CN102409706A - 水泥土搅拌桩桩身均匀性判定方法 - Google Patents

Abstract

一种水泥土搅拌桩桩身均匀性判定方法，其步骤如下：(1)定义：质量系数C1，强度系数C2，桩身均匀性系数M；(2)判定方法。其优点是：本判定方法是一个定量指标，综合反映了水泥土搅拌桩成桩均匀的多种因素，能直接判定搅拌桩是否满足施工技术要；本方法定义的质量系数与强度系数能反映明确的物理意；第一次给出综合了各种因素的定量评价指标，客观、公正方便，可操作性好，评价标准统一，克服了规范中人工肉眼判定结果的随意性；本判定方法直接采无侧限抗压强度试压后的试样，不需另外采取试样，可节省大量的检测费用。

Description

水泥土搅拌桩桩身均匀性判定方法

技术领域

本发明涉及建筑桩基技术领域，具体地说是一种水泥土搅拌桩桩身均匀性判定方法。

背景技术

水泥土搅拌法是适用于加固饱和软粘性土地基的一种新方法.它是利用水泥作固化剂，通过特制的搅拌机械，在地基深处就地将软土与水泥浆强制搅拌，由固化剂和软土间所产生的一系列物理与化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥加固土，从而提高地基强度和增大变形模量。

现行《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002、J220-2002)中规定水泥土搅拌桩的施工质量检验可采用以下方法：

①、成桩7d后，采用浅部开挖桩头(深度宜超过停浆(灰)面下0.5m)，目测检查搅拌的均匀性，量测成桩直径.检查量为总桩数5％；

②、成桩3d内，可用轻型动力触探(N10)检查每米桩身的均匀性.检验数量为施工总数的1％，且不少于3根；

现行《工程地质手册》(第四版)中，有关水泥土搅拌桩的施工质量检验也是类似的规定；

经采用规范及手册中推荐的方法对桩身完整性进行了检测，效果不理想，主要表现在：①水泥土搅拌桩处理软土地基处理深一般在20m以内，在处理深度内不同的土性可搅性并不一样，仅用开挖桩头判定的结果，并不能全面反映整体桩身的情况，而且无具体的指标判定，用目测表述随意性较大，很难客观反应桩身真实的均匀情况；②在淤泥软土中，成桩3d内，可用轻型动力触探(N10)检查每米桩身的均匀性，不可行；在淤泥软土中进行搅拌桩处理时，水泥掺量一般在10％-16％之间，原位成桩后水泥固化速度很慢，由于成桩时已破坏原土结构，而3d内桩体内水泥土并未固化到一定的程度，采用轻型动力触探(N10)的测试结果与成桩前没有明显的变化，甚至击数小于成桩前土层的击数。因此到目前为止还没有一个合适判定水泥土搅拌桩桩身水泥搅拌均匀性的判定与评价方法。

发明内容

本发明的目的是研究一种适用于加固软粘性土地基的水泥土搅拌桩桩身均匀性判定方法。

本发明水泥土搅拌桩桩身均匀性判定方法的原理如下：

1、水泥土搅拌桩桩身均匀性主要取决于送浆的均匀连续性、搅拌工艺的适宜性及地层的可搅性三个因素，为了客观表述与定量判定搅拌桩成桩的桩身均匀性，定义了实测指标：“桩身均匀性系数”，来判定与评价桩身的均匀性。

2、水泥土的特点是具有一定强度且水稳定性好，当同一软土完全搅拌均匀时，其标准强度基本一致；现场水泥土搅拌桩，由于工艺限制，不可能达到完全搅拌均匀，当各项工艺参数均处于理想状态时，可达到相对均匀；当工艺参数或地层特性有一项偏离时，即可能发生拌合不均，水泥多的地方强度显著增大，水泥少的地方强度很小；

各种天然细粒土水稳定性很差，经一次或多次干湿循环，均崩解粉化，当水泥土中水泥掺量少到一定程度时，并不能改变天然细粒土水稳定性差的特性。根据水泥土的水稳定性与强度特性，定义一个合适的指标来判定与评价水泥土桩身水泥拌合的均匀性，是完全可行的。

