水泥搅拌桩不合格原因分析及应对措施
2016-04-08李家稳
李家稳
(昆山市水利建筑安装工程有限公司， 江苏 昆山 215300)
水泥搅拌桩不合格原因分析及应对措施
李家稳
(昆山市水利建筑安装工程有限公司， 江苏 昆山215300)
本文对苏州市倒萨浜套闸工程水泥搅拌桩检测过程中出现的不合格问题进行了分析，查找出了问题的主要影响因素，并采取相应整改措施进行处理，确保了检测结果的科学性和准确性。
水泥搅拌桩； 不合格； 原因； 分析
1 工程概况
倒萨浜套闸工程是苏州市七浦塘拓浚整治工程常熟段五标一子单位工程，其内外闸首均为单孔4m、闸室长30m的钢筋混凝土坞式结构，配平面升卧式钢闸门。
工程地基采用水泥搅拌桩，设计桩径60cm，桩顶高程-0.75m，桩底高程-10.00m，桩长9.25m，桩中心距110cm(正方形布置)，水泥采用42.5强度等级的普通硅酸盐水泥，推荐掺量为15%，搅拌桩桩身水泥土28d抗压强度不小于1.2MPa，设计单桩承载力95kN，复合地基承载力90kPa。水泥搅拌桩数量1099根，施工单位自检数量6根。
2 工程地勘情况
倒萨浜套闸工程J25048动探孔地质勘查资料显示，主要地基为31土层，层顶高程为2.73m，层底高程为-9.47m，土质为灰色淤泥质粉质黏土，标准贯入击数为3，土壤含水量39.50%，孔隙比1.09，饱和度99.40%，湿密度1.85g/cm3，允许承载力70kPa，搅拌桩土的侧阻力特征值qs为10kPa；其下为34土层，层底高程为-12.57m，灰黄、棕黄夹浅灰色粉质黏土，标准贯入击数为13，土壤含水量23.50%，允许承载力180kPa。
3 施工后检测情况
外闸首水泥搅拌桩检测的1号桩1月21日施工，检测的2号桩2月23日施工。复合地基承载力试验时间为3月4日和5日，龄期分别为42d和40d。
检测结果：1号桩合格，2号桩不合格。终止加荷时总沉降为40.20mm，试验最大荷载为180kN。
4 承载力设计复核
4.1水泥桩单桩承载力特征值计算
根据桩身强度计算单桩承载力：
Ra1=ηfcuAp=0.25×1.35×1000×3.14×
0.30×0.30=95kN
桩身强度折减系数η取0.25，根据当地试验，该配合比水泥土抗压强度90d强度不小于1.35MPa。
根据桩侧阻、桩端阻计算单桩承载力：
Ra2=μpqsl+αqpAp=3.14×0.60×10×9.25+
0.40×70×3.14×0.30×0.30=182kN
桩端端阻力发挥系数α为0.40。
由于Ra1 4.2复合地基承载力计算 桩土置换率： m=Ap/A=3.14×0.3×0.3/(1.1×1.1)=0.23 复合地基承载力： 0.30×0.30)+0.20×(1-0.23)×70=90kPa 桩间土承载力发挥系数β取0.20。 经重新计算，计算结果与设计提供的单桩承载力和复合地基承载力一致。 5.1基坑表面土质含水量较高 基坑31层土为淤泥质粉质黏土，天然含水量为39.50%，含水量较高。由于其土质渗透系数为9.70E-7，水分极不易从土体中排出。加上基坑四周未挖排水沟，且无明沟排水措施，降雨对基坑影响很大，再加上外河七浦塘高水位(一般水位3.20～4.00m左右，水头差4.00m左右)长时间渗透影响等，所以土质含水量一直很高。 通过降排水措施减少土体含水量，使土质从流塑状态转变为可塑状态，增加桩间土质承载力及桩与土之间的摩擦力，从而提高复合地基的承载力。 随后，布尔走开了。伏尼契想到要赔钱的话，家里又要增加一大笔支出。她把书本翻了过来，瞅了一眼定价，被吓了一跳，竟然是她家两天的生活费。 5.2设计龄期和检测龄期不同 承重水泥搅拌桩设计时取90d龄期为标准龄期进行承载力计算，只针对起支挡作用承受水平荷载的搅拌桩，考虑其开挖工期影响，水泥土强度可取28d龄期为标准龄期计算。根据水泥土强度增长规律，强度值随龄期的增长而增大。龄期超过28d后，强度仍明显增长；龄期超过3个月后，水泥土强度增长缓慢。而在实际施工过程中，由于工期因素，常常不足90d就进行静载试验，此时的桩身强度不能达到设计的90d强度实际值，往往会出现因桩身强度不足导致承载力不足的情况。 5.3室内试验养护条件和现场地下实际养护条件不同 水泥土强度是指配合比相同的室内加固土试块，边长为70.70mm的立方体在标准养护条件下90d龄期的抗压强度平均值，标准养护的温度为20±1℃，而在实际施工现场，特别在地下水位高的地下，桩身环境温度往往为几摄氏度，桩身水泥土强度增长速度随养护温度的增加而提高，所以实际桩身强度增加缓慢，甚至出现停止增长的情况。往往出现实际桩身强度达不到室内试验标准养护下的试块强度值，承载力不足的状况。 5.4检测单位采用的承压板规格错误 检测单位采用近似方法进行检测，选用1.20m×1.20m承压板，最大作用力F=kFk=2×90×1.20×1.20=259kN。这种检测方法影响了检测结果。