桩径检测论文

低应变反射波法Low Strain Reflection Wave Method桩身完整性检测Inspection of pile integrity桩基础|pile foundation高层建筑 High-rise buildings(分类词汇：环境资源相关 )大型桥梁super-large bridges 深水码头Deep Water Wharf海上石油平台Offshore oil platform建筑结构building structure施工construction非线性弹性材料nonlinear elastic materials桩基工程质量问题这篇虽然是科技论文，但是我觉得他翻译成“pile foundation quality question”很不妥当，我将他修改成problems of pile foundation quality,，从汉语语法之角度考虑，这里的问题两个字是多余的，去掉更好，你自己看看吧！不确定性因素Incertitude Factors基桩Foundation Pile隐蔽性(Impercephbility)axial strain轴向应变研究热点research hotspot(也有用point的)桩身缺陷位置 positions of pile defects定性估计 qualitative estimation混凝土强度等级concrete strength gradethe signal of reflected_wave curve反射波曲线信号工程隐患Project Concealed Harzard一维波动模型one-way fluctuant model控制体(control volume),本构关系 constitutive relationFORTRAN语言编制程序program written in FORTRAN language响应时程曲线波形时程曲线response time history curvePile foundation is widely used as the main basic structure of high-rise buildings，super-large bridges，deep water wharf and Offshore oil platform. During recent years，there are many bases of pile foundation quality affecting the normal working and safety of the building structures. Pile construction has high impercephbility and whose quality presents many incertitude factors，from an angel of qualitative inspection of the foundation piles, it has important significance for ensuring the quality and safety of foundation pile projects to modify the inspection methods and improving the inspection quality and the reliability of inspection & assessment results，it is also one of the research hotspots in foundation pile field. The main functions of low strain reflection wave method is to inspect the pile integrity, such as the judgment of pile defects positions, the checkout of pile lengths, and the qualitative estimation of the concrete strength grade，the judgment of the pile quality using the signal of reflected_wave curve accurately, the elimination of the project concealed harzard，and the estimation of foundation pile quality. This paper studied on the low strain reflection wave method for measuring of pile integrity made of Kelvin nonlinear elastic materials, set up a new one-way fluctuant model to treat the problems of piles made of Kelvin nonlinear elastic materials, gave out a dynamics equation of control volume，and induced the relation between pile axial forces and axial strain using the constitutive relation of one-way nonlinear elastic materials, put forward a new calculation method for the fluctuation of one-way nonlinear elastic materials, simulated the pile-top speed response time history curve (or displacement, acceleration) numerically using program written in FORTRAN language, finally the author set up a curve database of the foundation piles existing integrity problem for the integrity inspection of foundation piles in the future.

桩基础 has the widespread application domain, is the high-rise construction, the large-scale bridge, the deep water wharf as well as the marine petroleum platform and so on use main foundation form. In recent years, 桩基 the project quality question influence construction structure normal use and the safe instance were very many. The pile construction has the high hiding as well as the pile construction quality has very many not definite factor, looked from 基桩 the quality examination angle, the improvement examination method and the method, improve the examination work quality and the examination evaluates the result the reliability, to guarantees 基桩 the project quality and safely has the vital significance, also is 桩基 one of domain research hot low strain reflection method main function examines the pile body structure integrity, like the pile body flaw position judgement, 施工桩 long proofreading and the concrete intensity rank qualitative estimate and so on, the use obtains the reflected wave curve signal accurately to delimit breaks the pile body quality, removes the project hidden danger, to 基桩 the quality carries on the appraisal. This article has conducted the research to the Kelvin non-linearity elastic material 料桩 body integrity examination low strain reflected wave new method. Establishes the Kelvin non- line elastic material 料桩 question the unidimensional undulation new model; Produced has controlled the body the dynamic equation, the use unidimensional non-linear elasticity this construction relations infers the pile axial force and the axial strain relations, proposed the unidimensional non-linear elastic undulation question new algorithm; Uses the FORTRAN language coding, the value simulation 基桩 桩顶 speed (or displacement, acceleration) responds the time interval curve profile; Finally 基桩 builds each kind of profile storehouse to the complete existence question, will use in 基桩 the complete examination service for later. As well as low strain reflection method; The pile body integrity examines 2 words

