攪拌樁取芯影響因素論文
關鍵詞：
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用在工程中又如何對其質量進行檢驗和控制呢？在目前的技術條件下，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。經京滬高速鐵路昆山軟土地基處理近800m試驗段內攪拌樁的現(xiàn)場取芯情況和室內無側限抗壓強度，再加上先前的一些實踐經驗，對攪拌樁取芯的施工工藝和試驗結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速不同。在實際檢測過程中應首先根據(jù)樁的施工情況，來選擇鉆機；其次，應根據(jù)現(xiàn)場目測樁體強度來選擇鉆機的`轉速和下鉆壓力。
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)場多次取芯經驗得出在鉆壓不變的情況下，轉速應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，選擇立軸的轉動速度，芯樣越硬轉速越高。一般鉆機立軸轉速有61、163、338、654轉/分等幾種，例如無側限抗壓強度在0.5~2.0MPa范圍內的樁體常選用338轉/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限抗壓強度的大小，樁機的施工水平則是鉆探結果真實與否和準確與否的首要條件。
取芯的位置應根據(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量而誤判；另外樁機的施工方式，如是否復攪也嚴重影響無側限抗壓強度的大小。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驗或對鉆機操作不當就會引起芯樣提不出來并且無側限抗壓強度會降低。
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
鉆頭材質和形狀的不同也會影響芯樣的鉆取質量和芯樣試件的無側限抗壓強度，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不同地質條件影響
由于地質條件的不同，取芯芯樣的無側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強度隨地質變化
地質資料
強度（MPa）
粘土0.76-3.6m
1.456
淤泥質粘土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）轉速常選用338轉/min、芯樣提取前應先封口（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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