摘 要:文章结合笔者的实际工作经验,主要就高速公路地基处理中复合地基质量检测方法进行了详细深入地探讨,并提出了质量评定标准,以供参考。
关键词:复合地基;质量检测;质量评定;检测方法
1 复合地基质量检测方法
复合地基质量检测内容主要包括地基强度、地基承载力以及成桩质量等,检测方法可采用静载试验、钻探取芯、动力触探、反射波等。
1.1 地基强度检测
可采用十字板剪切试验检测加固前后的软土地基强度,根据测定的地基强度的实际变化值验证地基处理的实际效果。若需要在路堤填筑后检测加固地基的处理效果,十字板试验孔位的布置一般在试验路堤观测剖面上中轴线和两路肩下各设1个孔为宜,并在其周围各预留2~3个检验孔。在路堤填筑之前,先测定天然地基的十字板强度。路堤填筑之后,再按要求分别在预留孔位中检测不同荷载条件下的十字板强度,以检验地基强度的变化,并根据十字板强度测定的结果绘制十字板测定强度随深度的变化曲线。
1.2 地基承载力检测
可采用载荷试验来检验各类复合地基以及单桩的承载力。对于单桩载荷试验,承压板面积与桩的截面积相同;对于单桩或多桩复合地基载荷试验,承压板面积按实际桩数所承担的处理面积确定。
某复合地基砾石桩桩长7m,桩径500mm,设计要求砾石桩单桩承载力特征值为300kPa,单桩 复合地基承载力特征值fspk=150kPa。单桩承载力测试时,承压板直径为500mm,单桩设计承载力特征值换算为压力值后为Ra= 58.9kN,试验最大压力值为117.8kN;单桩复合地基载荷试验测试时,承压板直径1575mm,试验最大加荷值为300kPa。
图1、图2为单桩载荷试验结果,从中可以看出:Q-s曲线没有明显的陡降点,加第一级荷载沉降较快,说明桩头存在松动,加载至单桩设计承载力特征值两倍的荷载时停止加载,桩体没有出现 破坏,满足设计承载力的要求。s-lgt曲线在加载 第一级荷载时出现下弯现象,但幅度不大,各级荷载间的沉降差有一定差异,说明桩体在荷载作用下沉降速率不太稳定,其原因与桩体密实度分布不均匀有关。
图1 单桩载荷试验Q-s曲线
图2 单桩载荷试验s-lgt曲线
1.3 成桩质量检测
成桩质量检测内容包括桩身长度、完整性、 搅拌均匀性、密实度以及桩体强度等,检测方法有钻探取芯、动力触探、标准贯入、反射波、瑞利波等。
钻芯取样主要用于检测桩的强度、桩长和桩的完整性。动力触探、标准贯入主要用于检 测桩身长度、完整性、密实度等。反射波、瑞利波等物理勘探方法方便、快捷,适合大面积检 测。对于数量较大的工程项目,可以用反射波、瑞利波法等配合钻探取芯法,以降低检测费用,减少钻探取芯的工作量。反射波法的基本理论是在桩顶进行竖向激振,弹性波沿着桩身向下传播,当桩身存在明显的波阻抗界面,如桩底、断桩或严重离析等部位,将产生反射波。经接收、放大滤波和数据处理,可识别来自桩身不同部位的反射信息,据此计算桩身波速、判断桩身完整性和强度等级。瑞利波亦称表面波,它是一种能快速无破损测试土的参数的方法,它可以检测地基处理后的整体效果。瑞利波分析法分为三个步骤:一是野外试验,数据采集,确定参数;二是确定试验频数曲线;三是确定土层参数剖面,资料分析。
图3 砾石桩体动力触探曲线
图3为某复合地基砾石桩的动力触探曲线,从中可以看出:砾石桩在不同深度处的锤击数差异较大,从地表往下1.5m范围内,锤击数较少,表示桩体比较松散,承载力较低,贯入度一般为0.5~0.8cm/击;随着深度加深,锤击数逐渐增大,表示桩体逐渐密实,承载力逐渐增大。这是因为砾石桩由散体材料组成,其桩体的承载力主要由桩间土的侧向约束能力来决定,而根据桩间土的动力触探试验可知:由于地表没有上覆压力,受砾石桩施工时振动的影响,桩体周围从地表到1.0~1.5m深度范围内的土体比较松散,对桩体产生的侧向约束能力较小,所以此段桩体承载力较低;随着深度加深,桩间土对桩体的侧向约束力增加。
2 复合地基质量评定标准
2.1 检测龄期的确定
(1)加固土桩检测龄期。《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》( JTJ017) 规定加固土桩强度的标准值是28d龄期强度,这主要考虑了强度获取时间与工程进度的配合,但是加固土的强度要充分发挥是在路堤填到设计高度时,成桩28d基本不需要承担什么荷 载,所以标准强度选28d龄期不太适宜。《建筑地基处理技术规范》(JGJ79) 和《粉体喷搅法加固软弱土层技术规范》 ( TB10114) 均采用 90d龄期的强度作为标准强度;桩体施工完 90d,从目前高速公路路堤施工情况看,路堤可以填到3m左右,该荷载并不算大,稳定计算仍是偏安全的。采用 90d 龄期的强度比采用28d 龄期的强度更切合公路工程的实际。
2.2 质量评定方法及标准
复合地基质量评定方法及标准应易于操作,检测方便,便于大规模开展,可采用综合评分的方法。以加固土桩为例,质量评定可采取百分制,其中累计85分以上为优秀;累计70~85 分为合格;累计70分以下为不合格。对加固土桩的评定项目包括:施工记录及现场量测(满分15)、轻型动探或现场抗压强度(压桩头) 试验(满分15)、钻探取芯(满分50)、静载试验(满分20),如轻型动探或现场抗压强度试验记分标准见表1。
表1
3 结语
(1)复合地基质量检测可采用静载试验、钻探取芯、动力触探、反射波等方法确定地基的强度、承载力以及成桩质量等。
(2)复合地基检测需考虑成桩时间的影响。对加固土桩,现场检测可采用短龄期( 7d、28d)的试验检测数据,按强度增长规律推测长龄期(90d)的强度;对粒料桩,在确定检验标准时,应规定检验时间为成桩30d以后,如因施工条件限制,检验距成桩时间不足30d,其锤击数标准应乘0.8的系数。
(3)复合地基质量评定可采取综合评分方法,通过对不同检测内容按等级评分确定。
参考文献
[1]公路软土地基路堤设计与施工技术细则[S].北京:人民交通出版社,2006.
[2]钱国超,等.高速公路海相软土地基水泥土搅拌桩加固技术[M].北京:人民交通出版社,2008.