试探深层软土地基处理质量检验方法

试探深层软土地基处理质量检验方法
随着我国经济的发展，各类工程建设项目越来越多，对于深层软土地基处理技术水平也越来越高，但是就目前情况来看，在软土地基处理以后还缺乏有效的质量检验方法。

因此做好这方法的研究对促进我国工程建设的发展具有非常重要的意义。

标签：地基处理;软土地基;质量检验;评价方法
在现阶段常用的质量检验方法主要有载荷板试验、复合地基载荷试验、桩基取芯试验等，但是还缺乏有效的质量检验方法，因此，本文中结合工程实例对深层软土地基处理质量检验方面的问题进行探讨，以促进我国工程建设的发展。

1 工程概况
某电厂工程设有主厂房、冷却塔、锅炉房、集控楼、汽机房等建构筑物。

场地地势平缓开阔，电厂区域地貌为南北向长条状缓沟谷冲积洪积平原，场地地基岩土按成因和物理力学性质特征分层如下：①填土，厚度为0.2m～2.1m;②粉质粘土，0～2m厚;③卵石，厚度0.3～60.9m;④残积土，可塑～硬塑，厚度为0.3～48m;⑤含角砾粉质粘土，可塑——硬塑，厚度为0.25～57.4m;⑤1含角砾粉质粘土，饱和，流塑——软塑，本层为软弱土体，勘察过程中钻杆可自动下沉，标贯击数不足1击，力学性质极差，该层主要分布在灰岩顶面或上部的溶蚀沟槽或溶蚀洞穴和裂隙中（为土洞充填物），分布不连续，较无规律，埋深和厚度变化较大，埋深在18.5～82.4m之间，厚度在0.4～6.95m，平均3.28m，试验区该层埋深为31.1～34.7m，厚度为4.0～6.95m;⑥灰岩：灰黑色。

本建构筑物采用天然地基，以第④层残积粘性土及⑤含角砾粉质粘土作为持力层，但场地局部区段持力层下卧⑤-1含角砾粉质粘土软卧层（为土洞充填物），力学性能极差，若不加处理，天然地基的沉降变形及承载力难以达到设计要求。

设计采用高压旋喷桩地基处理，在大面积正式施工前进行了高压旋喷桩地基处理试验，以确定加固效果及相关施工参数，试验区设在主厂房区，面积为12m×12m 试验区域。

2 试验区地基处理设计要求
设计单位选择主厂房区一块12×12m2的区域作为试验区，布设了9×9=81根高压旋喷桩，桩间距1.5m，设计要求对⑤1层含角砾粉质粘土进行高压旋喷注浆法处理，为确保加固效果，对该层层顶以上及层底以下各2米范围内采用高压旋喷注浆加固，技术参数要求如下：①采用单重管高压旋喷注浆法进行地基处理，经高压旋喷注浆后形成的旋喷桩桩身直径均不得小于600mm;②高压旋喷注浆采用32.5级及以上普通硅酸盐水泥，水灰比1∶1～1∶1.5;③高压旋喷注浆压力应大于25MPa，提升速度为0.2～0.25m/min，旋转速度为15～30r/min;④经高压旋喷注浆后形成的旋喷桩身压缩模量不小于100MPa，复合地基压缩模量10MPa，
地层情况见（图1）。

图1 试验区工程地质剖面图
由于深层软土地区高压旋喷注浆地基处理缺乏地区经验，为确保设计施工能达到预期要求，在试验区南半侧布设了4个深层土体注浆孔，采用注浆加固技术，为节省造价，注浆采用水泥与粉煤灰混合材料（水泥∶粉煤灰=1∶1），水泥比1∶1～1∶0.6，注浆孔呈3m×4.5m正方形布设。

高压旋喷试验区施工质量检验方案本次地基处理为深部软弱土加固，现行的电力系统地基处理规范常用的质量检验方法均不适合于本场地，如载荷试验、深层载荷板试验、复合地基载荷试验、单桩载荷试验，因地基处理的软弱土层⑤1埋藏深（位于地表下31.1～34.7m）均无法使用。

