搅拌桩法加固软土地基质量缺陷及检测方法探讨

搅拌桩法加固软土地基质量缺陷及检测方法探讨
【摘要】通过对搅拌桩法加固软土地基机理和常见质量缺陷的分析，研究了地质状况和施工工艺的选择对搅拌桩成桩质量的影响，以及常见搅拌桩桩体质量缺陷的类型和形成原因；施工工艺的采用对检测方法的选择要求。

结果表明：根据地质状况合理的选择施工工艺，是保证搅拌桩成桩质量的关键，检测方法的选择对搅拌桩质量的正确评价起着重要作用。

【关键词】搅拌桩;地质状况;质量缺陷;检测方法
【Abstract】Based on the Mixing Technique to reinforce the soft soil foundation mechanism and the analysis to common quality defects,we investigate the effect of the geological conditions and the choice of construction technology on Mixing Technique quality, and common quality defect types and formation reasons of Mixing Technique; The requirements of the selection of construction technology to the test method. The results show that: Reasonablely Choosing construction technology based on the geological conditions is the key to guarantee the quality of Mixing Technique,and the tset method plays an important role in the right evaluation of the quality of Mixing Technique.
【Key words】Mixing Technique；The geological condition;The quality defects;Test method
0.前言
搅拌桩通常用来加固深层软土地基，是采用深层搅拌设备，在设计加固深度范围内，将加固剂（通常采用水泥或水泥浆）喷出与软土充分拌和，经水泥吸收软土中的水分完成一系列的水解、水化反应后，再与土颗粒之间通过离子交换等化学反应，形成具有整体性、稳定性和一定强度的水泥土桩体，从而增大软土地基的承载力，减少沉降量，达到加固软土地基的目的。

深层搅拌桩按其施工工艺可分为喷粉和喷浆两种方法。

1.搅拌桩质量缺陷分析
影响深层搅拌桩成桩质量及质量评价的因素很多，主要是地质状况、施工工艺以及检测方法。

深层搅拌桩常见质量缺陷主要表现在以下方面：桩体出现夹泥、断桩；桩体中心部位强度偏低，有松散或空心现象；桩体顶部松散，自桩顶以下0~1.0m范围内易呈松散块状；沉桩现象。

1.1 桩体出现夹泥、断桩
主要是由于桩体在搅拌过程中钻头提升速度过快，水泥与软土搅拌不均匀。

由于粉状水泥本身缺少渗透作用，水泥与软土没有充分混合，导致桩体中出现夹泥、断桩现象。

因此，在搅拌桩成桩过程中应注意控制钻头的提升速度和进行二次复搅。

另外，水泥浆较粉状水泥具有较强的渗透性，采用浆喷桩施工工艺效果会更理想一些。

1.2 桩体中心部位强度偏低，有松散或空心现象
工程地质状况千变万化，当遇到含水量偏少的土层时，水泥和软土混合后，参入混合的软土含水量，不足以使水泥完全进行水化。

这种情况下，搅拌桩桩体外侧没有完成水化反应的水泥，继续吸收其周围软土中的水分进行水化，水泥水化物的凝胶粒子与其周围的具有一定活性的粘土颗粒发生反应, 形成水泥土的团粒结构, 并封闭各土团之间的空隙, 形成坚固的连结,水泥土逐渐形成强度，使
桩体自外向内形成隔离层，阻碍了桩体外部的水分继续向桩内渗透，影响了其中心部位水泥的继续水化。

另外，在二次复搅时提钻速度较快，水泥与软土搅拌混合物的密实度偏低，也是导致桩体中心部位强度偏低的主要因素。

1.3 桩体顶部松散，一般自桩顶以下0~1.0m范围内易呈松散块状
这是因为在成桩过程中，当钻头提升至接近地表时，因侧向土压力较小，造成搅拌混合后的水泥土密实度偏低。

