.1检测内容1、评定搅拌桩承载力,判定水泥土均匀程度。2.7.2标准贯入试验检测技术要点①先用钻具钻至试验土层标高15cm清除残土，避免试验土层被扰动。② 试验前，应拧紧探杆接头，将贯入器放入孔内，避免冲击孔底，保持贯入器、探杆、导向杆连接后的垂直度。孔内宜加导向器，保证穿心锤中心施力。③将贯入器竖直打入土层中15cm后，应以小于30击的锤击频率开始记录每打入10cm的击数，累计打入30cm的击数，定为实测击数N。④拔出贯入器，取出贯入器中的土样进行鉴别，描述记录。4、注意事项①试验前必须对所用仪器进行校正。②在试验时，先打入15cm不计击数，继续贯入30cm记录锤击数。③若砂土比较密实，贯入击数较大时，也可记录小于30cm的锤击数，这时需换算成贯入30cm的锤击数N63.5。④在试验时，一般可每隔1m进行一次试验。⑤在不能保持孔壁稳定的钻孔中进行试验时，可用泥浆或套管护壁。 第三章搅拌桩质量检验方法研究3.1搅拌桩质量检验基本要求搅拌桩检测包括桩体深度、桩径大小、桩体搅拌均匀程度、桩体连续性、桩体水泥土强度及均匀性等方面。检测方法及数量见表3-1。表3-1搅拌桩各检测方法及数量表检测方法浆喷桩(根)粉喷桩(根)主要试验方法及目的钻探取芯及qu室内试验40401.桩长、桩体连续性、桩身水泥含量、水泥土均匀程度2.试块室内无侧限抗压强度试验、抗剪强度试验静力触探50501.桩长、桩体连续性、桩体水泥土均匀程度检测；2.桩体强度检测轻便触探（N10）及取样50501.取样检查桩芯水泥含量、均匀程度2.通过击数N10确定桩身强度，检测频度每1m一次开挖检查及足尺qu试验221.检查桩体直径、搅拌均匀程度；2.对桩顶桩体(0.5m,1.0m,1.5m)进行足尺无侧限抗压试验小应变动测法5050研究波反射信息及波速判定桩体长度、连续性、桩截面变化、水泥土均匀性、桩体强度的对应关系及可靠性单桩及复合地基荷载试验12121.单桩及复合地基承载力研究3.荷载试验方法及尺寸效应研究龄期试验钻探取芯66龄期分7天、28天、90天静力触探66龄期分1天、3天、5天、7天①各种检测、试验方法的适用性、效果、检测合适深度、检测合适龄期钻探取芯为全桩长检验，粉喷桩及浆喷桩分别进行7d及28d龄期检测。静力触探为全桩长检验，粉喷桩及浆喷桩分别进行3d、5d、7d龄期的检测；轻便动力触探N10采用附带的勺钻取样目测搅拌均匀程度及成桩状态，强度分别进行3d、5d、7d龄期的N10检验，检测深度在桩顶下5m内。小应变动测法为全桩长检验，粉喷桩及浆喷桩分别进行7d及28d龄期检测；单桩及复合地基荷载试验、开挖检查及足尺无侧限抗压强度试验龄期为28d。②无侧限抗压强度qu~N10、qu~Ps对应相关关系及各种方法的检测精度及各种检测方法的参数控制范围研究。选取30根桩进行平行对比检测试验，每根桩都进行静力触探、动力触探N10、钻探取芯qu对比，对检测数据进行相关性分析。测点布置及检测顺序见图3-1。　　　　　　　　　　　 图3-1　搅拌桩测点布置及检测顺序④荷载试验的试验方法及尺寸效应研究。试验中采用模拟柔性基础工作性状的复合地基试验方法（采用碎石垫层）与常规砂垫层法进行对比试验，对碎石垫层法的可行性及两种方法的检验效果进行评价。通过不同尺寸荷载板与不同深度桩长的试验，对荷载试验合适检测深度提出建议，试验桩采用粉喷桩，布置在路堤范围之外。表3-2搅拌桩载荷试验试验类型试验方法尺寸效应板下垫砂板下垫碎石桩长5m桩长8m桩长10m桩长15m单桩载荷试验33333复合地基载荷试验431111板下垫砂复合地基载荷试验分别做单、双桩各二组，其余复合地基荷载试验均做单桩载荷试验。⑤搅拌桩各检测方法的质量控制效果、合理组合及检测频度研究。通过对比试验，对以上各种检测方法的质量控制效果进行综合评价，以满足搅拌桩整体施工质量控制为前提，提出快速、简便的检测方法组合及检测频度。3.2搅拌桩检测情况及数据整理分析搅拌桩检测数量汇总见表3-3表3-3检测数量汇总表序号项目粉喷桩（根）浆喷桩（根）备注.3d5d7d28d3d5d7d28d1静力触探141732111029桩心2孔，桩间土2孔2动力触探1317341111313标准贯入3736共计123点　4小应变152210235钻探取芯28291331不包括试桩37孔6载荷试验37　2　 3.2.1钻芯取样检测结果分析1、表3-4、表3-5为粉喷桩及浆喷桩强度统计表。由表3-4、表3-5可知：粉喷桩、浆喷桩28d无侧限抗压强度（以米统计）的平均值分别为1.63MPa（标准差为0.32MPa、变异系数为19.6%）、0.93MPa（标准差为0.36MPa、变异系数为38.7%）,粉喷桩强度高于浆喷桩；从变异系数比较，浆喷桩无侧限抗压强度离散性比粉喷桩大（相对偏差大），说明浆喷桩无侧限抗压强度检测结果沿桩深方向离散性大，同时由于浆喷桩芯样强度较低，在钻取过程中，干钻更易造成芯样被破坏，这也是强度离散性大的原因之一。2、由表3-4、表3-5也可知，粉喷桩、浆喷桩28d无侧限抗压强度同一深度（1m内）的变异系数也较大，说明钻芯取样法测出的无侧限抗压强度存在一定的离散性。粉喷桩0-10m范围内无侧限抗压强度较为均匀、10-12m出现了离散性较大的两点（2.40MPa、0.98MPa），原因之一是样本量较少；浆喷桩0-4m无侧限抗压强度较高、4-12m强度较为均匀且接近全桩长无侧限抗压强度的平均值、12-18m内出现了无侧限抗压强度上下波动现象，样本量较少也是造成波动的原因之一。