水泥攪拌樁承載力檢測頻率的確定及施工質量控制要點

洪布谷，曾凌宇

（廈門象嶼港灣開發建設有限公司，福建 廈門 362600）

0 引言

攪拌樁作為一種有效的軟土地基處理方式，在鐵路、公路、建筑、水利、港口等工程中得到了廣泛應用。但是因為各行業的檢測規定各有不同，同時承載力檢測成本相對攪拌樁生產成本較高，因而在筆者遇到的工程項目中，施工方對承載力檢測數量頗有爭議。本文擬從檢測可靠性、經濟性對檢測方式進行分析，提出0.5%的抽檢頻率是一個比較合理的檢測方案。

1 攪拌樁承載力檢測

1.1 檢驗數量的經濟性分析

假設建設項目攪拌樁數量為1000根，平均樁長10 m，施工成本單價30元/m。按0.5%取樣檢測（0.2%單樁，0.2%復合，0.1%取芯），按廈門地區檢測市場最低價格：單樁及復合地基承載力檢測費為3000元/根，取芯180元/m，攪拌土試樣抗壓強度檢測每次100元。

施工成本：1000根×10m×30元/m=30萬元；

承載力檢測成本：4根×3000=1.2萬元；

取芯檢測成本：10m×180m/元+3個試塊抗壓×100元/個 =0.21 萬元/根。

檢測費用/施工成本=1.41/30=4.7%，即檢測費用占總費用的5%左右，比較符合常規項目的試驗費比率。如果提高檢測率，則施工方檢測成本將繼續上升。

1.2 各行業規范的規定

經過收集整理，就所得各相關規范承載力、取芯檢驗頻率如表1所示，從表中可以看出對承載力檢測各規范還是控制在0.5%以內的，差異最大的在于公路規范對取芯抗壓的強度，要求達到3%取芯率。筆者認為，地基處理的主要任務是解決地基的變形問題[1]，因此個人認為載荷試驗比取芯更有意義。當然為了獲得攪拌樁體的實際情況，進行適當取芯也是恰當的，但宜控制在0.1%～0.2%的抽檢量。

表1 不同行業規范對攪拌樁的檢測規定

1.3 檢驗頻率數理分析

那么從統計學角度，按0.5%檢測頻率是否能較真實反映出攪拌樁成樁質量的真實水平？假設攪拌樁檢驗批取N=1000根，攪拌樁的不合格率Ps分別取1%、2%、5%、10%，抽檢數量n分別為0.2%、0.3%、0.5%、1%、2%、5%，合格判定數C=0即要求每根樁的檢測必須合格，不能有一個不合格品。因為樣本容量n不超過批容量N的1/10，故采用二項分布進行L（P）計算[2]。

從上式可看出，批合格概率L（P）與批不合格品率P有關，與抽檢檢驗數n有關，與批的數量無關，計算結果詳見表2。

表2 批合格概率L（P）統計表

從表2可以看出，如果按經濟性取0.5%的檢查數量，只要攪拌樁合格品率在98%以上則檢測一次性通過率可達90%；若攪拌樁合格品率低于80%，則檢測一次性通過率則在32%以下，有較大的概率將該批樁的質量問題暴露出來。而對于攪拌樁合格品率在98%～80%之間時，則誤判的可能性較大。

1.4 加強其他檢測措施

按表2數據，對于施工合格品率在98%～80%區間的情況，合格、不合格的誤判率都是很高的。這時如果簡單采用增加靜載數量，一方面不經濟，另一方面抽檢越多誤判率越高，如抽檢50根時，即使施工合格品率達到98%，抽檢通過率也只有0.36，誤判機率大對生產方不利。

上述分析可以看出，樁承載力的所謂的“百分之幾”的抽樣規則，并非完全建立在概率統計學基礎上，而是根據樁基工程特點，結合設計、施工、經濟等因素而形成的。為克服上述檢測不足之處，必須堅持施工過程的全面控制，落實監理的旁站，必須采用其他檢測手段給與配合保證，如成樁3 d后，采用輕型動力觸探N10，檢查每米樁身的均勻性；施工過程中必須隨時檢查施工記錄，重點檢查水泥用量、攪拌頭轉數和提升速度、復攪次數和復攪深度等。

