攪拌樁法加固軟土地基質量缺陷及檢測方法探討

【摘 要】通過對攪拌樁法加固軟土地基機理和常見質量缺陷的分析，研究了地質狀況和施工工藝的選擇對攪拌樁成樁質量的影響，以及常見攪拌樁樁體質量缺陷的類型和形成原因；施工工藝的采用對檢測方法的選擇要求。結果表明：根據地質狀況合理的選擇施工工藝，是保證攪拌樁成樁質量的關鍵，檢測方法的選擇對攪拌樁質量的正確評價起著重要作用。

【關鍵詞】攪拌樁;地質狀況;質量缺陷;檢測方法

【Abstract】Based on the Mixing Technique to reinforce the soft soil foundation mechanism and the analysis to common quality defects，we investigate the effect of the geological conditions and the choice of construction technology on Mixing Technique quality， and common quality defect types and formation reasons of Mixing Technique; The requirements of the selection of construction technology to the test method. The results show that: Reasonablely Choosing construction technology based on the geological conditions is the key to guarantee the quality of Mixing Technique，and the tset method plays an important role in the right evaluation of the quality of Mixing Technique.

【Key words】Mixing Technique；The geological condition;The quality defects;Test method

0.前言

攪拌樁通常用來加固深層軟土地基，是采用深層攪拌設備，在設計加固深度范圍內，將加固劑（通常采用水泥或水泥漿）噴出與軟土充分拌和，經水泥吸收軟土中的水分完成一系列的水解、水化反應后，再與土顆粒之間通過離子交換等化學反應，形成具有整體性、穩定性和一定強度的水泥土樁體，從而增大軟土地基的承載力，減少沉降量，達到加固軟土地基的目的。深層攪拌樁按其施工工藝可分為噴粉和噴漿兩種方法。

1.攪拌樁質量缺陷分析

影響深層攪拌樁成樁質量及質量評價的因素很多，主要是地質狀況、施工工藝以及檢測方法。深層攪拌樁常見質量缺陷主要表現在以下方面：樁體出現夾泥、斷樁；樁體中心部位強度偏低，有松散或空心現象；樁體頂部松散，自樁頂以下0~1.0m范圍內易呈松散塊狀；沉樁現象。

1.1 樁體出現夾泥、斷樁

主要是由于樁體在攪拌過程中鉆頭提升速度過快，水泥與軟土攪拌不均勻。由于粉狀水泥本身缺少滲透作用，水泥與軟土沒有充分混合，導致樁體中出現夾泥、斷樁現象。因此，在攪拌樁成樁過程中應注意控制鉆頭的提升速度和進行二次復攪。另外，水泥漿較粉狀水泥具有較強的滲透性，采用漿噴樁施工工藝效果會更理想一些。

1.2 樁體中心部位強度偏低，有松散或空心現象

工程地質狀況千變萬化，當遇到含水量偏少的土層時，水泥和軟土混合后，參入混合的軟土含水量，不足以使水泥完全進行水化。這種情況下，攪拌樁樁體外側沒有完成水化反應的水泥，繼續吸收其周圍軟土中的水分進行水化，水泥水化物的凝膠粒子與其周圍的具有一定活性的粘土顆粒發生反應， 形成水泥土的團粒結構， 并封閉各土團之間的空隙， 形成堅固的連結，水泥土逐漸形成強度，使樁體自外向內形成隔離層，阻礙了樁體外部的水分繼續向樁內滲透，影響了其中心部位水泥的繼續水化。另外，在二次復攪時提鉆速度較快，水泥與軟土攪拌混合物的密實度偏低，也是導致樁體中心部位強度偏低的主要因素。

1.3 樁體頂部松散，一般自樁頂以下0~1.0m范圍內易呈松散塊狀

這是因為在成樁過程中，當鉆頭提升至接近地表時，因側向土壓力較小，造成攪拌混合后的水泥土密實度偏低。另外，地表土含水量較低且宜松散，也會影響到水泥的水化作用。

1.4 沉樁現象

主要發生在當地質為淤泥且含水量較高的情況下。攪拌結束時的淤泥和水泥混合體處于流塑-軟塑狀態。攪拌過程中噴出水泥后，增大了水泥土的自重，引起了水泥土向外擠出。在噴粉初期，水泥土強度形成很慢并且很低，它承受不了水泥土的自重容易發生沉樁現象。在樁體攪拌時，將適量的粉狀早強劑加入水泥中拌勻使用，可以解決成樁初期由于水泥土強度形成緩慢，導致的沉樁問題。