水泥喷粉深层搅拌桩沉桩问题分析及处理论文

摘要：深层搅拌桩进行地基加固有喷粉和喷浆两种施工方法，设计人员在地基天然含水量大于60％的情况下，从降低地基含水量考虑，常常选用喷粉法。而在天然地基含水量大的情况下采用喷粉法施工，由于流塑状淤泥在喷粉施工时风压气流的作用下，在搅拌过程中因受扰动发生液化，强度来不及形成，造成沉桩。通过施工现场试验，证明改用喷浆法施工的搅拌桩解决沉桩问题是有效的，工程造价变化不大，是可行的。

关键词：路基工程 深层搅拌桩 沉桩 喷浆法

一、前言：

深层搅拌桩经过近二十年的发展，由于施工技术和施工机械的成熟已经被广泛地用于软土地基加固、边坡支护、基坑及堤坝防渗等方面。深层搅拌桩可以增加软土地基的承载力，减少沉降量，提高边坡的稳定性，以及具有快速、经济、有效等特点，而被应用在公路桥头软土地基上，以加快公路的施工进度，消除或缓解桥头跳车等问题。其施工方法分为喷粉和喷浆两种方法。设计人员在地基天然含水量大于60％的情况下，从降低地基含水量考虑，常常选用喷粉法。由于地质条件千变万化，其中若存在淤泥含水量过大，采用喷粉法则可能出现沉桩问题。以下通过对采用喷粉法出现沉桩工程问题分析及提出处理方法与同行探讨。

二、工程实例

1、工程简况

某高等级公路在K9+753~K10+836桥头186m采用水泥喷粉桩处理，水泥喷粉桩按正三角形布置，桩径采用50cm，桩距，平均桩长10m，水泥掺入比15%，即每延米50kg水泥，标号425#。施工单位在施工配套设备进行标定、试桩方案经过监理单位和业主单位同意的情况下采用喷粉法进行试桩试验，共试59根，其中的21根桩发生沉桩，沉桩深度一般为不等。

2、沉桩原因分析

水泥深层搅拌桩加固机理是通过水泥的水解和水化反应、水泥水化物与土颗粒之间的离子交换和团粒化作用、凝硬作用、碳酸化作用等一系列化学反应而成为具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥土桩体。因此，可从地质、施工工艺两方面来分析沉桩原因。

地质方面，由于各地质层土质的差异而产生水泥加固土的效果不同，一般认为含有高岭石、多水高岭石、蒙脱石等粘土矿物的软土加固效果较好，而含有伊里石、氯化物和水铝英石等矿物的粘性土以及有机质含量高、酸碱度（PH值）较低的粘性土加固效果较差。各地质层的含水量的不同，也是引起水泥和土一系列化学反应而形成强度的速度不同的原因。

施工工艺方面，水泥与土搅拌不均匀，甚至水泥与土无法混合。这与施工机械的各施工参数有关，如钻进速度、钻头转速、提升速度、喷粉压、水泥用量等有关。必须通过试验桩根据不同地质层、不同土质、不同土压力找到合适的施工参数，加以严格控制，使桩体均匀，防止缩颈、断颈等现象。

1）地质方面

在第一次试桩的一排7根桩中，靠路线前进方向右侧有4根桩沉桩。在试桩后第七天对其中两根进行抽芯检测，发现桩体上均有两段水泥明显不凝固。在试桩后第十天对发生沉桩的地质进行补勘，具体地层由上至下为：

①填砂：河砂，层厚为.