代表深度(m)0~1.01~22~33~44~55~66~77~88~99~1010~1111~1212~1313~14平均强度均值(MPa)1.581.611.521.441.681.861.601.681.451.860.982.401.821.361.63标准差(MPa)0.440.670.510.490.590.510.580.580.570.840.520.281.011.470.32变异系数(%)27.8541.9333.7434.2735.0827.4336.5534.7339.1844.8653.1911.7955.38108.1519.59总点数101010101012761210525214删除点数202100111000000备注总桩数14根表3-4粉喷桩28d强度统计表(以1.0m统计) 代表深度(m)0~1.01~22~33~44~55~66~77~88~99~1010~1111~1212~1313~1414~1515~1616~1717~18平均强度均值(MPa)1.301.291.511.271.330.900.950.931.060.920.840.820.530.421.030.820.380.260.93标准差(MPa)0.760.490.550.700.970.450.560.640.440.510.580.470.210.250.160.770.36变异系数%58.6338.1336.4554.9472.9749.7458.7069.1241.6354.7669.3756.5638.9159.9515.1094.370.000.0038.7总点数18185151210141010111112105241118删除点数0100001001101000000备注总桩数22根表3-5浆喷桩28d强度统计表(以1.0m)3、图3-2、图3-3为搅拌桩无侧限抗压强度与深度关系曲线图。由图3-2可知，粉喷桩和浆喷桩平均强度10m复搅均高于全程复搅的，10m复搅的浆喷桩10m以下无侧限抗压强度比全程复搅的低，10m以上无侧限抗压强度比全程复搅的高。结合工程实践经验，桩体下部强度一般较低，因而仍推荐水泥搅拌桩的复搅采用全程复搅。更进一步的分析可根据路堤填筑过程中的应力、变形的观测资料进行。从图3-3中可以看到，粉喷桩强度比较均匀，浆喷桩的强度随深度变化而逐渐减小。根据现场取样记录表明，粉喷桩手感强度、芯样完整性、取芯率皆大于浆喷桩；不同土层取出的芯样强度不同，淤泥质土层芯样强度低、水钻芯样不完整甚至取不出芯样、干钻芯样破碎、取芯率小。3.2.2静力触探qc检测结果分析 1、表3-6、表3-7分别为浆喷桩、粉喷桩静力触探贯入阻力统计表。由表3-6、表3-7可以计算出：粉喷桩3d、5d、7d静力触探贯入阻力的平均值分别为1.0MPa、1.0MPa、1.4MPa（均方差分别为0.4MPa、0.5MPa、0.6MPa,不均匀系数分别为36.5%、49.0%、43.0%）；浆喷桩3d、5d、7d静力触探贯入阻力的平均值分别为0.8MPa、1.0MPa、0.8MPa（均方差分别为0.4MPa、0.5MPa、0.4MPa,不均匀系数分别为42.3%、47.3%、43.4%）。粉喷桩各龄期（3d、5d、7d）静力触探贯入阻力的平均值约大于浆喷桩动力触探击数的平均值，可以判定粉喷桩桩身强度(7d内)高于浆喷桩。表3-6浆喷桩静力触探贯入阻力统计表(以0.3m统计)深度0.30.60.91.21.51.82.12.42.733.33.63.94.24.54.85.15.45.76平均3d均值(MPa)3.33.82.81.61.51.51.11.00.80.70.60.50.50.50.50.30.40.40.40.4(3d)0.85d均值(MPa)3.93.62.51.61.51.62.21.41.31.00.70.71.00.90.70.70.90.91.00.87d均值(MPa)3.73.82.61.71.51.21.21.00.90.70.60.50.50.60.40.50.40.40.40.5深度6.36.66.97.27.57.88.18.48.799.39.69.910.210.510.811.111.411.712(5d)1.03d均值(MPa)0.50.50.50.50.50.50.50.50.70.61.10.50.50.70.80.80.80.91.00.85d均值(MPa)0.80.50.50.50.40.50.60.80.70.70.70.50.50.70.70.80.91.11.11.17d均值(MPa)0.50.40.50.40.50.50.50.50.60.60.50.50.50.80.60.60.70.80.80.7深度12.312.612.913.213.513.814.114.414.71515.315.615.916.216.516.817.117.417.718.0(7d)0.83d均值(MPa)1.20.91.21.21.21.11.72.62.91.21.31.11.00.61.41.31.30.52.93.85d均值(MPa)1.21.71.41.21.82.32.22.31.71.51.31.21.30.70.60.60.60.70.81.07d均值(MPa)1.01.11.11.21.51.41