2 攪拌土樣的采集

水泥土的無側限抗壓強度fcu是隨著土樣含水量的降低而增大，一般情況下，土樣含水量每降低10%，則強度可增加10%～50%[3]。攪拌樁是針對現場擬處理的最弱層軟土性質來進行配合比設計的，土樣的代表性、真實性至關重要。但是施工單位常忽略了取樣的重要性，所取的土樣無代表性，進而影響攪拌樁的施工質量。如在某項目中水泥土配合比內容為：原材料土含水率32%，水∶水泥∶土為0.5∶1.0∶6.67，其28 d抗壓強度fcu=1.9MPa滿足1.45 MPa設計強度要求。然而實際成樁后進行取芯試壓時卻有較多的不合格品。其中有一個原因就是，施工單位取樣隨意，未取到最弱軟土層土樣。根據地勘報告顯示軟土含水率介于50%～61%，配合比中土樣的含水率才32%（從土的分類講，淤泥其天然含水率大于液限，其含水率常介于50%～60%）。故，試料土必須取樣真實，并在同一地層不同位置至少3處取樣，如果土樣未能保持天然含水率，則應在實驗室加水配置還原。

因而，有的設計文件中提到的水泥摻量為15%，其實應該理解為水泥比的一個估計值，實際配合比中應該取13%～18%進行試配，以防萬一試塊抗壓強度不足，將造成施工拖延。

3 攪拌樁機提升速度的優化

攪拌樁是針對現場擬處理的最弱層軟土來進行配合比設計的，那么對于較好土質，如果采用同等提升速度，該區域的攪拌土的抗壓強度必然遠大于設計值，也就存在優化的空間。由于攪拌機械通常采用定量泵輸送水泥漿，轉速大多又是恒定的，因此灌入地基中的水泥量關鍵是確定攪拌機的提升速度，實際中采用表3尋找最優提升速度，按經驗可獲得5%左右的經濟效益。

表3 攪拌樁提升速度優化試驗表樣表

需要注意的是，土的分層不宜太細，宜根據土樣的代表性分成3層，以利施工。另外按表3取得試驗數據后，相關技術人員應做好交底工作，并監督技術工人的生產落實情況，才有可能在保證質量的前提下獲得相應的經濟效益。

4 攪拌樁樁頂與樁底的質量控制

根據實際施工經驗，攪拌樁樁頂與樁底為薄弱環節，詳見表4（該表數據來源于不同項目不同施工班組）。攪拌樁底部，一般是由于土質較硬，不易噴漿，可在水泥漿與樁端土充分攪拌后，再開始提升。樁頂，則是因為頂端0.5m范圍時覆土壓力較小，攪拌質量較差。依據水泥土樁的加固機理，樁身軸向應力自上而下逐漸減小，其最大軸力位于樁頂3倍樁徑范圍內，因此必須加強樁端質量控制。可通過在場地整平時將標高控制在設計樁頂標高上0.3～0.5m，攪拌樁施工到地面，待基坑開挖時，再將上部0.3～0.5m的樁身質量較差的樁段挖去。監理、施工應對成樁質量隨時檢查，及時發現問題，及時處理，目測樁頭淺部的成樁大致情況，例如成樁直徑、攪拌均勻程度等。

表4 樁體不同部位強度統計表

5 結語

1）通過上述數理統計分析與經濟性比較，對水泥攪拌樁承載力檢測項目，建議采用0.5%檢測頻率。

2）為確保水泥攪拌樁的成樁質量，應對原土取樣、樁頂樁底、提升速度等方面加以控制，同時針對不同土層優化攪拌樁機提升速度可獲得一定的經濟效益。

[1] 《建筑地基基礎設計規范理解與應用》編委會.建筑地基基礎設計規范理解與應用[M].北京：中國建筑工業出版社，2004.

[2] 周福田.質量控制[M].北京：人民交通出版社，2003.

[3] JGJ79—2002，建筑地基處理技術規范[S].