②粉质粘土：灰黄、灰褐色，可塑，稍湿～湿，随深度增加渐变为软塑状，层厚为。

③淤泥：深灰、灰黑色，软塑～流塑，饱和，粘性强，滑腻，岩性均一，底部含腐殖物，层厚为。

④淤泥质粘土：灰、青灰色，软塑，饱和，粘性较强，均匀，层厚为。

⑤淤泥夹砂：灰、青灰色，软塑，含较多中粗砂，含量在30%～50%，松散状，层厚为。

⑥砂层：浅灰色，稍密～中密，饱和，以粗砂为主，含粘性土，级配良好，层厚为。

⑦粉质粘土夹砂：灰黄、棕黄色，软塑，湿，含量在20%～50%，岩性不均，层厚为。

⑧砂层：以中粗砂为主，灰白、灰黄色，中密，饱和，含粘性土，级配良好，层厚为。

软土物理力学指标很差，淤泥平均含水量为90%，天然孔隙比，直快剪C=，φ=。

从以上地质补勘分析，主要有以下原因：

（1）由于该段淤泥含水量为90%，而喷粉（50～60kg/m）后水泥在桩体内吸水是有限的，参照相近项目试验结果可知，短期内水泥加固土含水量减少量低于水泥掺入比，也就是该段淤泥经水泥加固土的含水量仍为75%以上，搅拌时的土和水泥还是处于流塑～软塑状，压缩模量小，抗剪强度低；喷50～60kg/m水泥9m后增加4500~5400KN自重力。处于流塑～软塑状水泥加固土压缩模量小，自身自重引起桩压缩量就大；水泥加固土抗剪强度低自身自重引起侧向挤出量大；

（2）桩身周围土受扰动土体下沉后，土对桩侧表面产生向下的负摩阻力。当土和水泥还是处于流塑～软塑状、压缩模量小、抗剪强度低时，在负摩阻力的作用下发生沉桩。

（3）该段淤泥的灵敏度大，灵敏度是原状试样的无侧限抗压强度与相同含水量重塑试样的无侧限抗压强度之比。从试桩现场，试桩桩位砂垫层表面挤压出来的`淤泥很稀，表明其重塑后强度很低，灵敏性高。

（4）喷粉在桩体内吸水，引起桩体周围土体孔隙压力消散、产生下沉，短时间增加对桩体的负摩阻力，而此时水泥加固土的强度很低且增长慢。

总的来说，是在喷粉初期，水泥加固土的强度承受不了水泥加固土的自重力和负摩阻力的作用而发生沉桩。

2）施工工艺方面

在施工工艺方面，针对沉桩问题，结合地质情况较差的实际，在施工工艺上找沉桩的原因。试桩时各施工参数（钻进速度、钻头转速、提升速度、喷粉压、水泥用量等）作了有效控制。在第二次试桩52根桩中，采用不同钻进速度、不同钻头转速、不同提升速度、不同喷粉压、不同水泥用量进行严格控制。试桩中虽然采用加大喷粉量至75kg/m,仍未解决沉桩问题。

察看试桩现场，试桩桩位砂垫层表面存在大量淤泥，据分析软塑～流塑状淤泥是在喷粉施工时风压气流的作用下，搅拌过程中因受扰动发生液化，液化的淤泥上涌至地表面，造成桩体范围内淤泥质的减少而沉桩。

增加喷粉量解决不了沉桩问题的原因在于：

（1）增加喷粉量即增加桩体自重力；

（2）增加喷粉量导致喷粉在桩体内吸水量增加，引起桩体周围土体孔隙压力消散加快、产生下沉，短时间对桩体的负摩阻力增大，因增加喷粉量水泥加固土的强度提高不显著，在喷粉初期，水泥加固土的强度仍承受不了水泥加固土的自重力和负摩阻力的作用而发生沉桩。

3、处理方法

通过以上分析，沉桩是由于在喷粉初期，土体受扰动，水泥加固土的强度承受不了水泥加固土的自重力和负摩阻力的作用而发生沉桩。改用在水泥浆液中加入适量的早强剂喷浆法施工可以解决喷粉法施工成桩初期水泥加固土的强度承受不了水泥加固土的自重力和负摩阻力发生沉桩问题。主要原因：

（1）早强剂可以使水泥加固土的强度迅速提高，而早强剂在水泥浆中搅拌可以较均匀；

（2）水泥浆液注入土体发生水泥的水解和水化反应、水泥水化物与土颗粒之间的离子交换和团粒化作用、凝硬作用、碳酸化作用等一系列化学反应而成为具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥土桩体时，浆液本身存在足够水，不需吸收天然地基的水，并未引起桩体周围土体孔隙压力消散、产生对桩体的负摩阻力。