.61.51.21.31.11.21.11.21.01.01.11.01.01.3表3-7粉喷桩静力触探贯入阻力统计表(以0.3m统计)深度(m)0.30.60.91.21.51.82.12.42.733.33.63.94.24.54.85.15.45.7平均3d均值(MPa)6.235.14.84.83.83.32.83.54.44.33.92.81.61.20.70.50.50.50.5(3d)1.05d均值(MPa)6.218.407.274.533.593.412.624.114.274.652.741.250.430.500.460.440.380.470.477d均值(MPa)5.25.04.34.03.42.42.82.62.92.41.72.42.41.82.22.01.52.41.3深度(m)6.06.36.66.97.27.57.88.18.48.799.39.69.910.210.510.811.111.43d均值(MPa)0.60.61.00.80.70.80.80.60.60.60.60.70.80.70.80.91.31.11.1(5d)1.05d均值(MPa)1.060.700.630.470.390.381.280.510.640.861.111.321.541.231.211.040.670.620.617d均值(MPa)1.71.31.51.01.00.80.70.80.50.70.60.91.11.11.31.01.21.31.0深度(m)11.712.012.312.612.913.213.513.814.114.414.71515.315.615.916.216.516.817.13d均值(MPa)1.11.11.31.01.11.31.21.31.31.31.31.61.61.71.61.61.4(7d)1.45d均值(MPa)1.090.830.770.860.911.010.911.161.391.661.681.771.561.701.562.082.250.917d均值(MPa)1.01.31.41.11.01.01.01.01.61.31.41.41.61.30.60.60.7 2、从图3-4可知：桩头1米范围内强度较高，这与施工前现场铺设1.0米灰土垫层有关，粉喷桩从3m-14m范围内静力触探贯入阻力较小；浆喷桩从3m-12m范围内静力触探贯入阻力较小，说明了在不同土质内桩体强度的变化。3.2.3轻便动力触探（N10）及取样检测结果分析1、表3-8、表3-9分别为粉、浆喷桩动力触探击数（承载力）统计表。从中可以计算出：粉喷桩3d、5d、7d动力触探击数的平均值分别为63.64击、53.31击、53.06击（均方差分别为19.41击、27.65击、22.84击,不均匀系数分别为30.5%、51.9%、43.0%）；浆喷桩3d、5d、7d动力触探击数的平均值分别为40.23击、45.43击、51.77击（均方差分别为12.66击、12.03击、16.85击,不均匀系数分别为31.5%、26.5%、32.5%）。粉喷桩各龄期（3d、5d、7d）动力触探击数的平均值皆大于浆喷桩动力触探击数的平均值，可以判定粉喷桩桩身4m范围之内强度高于浆喷桩；从均匀系数比较，粉喷桩之值皆大于浆喷桩，说明前者桩身在4m范围之内强度均匀性较差。表3-8粉喷桩动力触探击数（承载力）统计表（0.3m统计）深度(m)0.30.60.91.21.51.82.12.42.733.33.63.94.2平均33d承载力均值(kPa)909.91121.41066.81077.71045.2960.5634.8756.5612.8581.3509.5468.8625.0797.7击数均值73.289.985.586.283.676.850.860.049.545.340.037.049.563.655d承载力均值(kPa)891.61219.91069.8977.4973.9912.8804.3606.7485.5415.7358.0260.4253.0204.5673.8击数均值67.397.685.678.077.972.864.348.738.033.227.821.421.2512.553.377d承载力均值(kPa)869.41185.11077.01019.7841.9661.8606.8455.0486.1393.3495.0409.9344.4203.5646.3击数均值69.594.882.580.565.254.850.745.843.630.040.232.738.514.053.1表3-9浆喷桩动力触探击数（承载力）统计表（0.3m统计） 深度(m)0.30.60.91.21.51.82.12.42.733.33.63.94.24.5平均3d承载力均值(kPa)711.5792.1776.6634.4439.3434.1470.0462.9440.3380.4428.9360.8347.8348.6502.0击数均值57.063.562.850.534.134.637.437.135.330.734.429.628.827.440.25d承载力均值(kPa)761.6871.8784.1724.2604.2582.3626.2443.5495.7455.0413.0401.2385.0482.5573.6击数均值61.170.154.557.247.646.450.239.139.836.233.431.629.839.045.47d承载力均值(kPa)613.0958.7935.3831.6808.0723.6729.5614.1599.8614.3559.0553.0313.7256.5107614.5击数均值48.976.574.766.564.657.858.348.848.049.344.745.718.023.0848.92、图3-5、图3-6、图3-7分别为粉、浆喷桩动力触探击数与深度关系曲线图。