淺議水泥攪拌樁質(zhì)量檢測(cè)

李 田 生

(浙江翰達(dá)工程檢測(cè)有限公司，浙江 杭州 310019)

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淺議水泥攪拌樁質(zhì)量檢測(cè)

李 田 生

(浙江翰達(dá)工程檢測(cè)有限公司，浙江 杭州 310019)

介紹了水泥攪拌樁的類型、特點(diǎn)及工作原理，結(jié)合水泥攪拌樁的質(zhì)量檢測(cè)內(nèi)容，從地基土、水泥、粉煤灰、外加劑等方面，闡述了各種材料檢測(cè)取樣的要點(diǎn)，并歸納了檢測(cè)注意事項(xiàng)，以確保水泥攪拌樁質(zhì)量檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

水泥攪拌樁，質(zhì)量檢測(cè)，水泥，地基土

1 概述

在19世紀(jì)80年代～90年代，我國(guó)開(kāi)始普遍應(yīng)用水泥攪拌樁，尤其是沿海的深厚軟土地區(qū)。該地基處理技術(shù)的發(fā)展歷程比較曲折,應(yīng)用初期出現(xiàn)了不少的質(zhì)量問(wèn)題，曾在部分地區(qū)被建設(shè)行政主管部門禁止使用。20世紀(jì)，多層建筑比較普遍，設(shè)計(jì)水泥攪拌樁主要目的是增加提高地基承載力、減少變形和控制沉降，因此多數(shù)用于處理建筑基礎(chǔ)以下一定深度范圍內(nèi)的地基加固。如今，房屋設(shè)計(jì)主要為高層、超高層，其上述用途弱化，常用于深基坑圍護(hù)支擋、止水及被動(dòng)區(qū)強(qiáng)度提升、偶爾用于普通建(構(gòu))筑物地基增強(qiáng)、液化處理和水利、交通路基和邊坡處理等。

2 水泥攪拌樁簡(jiǎn)介

2.1 工作原理及特點(diǎn)

水泥攪拌樁作用機(jī)理比較復(fù)雜，實(shí)質(zhì)是以水泥作為主要固化劑，與土體發(fā)生復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)。它通過(guò)專用機(jī)械設(shè)備將水泥漿(或水泥粉體)噴入待處理的軟土地基，并在噴注的同時(shí)上下攪拌均勻或僅空攪，使水泥與土發(fā)生水解和水化反應(yīng)，生成水泥水化物并形成凝膠體，將土顆粒或小土團(tuán)凝結(jié)在一起形成一種穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)整體(水泥骨架作用)，同時(shí)，水泥在水化過(guò)程中生成的鈣離子與土顆粒表面的鈉離子進(jìn)行離子交換，生成穩(wěn)定的鈣質(zhì)結(jié)構(gòu)，從而進(jìn)一步提高土體的強(qiáng)度，達(dá)到提高地基承載力的目的。用水泥攪拌樁處理軟弱地基效果顯著，施工時(shí)間短、施工工藝簡(jiǎn)單、處理后可很快投入使用。

2.2 水泥攪拌樁分類

水泥攪拌樁按施工工藝分類：根據(jù)水泥水化的化學(xué)機(jī)理，其施工工藝主要有兩種：一種稱為“濕噴”，即先在地面把水泥制成水泥漿，然后送至地下與地基土攪和，待其固化后，使地基土的物理力學(xué)性能得到加強(qiáng)；另一種稱為“干噴”，即采用壓縮空氣把干燥、松散狀態(tài)的水泥粉直接送入地下與地基土拌和，利用地基土中的孔隙水進(jìn)行水化反應(yīng)后，再進(jìn)行固結(jié)，達(dá)到改良地基的目的。目前，我國(guó)水泥攪拌樁施工較多采用“噴漿”工藝。

3 水泥攪拌樁相關(guān)的質(zhì)量檢測(cè)

水泥攪拌樁的使用比較廣泛，但是對(duì)其檢測(cè)要求則顯得無(wú)足輕重，多數(shù)人不了解其具體要求，多數(shù)工地也沒(méi)有詳實(shí)的檢測(cè)資料，如何規(guī)范檢測(cè)十分必要。

3.1 檢測(cè)分類

結(jié)合水泥攪拌樁的形成過(guò)程，水泥攪拌樁可按檢測(cè)地點(diǎn)分：室內(nèi)檢測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和綜合檢測(cè)(如配合比試驗(yàn))；按照施工步驟分：工藝選擇性檢測(cè)和施工驗(yàn)收檢測(cè)。

3.2 檢測(cè)項(xiàng)目

水泥攪拌樁從原材料到地基涉及的檢測(cè)，主要包括以下內(nèi)容。

3.2.1 原材料檢測(cè)

1)地基土檢測(cè)，其主要試驗(yàn)項(xiàng)目有：容重(濕密度)、天然含水率、有機(jī)質(zhì)含量、(粘性土)塑性指數(shù)、(砂性土)顆粒級(jí)配分析，主要檢測(cè)依據(jù)GB/T 50123—1999土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)，此試驗(yàn)也可通過(guò)查驗(yàn)本工程的巖土勘察報(bào)告獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，宜實(shí)測(cè)。

