攪拌樁取芯影響因素論文
關(guān)鍵詞：
鉆速 施工水平 地下水位 齡期 樁型
1．前言
目前，地基土的加固幾乎所有的工程中都在使用，尤其在軟土地基處理中更需要對地基土進行加固。至于如何加固地基土使承載力能得到提高，在不同的工程和設(shè)計要求下所使用的加固地基土方法也是不同的，但是目前在絕大多數(shù)軟土地基處理中大都使用了水泥攪拌樁加固。水泥攪拌樁加固軟土地基一旦應(yīng)用在工程中又如何對其質(zhì)量進行檢驗和控制呢？在目前的技術(shù)條件下，雖然其檢測方法還不是很成熟，但是最直觀和符合實際情況的檢驗方法就是鉆探取芯。經(jīng)京滬高速鐵路昆山軟土地基處理近800m試驗段內(nèi)攪拌樁的現(xiàn)場取芯情況和室內(nèi)無側(cè)限抗壓強度，再加上先前的一些實踐經(jīng)驗，對攪拌樁取芯的施工工藝和試驗結(jié)論提出了一些建議和意見。同時，在文章中詳細論述各影響因素對取芯的影響。
2．影響因素
2.1鉆機的影響
鉆探取芯過程中用什么型號的鉆機主要影響試樣的完整性，因為對于鉆機來說，不同型號的鉆機主要是立軸的鉆壓和鉆桿的轉(zhuǎn)速不同。在實際檢測過程中應(yīng)首先根據(jù)樁的施工情況，來選擇鉆機；其次，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場目測樁體強度來選擇鉆機的`轉(zhuǎn)速和下鉆壓力。
檢測前期選擇鉆機時由于攪拌樁強度較低，應(yīng)選用立軸最大鉆壓比較小的鉆機型號鉆取，如XY-1型鉆探機。在一定齡期后檢測時，強度小的樁體鉆探可以施加大的鉆壓鉆探，強度大的樁體應(yīng)施加小的壓力來鉆探避免壓碎樁體而取不出完整的芯樣。在這其中鉆速也是一個很難掌握的條件，根據(jù)現(xiàn)場多次取芯經(jīng)驗得出在鉆壓不變的情況下，轉(zhuǎn)速應(yīng)該隨著強度的增加而增大，但是要有限制，否則巖芯就有可能被擰碎。具體操作是如下：
首先根據(jù)水泥樁不同齡期（不同水泥摻量）估計芯樣的軟硬程度，選擇立軸的轉(zhuǎn)動速度，芯樣越硬轉(zhuǎn)速越高。一般鉆機立軸轉(zhuǎn)速有61、163、338、654轉(zhuǎn)/分等幾種，例如無側(cè)限抗壓強度在0.5~2.0MPa范圍內(nèi)的樁體常選用338轉(zhuǎn)/分。
其次鉆頭下鉆速度一般由鉆桿自身重量控制，對于較硬的水泥攪拌樁可用油泵（手動施壓）來增加下鉆速度，在保證芯樣完整性前提下加快鉆進速度。但鉆進前應(yīng)先啟動泥漿泵進行供水，然后開動鉆機。
2.2鉆探水平的影響
鉆探水平主要反映在現(xiàn)場鉆機操作人員的施工水平和樁機的施工方式。操作水平的好壞直接影響攪拌樁鉆出芯樣的無側(cè)限抗壓強度的大小，樁機的施工水平則是鉆探結(jié)果真實與否和準確與否的首要條件。
取芯的位置應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場施工單位樁機的施工情況和現(xiàn)場樁機施工人員的經(jīng)驗來決定，例如樁機打樁方向由南向北，則鉆探取芯位置一般應(yīng)在通過樁中心的南北直徑線上并且在樁心北面，以免下鉆深度到一定位置時由于樁位偏差而鉆出樁體影響檢測質(zhì)量而誤判；另外樁機的施工方式，如是否復(fù)攪也嚴重影響無側(cè)限抗壓強度的大小。但是最重要的還是鉆機現(xiàn)場人員的操作水平，如果現(xiàn)場人員沒有鉆探攪拌樁的經(jīng)驗或?qū)︺@機操作不當(dāng)就會引起芯樣提不出來并且無側(cè)限抗壓強度會降低。