可见：水泥搅拌桩在4m范围之内强度随深度的增大而减小，粉喷桩触探击减小幅度较浆喷桩大。粉喷桩轻便动力触探随着龄期的变化规律性较差，而浆喷桩变化规律明显。分析原因：可能与水泥土的胶结性有关，浆喷桩水泥土胶结性比粉喷桩要好。 3.2.4开挖检查及足尺qu检测结果分析1、粉喷桩、浆喷桩足尺试样无侧限抗压强度试验、相应立方体试件无侧限抗压强度试验结果见表3-10。从表中可知，立方体试件qu试验结果一般为现场足尺qu的1.2～1.5倍。立方体试件qu与现场qu均按桩体深度的增加而递减。浆喷桩室内立方体试件qu与室外足尺qu值均小于相应深度的粉喷桩qu值。由于水泥搅拌桩的强度不同，其变形特性、破坏形式、裂缝分布及大小均不同。具体情况如下：qu值大于1.5MPa的试样均为脆性破坏，且破坏后残余强度较小，轴向应变约为0.1%～0.3%，有细小裂缝，裂缝宽度一般为0.5～2.0mm，出现贯穿性裂缝；qu值小于1.5MPa的试样多为塑性破坏，轴向应变约为1.2%～3.0%，裂缝较细小。表3-10水泥搅拌桩足尺开挖试验结果统计表桩类桩号龄期(d)取样深度（m）试件类型试件尺寸(mm)qu（MPa）E50（MPa）E50/qu浆喷桩60-14#280.5足尺Ø48.21.002250.00249立方体1031.532205.481341.8足尺Ø50.30.858165.00291立方体1031.052152.641533.5足尺Ø49.30.656110.00168立方体1030.984110.00112粉喷桩23-19#280.5足尺Ø49.71.931591.46306立方体1032.465642.232431.9足尺Ø49.81.387383.33275立方体1031.742457.952563.8足尺Ø50.11.093280.00256立方体1031.375320.50233试验桩(浆喷)9#281.8足尺Ø49.80.7340.9156.03.5足尺Ø49.80.5930.6151.9试验桩(粉喷)1#280.5足尺Ø50.31.312133.88102立方体1032.38286.37361.7足尺Ø50.01.195106.7089立方体1031.89864.3634 3.6足尺Ø50.21.12798.3087立方体1031.69954.31323.2.5低应变动测法检测结果分析1、水泥搅拌桩不同龄期低应变检测结果见图3-8、图3－9、图3-10、表3-11（存在桩底反射的）。从本试验段的研究结果分析，约有2/3的桩检测不到桩低反射，表3-11水泥搅拌桩低应变检测波速统计表（有桩底反射的）桩类型桩数（根）龄期（d）平均波速（m/s）粉喷桩828982.750浆喷桩5281039.200粉喷桩771177.571浆喷桩17898.000图3－8搅拌桩无损检测波形图53-5粉喷13.7428d0.503.04.07996基本完整图3－9搅拌桩无损检测波形图81-11#粉16.528d0.503.03.231000约12米处短桩或强度低图3－10搅拌桩无损检测波形图55-2#粉13.567d0.503.03.081000 2、以上检测信号采集仪为美国PIT基桩无损检测仪，用较硬质橡皮锤激振。从检测信号来看，搅拌桩约1/3可以检测到桩底反射信号，7d龄期底反信号后几乎没有其它它信息。基本与文献资料所介绍的情况一致。3、但结合取芯情况分析，低应变检测搅拌桩存在对缺陷反映不敏感。针对搅拌桩低应变检测要求如下：①一般来说，桩底反射信号清晰的桩，水泥土均质性都能达到要求，桩、土波阻抗差别较大，桩身坚硬均匀属优良桩；②检测信号波动起伏较大多为桩身不均匀、波阻抗变化较大的反映，或中间有夹层，或水泥分布不匀。少数情况为桩周土的纵向不均匀性引起的。③通常情况，若被水泥土不均匀性引起的波动所淹没，桩底信号完全找不到，这种桩除了用触感粗略判断其强度外，波速和桩长均无法通过反射波检测来掌握。这不能归咎于测量方法和仪器，而是由于桩身内部强烈的不均一性。这类桩只能为不合格桩。即使随着龄期增大，底反信号也难以得到改善。3.2.6荷载试验检验及其尺寸效应的检测结果分析1、载荷试验结果见表3－12。从13组复合地基静载试验结果来看，单桩及双桩复合地基“压力—沉降曲线”均为平缓的光滑曲线，从现场情况记录看：13组复合地基静载试验中，压板周围土被挤出或压板周围出现明显的裂缝，且累计沉降量都已大于压板宽度或直径的6%；在终止条件达到的前提下，为了更详细研究地基破坏情况，又进一步加压直至千斤顶行程用尽为止。检测结果按s/b=0.006取值。从15组搅拌桩单桩静载现场记录情况看：桩周土裂缝有环状、放射状，“压力—沉降曲线”皆出现了明显的拐点。2、在本次尺寸效应静载荷试验中，从试验结果分析，尺寸效应反映了一个共同的规律，就是当荷载加至140～160kN时，桩体骤然沉降，桩体与桩周土发生明显裂缝（目测），百分表读数迅速增大，压力表读数不再上升，桩体发生刺入破坏的可能性比较大。 