無損檢測在水泥土攪拌樁完整性檢測技術中的應用思考

于躍 劉永鵬

摘 要 水泥土攪拌樁在軟土地基處理中應用非常廣泛，軟土地基處理效果的好壞，對整個工程質量有著直接影響，而對水泥攪拌樁的完整性進行檢測，是保證工程整體質量的關鍵。反射波法是低應變測定混凝土樁樁身完整性的一種可靠、經濟快捷的檢測方法。以下是無損檢測在水泥土攪拌樁完整性檢測技術中的思考。

關鍵詞 無損檢測;水泥土攪拌樁;完整性檢測技術

引言

自中華人民共和國成立以來，我國就十分重視基礎設施建設。作為一個幅員遼闊的大國，我國南北差異大，有著多種多樣的地質環境，修建公路、鐵路、建筑等設施時需要做好地基處理工作。軟土地含水量高，處理困難且工程量大。水泥土攪拌樁能高效率的進行地基處理工作，為保證地基處理工作的質量，應該確保水泥樁的尺寸、構造、內部結構符合規定要求。

1水泥土攪拌樁的工作原理

水泥土攪拌樁是用來加固軟土地基的工具，通常是將水泥作為固化劑，利用攪拌樁將水泥與軟土混合在一起，從而改善軟土土質，使其成為凝固性好、含水量低的水泥加固土，達到地基處理的要求，應注意要根據土質的不同合理的選取水泥。水泥土攪拌樁的工作方式主要有兩種：①現在地面調配好水泥漿，隨后通過設備送往地下，和軟土進行融合，達到降低軟土地基含水量的目的。②將水泥粉直接通入軟土中，可通過壓縮空氣實現，隨后進行攪拌，使干燥的水泥粉和軟土中的積水發生反應，起到固結的作用。

這兩種方式都對水泥土攪拌樁的質量有著較高的要求，水泥土攪拌樁的尺寸、結構不同會影響軟土的固結效果，因此要做好水泥土攪拌樁的檢測工作[1]。

2常用水泥土攪拌樁完整性無損檢測方法

根據工程規范的要求，對水泥土攪拌樁的檢測主要涉及以下幾點：樁體強度、樁身長度、攪拌樁的完整性。以下將簡要介紹無損檢測的主要方式：

低應變反射波法是無損檢測技術在水泥土攪拌樁完整性檢測的主要應用，在多年的工程實踐中不斷完善和改進，目前已經廣泛應用于水泥土攪拌樁的完整性檢測，具有經濟、方便、高效的特點。低應變反射波法是建立在一維波動理論的基礎上的，且樁身材料彈性性能良好，使瞬態作用在樁頂的激振所產生的彈性應力波只能在樁桿內傳播。假設樁為質地均勻、各向同性的一維線彈性體（樁的長度遠大于直徑，且入射波波長λ大于樁的直徑D），通過用錘子敲擊樁頂作為振源產生應力波，隨后應力波沿著樁身向下傳播，當遇到樁底或樁身缺陷所形成的波阻抗界面，應力波會發生反射和透射，根據反射波的狀態即可分析出阻抗界面的狀況，進而得到檢測結果。根據波動理論得：當應力波遇到縮頸、裂縫、離析、蜂窩、空洞、夾泥、斷樁、二次澆灌面等缺陷時，由于波阻抗變小，反射波與入射波初動相位同相;當應力波遇到擴頸、擴底等缺陷時，波阻抗變大，反射波與入射波的初動相位反相。結合反射波振幅大小、頻率和樁身波速高低、反射波到達時間等可對樁的完整性、缺陷程度、位置等做出綜合判定。綜上所述，使用低應力反射波法進行檢測時應將水泥樁的數據轉變為以下幾點：①水泥土攪拌樁可視為一維桿體;②水泥土攪拌樁樁身材料須視為彈性材料;③水泥土攪拌樁樁身波阻抗可以被識別。

3合理使用低應變反射波法的方式

為保證檢測結果的準確性，要合理的使用低應變反射波法，主要應注意以下幾點：

3.1 合理的選擇波速范圍

根據已有的資料知道：反射波法在混凝土攪拌樁中波速范圍為3000～4000m/s，而在水泥土攪拌樁中波速范圍為1000～2200m/s。從中可以看出，在不同的介質中反射波的傳播速度不同，與混凝土攪拌樁相比，反射波在水泥土攪拌樁中的傳播速度更快。因此，應根據攪拌樁的介質選擇合理的波速范圍。

3.2 合理的選擇齡期進行檢測

通過對統計資料進行對比分析得到以下信息：在28d齡期時，水泥土攪拌樁的實際強度約為設計強度的60%，在90d齡期時能基本達到規范要求。對于檢測效果與齡期的關系來看，他們的函數關系呈正相關曲線，在一定的齡期范圍內，檢測效果可在某一個齡期達到峰值，由于早期的水泥土還未完全硬化，過早的檢測會導致檢測結果不夠準確。所以普遍應在28d齡期后進行檢測。

3.3 合理的選擇樁頂

反射波法檢測會受到障礙物的影響，為保證檢測結果的準確性，應盡量保持樁頂的光滑平整，沒有雜物，這樣既有利于錘子的敲擊，又有利于傳感器接受，若樁頂表面粗糙，應用砂輪片打磨平整，高度和承臺底部一致。

3.4 合理的選擇振源和耦合劑

為了使脈沖的指向性以及穿透能力達到最佳的效果，應合理地選擇振源和耦合劑錘擊。通常使用尼龍錘作為敲擊的工具，尼龍錘的指向性以及穿透能力遠遠強于一般的錘子。耦合劑通常選擇膠狀物或漿狀物，例如黃油、凡士林等，這樣可以有效地減少脈沖損失。

4低應變反射波法檢測技術的缺陷與不足

低應變反射波法具有很多優點，例如經濟性高、檢測速度快、檢測結果可靠等，在水泥土攪拌樁的完整性檢測中被廣泛使用，但同時也存在許多不足。根據現有的數據看來，低應變反射波法會受到環境的影響，導致測量結果不準確，在存在雜物時，脈沖波會受到影響出現紊亂，影響測試結果，經驗波速也會受到例如齡期、水泥種類、土質狀況等因素的影響，導致結果出現偏差。因此，應根據現有的問題，不斷完善數據處理方式，通過結合實際檢測結果，歸納總結現有數據，構建出一套經驗波速和影響因素的相關曲線，這樣就可以準確地找出代表曲線，從而使低應變反射波法更加方便快捷，結果更加準確，實現推廣普及。

5結束語

由于我國的水泥土攪拌樁完整性檢測技術起步較晚，目前還存在著許多漏洞和不足，仍需不斷探索和改進，無損檢測作為此技術的的切入點，需要給予足夠的重視。通過現場大量試驗結果表明，在粉質黏土和含砂的軟弱土地基中，水泥土攪拌樁成樁完整性好，樁體強度增長快，可用低應變法檢測判斷樁體的完整性;在黏粒含量高的淤泥質土中，成樁不連續，樁體強度的均勻性差，低應變法檢測結果的解讀的可靠性受人為因素影響大，不便在工程中應用。

參考文獻

[1] 李淑萍.反射波法檢測水泥攪拌樁的應用[J].青海交通科技，2009（1）：56，58.