钻芯法检测论文

地址:湖北省武汉市武昌区国盛路特一号杨园街道办事处6楼水泥土搅拌桩加固地基在市政道路的应用‭ 武汉市武昌市政工程总公司一工程处 430000摘要进入新世纪以来，我国的城镇化持续快速推进，市政道路建设开展的如火如荼，成为城市基础建设一道亮丽的风景线。市政道路施工要求比较高，同时施工环境也非常复杂，其中的加固地基是施工中的重点工作，需要运用合理的施工技术来进行处理。水泥搅拌桩是一种高效的新型施工方法，相比传统施工方法有着很多的优势，可以用此技术来进行地基的加固。因此，在本文中，笔者主要讨论的是水泥土搅拌桩加固地基在市政道路的应用，希望这些对于相关从业人员具有一定的参考价值。关键词：水泥土搅拌桩；市政道路；加固地基；应用1、引言：水泥土搅拌桩的主要用途是处理饱和软粘土低地基的，确保处理之后能达到规范的要求，具体的操作是使用专用搅拌设备将混有水泥的软粘土进行充分的搅拌，其中水泥的作用是固化的，它会同软土发生某种反应，地基会逐渐的固化进而变为一种有强度且综合状况趋向于规范要求标准建筑用地。水泥能够将软土固化，其主要机理在于这种固化的过程是一种物质化学反应，相比于混凝土的硬化而言是有差异的，因为水泥的用量不同而致，硬化所用水泥较少，且在硬化的过程中，水泥要借助某种活性物质并且要包裹于土中才可进行反应，进行中硬化用时久，反应中水泥会相继出现诸如水解和水化等变化，最终会出现不同类别的水化物，对于部分水泥在发生反应中，会出现离子交换或者团粒效应，从而实现硬化的效果，提升土体的强度。2、工程概况国盛路南起和平大道，北至临江大道，道路全长724米，红线宽度20米。设计场区靠近长江，位于长江一级阶地，场地地下水主要为赋存于填土层中的上层滞水及下部砂土层中的承压水。地质勘察显示：根据地层岩性和工程地质特征，在钻探深度范围内地层自上而下可分为4层：①杂填土；②淤泥质粉质粘土夹粉土；③粉土、粉砂夹粉质粘土；④粉细砂；上层滞水水位在地—米，承压水赋存于③层粉土、粉砂夹粉质粘土视为中等透水层，④粉细砂可视为强透水层。3、软基处理设计搅拌桩设计根据地勘报告，本次道路沿线有杂填土层分布，表层杂填土厚度在 ～，杂色，松散，稍湿，由建筑垃圾、生活垃圾及粘性土组成，所含硬质物含量约20～45%，粒径～，局部钻孔由中细砂及少量灰褐色黏性土组成，褐灰色，软塑，湿，含少量铁锰氧化物，土质不均匀，刀切面粗糙，局部夹杂薄层粉土、粉砂，不可作为路基持力层。根据道路沿线土层厚度及埋置深度情况，本工程路基采用换填法与水泥土搅拌桩（干法）相结合的路基处理方式。搅拌桩作用机理借助这种桩，将软土变得强度符合规范要求，它的具体操作是，借助深层搅拌桩设备，对加入水泥的软土进行充分的搅拌，加快水泥与软土的反应，进而使处理后的土体变为具有一定强度、有良好的变形特征和水稳性的柱形体，这种反应后形成的结构有较好的强度、能提升土体的承载能力和降低地基的沉降。从水泥搅拌桩的特性讲，此种桩属于一种介于刚性与柔性间的混合桩，它所具有的刚度、抗压强度机器抗侧压力是介于两种桩之间的。因为这种桩有差于刚性的强度，当承载一定量的竖向载荷时会出现形变，一经出现会伴随着附近土体相应的承担一定量的荷载，此时便出现了柔性复合地基。水泥土搅拌桩复合地基的承载力标准值可按下式计算：Fspk=m*Ra/Ap+β（1-m）*Fsk式中：Fspk—复合地基承载力特征值（KPa）；m—面积置换率；Ra—单桩竖向承载力特征值（KN）；Ap—桩的截面积（㎡）；β—桩间土承载力折减系数：当桩端土未经修正的承载力特征值大于桩周土的承载力特征值的平均值时，可取，差值大时取低值；当桩端土未经修正的承载力特征值小于桩周土的承载力特征值的平均值时，可取，差值大时或设置褥垫层时均取高值；Fsk—桩间土承载力特征值（KPa）。