表3-12载荷试验结果汇总表载荷试验类型样本数特征值(平均极限值)浆喷桩单桩3137kN浆喷桩单桩复合地基1160kPa粉喷桩单桩4193kN粉喷桩单桩复合地基2123kPa垫砂找平粉喷桩单桩复合地基1147kPa垫碎石粉喷桩单桩复合地基3165kPa垫碎石加格栅粉喷桩双桩复合地基1146kPa垫砂找平粉喷桩双桩复合地基1139kPa碎石加格栅粉喷桩5m单桩尺寸效应3160kN粉喷桩8m单桩尺寸效应2180kN粉喷桩10m单桩尺寸效应1160kN粉喷桩15m单桩尺寸效应2170kN粉喷桩5m单桩复合地基尺寸效应1110kPa粉喷桩8m单桩复合地基尺寸效应1101kPa粉喷桩10m单桩复合地基尺寸效应1169kPa3.2.7标准贯入试验检测结果分析1、图3-11为粉喷桩标贯击数随深度变化关系曲线图。从图中可知：无论是7d还是28d的水泥搅拌桩标准贯入击数均呈下降趋势；粉喷桩桩体的贯入击数高于同龄期浆喷桩，且击数随深度增加而减少的变化关系较为明显；粉喷桩28d的贯入击数较7d增加的幅度明显高于浆喷桩，说明粉喷桩7d至28d承载力增长的速度较浆喷桩明显。3.2.8静力触探与轻便动力触探检测方法对比分析由于动力触探只能检测深度在桩顶下4.2m范围内桩体质量，故将静力触探同深度检测结果与之进行对比分析。表3-13、表3-14分别为粉喷桩、浆喷桩动力触探与静力触探检测结果对比表。 由表3-13、表3-14可见：静力触探(qc)与动力触探(N10)在水泥搅拌桩检测（同龄期、同桩类、同桩号）结果中出现了不一致的现象，说明二者之间的相关性较差。表3-13粉喷桩动力触探与静力触探检测结果对比表深度(m)0.30.60.91.21.51.82.12.42.733.33.63.94.23d承载力均值(kPa)909.91121.41066.81077.71045.2960.5634.8756.5612.8581.3509.5468.8625.0贯入阻力均值(MPa)6.235.14.84.83.83.32.83.54.44.33.92.81.61.25d承载力均值(kPa)891.61219.91069.8977.4973.9912.8804.3606.7485.5415.7358.0260.4253.0204.5贯入阻力均值(MPa)6.218.407.274.533.593.412.624.114.274.652.741.250.430.507d承载力均值(kPa)869.41185.11077.01019.7841.9661.8606.8455.0486.1393.3495.0409.9344.4203.5贯入阻力均值（MPa)5.25.04.34.03.42.42.82.62.92.41.72.42.41.8表3-14浆喷桩动力触探与静力触探检测结果对比表深度(m)0.30.60.91.21.51.82.12.42.733.33.63.94.23d承载力均值(kPa)711.5792.1776.6634.4439.3434.1470.0462.9440.3380.4428.9360.8347.8348.6贯入阻力均值(MPa)3.33.82.81.61.51.51.11.00.80.70.60.50.50.55d承载力均值(kPa)761.6871.8784.1724.2604.2582.3626.2443.5495.7455.0413.0401.2385.0482.5贯入阻力均值(MPa)3.93.62.51.61.51.62.21.41.31.00.70.71.00.97d承载力均值(kPa)613.0958.7935.3831.6808.0723.6729.5614.1599.8614.3559.0553.0313.7256.5贯入阻力均值（MPa)3.73.82.61.71.51.21.21.00.90.70.60.50.50.63.2.9水泥土标准试件与芯样无侧限抗压强度对比分析 1、表3-15为桩体与室内水泥土试验特性对比表。由表4-3计算可得：粉喷桩桩体28d无侧限抗压强度为室内同龄期水泥土（干法）无侧限抗压强度的60.4%、浆喷桩桩体28d无侧限抗压强度为室内同龄期水泥土（湿法）无侧限抗压强度的59.2%；由于施工现场存在的客观原因和施工中人为因素的影响，造成了实际桩体的强度只有室内水泥土强度的60%左右，这也是进行室内水泥土配比设计时应考虑的折减系数。根据室内水泥土无侧限抗压强度随龄期增长而增强的变化关系（干法qu(90d)=1.91qu(28d)、湿法qu(90d)=2.12qu(28d)）桩体90d无侧限抗压强度皆大于1.20MPa。表3-15桩体与室内水泥土试验特性对比表分类无侧限强度（MPa）抗剪强度压缩指标凝聚力（kPa）内摩擦角（°）压缩系数MPa-1（100-200kPa）压缩模量(MPa)（100-200kPa）7d28d7d/28d水泥土(干法)1.622.700.60062541.50.043744.9408桩体(粉喷)0.441.630.27012526.50.053738.8329桩体/水泥土0.2720.60420.063.9122.986.4水泥土(湿法)1.041.570.66240742.50.074330.2845桩体(浆喷)0.210.930.22680.027.00.076027.0921桩体/水泥土0.200.59219.763.5102.389.5注:1.