因此，改用喷浆法施工并在水泥浆液中加入适量的早强剂，以解决喷粉法施工成桩初期水泥加固土的强度承受不了水泥加固土的自重力和负摩阻力的作用而发生沉桩的问题。

喷浆施工参数：

成桩直径： 50㎝

钻进速度： 控制在2～3档（30～50cm/min）

电流表读数： 进入持力层I≥60A

桩底持续喷浆搅拌时间： ≥30s

提升喷浆速度： ≤30cm/min

喷浆压力： ～

水泥浆水灰比：

早强剂掺量（水泥掺比）：

水泥浆搅拌时间： ≥30min（每拌）

喷浆搅拌桩施工工艺按中华人民共和国交通部发布《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》JTJ017-96关于加固土桩技术规范进行。全部穿过淤泥进入持力层50㎝。

以上施工参数进行现场试桩，试桩七天后进行桩体抽芯检测，从桩体抽芯结果来看，成桩连续性与完整性均较好，无沉桩问题。由业主组织设计单位、监理单位和施工单位召开软基处理技术专题会议，决定K9+753~K10+836桥头186m原采用喷粉法施工搅拌桩改为喷浆法施工，原合同单价不变。该段在改用喷浆法施工后，无出现沉桩问题，证明采用喷浆法施工的搅拌桩解决沉桩问题是有效的。工程造价变化不大，经济上是可行的。

三、结语

在高含水量软基中采用深层搅拌桩处理，从降低地基含水量考虑，常常选用喷粉法施工。而当采用喷粉法出现沉桩问题时，改用在水泥浆液中加入适量的早强剂喷浆法施工来解决沉桩问题。经实践证明采用喷浆法施工的搅拌桩解决沉桩问题是有效的、经济上是可行的。