2)水泥，主要試驗(yàn)項(xiàng)目有：細(xì)度(比表面積)、安定性、抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、凝結(jié)時(shí)間、標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量等，檢測(cè)依據(jù)GB 175—2007通用硅酸鹽水泥。當(dāng)某些地區(qū)的地下水含有大量硫酸鹽時(shí)，對(duì)水泥具有結(jié)晶性侵蝕，出現(xiàn)開(kāi)裂、崩解而喪失強(qiáng)度，為此需要選擇抗硫酸鹽水泥，使水泥土中產(chǎn)生的結(jié)晶膨脹物質(zhì)控制在一定的數(shù)量范圍內(nèi)，以提高水泥土的抗侵蝕性。

3)外摻劑，考慮加入外摻劑后的效果，如果單純?yōu)闇p水目的，則使用木質(zhì)素磺酸鈣，如果為提高強(qiáng)度，使用的品種比較多，常用粉煤灰、三乙醇胺、氯化鈣、碳酸鈉、水玻璃和石膏等。實(shí)際設(shè)計(jì)中常用粉煤灰，其試驗(yàn)項(xiàng)目有：燒失量、細(xì)度、需水量比、強(qiáng)度活性指數(shù)等，檢測(cè)依據(jù)：GB/T 1596—2005用于水泥和混凝土中的粉煤灰。

4)拌和用水，采用攪拌樁的項(xiàng)目往往不會(huì)同時(shí)采用其他混凝土樁，故不涉及鋼筋或預(yù)應(yīng)力筋問(wèn)題，主要檢測(cè)其pH值、不溶物、可溶物、氯化物、堿含量、水泥關(guān)于凝結(jié)時(shí)間和強(qiáng)度的對(duì)比試驗(yàn)等，檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)JGJ 63—2006混凝土用水，此試驗(yàn)也可通過(guò)查驗(yàn)本工程的巖土勘察報(bào)告獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。

3.2.2 水泥土配比試驗(yàn)

一般情況下，水泥土強(qiáng)度隨著水泥強(qiáng)度和摻量的提高而提高，但有個(gè)合理區(qū)間，為此，水泥土樁如出于增強(qiáng)用途，必須進(jìn)行室內(nèi)配比試驗(yàn)，達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理效果；其次還要達(dá)到技術(shù)可行，各地土質(zhì)不一，如遇到特殊土如泥炭土、有機(jī)質(zhì)大于5%的土、pH值小于4的酸性土、生活垃圾填土，此時(shí)必須研究水泥與加固土體的適應(yīng)性，此時(shí)也應(yīng)做配比試驗(yàn)。

3.2.3 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

1)輕型動(dòng)力觸探，檢測(cè)時(shí)機(jī)，成樁后3 d內(nèi)，主要檢查上部樁身的均勻性，檢測(cè)數(shù)量為施工總樁數(shù)的1%，且不得少于3根；

2)淺部樁頭開(kāi)挖檢測(cè)，主要檢測(cè)攪拌均勻性，量測(cè)成樁直徑，開(kāi)挖深度宜在停漿(灰)面下0.5 m，檢查數(shù)量不少于總樁數(shù)的5%；

3)靜載荷試驗(yàn)，宜在成樁28 d后進(jìn)行，包括復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)和單樁靜載荷試驗(yàn)。驗(yàn)收檢測(cè)時(shí)，單樁靜載荷試驗(yàn)不少于總樁數(shù)的1%，復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)不少于3臺(tái)，對(duì)于多軸攪拌樁不少于3組；

4)抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，此試驗(yàn)主要針對(duì)對(duì)變形有嚴(yán)格要求的工程，試驗(yàn)應(yīng)在成樁28 d后進(jìn)行，具體過(guò)程為采用雙管單動(dòng)取樣器鉆取芯樣，檢驗(yàn)數(shù)量為總樁數(shù)的0.5%，且不得少于6點(diǎn)。

4 各種材料檢測(cè)取樣要點(diǎn)

4.1 地基土

水泥攪拌樁處理如果是為提高軟弱層土的強(qiáng)度，則應(yīng)選擇處理深度范圍內(nèi)最弱的一層土進(jìn)行配比試驗(yàn)。因設(shè)計(jì)水泥摻入比為水泥與被加固土體的濕質(zhì)量之比，故取樣過(guò)程中不宜破壞樣品結(jié)構(gòu)并采取防止水分揮發(fā)的措施，便于觀察土質(zhì)，測(cè)定天然容重及測(cè)定水分含量。