由此可至，一旦地质资料核实，对于水泥搅拌桩的有关的数据也相应的确定了下来，如桩基承载力标准值、每根桩的垂直方向的承载力和面积置换率等。若桩的强度、面积置换率确定之后，这类地基的承载力经由每根桩的垂直方向的承载力便可得以求得，每根桩的垂直方向的承载力若是非常的小，则在复合地基中的承载力相应的会很低；若桩的强度及其长度确定之后，在符合地基中的承载力经由面积置换率而求得，若面积置换率非常的低，则对应的地基承载能力就很低。4、施工工艺及施工注意事项水泥土搅拌桩的施工顺序（1）工程建设之前要具有的有关施工技术方面的材料有：建设用地的勘察报告、土体实验报告、内配合比实验检验报告、桩位图纸、加固深度和停灰面标高等。在实验室中进行的内配合比，主要是定出水泥用量，因为它的用量会直接关系到桩的质量及其未处理的地基土的特性，所以，若要开始安装水泥搅拌桩，必须在这之前间隔四周以上，基于室内标准下，按照一定的配合比制出搅拌桩样本，做差异化的龄期强度实验。根据试验结果，确定最佳水泥掺量。（2）平整场地，清除障碍。对地下障碍物进行清除，对低洼处进行平整压实，确保在现场中设备置桩顺利进行，且要基于这种置桩操作的要求而制定有效的策略，避免设备中途停止工作。（3）建设专用设备进场，且按照使用说明予以组装和试运行。（4）搅拌桩施工工艺必须要严格按照设计规定的进行，且按照经实验确定的配合比制定搅拌桩，并对此桩的有关指标予以测定。接着，配合路基解决纵断面图纸问题，在进行施工之前，原定的桩位作业点均要做出大于五个的具有工艺性质的样桩，从而得到以下数据，即钻进、提升和搅拌的速度、喷气压力、工作电流以及单位时间喷入量等。（5）搅拌桩择取是水泥型号是普通硅酸盐水泥，一定要满足设计规程的规定，所用的产品必须带合格证进入施工现场。水泥土搅拌桩的施工工艺流程施工工艺流程：桩位放样→钻机就位→检验桩机整平机体→预搅下沉→喷灰搅拌提升→重复搅拌下沉和提升（停灰面为高于设计桩顶标高50cm）→成桩结束→移位进行下一根桩循环施工。（1）钻机就位：根据设计施工放样，使钻头中心对准设计桩位，并保持桩机机体垂直，以防打斜桩，影响地基承载力。（2）预搅下沉：启动电机，使搅拌机沿导向架边搅拌、边切土下沉，下沉速度可由电机的电流监测表控制，工作电流不应大于70A。（3）喷灰搅拌提升：深层搅拌桩机下沉到设计深度后，开启灰泵将水泥干粉压入地基中，并且边喷灰、边旋转搅拌钻头，同时严格按照试桩确定的参数控制喷灰量和搅拌提升速度提升搅拌桩机。（4）重复搅拌下沉和提升：为使软土和水泥搅拌均匀，可再次将搅拌机边旋转边沉入土中，再重复喷灰搅拌提升，最终停灰面为高于设计桩顶标高50cm，成桩结束。在设计桩顶预加50cm桩长作为破除桩头用。施工注意事项在工程建设的过程中，质量是最为重要，基于此要做到如下几点：（1）一定要掌控好钻机的操作，避免钻的深度超出规定要求，且一定要在规定的深度内铺停灰面，如此定出搅拌桩长。务必要依照样桩的数据掌控好用灰量，杜绝在无自动化的控量设备的搅拌桩用于真实的工程建设中，此外，杜绝使用无合格证的记录装备。另外，设定时间复核成型的搅拌桩桩径及其搅拌状况。及时保养与检修用于复核的钻头，一经发现有叶片残缺或者严重磨损，必须换新。