公路軟土路基水泥攪拌樁質量檢測分析

王正剛

（湖南益陽遠程公路建設有限公司,湖南 益陽 413000）

水泥攪拌樁是一種有效的軟土路基加固方法，能夠有效改善和提升軟土路基承載能力。水泥攪拌樁的均勻性是影響其施工質量的主要因素，同時對軟土路基的加固效果有重要影響。因水泥攪拌樁的均勻性不易有效檢測，而水泥攪拌樁的樁長、完整性和強度能很好地反映出軟土路基的加固效果，因此建立以樁長、完整性和強度為主要指標的軟土路基加固質量檢測和評價體系，對于構建完善的軟土路基公路項目質量評價體系，具有十分重要的意義[1]。

1 檢測項目的選定

根據現行《公路軟土地基路堤設計與施工技術細則》（以下簡稱《技術細則》）,水泥攪拌樁工后質量檢驗要求見表1。

表1 水泥攪拌樁質量檢驗要求對比

從表1可知：現行軟土路基公路建設設計和施工規范對水泥攪拌樁的樁長、強度指標在檢測范圍和檢測標準方面有著明確的規定，對樁身完整性的檢測標準沒有明確規定。

樁身完整性是反映固化劑與泥土攪拌均勻性的主要指標。當樁體不均勻時，受到檢測點和檢測機制的限制，對路基強度和承載力的檢測結果很可能無法反映加固路基的實際承載能力，導致檢測結果失真。

從攪拌樁加固路基的荷載傳遞特點分析，在樁頂以下2～4倍樁徑位置，樁身軸力最大，而在7 m樁長以下，樁身軸力很小，如圖1所示。

圖1 樁身應力變化曲線

由分析可知，樁身完整性和均勻性也是影響路基承載能力的重要因素；樁頂以下2～4倍樁徑位置，由于樁身軸力較大，應一定程度提升樁身強度，增強地基承受荷載的能力[2]。

以砂、粉質粉土為主的軟土路基使用水泥攪拌樁法加固，樁身強度和完整性很容易保證，且水泥攪拌土強度較高；而淤泥或淤泥質土為主的路基使用水泥攪拌樁法加固，由于土質滲透性差等特點，樁身強度和完整性常受到影響，水泥攪拌土強度往往難以達到設計要求；且因各施工路段不同地點泥土土層主體構成差異，導致水泥攪拌樁在各土層中的強度差異較大。因此，在水泥攪拌土強度檢測時，應該根據土質、土層特性，合理制定檢測試驗項目和檢測標準，而現在都是以樁身無側限抗壓強度為標準[3]。

力學性質較差的軟土路基，本應是重點加固處理和檢測評價的對象，但實際上常因這類路段難以采樣，無法獲取抗壓試驗芯樣，而被放棄檢測和評價加固效果。為完善現有的檢測和評價體系，建議對這類路段采用原位標準貫入法檢測，該方法效果可靠，操作簡單，尤其適合多點普測。

在承載力檢測方面，單樁承載力可通過單樁荷載試驗測定，并用單樁承載力特征值表征，因此建議以此作為其質量檢驗和評價指標；復合地基承載力可通過復合地基承載力試驗直接測量得出，能有效反映出路基加固處理效果，因此，建議將其作為路基加固施工驗收性指標[4]。

由分析可知，水泥攪拌樁樁長、樁身完整度和強度均是路基加固效果的主要影響因素，因此應該以這三個指標作為評價水泥攪拌樁質量的主要指標。其中強度指標從兩個維度展開，一是樁身強度，二是復合地基承載力。力學性質較好的軟土路基使用水泥攪拌樁加固，可采用樁身無側限抗壓強度試驗檢測；獲取抗壓試驗芯樣難度大時，可采用標準貫入法檢測。

2 檢測頻率的選定

在保證施工質量和工期的基礎上，為節約檢測成本，應合理減少檢測次數。目前，抽芯檢測和水泥攪拌樁成樁費用標準分別為180元/m、50元/m，荷載試驗費用標準約為10 000元/處，路基交工檢測費用約占建安費的0.5 %[5]。

某項目實況：項目建安費約600萬元，水泥攪拌樁10 000根，樁長平均為12 m。如按表1的檢測頻率，檢測費在40～100 萬元之間[6]。根據施工實踐，檢測預算約3 萬元。結合施工實踐，考慮項目差異和項目在不同施工階段的質量控制差異，建議根據工程實際情況確定抽芯檢測頻率范圍為0.2 %～0.5 %，單次檢測根數在3 根以上。結合該工程具體情況，可以每300～500 m測1處，每標段測3處，驗收性檢測費約為5～12 萬元，處于合理水平。

