合杭高速公路芜宣段全长56.78KM,软基段22.5KM,占路线总长的40%,软土分布区地处长江水系,区内地表水系发育:该区气候属亚热带湿润季风气候区,四季分明,雨水多而集中。该区软土为第四系河漫滩堆积物,均匀性很差,软土层分布厚度从2m~25m不等。根据设计,所有桥梁的台背及小型构造物的基底、两侧均需进行数量不等的粉喷桩处理。全线粉喷桩处理共约160万米,深度从8m~15m不等。
因为粉喷桩属隐蔽工程,工序环节多,本工程时间紧,任务重,作业班组多,施工控制难度较大。在粉喷桩进行交工验收时,结合并参考了省内外几条高速公路软基处理的有关经验,并邀请设计单位及有关院校专家参加讨论。从本工程的实际出发,制定了一套检测和评定方法 。
1.粉喷桩质量控制标准
结合芜宣路的地质特点,首先制定粉喷桩质量控制的标准,它们是施工控制的关键,也是最终要检测的主要指标。
表1 粉喷桩质量控制标准
序号
检查项目
单位
规定值或允许偏差
1
桩距
mm
±100
2
桩径
mm
不小于设计
3
钻杆倾斜度
%
≤1
4
桩长
m
不小于设计
5
每米桩长水泥用量
kg
±2.5
6
桩体无侧限抗压强度(换算成90d)
MPa
0m~5m≥1.0
5m~10m≥0.7
10m~15m>0.5
7
单桩或复合地基承载力
MPa
满足设计要求
2. 粉喷桩的检测方法
2.1 桩距 桩径及钻杆倾斜度的检测
在每处粉喷桩施工过程中,随机按规定频率用吊锤对钻杆倾斜度进行现场检测;对已成桩7d的粉喷桩,随机按规定频率挖出桩头,然后用卷尺对桩距、桩径进行检测。
2.2 桩体强度及桩长的检测
2.2.1 对1 对成桩7d大粉喷桩,随机按规定频率进行如下几项检测
(1)破去桩头0.3m~0.5m表层水泥,进行外观检测,主要检测其桩体外观是否圆顺,水泥土搅拌是否均匀;
(1)用轻便触探仪对开挖出来的桩头进行强度检测,根据N10贯入10cm的锤击次数 或N10的连续贯入30cm的锤击次数来判定桩头强度是否合格。不合格的桩,在成桩28d后进行进行钻芯取样检测。
2.2.2 对成桩28d的粉喷桩,随机按规定频率或对有怀疑的桩进行钻芯取样检测,主要有以下几个方面。
(1)检测桩体粉喷是否均匀,桩体有无断粉现象,桩长是否达到设计要求;
(2)对粉喷桩的芯样进行加工,磨制成等高试件做无侧限抗压强度,应尽可能在芯样上、中、下三个部位各磨一组,一组三个试件,用三个试件的代表值评定强度。
根据以上的检测结果确定单桩的质量等级。
2.3 单桩和复合地基承载力检验
对某一场地施工质量有疑问时,最终可以采用静荷载试验,检查复合地基承载力或单桩承载力。静荷载试验没场地不小于3点,取3点试验的代表值,检查其是否满足设计要求。
2.4 无损检测
主要在试验路段,用小应变仪和地质雷达对桩基完整性检测,并与取芯对比,发现由于粉喷桩灰剂量小,被胶结的主体为软土,强度值低,与混凝土桩基差别大、无损检测灵敏度低,难以准确判断粉喷桩的施工质量。因此主要依靠取芯检测来评定桩体强度和完整性。
3 粉喷桩施工质量评定方法
3.1 单桩质量评定
通过1.2km试验路段的施工和检测,结合其他几条高速公路的相关经验,制定了粉喷桩单桩质量等级分类标准,以求比较完整、科学地反映单桩的施工质量。
根据粉喷桩施工特点,粉喷桩单桩质量共划分为A类、B类、C类三种等级。
A类桩:
(1)粉喷桩桩长达到设计要求,整体喷粉均匀无断粉现象。
(2)复搅段的桩芯完整且连续,呈柱状(最小长度应大于10cm),复搅段以下,能取出完整的柱状芯样。
(3)粉喷桩上、中、下段强度均满足设计要求。
(4)所取芯样的柱状加块片状取芯率大于90%。
B类桩:
(1)桩长达到设计要求,整桩粉喷局部不均匀,但无断粉想现象。
(2)复搅段的芯样大部分完整,呈现柱状,可制成等高试件做无侧限抗压强度试验,局部松散呈块片状;复搅段以下,能取出芯样,但芯样不完整,呈可塑状。
(3)复搅段强度满足设计要求,复搅段以下有一定的强度。
(4)所取芯样的柱状加块片状取芯率大于80%。
C类桩:
(1)桩长达不到设计要求。
(2)桩体喷粉不均匀,有断粉现象。
(3)复搅段的芯样松散无粘聚,大部分呈块片状状,不能制成等高试件
(4)复搅段以下呈软塑、留塑或取不出芯样。
(5)所取芯样的柱状加块片状取芯率小于80%。
其中:A类为优良桩,B类为合格桩,C类为不合格桩。当定为A类或B类时,必须同时具备该类所述条件;当定为C类时,只需具备该类中任一条即可。
3.2 群桩施工质量评定
对照粉喷桩质量控制标准,根据具体的检测结果,采用百分制对粉喷桩施工质量进行评定。凡总分85分以上(含85分)为优良,70分以上(含75分)~85分为合格,70分以下为不合格。评为不合格工程的场地可选3点做静荷载试验,荷载试验代表值如符合要求可进行下道工序。具体的评定标准如表2。
表2 具体评定标准
评定内容 评定标准或允许偏差 抽检频率 标准分 合格率 得分
桩径(不小于设计) 2% 2
几 桩位偏差±10cm 2% 2
何 桩顶、底标高偏差≤10cm 2% 4
尺 桩长(不小于设计) 2% 2
寸 复搅深度偏差≤20cm 2% 10
垂直度偏差≤1% 2% 2
单桩水泥 总量偏差(不小于设计) 2% 8
用量 每延米水泥用量偏差±2.5kg 2% 10
轻便触探 合格率不低于90%,高于 2% 10
测强 90%按合格计,低于90%计0分
A类桩+B类桩不低于70%,
单桩 高于70%按合格计, 2% 10
等级 低于70%计0分
( 每处不少于5根)
施工检查 记录清楚、完整、
记录 无涂改伪造递交即时 20%
4 结语
4.1 本评定方法既概括了交通部《公路工程质量检测评定标准》中各项指标,又增加了一些施工控制过程的指标,如复搅深度、单桩水泥用量等,对提高工程质量有一定的好处。
4.2 本评定方法着重强调单桩的质量,通过对单桩质量的准确评定,再由点到面、由局部到整体,比较全面何科学。
4.3 单桩质量评定主要通过钻芯取样检测,钻芯频率要适当,布点位置要科学,不同的构造物要采采取不同的布点方法,以保证对群桩评定的代表性。
4.4 通过对该工程160万延米 粉喷桩的检测验收,最终检测结果与监理旁站反映的问题相吻合,其中有4处做了静载试验比较,结果也是一致的,说明该方法对全面科学地评定粉喷桩施工质量是行之有效的。