（2）保障搅拌桩有九十度，必须对起吊装备的平整度及其操作架同地面的角度予以认真核实，核实的次数要超过两次，由对应的不同的工作班组执行，确保其垂直度在一度之内。在具体的施工中，借助吊锤测定钻杆是否竖直成九十度，若存在较大误差，必须及时修正。5、影响搅拌桩质量问题及质量控制的探讨（1）搅拌桩属于地下隐蔽工程，易受施工用材料、机械、工艺、施工人员的责任心等多种因素的影响，因而其质量控制要贯穿于施工的全过程，必须坚持全方位的施工控制。（2）施工过程中必须随时检查自动计量装置、水泥用量、成桩过程、桩长及施工中有无异常情况，并记录其处理方法及措施。在保障桩的质量的前提下，工程建设的过程中要认真分析清楚导致搅拌桩出现质量问题的因素，且要对制造流程予以把控，避免施工质量出现问题：（1）原因之一是地基土自身具有的特性这种桩的质量好与坏能直接的从桩强度数据获取到，而能对这种数据产生影响的除了固化剂用量及其质量和建设中用到的操作手法之外，地基土的自身特性也会产生影响，例如软土内存在大量的有机物。经试验检测后可知：土体内含有过量的有机化合物，其水容量和塑形对应的变大，对应的膨胀性和低渗透性也会很大，最为不利于钢筋的酸环境也会存在，上述的诸多因素会在一定程度上降低水泥的充分反应，若仅仅使用水泥进行固化，收效甚微，针对软土，可将生石膏适量使用进而使软土固化，这样的操作也有助于减少对水泥的消耗。（2）保障搅拌操作的均匀性对一定量的施工案例进行研究与总结可知，均匀的搅拌操作能提升工程质量。若确保有均匀的搅拌，就意味着水泥同软土有很好的混合，这样就有助于两者间发生充分的反应，软土经水泥的固化作用而产生较好的桩。若要使工程中有较好的均匀搅拌，一定要确保搅拌设备将要下沉的土体被较好的混合，所以施工前，使用反铲将施工场地翻整一次，避免地下遇到障碍物，影响土体搅拌均匀性。6、质量检测质量检测方法对搅拌桩的检测，总的来讲有如下几种方法：（1）浅部开挖：这种检测法归属于自检。对于项目部而言，要不定期的多次对成型的桩进行复检，一经检查出问题，第一时间予以解决。针对开挖的检查，重点是检查浅部桩头，注意深度的把控要大于停灰面以下五十米，若要粗略了解成型桩的状况，可采用目测的形式对如下的参数予以估测，如桩径、搅拌均匀程度等。进行检查时，数量控制在桩的总量的5%。（2）轻型动力触探法：这种检测法所用到的设备为轻型动力初探（N10），它主要适用的是对桩身均匀状况的测定，因为这种设备锤击程度小，不间断的初探通常状况下均小于四米，所以，对于深度的搅拌桩质量的测定是不适用的。这种检测法规定检测数为桩的总量的1%，且要大于三根。（3）钻孔取芯法：这种检测法是借助地质钻机针对已经养护四周及其以上的成型的桩予以钻孔获取样本芯桩，这种方法是迄今为止最为普遍使用的一种测质量的方法，它所获取到的结果可靠度高，不足之处在于检测耗时久、钻孔成本高、样本芯桩要在四周以后才能得到，无法做到即时的检测施工中的桩的质量状况。这种检测法规定检测数为桩的总量的，且要大于三根。（4）静载试验法：这种检测法所依据的是桩的承载力值的定性得出桩的质量。然而，因检测成本高，工程取样少。这种检测法规定检测数为桩的总量的，且要大于三点。（5）动测法：它主指低应变动测法，这种检测法所依据的是以一维波动理论为基础，借助弹性波传播规律检测桩的完整性。优点在于检测高效、便捷操作，然而在中国的多数文献中有指出，搅拌桩的强度同波速的关系并非连续的，在桩的端部出现的阻抗、桩的底部反射等均呈现无变化和模糊的现象，所以，这种检测法不能确保有准确的测定桩身质量。