淺析深層攪拌樁在軟土地基處理中的應用與質(zhì)量檢測

摘要：如今，深層攪拌樁的施工技術(shù)水平不斷提高，施工工藝也得到進一步的完善，這大大提高了水泥土攪拌樁的攪拌均勻程度和樁身質(zhì)量，由于其具備強度提高快、水穩(wěn)定性好等特點，因此在我國沿海地區(qū)高速公路軟土地基處理中得到了廣泛應用。通常采用鉆孔取芯法對其進行質(zhì)量檢測，由于該方法成本高、速度慢、易損傷樁身，因此筆者在實踐中嘗試了地震波探測技術(shù)，對其進行了仔細研究，結(jié)果表明檢測效果良好，有效降低了成本、提高了速度，值得推廣應用。

關(guān)鍵詞：深層攪拌樁，軟土地基，質(zhì)量檢測

1.前言

深層攪拌樁是一種軟土地基加固方法，其固化劑為水泥漿液，借助深層攪拌機械，將固化劑和軟土在地基深處強行攪拌，兩者會發(fā)生一系列化學、物理反應，致使水泥土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強度的半剛性樁。該方法適用多種土質(zhì)，并且具有易施工、工期短、造價低、處理效果好等優(yōu)點，現(xiàn)已被廣泛應用于我國建筑工程的軟基加固工程中。

2.深層攪拌樁檢測技術(shù)

應用較為廣泛的是鉆孔取芯法、靜載試驗法等。鉆孔取芯法在鉆進取芯時會對水泥試樣造成擾動，而且對取樣設(shè)備和技術(shù)都有較高的要求，因此人為誤差不可避免，并且該方法測試周期長，成本也較高。

靜載試驗法包括單樁和復合地基試驗。當樁體達到一定年限，對單樁或者復合地基進行靜載試驗，通過一定時間內(nèi)沉降與荷載的關(guān)系得到地基的容許承載力，該檢測方法費時費力。

鉆孔取芯法和靜載試驗法的檢測成本高、速度慢、易損傷樁基、費時費力，因此筆者在工程實踐中開展了地震波法檢測技術(shù)。

3.地震波法檢測技術(shù)

3.1檢測原理

工程中大部分樁其長度比直徑大，因此可將樁體簡化成一維問題。當彈性波以垂直于界面的方向從一種介質(zhì)傳播到另一種材質(zhì)不同介質(zhì)時，對兩種介質(zhì)都會引起擾動，分別向兩種介質(zhì)中傳播。傳回第一種介質(zhì)的波稱之為反射波，傳入第二種介質(zhì)的波稱為透射波。利用彈性波在不同質(zhì)地的介質(zhì)中傳播規(guī)律不同檢測樁身質(zhì)量即為地震波法檢測。當波在樁身中傳播時遇到不連續(xù)界面，就會有部分以反射波的形式往回發(fā)射，其余的繼續(xù)向前傳播，如圖1所示。

3.2地震波法檢測方法

地震波檢測法工作過程如圖2所示，檢測設(shè)備包括地震儀、傳感器、激振設(shè)備、數(shù)據(jù)采集處理設(shè)備等。檢測前要確保樁頭平整、潔凈，不能有破損和雜質(zhì)，選擇密實平整的樁頭進行檢測。

地震波檢測法以一維應力理論為基礎(chǔ)，借助平面假定，但實際情況并不與假設(shè)相同，當樁頂受激發(fā)設(shè)備錘擊時，不僅產(chǎn)生下行波，還會產(chǎn)生沿樁頂面?zhèn)鞑サ牟ǎ渲屑羟胁ê腿鹄ㄔ跇俄斆鎭砘匕l(fā)射而形成兩種高頻波的耦合，即高頻干擾波。該高頻干擾波在很大程度上掩蓋了缺陷發(fā)射波和樁底發(fā)射波，影響對樁身質(zhì)量的判斷。但高頻干擾波的強度會隨著樁頭位置的變化而變化，在距樁形心2/3半徑處高頻干擾最小，即把傳感器安裝在距樁形心2/3半徑處是最佳選擇。