公路工程地质信息 (一)强夯法处理液化地基的施工管理 江苏北部(如徐州、宿迁等)地区广泛分布废黄河泛滥沉积物，一般以亚砂土、亚粘土—细砂为主，埋层浅，地下水位高，天然地基承载力低，在地震作用下易产生液化现象。地基液化是引起构筑物破坏的主要形式，同时该地区又受到我省主要的地震危险带—郯庐地震带的影响，因此在该地区国道主干线京福、徐宿、连徐、宁宿徐、沂淮等高速公路建设中不可避免的遇到大面积液化地基处理问题。根据《公路工程抗震设计规范》(JTJ004—89)，对高速公路必须进行液化地基处理，这是减轻地震灾害的根本性措施。因此，如何控制和管理好处理液化地基的施工，做到既经济有效又安全可靠，对保证高速公路建成后的正常运营、减轻地震灾害具有重大现实意义。 1 液化地基的国内外研究概况 地基液化分析与处理一直是土动力学的主要研究课题之一。液化一词最早见于1920年的《动力冲填坝》用来说明卡拉弗拉斯冲填坝的毁坏。1936年Casagrande首先给出了砂土液化的判别方法——临界孔隙比法。上世纪50年代，各国学者对砂土液化进行了广泛研究，主要包括：砂土液化的机理，砂土液化的预估方法，砂土液化的地基处理等。 所谓液化是指由于孔隙水压增加及有效应力降低而引起粒状材料(砂土、粉土甚至包括砾石)由固态转变成液态的过程。影响液化的因素有：①颗粒级配，包括粘粒、粉粒含量，平均粒径d50；②透水性能；③相对密度；④结构；⑤饱和度；⑥动荷载，包括振幅、持时等。 我国《工业与民用建筑抗震设计规范》(TJ11—78)根据1971年以前8次大地震的数据，参考美国、日本的有关研究成果给出了以临界标准贯入击数为指标的砂土液化判别公式。现行规范《建筑抗震设计规范》(GBJ11—89)通过对海城、唐山地震的系统研究，结合国外大量资料，对原规范进行了修改，采用了两步评判原则，并对临界标贯击数公式进行了修改，使之更符合实际。在国标《岩土工程勘察规范》(GB50021—94)中，对此又进行了补充，给出了液化比贯入阻力临界值和液化剪切波速临界值公式，用来进行液化判别。在公路工程中，基本上沿用上术两步评判原则，采用了临界标贯击数判别方法，并根据公路工程中的研究成果，给出了临界标贯击数的计算公式。这些规范在我国工程界得到了广泛应用。 2 高等级公路可液化地基处理方案的确定。 液化地基处理恰当与否，关系到整个工程的质量、投资和进度。因此其重要性已越来越多地被人们所认识。对于高速公路这样大面积处理可液化土而言，强夯法和干振碎石桩法是首选的处理手段。当全液化地基路段较长，需处理面积大，公路沿线外缘较近范围内无村庄，无重要构造物时，强夯法是比较理想的地基处理方法。 强夯法处理地基是20世纪60年代末Menard技术公司首先创立的，该方法将80…400kN重锤从落距6—40m处自由落下，给地基以冲击和振动，从而提高地基土的强度并降低其压缩性。强夯法常用来加固碎石、砂土、粘性土、杂填土、湿隐性黄土等各类地基土。由于其具有设备简单、施工速度快、适用范围广、节约三材、经济可行、效果显著等优点，经过20多年来的应用与发展，强夯法处理地基受到各国工程界的重视，并得以迅速推广，取得了较大的经济效益和社会效益。 由于强夯处理的对象(即地基土)非常复杂，一般认为不可能建立对各类地基土均适合的具有普遍意义的理论，但对地基处理中经常遇到的几种类型土，还是有规律可循的。实践证明，用强夯法加固地基，一定要根据现场的地质条件和工程作用要求，正确选用强夯参数，一般通过试验来确定以下强夯参数： (1)有效加固深度：有效加固深度既是选择地基处理方法的重要依据，又反映了处理效果。 (2)单击夯击能：单击夯击能等于锤重×落距。 (3)最佳夯击能：从理论上讲，在最佳夯击能作用下，地基土中出现的孔隙水压力达到土的自重压力，这样的夯击能称最佳夯击能。因此可根据孔隙水压力的叠加值来确定最佳夯击能。在砂性土中，孔隙水压力增长及消散过程仅为几分钟，因此孔隙水压力不能随夯击能增加而叠加，可根据最大孔隙水压力增量与夯击次数关系来确定最佳夯击能。 夯点的夯击次数，可按现场试夯得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定，应同时满足下列条件：(①夯坑周围地面不应发生过大隆起；②不因夯坑过深而发生起锤困难；③每击夯沉量不能过小，过小无加固作用。夯击次数也可参照夯坑周围土体隆起的情况予以确定，就是当夯坑的竖向压缩量最大，而周围土体的隆起最小时的夯击数。对于饱和细粒土，击数可根据孔隙水压力的增长和消散来决定，当被加固的土层将发生液化时的击数即为该遍击数，以后各遍击数也可按此确定。 (4)夯击遍数：夯击遍数应根据地基土的性质确定，地基土渗透系数低，含水量高，需分3—4遍夯击，反之可分两遍夯击，最后再以低能量“搭夯”一遍，其目的是将松动的表层土夯实。 (5)间歇时间：所谓间歇时间，是指相邻夯击两遍之间的时间间隔。