本发明水泥土搅拌桩桩身均匀性判定方法，其步骤如下：

(1)定义质量系数C1：反映拌合的均匀性，C1值越大说明水泥土拌合越均匀；根据试验结果将C1值划分为四个区间：

不均匀    基本均匀        均匀             很均匀

＜0.60    0.60≤C1＜0.80  0.80≤M＜0.90    0.90≤M≤1.00

当C1≥0.80时说明搅拌工艺适宜性好、地层可搅性好；当C1＜0.60时则说明搅拌工艺适宜性差或地层可搅性差；0.60≤C1≤0.80时，工艺需优化。

获得质量系数C1的方法：

a、按高径比为1截取一节水泥土芯样，两端磨平后，测定无侧限抗压强度；

b、将试样用刀切成直径约10-30mm的块状，过孔径5mm的筛；

c、将筛上样品在105±5℃烘至恒重，取出在干燥环境下冷却至室温称重G1；

d、将试样放入容器中浸泡不少于24小时，过孔径1mm洗筛，将试样中小于1mm孔径的试样洗除，将筛上样品在105±5℃烘至恒重后，取出在干燥环境下冷却至室温称重G2；

e、必要的的情况可重复c-d步骤2-3次；

f、按下式计算质量系数C1

C1＝G2/G1(C1为一不大于1的正数)

(2)定义强度系数C2：反映泵送水泥浆液流量的均匀性及连续性与地层岩性的均匀性。

按试验结果同样将C2值划分为四个区间：

不均匀    基本均匀        均匀            很均匀

＜0.50    0.50≤C2＜0.80  0.80≤C2＜0.90  0.90≤C2≤1.00

当C2≤0.80时，说明浆液泵送能力好，均匀、连续，地层岩性与勘探结果吻合；当C2＜0.50时，说明浆液泵送能力差或地层岩性与勘探结果差异大；当0.50≤C2＜0.80说明浆液的泵送特性需要优化或地层的岩性有一定的波动。

获得强度系数C2的方法：

水泥土桩体实测无侧限抗压强度为σ1；对应的室内配比试验标准强度为σ2；桩身强度与标准试块强度的折减系数为λ。

C2＝σ1/(λ×σ2)(当σ1≤λ×σ2时)

与C2＝(λ×σ2)/σ1(当σ1≥λ×σ2时)

则C2为一恒小于1的正数。λ值可按经验取0.3-0.5，或取试验统计均值。

(3)定义桩身均匀性系数M：

M＝C1×C2由此式可得出M为0-1之间的数。

(4)桩身均匀性系数M的应用：

将M值划分为四个区间：

0-X1(不均匀)、X1-X2(基本均匀)、X2-X3(均匀)、X3-1(很均匀)

按四个区间对应的M值大小划分如下：

0＜M＜0.30(不均匀)、0.30≤M＜0.6(基本均匀)、0.60≤M＜0.80(均匀)、0.80≤M≤1(很均匀)。

本发明水泥土搅拌桩桩身均匀性判定方法的优点如下：

1.本判定方法是一个定量指标，综合反映了水泥土搅拌桩成桩均匀的多种因素，能直接判定搅拌桩桩身质量是否满足设计要求；

2.本方法定义的质量系数与强度系数物理意义明确；

3.实测定量指标M值评价水泥土搅拌桩桩身均匀性综合了水泥土的水稳定特性与强度特性，可以全面客观反映了水泥土搅拌桩桩身搅拌的真实质量；

4.第一次给出综合了各种因素的定量评价指标，客观、公正方便，可操作性好，评价标准统一，克服了规范中人工肉眼判定结果的随意性；

5.本判定方法直接采无侧限抗压强度试压后的试样，不需另外采取试样，可节省大量的检测费用。

具体实施方式

本发明水泥土搅拌桩桩身均匀性判定方法，其步骤如下：

1、用钻机对达到抽芯检测龄期(成桩龄期不小于28天)的水泥土搅拌桩进行抽芯(直径不小于110mm)，按照一定的间距(1m或2m，一般不大于2m)截取岩心试样(样长不小于15cm)密封包装；

2、在室内将野外采取的水泥土搅拌桩芯样按在原位埋深(从小到大)的顺序制备成高径比为1∶1-1∶1.5的园柱状试样(试样两端面不平整度误差不大于0.05mm、沿高度直径误差不大于0.3mm、端面重直于轴线偏差不大于0.25°)；