水泥掺量皆为15%，干法与粉喷桩对应，湿法与浆喷桩对应；2.室内试验数据来源于水泥土标准试件试验的结果；3.桩体28d无侧限抗压强度值是112组粉喷桩、176组浆喷桩钻芯取样检测试验结果的平均值、桩体7d无侧限抗压强度值是试验桩的7d强度；4.剪切试验数值为8组桩芯样的平均值、压缩试验为12组桩芯样的平均值(龄期为28d)。由表3-15计算可得：粉喷桩桩体7d无侧限抗压强度为28d的27.0%，浆喷桩桩体7d无侧限抗压强度为28d的22.6%，说明施工现场水泥搅拌桩早期强度（7d内）增长较慢，浆喷桩因含水量较大，早期强度更低（只为室内强度增长的34%、粉喷桩为45%）。对于搅拌桩取芯，28天取出的芯样与室内养护28天强度实验相比，存在由于扰动而引起的扰动折减系数，一般应该取0.3到0.5或有时对于不同的地方、不同的天气变化、桩体的强度也可根据具体情况来取，但是一定在此范围内或者更大。3.3搅拌桩检测方法分析3.3.1搅拌桩检测时间研究1、图3-12为静力阻探均值与深度关系曲线图。从图3-12可见，粉、浆喷桩三条龄期曲线相互交叉,差异变化不明显。从本试验的静力触探结果分析，静力触探能够对整个桩长范围的强度和均匀性进行检验。从图3-4可以看出，桩头位置强度较高，粉喷桩上部强度增长较快，浆喷桩强度较均匀，基本与现场地下水丰富、水位高等情况相符。搅拌桩3d、5d、7d龄期强度变化不明显，考虑到搅拌桩桩头强度上升较快，对静力触探头有影响，建议合适检测龄期为3d。 3.3.27d龄期粉喷桩与桩间土静力触探数据对比分析1、图3-13为7d龄期粉喷桩与桩间土静力触探数据对比分析图，桩间土检测时间为7d。从图3-13可知粉喷桩7d龄期时10m以上范围水泥土强度大于桩间土，根据静力触探资料分析，3天龄期桩体静力触探比贯入阻力大于原状土，大约是它的2~4倍。7天龄期桩体静力触探比贯入阻力大于原状土，大约是它的4~8倍。10m以下水泥土强度小于桩间土，分析可能原因如下：①10m以下因外界压力过大，喷粉量不足；②10m以下水泥土强度上升慢，搅拌扰动后强度变小。3.3.3搅拌桩检测中若干问题通过现场不同方法的检测试验，将搅拌桩检测中遇到的问题汇总如下：1、静力触探法检测① 超长搅拌桩检测，静力触探探杆易偏出桩体滑入桩心或桩间土中，对于深层搅拌桩检测，需配置稳定的反力基础，否则影响检测垂直度；静力触探检测时，应同时选择性地对桩中心、桩间土、原状土进行静力触探，以正确判断分析；②搅拌桩施工前现场铺设了1.0米灰土，搅拌桩成桩后桩头强度上升较快，静探探头入桩瞬间易损坏甚至压断探头，为防止损坏探头，在检测中应进行导孔。2、钻探取芯检测①从现场记录分析，7d龄期的桩体桩头4-5米以下芯样强度较低基本为软塑，7d龄期不宜进行取芯试验。②给水取芯取出芯样扰动较小，强度值能较好地代表桩本身强度。但对于强度低、喷灰不均的部位，芯样不完整，软弱部分冲刷殆尽。③停泵干钻，芯样扰动大强度偏低，对较软芯样能连续采取，取出的芯样软不能进行室内抗压试验，可现场观测芯样情况。3、轻便动力触探轻便动力触探试验仅适用于一般性粘土且贯入深度在4m范围之内，当贯入30cm的击数超过90击或贯入15cm超过45击时，可停止作业。①对搅拌桩桩头进行轻便动力触探检测，粉喷桩3d龄期桩头N10均值83击，针对粘土的规定不能照搬到搅拌桩检测中。②桩头强度较高，进行轻便触探时人为扰动较大。③搅拌桩头轻便触探，击数多超过90击，易损坏触探仪。3.3.4搅拌桩质量检测方法适用性研究参照有关设计规范、规定及资料，结合现场分析资料，、建议搅拌桩检测采用以下方法：1、检测项目：搅拌桩桩长、桩体连续性、桩体水泥土均匀程度和承载力。2、检测方法组合:静力触探对桩体可连续检测，优动小；采用自动采集系统，客观性强。低应变成本低、检测快速，对质量优良的桩能较好地识别，标贯试验可检测水泥桩的承载力和完好性。对搅拌桩检测可用静力触探、小应变、钻芯取样结合标贯检测，并进行单桩复合静载试验3、检测龄期：① 搅拌桩3d龄期，静力触探检测，并与桩间土、原状土静力触探检测数据进行对比分析；②搅拌桩28d龄期，进行小应变普测，同时进行钻芯取样、标贯检测，并进行单桩复合静载试验。4、其它事项：①搅拌桩桩头强度上升较快，轻型动力触探击数高、扰动大，不适用于搅拌桩检测，现场足尺开挖对路基土体破坏太大，影响到相邻桩土的质量，且足尺芯样加工繁琐、准确性较差，因此，不宜应用于搅拌桩的检验。②低应变检测属无损检测，具有不损坏被检测桩、省时、快速等优点，适宜大面积普查基桩桩身完整性。同时，对低应变检测信号的解释存在多解性，易误判缺陷类型和漏判。检测前要尽可能详尽地收集地质勘探、施工工艺、施工机械参数、施工现场记录等资料。在对所收集到的资料进行详细分析的基础上，对检测信号进行合理解释和判断。 砂桩质量检测方法研究5.1砂桩质量检验基本要求砂桩检测包括桩体深度、连续性及密实度等，采用钻探结合标准贯入检测、静力触探检测及荷载试验方法。砂桩施工质量各检测方法及数量见表5-1。图5-1为砂桩检测点布置及检测顺序图。表5-1砂桩检测方法及数量表检测方法数量(根)主要试验方法及目的钻探结合标准贯入试验301.桩长、桩身连续性进行检查2.对砂桩进行标贯试验检查桩体密实度静力触探301.对桩长、桩身连续性进行检查2.