Menard指出，一旦孔隙水压力消散，即可进行新的夯击作业。 (6)夯点布置和夯点间距：为了使夯后地基比较均匀，对于较大面积的强夯处理，夯击点一般可按等边三角形或正主形布置夯击点，这样布置比较规整，也便于强夯施工。由于基础的应力扩散作用，强夯处理范围应大于基础范围，其具体放大范围，可根据构筑物类型和重要性等因素考虑确定。 夯点间距可根据所要求加固的地基土性质和要求处理深度而定。当土质差、软土层厚时应适当增大夯点间距，当软土层较薄而又有砂类土夹层或土夹石填土等时，可适当减少夯距。夯距太小，相邻夯点的加固效应将在浅处叠加而形成硬层，影响夯击能向深部传递。 3 强夯法处理液化地基的质量控制与管理 施工单位选择 对参与施工的强夯施工单位，各施工标段中标单位要先审查其施工资质、信誉和业绩，并附有前业主对该单位的书面评价报告；任何单位不得将强夯分包给个人施工。各中标单位将经初步筛选合格的施工队伍形成书面推荐报告，经驻地监理审核后，上报主管部门，经批准后方可进场。进场后不得再分包或转包，否则，驻地监理工程师将责令分包单位立即退场，损失自负。 施工准备 编写施工组织设计，经驻地监理组审查，监理组提出书面审查意见，报总监代表审批同意方可施工。 施工管理 (1)施工单位要按设计图要求编制夯点编号图，编号图要清晰、规范、科学。 (2)施工单位必须制定严格的安全管理措施，现场操作人员必须戴安全帽，并对施工机械定期作安全检查。在强夯区四周要设置醒目的危险警告标志和安全管理措施，不允许行人和非施工车辆进入强夯区，以确保操作员、过往行人和车辆的安全。 (3)施工单位要对强夯机械进行编号，每台强夯机械必须持有监理组发放的《施工许可证》方可进行强夯施工。 (4)施工单位除在强夯机械上挂《施工许可证》外，还必须挂有《机械操作主要人员》和《施工技术参数》两块醒目的牌子，进行机械操作的主要人员必须挂牌上岗。 (5)施工单位要制定施工要点供现场人员执行。 (6)铺设垫层前要对原地面进行清表并整平，且要按每20米一个断面，每个断面5个规定测点，测量清表后标高。 (7)用水准仪测量垫层铺设前、后的对应测点标高，初步确定垫层厚度，每20米一个断面，每个断面5个规定测点，再按每断面挖1处深坑，进一步确定垫层厚度(控坑必须在测点位置上)。 (8)垫层宽度按每20米一处用钢尺丈量。 (9)按设计要求进行夯点布置，夯点定位布置用钢尺按100%的频率丈量。 (10)夯锤必须过磅称重。夯击能在强夯施工前必须检测，并满足设计要求。每夯击100次，用钢尺量一次夯锤落距。 (11)施工单位必须及时排出夯坑内积水。 (12)主、副、满夯的间隙时间要根据现场情况作必要的调整，但间隙时间必须满足72小时。需要调整间隙时间由现场监理工程师确定。 (13)遇到不需拆迁的高压电线时，施工单位必须安排集中施工的方案，市高指向供电部门申请临时停电。 (14)施工人员要认真做好强夯施工记录，记录要求清楚、真实。 (15)施工人员必须注意观察已处理路段，发现异常情况及时报告驻地监理组和有关部门。 (16)在强夯区内的构造物必须在强夯完成后，才能进行构造物的下部施工。 4 用强夯法处理砂土液化地基的质量检验评定 基本要求 碎石垫层的碎石规格和质量必须符合设计要求。强夯施工必须按夯击点确定的技术参数进行。以各个夯击点的夯击数作为施工控制数值。 实测项目表 表1 强夯法处理砂土液化地基实测项目表 项次 检查 项目规定值 或允许偏差 检查方法和频率 规定分 1 夯击能 不小于设计 1次/工点查施工记录 15 2 夯击次数 符合设计 查施工记录 15 3 垫层厚度 不小于设计 4处/200m 15 4 垫层宽度 不小于设计 4处/200m 15 5 标贯击数 符合设计 2处/工点 20 6 瑞利波 ≥200m/s 1处/工点 20 注：(1)标准贯入试验，按需3点/5000�且不少于3点进行。孔位随机 布置。特殊地段适当加密。 (2)瑞利波法(SSW)按1点/40m，在中心线两侧各15m处交叉布点。 外观鉴定 (1)填筑碎石垫层前必须清表、整平，无明显凸凹点，整平不符合要求扣2分。 (2)夯坑内积水应及时排除，不符合要求扣2分。 (3)夯后场地应平整，无局部隆起，不符合要求扣2分。 分项工程质量等级评定 (1)分项工程评分在85分及以上者为优良；70~85分者为合格；70分以下者为不合格。 (2)若标贯击数、瑞利波不合格时，则该分项工程不合格，可进行加固处理，再重新评定其质量等级。 5 结语 在京福、徐宿、宁宿徐等高速公路液化地基强夯加固的施工实践中，由于建设、监理及施工单位的高度重视，严格按有关质量要求和“施工指导意见”进行控制，尤其对强夯参数的确定都是经反复试验论证后，选择合适的参数指导施工，使强夯法处理液化地基段达到了设计要求，从已建成的高速公路处理路段的工后路基沉降观测看，处理段液化地基强夯加固达到了预期目的。