本工程项目搅拌桩质量检测方法（1）成桩3d内，浅部开挖桩头，深度超过停灰面下50cm，目测检查搅拌的均匀性，量测成桩直径，检测量为总桩数的5%。一般应按比例随机抽取，且分部基本均匀。（2）N10检测：成桩龄期7d内，用轻型动力触探器进行N10检测，检查每米桩长的均匀性，检测频率为总桩数的1%。（3）单桩荷载试验：在成桩龄期28d后进行，在试验准确阶段，确保桩顶干净，进行试验时针对每个桩的荷载取样数量要大于总量的，且要大于三根。通常状况下要依照原定比例任意取样，并且保证均匀取样。经检测本工程单桩竖向静载荷极限承载力为220KN，满足设计要求的不得低于110KN。6、结语借助水泥搅拌桩实现对市政道路中有软土层的地基予以固化，由于建设装备的单一和便捷的转移，能够做到数个位置施工，高效率的使地基固化，从而提升施工速度、削减工期。在真实的工程建设中，采用的施工手法较为单一，工程质量便于把控，这是现阶段市政道路加固地基非常适用的施工方法。国盛路靠近长江，土质情况差，地下米均为淤泥质粘土、粉质粘土夹粉砂，局部地段流砂情况严重，在水泥土搅拌桩加固地基后，土体质量得到很大提高，沟槽开挖成型较好，土路床弯沉一次性合格，完成了工期目标。这表明使用水泥搅拌桩对市政道路中有软土层的地基予以固化是可行的，它可以极大的降低成本，也在一定程度上有工程质量保障，完全能够实现设计所要获取到的效果。参考文献：[1]JG10202-2002《建筑地基处理技术规范》。 [2]JBJ225-91.软土地基深层搅拌技术规程[S][3]陈向阳，粉喷桩加固软土地基的质量控制[J].岩土力学.2002[4]纪南昌，水泥粉喷桩施工质量控制初探[J].北方交通,2009

钻芯检测法在桥梁桩基工程中的应用分析 李秋杰 龙岩漳龙高速公路有限公司 龙岩 364000摘 要：本文通过钻芯检测法在桩基工程中的应用，分析不同的取样位置、取芯直经与取样方法对桩基质量评定的影响。关键词：桥梁桩基 钻芯检测 应用分析1、概述随着公路建设的发展，桥梁桩基工程被大量的应用。由于桩基属于地下隐蔽工程，因此对桩基的质量检查是十分的重要。桩基础在桥梁工程中，主要有钻孔灌注桩与挖孔灌注桩。桩基的质量检测方法主要常用的有：超声波检测法、低应变动力检测法、钻芯取样检测法等。超声波与低应变动力检测法属无破损检测法，对于重要工程或重要部位的桩基宜逐根进行，而钻芯检测法属局部破损检测法，应按照规定的抽检比例及对桩的质量有疑问时采用。通过钻芯检测法可以判断桩身的完整性、混凝土强度、桩长、桩底沉碴及持力层性状能否满足设计及规范的要求。2、芯样钻取的要求在钻芯检测法中，钻取芯样是主要环节，采取的芯样质量好坏直接关系到对整个桩基质量评价的准确性。钻取的混凝土芯样可分为两种状况，一种是形状规则完整、表面平整光滑；另一种是取出的芯样表面粗糙，完整性差，粗骨料与水泥胶结差，甚至难于钻取完整的芯样。产生后一种芯样的原因除了由于桩基本身质量较差外，还与钻探设备、操作工艺导致芯样破损有关。显然，由操作引起的芯样不完整性不能代表该桩的混凝土质量。因此，钻取芯样过程，要求保证芯样的原状性、代表性，对不完整的、破碎的芯样要能作出准确的分析判断。2·1 钻机的使用要求应选择有资质、有经验的钻探单位进行钻芯取样工作。钻机应选择振动小、调速范围广、扭矩大、液压操纵的高速钻机。钻机设备安装必须水平、周正、稳固，如钻机不稳，则钻机容易发生晃动、位移，这不仅影响芯样质量，也影响钻机的使用寿命，且容易发生卡钻。