3、在试验机上(精度为1级、量程满足使用要求)测定试样天然的无侧限抗压强度σ1；

4、按勘察报告的地层埋深资料计算每一地层埋深范围内测得的无侧限抗压强度的数学平均值(除去个别极端值)作为λσ2(在本例中采用)；或采用对应勘察地层的室内配比试验标准强度为σ2与桩身强度与标准试块强度的折减系数λ的乘积，即：λσ2(λ取0.3-0.5，或由试验确定)；

5、按下式计算每个试样的强度系数C2：

C2＝σ1/(λ×σ2)(当σ1≤λ×σ2时)

与C2＝(λ×σ2)/σ1(当σ1≥λ×σ2时)

6、将做完无侧限抗压试验的试样，用刀切成直径约10-30mm的块状，在105±5℃烘至恒重，过孔径5mm的筛，称筛上试样的质量G1；

7、将筛上试样放入容器中浸泡不少于24小时，过孔径1mm洗筛，将试样中小于1mm孔径的试样洗除，将筛上样品在105±5℃烘至恒重后，取出在干燥环境下冷却至室温称重G2；

8、必要的的情况可重复6-7步骤2-3次(在本例中没有重复)；

9、按下式计算每个试样的质量系数C1

C1＝G2/G1(C1为一不大于1的正数)

10、按下式计算每个试样所代表部分的桩身均匀性系数M：

M＝C1×C2由此式可得出M为0-1之间的数；

11、桩身均匀性的判定：

根据步骤10计算所得的M值按下表进行判定；

0＜M＜0.30(不均匀)、0.30≤M＜0.6(基本均匀)、0.60≤M＜0.80(均匀)、0.80≤M≤1(很均匀)

12、综合判定

当一根水泥土搅拌桩中出现一次不均匀时，应判定该条桩不均匀；当一根桩中未出现不均匀，出现二次及二次上基本均匀时应判定该条桩基本均匀；出现一次基本均匀时，可根据桩实际用途及测定的总数判定该条桩为基本均匀或均匀；当该条桩不出现不均匀与基本均匀时，按均匀与很均匀出现的频数确定，以出现频数多的作为该条桩的判定结果；

13、湛江钢铁工程水泥土搅拌桩桩身均匀性判定实例

表中的数据是湛江钢铁工程搅拌试验桩10种类别的桩体芯样实测试验结果。

类别1表中的标准强度(λσ2)采用标准试快强度σ2乘以λ＝0.5的折减系数；

其它类别标准强度(λσ2)均采用各组全部无侧限抗压强度的统计均值。

各组数据数判定结果与肉眼观察非常吻合，说明本定量判定方法可靠，评定结论正确。

芯样均匀性判定试验成果表

芯样均匀性判定试验成果表

Claims (1)

1.一种水泥土搅拌桩桩身均匀性判定方法，其特征在于：其步骤如下：

(1)定义：质量系数；强度系数C；桩身均匀性系数M：

所述的获得质量系数C1的方法如下：

a、按高径比为1截取一节水泥土芯样，两端磨平后，测定无侧限抗压强度；

b、将试样用刀切成直径约10-30mm的块状，过孔径5mm的筛；

c、将筛上样品在105±5℃烘至恒重，取出在干燥环境下冷却至室温称重G1；

d、将试样放入容器中浸泡不少于24小时，过孔径1mm洗筛，将试样中小于1mm孔径的试样洗除，将筛上样品在105±5℃烘至恒重后，取出在干燥环境下冷却至室温称重G2；

e、必要的的情况可重复c-d步骤2-3次；

f、按下式计算质量系数C

C1＝G2/G1(C1为一不大于1的正数)

所述的获得强度系数C2的方法如下：

水泥土桩体实测无侧限抗压强度为σ1；对应的室内配比试验标准强度为σ2；桩身强度与标准试块强度的折减系数为λ；

C2＝σ1/(λ×σ2)(当σ1≤λ×σ2时)

与C2＝(λ×σ2)/σ1(当σ1≥λ×σ2时)

则C2为一恒小于1的正数；λ值可按经验取0.3-0.5，或取试验统计均值；

所述的获得桩身均匀性系数M如下：

M＝C1×C2由此式可得出M为0-1之间的数；

(2)判定方法

将M值划分为划分为四个区间：

0＜M＜0.30，为不均匀；0.30≤M＜0.6，为基本均匀；0.60≤M＜0.80，为均匀；0.80≤M≤1，为很均匀。