另外，地表土含水量较低且宜松散，也会影响到水泥的水化作用。

1.4 沉桩现象
主要发生在当地质为淤泥且含水量较高的情况下。

搅拌结束时的淤泥和水泥混合体处于流塑-软塑状态。

搅拌过程中喷出水泥后，增大了水泥土的自重，引起了水泥土向外挤出。

在喷粉初期，水泥土强度形成很慢并且很低，它承受不了水泥土的自重容易发生沉桩现象。

在桩体搅拌时，将适量的粉状早强剂加入水泥中拌匀使用，可以解决成桩初期由于水泥土强度形成缓慢，导致的沉桩问题。

2.检测方法的选择
深层搅拌桩的检测方法很多，最常用的有：截取桩段试压法，低应变反射波法，钻孔取芯法，轻便动力触探法，静载试验法等。

由于各种检测方法采用的检测理念不同，其检测的指标只能反映桩体的某一方面质量，要准确全面的验证桩体的质量，选择合理的检测方法是准确评定桩体质量的一个重要环节。

2.1截取桩段试压法
搅拌桩成桩后达一定龄期，现场开挖出桩体的上部、自桩顶设计标高以下0.5米、1.0米、1.5米位置处，分别截取长度等于桩径的三段桩体。

将其上、下截面整平后再用水泥浆精确补平，然后在专用试验压力机上检测其抗压强度，同时观察桩体喷粉搅拌的均匀程度。

这种方法测试出的数据直观、可靠，但无法检测到桩体的中、下部。

并且受试件自身重量、试件加工精度等因素限制，影响了其推广应用。

2.2 低应变反射波法
低应变反射法是通过低能量瞬态激振方式在桩顶激振，实测桩顶部的速度时呈曲线，通过波动理论分析判定桩身的完整性。

搅拌桩达到一定龄期后，经水泥水化物与土颗粒之间等一系列化学反应而形成具有一定强度的水泥土桩体。

对于桩周软土来说，桩身阻抗明显大于桩周软土阻抗，同时由于水泥搅拌桩长度远大于桩径，符合应力波反射法的理论假设。

在桩顶用尼龙棒（或橡胶锤）垂直施加一个冲击力，由此激发的弹性波沿桩往下传播，当遇到桩身松散、夹泥搅拌不均等能引起波阻抗变化的界面时产生反射。

反射信号被粘结在桩顶的加速度传感器接收，经由桩身完整性检测仪采集、储存，最后应用专用软件进行分析，评价出桩身的完整性。

应用低应变反射波法适用于大批桩体的完整性评价分析，但这种方法只能进行定性分析，不能进行定量分析。

对于粉喷桩，敲击点不宜选择在强度较低的桩中心处。

2.3钻孔取芯法
钻孔取芯法是通过钻孔取芯来检测桩体的长度、完整性、水泥含量、水泥土搅拌的均匀程度和桩身的无侧限抗压强度。

对钻孔取芯法获取的桩体芯样，通过观察判断其搅拌的均匀性、完整性、桩体的长度；通过钙、镁含量滴定试验，检查桩身各段的水泥含量；通过无侧限抗压强度试验，检测桩身的强度。

钻孔取芯法是检测深度搅拌桩最直观、可靠、有
效的方法。

但是，由于搅拌桩直径一般较小，对于桩心强度较低的搅拌桩来说，钻孔位置靠桩心太近，可能取不出芯样；靠桩边缘太近，钻杆偏斜可能会钻出桩身，影响对桩身质量的评定，另外，采用钻孔取芯法，成本费用较高，操作麻烦，不宜进行大批量的检测。

2.4 轻便动力触探法
动力触探试验（简称DPT)，是用10千克的穿心锤在50厘米的自由落距条件下，将一定规格的圆锥形探头贯入桩体中一定深度，并测记贯入过程中锤击数来判定搅拌桩桩身强度的测试方法。

动力触探具有设备简单、测试方便等优点。

在检测中，动力触探试验不仅可以确定桩身的承载力，还能判定不同龄期桩体强度变化和桩身水泥含量均匀性。

主要缺点是触探深度一般不超过4m, 不能反应桩身整体成型及质量状况。

2.5 静载试验法
静载试验法是现场直接在单桩及复合地基顶部逐级施加竖向压力，观测单桩及复合地基顶部随时间产生的沉降，以确定相应的单桩及复合地基竖向抗压承载力的试验方法。

静载试验法是最接近单桩或复合地基在工程实际中受力情况的一种检测方法。

该法检测的结果能准确反应单桩和复合地基的实际承载力，是目前检测单桩及复合地基承载力最权威的方法。

但这种方法操作程序复杂，费时费力，检测成本很高。

3.结论
随着深层搅拌桩法在软土地基加固中应用的推广，对搅拌桩质量控制的要求越来越高。

实践证明，就施工工艺来讲，根据地质状况选择合理的工艺方法是保证搅拌桩质量的关键，对含水量相对较低的软土地基，浆喷桩的成桩质量优于粉喷桩。

而对于桩体质量的检测与评定，则需要采用几种不同的检测方法综合进行。

比较经济、合理的方法是按一定频率采用低应变反射波法检测其完整性，采用轻便动力触探试验检测其承载力，最后通过部分桩体的取芯验证上述两种方法的检测结果。