3 評定指標的選定

水泥攪拌樁質量檢測指標包括樁長、樁身無側限抗壓強度、復合地基承載力，在相關設計規范和設計文件中都已經有明確的規定。而樁身完整性和標準貫入擊數則沒有統一的標準，因此下面將以此為重點展開分析[7]。

3.1 樁身完整性指標的選定

結合以上分析，由于樁身7 m范圍內為承受軸力的主要范圍，因此，樁身完整性指標在這一范圍內應符合公路質量評定標準，保證完整度處于75 %或以上水平，而剩余位置在60 %以上即可。

3.2 樁身標準貫入擊數指標的選定

綜合分析公路工程現場試驗可得，抗壓強度與標準貫入擊數經驗公式為qu＝0.046N＋0.06，相關度R2＝0.83?？箟簭姸扰c標準貫入擊數的關系如圖2所示[8]。

圖2 標準貫入擊數與抗壓強度的關系

依據圖2，經數據計算得出相關系數r=0.9975，另可得Y=86.2248+9.7014X+0.6429X2（X為標貫擊數，Y為承載力特征值）。綜合分析試驗情況和基礎設計規范，給出水泥攪拌樁樁身強度與標貫擊數的關系，見表2。

表2 工程實踐水泥攪拌樁樁身強度與標貫擊數的關系

采用標準貫入法試驗，獲得在擊數為13、17和22擊時的成樁情況如圖3。

由圖3可知，成樁質量情況可描述如下。

圖3 從左至右分別為標準貫入擊數為13、17、22擊時的成樁芯樣

①標準貫入擊數為13 擊時芯樣：樁長8.8 m，短柱狀，呈可塑狀，為淤泥質粉砂。

②標準貫入擊數為17 擊時芯樣：樁長11.5 m，短柱狀，呈軟塑狀，為淤泥質粉砂。

③標準貫入擊數為22 擊時芯樣：樁長13.0 m，短柱狀，攪拌均勻，呈硬塑狀，原狀土為淤泥質土。

由以上分析可知，采用標準貫入法，當擊數在30 擊以下時，標貫擊數無法準確反映兩者關系；且在抗壓強度高于2 MPa的情況下，數據呈現出非常明顯的離散性；而承載力特征值的理論計算值與極限破壞強度值、設計值之間也存在差異。因此，無法確定無側限抗壓強度和標準貫入擊數的關系。

4 樁身標準貫入擊數指標建議值分析

根據理論值修正現場試驗數據，使用試驗數值和規范計算值的均值進行分析計算，得出結果見表3。

表3 水泥攪拌樁樁身強度與標貫擊數的關系（建議）

如表4所示，標貫值不合格的樁，其標貫擊數集中在3～10 擊，芯樣中水泥與泥土攪拌均勻性較差，且水泥含量明顯較低。綜合分析質量檢測數據及不合格樁的質量狀況，以上給出的標準貫入擊數標準，能夠有效反映水泥攪拌樁施工質量，因此，可作為水泥攪拌樁檢測標準[9]。

表4 依托公路工程現場試驗的水泥攪拌樁檢測結果

對比目前的水泥攪拌樁檢測要求，結合以上檢測數據分析，可提出公路工程現場試驗水泥攪拌樁質量檢驗標準，并經工程實踐結果證明，此標準可滿足質量管理要求（見表5）。

表5 公路工程現場試驗水泥攪拌樁質量檢驗要求

5 結論

本文結合某公路工程水泥攪拌樁檢測情況和現行水泥攪拌樁檢測規范和技術要求，對現行檢驗規范中的不足進行了分析，并基于水泥攪拌樁強度和完整性對路基加固質量的重要性，針對一些路段無法獲取抗壓試驗芯樣的實際情況，提出了引入標準貫入法進行樁強檢測的方法[10]。從檢測費用成本角度考慮，本文在保證攪拌樁質量的基礎上，給出了比較合理的檢測頻率，并著重對標準貫入擊數展開了分析，結合攪拌樁檢測結果和質量檢驗要求，給出了滿足水泥攪拌樁檢測要求的標準貫入擊數，基本形成了完善的攪拌樁檢測體系。該體系可滿足軟土路基水泥攪拌樁的質量檢測，對于提高質量控制水平具有較強的現實意義。