4.工程應用

4.1工程概況

某高速公路工程，全長52千米，沿線以海積平原為主，地勢平坦，地面標高2.5-4m，地下水埋深較淺，一般在0.7-2.0m。經(jīng)勘查，第四系濱海相松散沉積物在多個路段有分布，厚度10-45m不等，淺部以全新統(tǒng)濱海相軟土為主，呈灰色和深灰色，厚度大，形成時代新，分布范圍廣，含有不同程度的鹽分，地表水和淺層地下水中的含鹽量在0.1%-1.8%，礦化度在1.36-9.35g/L。沉積物來源系淮河、黃河的沖積物于濱海或近海地段沉積，根據(jù)現(xiàn)場部分原狀土試驗得到的土體物理力學指標如表1所示。

由表可見，該路段軟土具有高塑性、高含水率、強度低等特點，針對這類軟土，主要是采用水泥土攪拌樁來對軟土路基進行加固。但是濱海相軟土含鹽量和礦化度較高，在很大程度上影響了水泥土攪拌的固化和強度，成樁困難。因此對水泥土攪拌樁的成樁質(zhì)量進行檢測就顯得尤為重要。

4.2現(xiàn)場檢測方法

發(fā)射波法檢測時需要一個合適的瞬時激振源，通常選用力錘，在錘擊時選擇適宜的錘擊力度，力度過大容易造成二次沖擊，引起信號失真。力度過小則應力波衰減變異大，不利于信號的分析。現(xiàn)場檢測時采用鐵錘或者木錘進行激振，為了抑制振點的橫向振動，避免二次沖擊，錘擊時應盡量使錘頭垂直作用于樁頭。

4.3鉆孔取芯法與地震波法的對比

為了驗證地震波法檢測技術(shù)的可靠性，取兩種方法的檢測結(jié)果進行對比，取6標段92號樁作為對比分析試樣，鉆孔取芯法結(jié)果見圖3。

92號樁成樁30天，樁徑500mm，水泥參量75kg/m，鉆孔取芯法得到結(jié)果，0-1.5m： 破碎成顆粒狀，較堅硬；1.5-3m 較完整，芯樣長度10cm，灰黑色，3m處有軟弱芯樣，長度10cm，手捏易碎；3-6m： 較完整，芯樣長度 10-20cm，較堅硬，6m處有軟弱芯樣，長度10cm，手捏易碎；6 -10.5m： 較完整，芯樣長度10cm，較堅硬，9m處有軟弱芯樣，長度5cm手捏易碎。10.5-12m：較完整，芯樣長度10cm，較堅硬；12-13.5m：較完整，芯樣長度10cm左右，較堅硬；13.5-15m： 可塑，灰黑色，芯樣長度10cm。可見芯樣中有3處軟弱界面，攪拌樁長度約15m

由圖可見，第二、三通道有明顯樁底反射，第一、二通道上有1處缺陷反射，第三、四通道上有3處缺陷反射其中兩處比較明顯，一處不明顯。3個軟弱面位置分別為 2.8、5.7、8.4m。與鉆孔取芯的結(jié)果一致。說明地震波法檢測技術(shù)具有一定的可靠性。圖4中4個通道的檢測結(jié)果中，第一、二通道的檢測結(jié)果與實際情況相差較大，第三、四通道的檢測結(jié)果與實際情況比較接近，由此可見，在運用地震波法檢測時采用多通道的必要性。在幾個通道中選擇可靠性較大的作為評價依據(jù)。

5.結(jié)語

由工程實際可以看出，用水泥土攪拌處理軟土路基具有良好的效果，同時，采用地震波法進行質(zhì)量檢測能夠測出樁體的缺陷位置和樁體長度，具有一定的可靠性。在運用地震波法檢測技術(shù)測樁時，為了確保數(shù)據(jù)的說服力，應采用多通道、多頻率的方法。

參考文獻

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