旋喷桩位于深部土层，无法开挖检验桩体的垂直度及形状，旋喷桩体的中心点难以准确定位，桩径小（仅600mm）及钻孔偏斜和桩的倾斜等因素无法按桩取芯方式对高压旋喷桩准确取芯。

检索了国内相关资料，也未能找到适合本场地的施工质量检验方案。

应业主要求，我院召集岩土设计、施工、桩基检测、监测、物探、岩土勘察及土工试验各工种技术负责人，提出按一定间距布置钻孔，随机取样，采用以钻探取样、标贯、土工试验的工程地质评价方法为主，物探为辅，对复合地基的质量进行综合评价，该质量检验方案获得业主及设计单位的同意，具体方案如下：
2.1工程地质评价方法
采用钻孔取芯结合室内试验，利用统计手段计算出加固地层的复合压缩模量。

即在加固区布置钻孔，对加固后的⑤1层进行标贯及取样，土样进行土工试验，对旋喷桩芯样进行抗压强度试验及压缩试验，再计算出复合地基压缩模量。

2.2利用跨孔法测定土层（⑤1软弱层及其上覆土层）剪切波速，评定加固效果。

剪切波（S波）速度是岩土重要力学指标参数之一，通过S波速度值的对比，可以直观看出加固效果，对加固层⑤-1层与上覆地层⑤的S波速度值的对比也可定性评价加固效果。

本次试验区检验钻孔共计4组12个，其中压力注浆区布置2组6个，非注浆区布置2组计6个孔，取芯钻孔按一定间距布置，南北区中部设置3个波速测试震源孔，见（图1）。

3 试验区质量检验效果与分析
3.1室内土工试验
3.1.1各土层压缩模量
根据土工试验总表，對软弱层⑤1层加固段桩间土及上覆土层⑤或④的各压力段的压缩系数、压缩模量进行统计，并对软弱层⑤1层加固段的桩间土压缩模量按注浆区与非注浆区分别进行统计，用以分析压力注浆对桩间土的加固作用，
统计结果详表1。

表1 各区段桩间土压缩模量（MPa）统计表
根据上表统计，⑤1层软弱层经过高压旋喷桩及压力注浆的挤密、置换等作用，与勘察报告提供的土层性质相比，加固后土层性质各指标明显变好。

⑤1层加固段内，注浆区与非注浆区的桩间土的压缩模量相比，前者也有明显的提高。

3.1.2高压旋喷桩桩体芯样抗压强度及压缩模量
根据“室内桩芯抗压及压缩试验成果表”，统计水泥土的压缩模量标准值为114.16MPa>100MPa，达到设计对桩芯压缩模量不小于100MPa的要求，统计样本10个。

J2（6#桩）及J13（44#桩）水泥土芯样试件在潮湿状态下的抗压强度代表值分别为4.40MPa、4.33MPa。

3.1.3复合地基的压缩模量：加固段⑤-1层复合地基的压缩模量计算公式
其中m为置换率，设计要求取m=0.1256（注：实际置换率无法开挖检验）
计算得复合地基的压缩模量Esp=18.56MPa>10MPa。

处理后复合地基的压缩模量达到设计要求。

3.2标准贯入试验
以下按加固前后的⑤1层进行统计，见表2。

表2 土层标准贯人试验指标统计表
根据上表统计，⑤1软弱层加固后的标贯击数18～38击（21次），平均25击，标准值为N=23.4击，深度修正后15.5击，大大超过地基处理前的标贯击数0.7击（平均值），说明⑤1软弱层经过高压旋喷桩地基处理及压力注浆后，该层力学性质大大得到改善。

4 结语
对深层软弱土层地基处理，目前尚无有效的质量检验方法，采用以钻探取芯、标贯、室内土工试验评价方法为主，物探剪切波速试验方法为辅，对复合地基的质量进行综合评价是有效质量检验方法，可在类似工程中使用，该质量检验方法在后续大面积地基处理应用获得成功，对促进我国工程建设质量的提高具有非常重要的意义。

参考文献：
[1]郑东.软土地基处理施工工艺及质量检验方法研究[D].2006
[2]汤海英，杨洪猛.软土地基检测及处理方法[J].城市建设理论研究，2013（45）.。