4.2 水泥

因各地區(qū)土質(zhì)可能差異很大，試配前要注意水泥的品種和強(qiáng)度等級(jí)，具體取樣時(shí)要保證代表性和均勻性。袋裝水泥，每一編號(hào)內(nèi)隨機(jī)抽取不少于20袋，目前較多施工現(xiàn)場(chǎng)采用罐裝水泥，此時(shí)需要依據(jù)廠家的提供質(zhì)保書(shū)明確的編號(hào)在卸料時(shí)分次隨機(jī)抽取，總量至少12 kg。

4.3 粉煤灰

已連續(xù)供應(yīng)的每200 t相同等級(jí)相同種類的粉煤灰為一批次，不足200 t也按一批計(jì)，可連續(xù)取也可從10個(gè)以上不同部位取等量樣品，總量至少3 kg。

4.4 外加劑

依據(jù)外加劑摻量大小，當(dāng)摻量不小于1%時(shí)同品種每100 t為一批次，摻量小于1%時(shí)50 t為一批次。因某一項(xiàng)目往往用量較小，采樣一次基本滿足驗(yàn)收要求。取樣數(shù)量應(yīng)不小于200 kg水泥所需要的外加劑量。

4.5 拌和用水

城區(qū)或近郊工地基本采用市政管網(wǎng)提供的飲用水，可不取樣檢測(cè)，如果在農(nóng)村或偏遠(yuǎn)地區(qū)，通常采用河水、地下水，此時(shí)，要特別注意取水樣送檢，水質(zhì)檢驗(yàn)水樣不少于5 L。

5 檢測(cè)注意事項(xiàng)

1)水泥、粉煤灰、外加劑。取樣必須確保代表性，取樣后要混合均勻，然后一分為二，一份送檢一份留存，以備爭(zhēng)議時(shí)使用。其次在樣品保存過(guò)程中，必須滿足各自的保存條件，注意密封、防止受潮結(jié)塊等，及時(shí)送檢。

2)拌和用水。采樣容器不得受污染，取樣前應(yīng)用待取樣水沖洗三次再罐裝且封閉。地表水宜在水域中心部位距水面100 mm以下采集。地下水應(yīng)在放水沖洗管道后接取，或直接用容器采集，不得將地下水存放于地表后再?gòu)闹腥印?/p>

3)根據(jù)工程需要和土質(zhì)條件，選用不同類型的外加劑，其品種和摻量通過(guò)試驗(yàn)和工程經(jīng)驗(yàn)確定。

4)配比試驗(yàn)。a.當(dāng)主要目的是豎向增強(qiáng)時(shí)，配比試驗(yàn)宜確定7 d，14 d，28 d和90 d的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度，以90 d齡期立方體無(wú)側(cè)抗壓強(qiáng)度為標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度。b.對(duì)于承受水平荷載的加固體，配比宜確定7 d，14 d，28 d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度，以28 d齡期立方體無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度為標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度。c.用于重力圍護(hù)擋墻、止水帷幕、處理液化地基、被動(dòng)區(qū)(塊狀)加固時(shí)，需確定水泥與土的適應(yīng)性即可，必要時(shí)確定7 d和28 d短期強(qiáng)度。d.因齡期越短，強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果離散性越明顯，與標(biāo)準(zhǔn)齡期的強(qiáng)度線性越差，故只在工期緊張時(shí)，以7 d，14 d推算標(biāo)準(zhǔn)齡期強(qiáng)度，在工期允許的情況下盡可能采用28 d，90 d齡期強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果或推算其他齡期強(qiáng)度。

6 結(jié)語(yǔ)

任何一項(xiàng)工程實(shí)體質(zhì)量是關(guān)鍵，軟件資料也不能少，沒(méi)有了質(zhì)量檢測(cè)報(bào)告，工程質(zhì)量無(wú)從談起。水泥土攪拌樁雖是分項(xiàng)工程，其質(zhì)量檢測(cè)報(bào)告同樣是不容忽視的。它在一定程度上可以指導(dǎo)施工，直接反映、檢驗(yàn)工程質(zhì)量，也是工程移交和后期維護(hù)的原始依據(jù)，同樣，處理質(zhì)量問(wèn)題的也離不開(kāi)它，因而任何一個(gè)水泥攪拌樁施工項(xiàng)目都必須重視其作用，按照施工流程恰當(dāng)?shù)剡M(jìn)行各項(xiàng)質(zhì)量檢測(cè)，收集檢測(cè)報(bào)告。

[1] JGJ 79—2012，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].

[2] JGJ/T 233—2011，水泥土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程[S].

Discussion on cement-mixing pile quality detection

Li Tiansheng

(ZhejiangHandaEngineeringDetectionCo.,Ltd,Hangzhou310019,China)

The thesis introduces cement-mixing pile types, features and working principles. Combining with cement-mixing pile quality detecting contents, starting from aspects of foundation soil, cement, fly ash and additive, it describes various materials detecting and sampling points, and summarizes detection matters, with a view to guarantee the cement-mixing pile quality detecting accuracy.

cement mixing pile, quality detection, cement, foundation soil

1009-6825(2017)06-0089-02

2016-12-16

李田生(1973- )，男，工程師

TU472.36

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