通过强度指标对砂桩桩体密实度进行检测荷载试验单桩3检验单桩及复合地基的承载力（未经预压固结）复合地基3图5-1砂桩测点布置及检测顺序图钻探结合标贯静力触探钻探结合标贯静力触探 5.2砂桩检测情况及数据整理分析砂桩进行检测：静力触探(CPT)检测共完成47根，标准贯入(SPT)检测完成5根，动力触探(DPH)检测完成39根。5.2.1静力触探实测数据整理及分析振动及双管冲击成桩静力触探-h、动力触探63.5-h成果图见图5-2。图5-2砂桩检测数据按0.3m处理效果图1、桩体连续性：从总体来看，桩体s值均大于桩周土体的s值，由此可以得出桩体是连续的，满足设计排水固结要求。2、桩体密实度：1.0m以下振动法成桩的砂桩smin=1.08MPa，s=3.25MPa；双管冲击法成桩的砂桩smin=1.06MPa，s=3.19Mpa。两者的smin均在淤泥质粉质黏土层中，距离砂桩顶6.0m附近，该位置处于淤泥质粉质黏土层与硬塑黏土层交界附近。 两种工艺的砂桩静力触探曲线与地层变化紧密相关，周围土体硬，砂桩易挤密实，土体软，砂桩不易挤密实。可从曲线变化较直观地看出,在2.5、6.3、10.6m附近曲线均有明显拐点，这三处均处于地层变化位置，特别是在6.3m附近，曲线变化形式呈台阶式，地层由流塑淤泥质粉质黏土层向硬塑黏土层变化，s值由小突然增大，这就是在不同土层中，特别是土性变化较大时，说明s值反应桩体密实度是相对概念,就Ps值而言,不同土层应有不同的判定标准，因此在检测结果判定时，应认识到当地质条件基本相同时，s值越大，桩越密实，当地质条件不同时，则须具体分析。3、另外，在2m附近s值明显高于其它区段，6m附近s值明显小于其它区段，其原因为在淤泥质黏土层施工中，受淤泥质粉质黏土强度低、灵敏度高、流变等特性影响，下砂困难，因此，工艺相同时，下砂量就少，而每根砂桩的灌砂量是固定的，剩余的砂经反复拔压，相对集中在2m附近，就造成上述现象。5.2.2动力触探数据整理及分析振动及双管冲击成桩重探-h成果图见图5-2。1.0m以下振动法成桩的砂桩修正后的重探min=6.1击，距离砂桩顶2.8m处，在淤泥质粉质黏土层中，1.0m以下其重探=9.7击；双管冲击法成桩的砂桩修正后的重探min=6.6击，位于砂桩顶下1.2m处,在黏土层中，1.0m以下其重探=10.3击。依据39孔重型动力触探检验，在6m后锤击数普遍突然增大，其原因是地基6m附近流塑淤泥质粉质黏土进入硬塑黏土层，桩体易密实。同时也存在地层深度影响因素，在0～6m锤击数普遍较低，在同一层中，从上至下锤击数有增大趋势，其原因为砂桩主要靠砂自重作为荷载，在振动中得以密实，在地表附近上部已没有砂作为荷载，因此表层密实程度差，愈向下，荷载愈大，密实效果愈好，类似工程也表明，深度对锤击数有一定影响。总之，除施工工艺对桩体密实度起决定影响外，地质情况、深度等因素对锤击数有较大影响，在判定过程中必须考虑这些因素的作用。5.2.3载荷试验及分析 现场进行载荷试验共8处，其中单桩载荷试验5处，桩长15m四处，25.5m一处，均为振动砂桩；复合地基载荷试验3处，桩长15m的两处（振动、冲击各一处），25.5m的一处，为振动成桩。具体结果见表5-2。表5-2载荷试验统计表桩号检测日期桩长桩型单桩/复合荷载板面积（m2）承载力特征值(kPa)总加载(kPa)总下沉量（mm）34134.2215振动单桩0.1315650841.8434074.2115振动单桩0.1328857645.408093.1415振动单桩0.13(极限)16016010.4212053.1515振动单桩0.13(极限)1601603.8368135.625.5振动单桩0.1315555028.0468035.925.5振动复合3.46110270143.9339135.515冲击复合3.46(出现裂缝)150210121.8756074.2315振动复合3.46120210114.251、从单桩承载力来看，其特征值离散性大，Sv=38.2%。其原因一方面与砂桩是由散体材料构成的柱状体有关，其与常见的由胶凝材料构成的柱状体有着本质的差异；另一方面桩体上部1.0m范围相对松散，可压缩变形量大，利用检验由胶凝材料构成的柱状体的方法检测并判定，从测试到判定的方法均不适合。由此看来，单桩承载力不适合用于砂桩检验。2、复合地基承载力特征值离散性较小，Sv=16.4%，从试验段砂桩的桩长和工艺对复合地基承载力影响不明显。大量的工程实例均采用复合地基载荷试验作为砂桩检测项目之一，也反映出复合地基承载力适合于砂桩检验[3]。5.3砂桩检测方法分析砂桩检测及判断过程中应充分考虑地质、部位（深度）等客观因素，综合判断。根据47根砂桩静力触探实测数据和39根动力触探实测数据经上述不同方法统计资料，综合分析如下：5.3.1砂桩检测时间研究 为研究砂桩施工后何时检测，即保证检测数据的真实可靠、又不影响工期，在本试验对不同检测时间做了对比分析。1、同一根桩不同龄期对比采用静力触探对砂桩桩体不同时间段的对比试验。检测数量为振动与双管冲击桩各两根，按3、7、14d龄期测试。按不同成桩方式、不同土层中各时间段的桩体的s值进行统计，见表5-3。从表中可以看出s3d>s7d，s14d间于前二者之间，其原因可能是在静力触探试验过程中龄期3d的触探孔对以后触探有影响。