2·2 钻取混凝土芯样直径的选择《公路工程水泥混凝土试验规程》（JTJ053）规定芯样直径应为混凝土所用集料最大粒径的3倍，一般为150mm或100mm。桩基所用粗集料最大粒径一般为40mm，则取芯直径应为120mm，但芯样直径大，取芯费用较高。因此，通常是选用100mm左右的芯样直径。2·3 取芯要求取出的芯样要自上而下按顺序编号排列，不得颠倒、丢失、更换，芯样上写明孔号、回次数、起至深度、总块数、块号，并在取样试验前及时拍摄芯样全部照片。取芯过程及取出的芯样应由监理工程师监督检查及验收，芯样还应妥善进行保存。3、钻芯取样判断桩身完整性桩基需要进行钻芯取样的情况有：①按桩基总数的百分率抽检（公路施工手册《桥梁》提供的比例为5%～10%）。②对桩的质量有疑问，这疑问有二方面：一是施工过程发现的疑问；二是进行无破损检测时发现信号异常提出的疑问，对此，检测单位往往建议进行钻芯检测作进一步的判断。因此，钻芯检测结果，对桩基的取舍处理是至关重要。根据钻芯检测法判断桩身的完整性及质量状况就一定要做到准确可靠。影响桩身完整性及质量的主要缺陷有：断桩、夹泥桩、缩径、桩底沉渣太厚、混凝土离析、胶结差、强度不足等。在取芯过程，遇到钻进速度突然加快，则可能钻遇断层、夹层、混凝土严重离析层、缩径层、灌注时坍落进入桩身的砂土等，遇此情况应立即停钻，测量孔深位置，记录异常情况，然后才可继续钻进穿过病害层并取出相应层位的芯样。对局部缺陷的桩，如夹泥、缩径等，因缺陷范围只占桩截面的部分，则有可能取芯孔未穿过该部分而未能发现缺陷，从而留下事故隐患。对此，当施工过程或无破损检测怀疑桩基有此类缺陷，就应增加钻芯孔数，钻孔位置布置时可将孔位偏向外侧，如按等距离布置三个钻孔取芯，这样才能比较准确反映此类桩的缺陷情况。钻孔布置一般又不能太靠近边缘，且钻孔要垂直钻进，否则易碰上钢筋笼而无法钻进或钻眼斜出桩体外而取不到芯样。桩身出现缺陷的原因主要有：清孔不彻底、灌注水下混凝土过程中导管进水、坍孔等。对挖孔桩非水下灌注混凝土，如孔内有一定的渗水量，在混凝土浇筑过程中间又有停顿，混凝土顶面易形成积水层，如积水达到一定量又未能排除，继续浇筑混凝土则该处会出现混凝土严重离析、胶结不良的缺陷。4、芯样抗压强度试验钻取芯样之后，除了对桩基的完整性作出评价外，当混凝土试块强度不足或对试块的强度结果有怀疑时，应对钻取的芯样取样进行抗压强度试验，对桩身混凝土强度作出评价。影响混凝土芯样强度的因素很多，除了原材料、施工工艺方面的因素外，芯样试件的取样位置、试件的尺寸及数量等方面也是重要的影响因素。因此，如何选择具有代表性的试件是评价桩身混凝土强度的重要条件。4·1 取样位置的影响一根桩的芯样通常都比较长，选取芯样抗压的试件只是其中的很小一部分，而桩身混凝土灌注过程受到许多不确定因素的影响，取出的芯样在各个不同的位置强度差别就可能比较大，如有些部位混凝土胶结较差、骨料较少、试样表面粗糙，这些部位强度一般都比较低，如芯样表面光滑、完整，则强度会比较高。要如何取样，现在试验规程还没有一个明确的规定。因此，会出现不同的取样位置会有不同的试验结果，这样就容易出现争议。公路施工手册《桥梁》2000版介绍的取样方法是每根桩按不同位置采取3个试件，也没能说明取样位置是如何确定。从对质量严格要求的角度出发，应取最差部位的芯样进行强度评定，但持不同观点认为，最差部位如混凝土离析、胶结差等是属于工艺操作问题，该部位芯样不能代表混凝土的实际强度，不能象混凝土试块那样取样过程拌和料比较均匀，试件制作比较标准，代表性比较好。