按照《建筑地基处理技术规范》(JGJ 79—2012)规定，承压板面积应该为单个桩所承担的处理地基面积。闸首位置的桩间距为1.10m×1.10m，正方形布置，那么承压板的尺寸应该为1.10m×1.10m的正方形。试验桩布置在承压板的中心位置。实际加载作用力标准值F=kFk=2×90×1.10×1.10=218kN。选用(1.20×1.20)m2的承压板，实际施加作用力计算方法应该为F=kFk=k[mRa/Ap+β(1-m)fs]=2×[0.23×95/(3.14×0.30×0.30)+0.25×(1-0.23)×70]=225kN。 实际上，增加了承压板的尺寸也增加了沉降影响深度，根据土力学知识，对于筏板基础，其沉降影响深度一般为基础宽度的1.50倍；对于条形基础，其沉降影响深度一般为基础宽度的3倍。因此，增加了承压板的尺寸，试验的沉降量也会变大。 5.5选用的褥垫层厚度不够 5.6终止加荷条件选择错误 检测单位依据《建筑基桩检测技术规范》(JGJ 106—2003)，对于荷载—沉降曲线呈陡变形时，累计总沉降量大于40mm，可以终止加载。检测单位忽视了基桩和复合地基的区别。桩基础属于深基础，考虑桩的侧壁摩阻力和端部摩阻力，不考虑桩间土的承载力。应依据《建筑基桩检测技术规范》(JGJ 106—2003)附录B中的规定：累计沉降量大于承压板的宽度的6%方可终止加载。所以累计沉降量的最大值为s=1.10×6%=6.60cm，比基桩标准多2.60cm。 5.7水泥搅拌桩不垂直 终止加荷后对现状用千分表进行观测，发现东南位置1号、西南位置2号沉降量明显低于东北位置3号、西北位置4号沉降量，沉降不均匀。经与检测单位商量，重新清理桩头，千斤顶加载中心基本与桩中心一致，排除了偏心加载的可能性，最终判断是水泥搅拌桩不垂直引起的不均匀沉降。 采用管井降排水方案，在倒萨浜套闸基坑布置10组管井，进行基坑降排水工作；适当延长龄期；对桩身进行适当加热提高养护温度；重新选用(1.10×1.10)m2承压板；将褥垫层厚度增加到100mm；将终止加载的累计沉降量调整到6.60cm；将千斤顶位置向南侧移动10cm。 2015年3月12日，重新检测，加载作用力218kN,平均沉降量为10.24mm，检测结果合格，复合地基承载力为90kPa。 水泥搅拌桩的检测方法有很多，目前，常采用的质量检验方法有N10轻型动力触探、浅部开挖桩头检查、静载试验、取芯抗压强度试验等，但最权威、最直接、最准确的检测方法是复合地基的静载试验。 [1]JGJ 79—2012 建筑地基处理技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2013. [2]GB 50007—2011 建筑地基基础设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2011. [3]JGJ 106—2003 建筑基桩检测技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2003. [4]DL/T 5425—2009 深层搅拌法技术规范[S].北京：中国电力出版社，2009. [5]GBJ 145—90 土的分类标准[S]. [6]GB 50021—2001 岩土工程勘察规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2009. Analysis on the reasons of unqualified cement mixing pile and countermeasures LI Jiawen (KunshanWaterConservancyConstructionandInstallationEngineeringCo.,Ltd.,Kunshan215300,China) In the paper, unqualified problems in cement mixing pile testing process of Suzhou Daosabang Sleeve Gate Project are analyzed. Main influencing factors of the problems are discovered. Corresponding rectification measures are adopted for handling, thereby ensuring the scientificity and accuracy of testing results. cement mixing pile; disqualification; reasons; analysis 10.16616/j.cnki.11-4446/TV.2016.01.021 TV553 A 1005-4774(2016)01-0072-035 不合格原因及差异性分析
6 应对措施及重新检测
7 结 语