表5-3s统计表土层龄期厚度（m）振动s（MPa）冲击s（MPa）软～硬塑黏土层3d2.5010.415.63淤泥质粉质黏土层3.855.093.71硬塑黏土层4.252.732.72黏砂土混粉砂层4.353.843.92软～硬塑黏土层7d2.505.02.78淤泥质粉质黏土层3.852.992.32硬塑黏土层4.252.582.16黏砂土混粉砂层4.353.614.70软～硬塑黏土层14d2.503.812.77淤泥质粉质黏土层3.852.803.94硬塑黏土层4.252.856.29黏砂土混粉砂层4.354.135.042、不同桩不同龄期对比分别采用静（动）力触探对砂桩桩体不同时间段的对比试验。时间段划分及数量统计如表5-4。表5-4不同桩不同龄期统计表龄期（d）静力触探动力触探<1416/14～302213>30926合计4739按各时间段的桩体的s-h、N重探-h进行统计(以0.3m统计)，见图5-3。图5-3砂桩静力触探按时间统计成果图 从静力触探曲线（s值）总体趋势来看，三个龄期曲线相互交叉，差异变化不明显；从动力触探来看，龄期大于30d的值（1.0m）以下超过龄期在14～30d之间值。为保证检测数据准确，消除龄期、上覆土压力的大小、孔隙水压消散与否以及地下水位差异等影响，根据上述分析，综合考虑工期等因素，建议处理黏性土的砂桩施工后桩体的检测时间宜在14d以后。 5.3.2砂桩区原状土与桩间土静力触探对比桩间土检测龄期为7d，按每层s值统计见表5-5，检测曲线见图5-4。表5-5砂桩s统计表所处土层龄期厚度（m）Ps平均值（MPa）备注软～硬塑黏土层/2.500.75/0原状土淤泥质粉质黏土层3.850.26/0硬塑黏土层4.252.06/0黏砂土混粉砂层4.353.15/0软～硬塑黏土层7d2.501.69/+0.94桩间土淤泥质粉质黏土层3.850.42/+0.16硬塑黏土层4.252.65/+0.59黏砂土混粉砂层4.353.85/+0.80附注：1.69/+0.94表示“桩间土实测值/桩间土实测值较原状土增加值”图5-4桩(板)间土与原状土静力触探对比曲线 从总体来看，7d的桩间土的s值均大于原状土中的s值，在砂桩施工前，清表后，用8%的石灰改良土回填30cm并筑成路拱，所以从s－h曲线图上反映在0～70cm，桩间土的曲线走势与原状土的曲线相差比较大，70cm以下，走势与原状土基本相似，但s值大于原状土的值。5.3.3砂桩检测中若干问题通过在现场不同方法的测试，将砂桩检测中的问题汇总如下：1、钻探结合标准贯入检测1）存在问题①龄期短、地下水未恢复时：采用钻探（套管跟进）结合标准贯入方法，在实际操作中，通常在2～4m部位钻探成孔相对容易，标准贯入能完成，但2m左右开始已有塌孔现象，在4m以下部位成孔困难，在套管保护下效果也不理想。②地下水位已恢复（桩头渗水）时：同样进行套管跟进，在地下水位附近，反复的取砂，不断塌孔，难以成孔。2、重型动力触探检测该方法可检测砂桩的密实度。存在着设备笨重、操作较难、打入8～10m以下位置时就难以上拔等问题，同时对设备破坏较严重，其适用范围深度宜小于8～10m。3、静力触探法检测可检测桩身的连续性和密实程度。需进行大量对比试验，量化Ps值与密实度的关系。1）存在问题①设备的液压部分易受损；②检测桩长较长的桩需大功率的设备；③在软基上检测需配稳定反力基础,否则影响检测深度、垂直度；2）优点①对砂桩影响很小，；②检测周期短，功效高；③采用自动采集系统，客观性强。 5.3.4砂桩质量检测方法适用性研究参照有关设计规范、技术规定及相关资料，结合现场已采用的方法分析、数据分析、总结，建议砂桩检测采用以下方法：1、检验项目：连续性、密实度、复合地基承载力。2、检验方法：采用静力触探、重型动力触探、复合地基载荷试验相结合。采用静力触探对整桩进行检测，桩体本身和桩间土(或原状土)静力触探Ps—h曲线对比分析；采用重型动力触探对桩体8～10m以上部位进行检测；利用载荷试验检测复合地基承载力。注：静力触探、重型动力触探应在不同桩中进行，避免相互干扰。3、检测龄期①静力触探：宜在成桩桩体2周后、桩周土大于4周后进行；②重型动力触探：宜在成桩2周后进行；③复合地基载荷试验：宜在成桩2周后进行。第五章结束语本次试验检测研究从2003年1月开始，历时10个月，完成搅拌桩及砂桩的试验检测工作。本次试验检测研究是对搅拌桩和砂桩不同处理软基施工质量检测方法的系统的应用研究，为今后搅拌桩及砂桩施工质量检测提出了合理的检测方式。本研究报告取得了一些新的见解，也存在不足，诚恳专家给予批评指正，以便更好地服务工程试验检测工作。参考文献：[1]《地基处理工程实例应用手册》叶书麟等中国建筑工业出版社[2]《地基处理手册》（第一版）叶书麟等中国建筑工业出版社 [3]《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002)[4]《建筑地基基础设计规范》（GB5007—2002）[5]《高速公路软土路基处理技术(试验研究与工程实例)》中交第一公路勘察设计研究院主编人民交通出版社[6]《岩土工程勘察手册》林宗元[7]《静力触探技术》王家钧[8]《粉体喷搅法加固软弱土层技术规范》(TB10113-96)[9]《地基基础测试新技术》(第2版)机械工业出版社[10]《交通土建软土地基工程手册》江苏宁沪高速公路股份有限公司与河海大学主编人民交通出版社[11]《铁路工程地质软土勘测规范》（TBJ38-93）[12]《静力触探技术规则》铁道部第四勘测设计院[12]《铁路工程地质原位测试规程》（TB1004-2003）铁道第四勘察设计院'