樁號
強度（MPa）
80-7
71-18
10-13
34-23
施工
方式
一次攪拌成型
1.266
1.543
2.162
復(fù)攪成型
2.669
漿噴樁
1.266
1.543
粉噴樁
2.669
2.162
樁號
強度（MPa）
10-9
8-8
64-19
78-4
操作
人員
主要操作手
2.464
1.510
0.953
1.188
助手1#
1.328
1.021
助手2#
2.287
0.920
2.3不同鉆頭影響
鉆頭材質(zhì)和形狀的不同也會影響芯樣的鉆取質(zhì)量和芯樣試件的無側(cè)限抗壓強度，強度對比見下表。
樁號
強度（MPa）
10
11
18
17
鉆頭
金剛石鉆頭
1.907
鑄鐵鉆頭
1.575
大直徑鉆頭
2.842
小直徑鉆頭
2.002
2.4不同地質(zhì)條件影響
由于地質(zhì)條件的不同，取芯芯樣的無側(cè)限抗壓強度也是不同的，存在很大變化，具體對比見下表。
78-4強度隨地質(zhì)變化
地質(zhì)資料
強度（MPa）
粘土0.76-3.6m
1.456
淤泥質(zhì)粘土3.2-16.5m
0.868
粉土夾粉砂2.5-19.0m
0.746
2.5不同樁長、樁布置和樁類型影響
樁長的影響其實也是由于地質(zhì)條件所引起的，樁的布置不同會引起樁間土的擠壓變化較大，這樣的話樁體的凝結(jié)程度和對水分的吸收差別大，樁體的強度就會變化很大，至于漿噴樁和粉噴樁由于工作原理不同，取芯后強度也不同，從上面數(shù)據(jù)可以看出。
2.6不同齡期影響
不同齡期強度變化見下表。
齡期
樁號
強度（MPa）
7d
28d
37-13
1.526
2.379
23-19
1.931
2.320
10-9
1.872
2.464
2.7外界條件
溫度對樁的強度影響比較大，溫度越高強度越高，地下水位越高對水分吸收越充分強度也越高，芯樣在不同條件下保護對強度影響也非常明顯，具體只有在現(xiàn)場取芯時對環(huán)境條件考慮，才能對芯樣強度進行分析和修正。
2.8結(jié)論：
通過鉆芯取樣試驗可以直觀的判定樁體的長度、樁體的連續(xù)性、樁體均勻性；并通過取出的芯樣長度及芯樣的現(xiàn)場目測具體描述來判定樁體的好壞。進一步配合試驗室完成室內(nèi)水泥土的試驗，得出樁體的強度，確定水泥土的強度與齡期及水泥用量的關(guān)系。
(1)為了更為準確地得到真實的數(shù)據(jù)，先后請了三個有檢測資質(zhì)的檢測單位進行鉆探取芯試驗，通過不同的鉆探工藝，綜合分析出一套較好的取芯工藝，鉆探取芯試驗檢測工藝的關(guān)鍵過程是：鉆頭直徑的選擇、水鉆與干鉆的選擇、下鉆速度的選擇、立軸（鉆桿）轉(zhuǎn)速的選擇、芯樣提取方式選擇。本試驗段認為：水泥攪拌樁鉆探取芯鉆頭選用φ89mm硬質(zhì)合金鋼鉆頭、水鉆、下鉆速度一般由鉆桿自身重量控制（對于芯樣較硬的樁可用油泵來增加下鉆速度）、立軸（鉆桿）轉(zhuǎn)速常選用338轉(zhuǎn)/min、芯樣提取前應(yīng)先封口（直徑較大的芯樣更有必要）。
(2)根據(jù)現(xiàn)場取樣記錄表明，粉噴樁與漿噴樁取芯率是不同的，粉噴樁手感強度較高且芯樣較完整，取芯率大；對于不同的土層取出的芯樣的具體情形也是不同的，淤泥質(zhì)土中不僅強度不高、芯樣不很完整、取芯率也小。
（3）鉆探取芯過程中一定要考慮以上因素，全面分析而對芯樣的強度進行修正，盡量使取出芯樣的強度真實可靠。
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