因此，如何选取具有代表性的芯样试件，应该有一个比较具体的规定。按不同取样位置、取样方法，在龙岩漳龙高速公路高架桥桩基工程进行了三根桩的取样试验对比，对比条件是把芯样按外观情况相对分为好、中、差三种，然后按好、中、差三种芯样的不同组合进行取样，试验结果见表1。取样方法说明：1#桩是按上、中、下三个部位，取好、中、差三种芯样，各种芯样截取一组三个试件。2#桩是按上、中、下三个部位，各部位取好、中、差三种芯样作为一组。3#桩是按取芯钻探编号取样，每钻号各取一个中等芯样试件。从表1取芯抗压结果分析，不同的取样方法对桩基混凝土芯样的抗压强度评定影响很大。例如1#桩好的一组芯样强度为45Mpa，差的一组只有 Mpa，组间差值比较大；2#桩三组芯样都是取好、中、差三种芯样组合，同组各试样之间的强度差值也非常大；3#桩全部取中等的芯样试件，各组试件与各单个试件之间强度就比较接近。由此可以看出，抽取好的芯样与抽取差的芯样，对芯样的强度评定结果有很大的差异，因而很有必要对芯样强度试件取样方法作一个合理的规定。芯样强度是以单个测值还是以三个一组测定值进行评定也会有较大差异。以2#桩为例，中部一组三个试件抗压强度分别为 Mpa、 Mpa、 Mpa。如按单个测定值的最低值评定，其值为 Mpa，按三个一组平均值为 Mpa，按《公路工程混凝土试验规程》JTJ053规定，标准抗压试块以3个试件的平均值作为测定值，如任一个测值与中值的差值超过15%时，以中间值作为测定值，按此评定该组评定值为 Mpa，因此不同的评定方法会作出不同的评定结果。4·2 芯样抗压强度的换算在施工技术规范中，是以边长15cm的立方体试块的强度作为混凝土强度验收与评定标准。因此，芯样强度必须根据其直径、高径比转换成立方体试块的强度。这种转换包括三个部分内容：①芯样试件长度与直径比（高径比）的换算。②不同直径芯样的强度换算成直径15cm的强度。③圆柱体试件强度换算成标准方块试件强度。根据《公路工程水泥混凝土试验规程》及公路施工手册《桥梁》提供的换算系数参见表2、表3、表4。根据上面3表换算值，当有一芯样直径为100mm、长度为100mm、芯样抗压强度为28 Mpa，则换算为标准试件的抗压强度为：××× Mpa。根据中国工程建设标准化委员会标准《钻芯法检测混凝土强度技术规程》CECS 03：88规定,高度和直径均为100mm或150mm芯样试件的抗压强度值可直接作为混凝土的强度换算值。依此，上述芯样抗压强度，就不用换算可直接作为换算值。从上述二种芯样抗压强度的换算方法可以看出其评定结果也有一定的差异。5、结语综上所述，不同的取芯位置、取样方法，不同的芯样直径、强度换算方法等对桩基的质量评定都会有很大的影响，因而就不容易从客观上对桩基质量作出准确的认定。为此，建议对桥梁桩基钻芯检测应制定出专用的试验检测评定方法，对取芯位置、取样方法、芯样直径、强度换算、异常值舍弃等作出明确的规定。参考文献（1）交通部第一公路工程总公司 公路施工手册 桥梁 北京： 人民交通出版社，2000（2）CECS 03:88 钻芯检测混凝土强度技术规程 北京： 建筑工业出版社，1989（3）JTJ053-94 公路工程水泥混凝土试验规程 北京：人民交通出版社， 1994

看你取样的直径了，直径100长300圆柱体试样和150立方体的换算好像是，时间太长记得不太清楚了，圆柱体是美标的，150是国标的，圆柱体的实测值比立方体低