2.檢測方法的選擇

深層攪拌樁的檢測方法很多，最常用的有：截取樁段試壓法，低應變反射波法，鉆孔取芯法，輕便動力觸探法，靜載試驗法等。由于各種檢測方法采用的檢測理念不同，其檢測的指標只能反映樁體的某一方面質量，要準確全面的驗證樁體的質量，選擇合理的檢測方法是準確評定樁體質量的一個重要環節。

2.1截取樁段試壓法

攪拌樁成樁后達一定齡期，現場開挖出樁體的上部、自樁頂設計標高以下0.5米、1.0米、1.5米位置處，分別截取長度等于樁徑的三段樁體。將其上、下截面整平后再用水泥漿精確補平，然后在專用試驗壓力機上檢測其抗壓強度，同時觀察樁體噴粉攪拌的均勻程度。這種方法測試出的數據直觀、可靠，但無法檢測到樁體的中、下部。并且受試件自身重量、試件加工精度等因素限制，影響了其推廣應用。

2.2 低應變反射波法

低應變反射法是通過低能量瞬態激振方式在樁頂激振，實測樁頂部的速度時呈曲線，通過波動理論分析判定樁身的完整性。

攪拌樁達到一定齡期后，經水泥水化物與土顆粒之間等一系列化學反應而形成具有一定強度的水泥土樁體。對于樁周軟土來說，樁身阻抗明顯大于樁周軟土阻抗，同時由于水泥攪拌樁長度遠大于樁徑，符合應力波反射法的理論假設。在樁頂用尼龍棒（或橡膠錘）垂直施加一個沖擊力，由此激發的彈性波沿樁往下傳播，當遇到樁身松散、夾泥攪拌不均等能引起波阻抗變化的界面時產生反射。反射信號被粘結在樁頂的加速度傳感器接收，經由樁身完整性檢測儀采集、儲存，最后應用專用軟件進行分析，評價出樁身的完整性。

應用低應變反射波法適用于大批樁體的完整性評價分析，但這種方法只能進行定性分析，不能進行定量分析。對于粉噴樁，敲擊點不宜選擇在強度較低的樁中心處。

2.3鉆孔取芯法

鉆孔取芯法是通過鉆孔取芯來檢測樁體的長度、完整性、水泥含量、水泥土攪拌的均勻程度和樁身的無側限抗壓強度。

對鉆孔取芯法獲取的樁體芯樣，通過觀察判斷其攪拌的均勻性、完整性、樁體的長度；通過鈣、鎂含量滴定試驗，檢查樁身各段的水泥含量；通過無側限抗壓強度試驗，檢測樁身的強度。鉆孔取芯法是檢測深度攪拌樁最直觀、可靠、有效的方法。但是，由于攪拌樁直徑一般較小，對于樁心強度較低的攪拌樁來說，鉆孔位置靠樁心太近，可能取不出芯樣；靠樁邊緣太近，鉆桿偏斜可能會鉆出樁身，影響對樁身質量的評定，另外，采用鉆孔取芯法，成本費用較高，操作麻煩，不宜進行大批量的檢測。

2.4 輕便動力觸探法

動力觸探試驗（簡稱DPT)，是用10千克的穿心錘在50厘米的自由落距條件下，將一定規格的圓錐形探頭貫入樁體中一定深度，并測記貫入過程中錘擊數來判定攪拌樁樁身強度的測試方法。

動力觸探具有設備簡單、測試方便等優點。在檢測中，動力觸探試驗不僅可以確定樁身的承載力，還能判定不同齡期樁體強度變化和樁身水泥含量均勻性。主要缺點是觸探深度一般不超過4m， 不能反應樁身整體成型及質量狀況。

2.5 靜載試驗法

靜載試驗法是現場直接在單樁及復合地基頂部逐級施加豎向壓力，觀測單樁及復合地基頂部隨時間產生的沉降，以確定相應的單樁及復合地基豎向抗壓承載力的試驗方法。靜載試驗法是最接近單樁或復合地基在工程實際中受力情況的一種檢測方法。該法檢測的結果能準確反應單樁和復合地基的實際承載力，是目前檢測單樁及復合地基承載力最權威的方法。但這種方法操作程序復雜，費時費力，檢測成本很高。

3.結論

隨著深層攪拌樁法在軟土地基加固中應用的推廣，對攪拌樁質量控制的要求越來越高。實踐證明，就施工工藝來講，根據地質狀況選擇合理的工藝方法是保證攪拌樁質量的關鍵，對含水量相對較低的軟土地基，漿噴樁的成樁質量優于粉噴樁。而對于樁體質量的檢測與評定，則需要采用幾種不同的檢測方法綜合進行。比較經濟、合理的方法是按一定頻率采用低應變反射波法檢測其完整性，采用輕便動力觸探試驗檢測其承載力，最后通過部分樁體的取芯驗證上述兩種方法的檢測結果。