摘要：水泥搅拌法属于新型地基处理技术，当前关于检测方法缺乏系统性研究。此次研究基于在建项目，对水下深层水泥搅拌法复合地基设计特点与结构类型进行调研分析，同时分析具体的地基检测方法，比较分析不同方法的优势与不足。
关键词：水下深层水泥搅拌法；复合地基；检测方法
深层水泥搅拌法属于常见软弱地基处理方法，由天然地基和水泥土加固体形成复合地基，以此加强地基承载力，对地基变形进行控制。当前关于复合地基承载和破坏机理的研究比较完善，且工程设计和技术工艺日益成熟。复合地基需要进行载荷试验，施工工艺对中间土承载力具有负面影响，因此还应当开展桩间土承载力检验。桩身质量检测多采用钻孔取芯法。
1、水下深层水泥搅拌法工程应用调研
基于现有工程应用案例，采用调查分析法，归纳总结水下深层水泥搅拌法设计特点和要求。
1.1桩簇单元形式
桩单元布桩形式有矩形布桩和三角形布桩等。
1.2软基加固布置形式
在现有工程中，水下深层水泥搅拌法，可以应用于沉管隧道、护岸和防波堤等主体建筑物软基加固中，按照上部结构形式与地基承载力要求，复合地基深层水泥搅拌法加固布置形式主要包括桩式、格栅式和壁式。深层水泥搅拌法，桩簇单元形式和加固布设形式均与检测方法有密切相关性，特别是水下平板载荷试验。
1.3计划所用的检测方法
对于水下深层水泥搅拌法检测要求，现有工程招标文件中，一般采用多种检测方式进行检测。主要包括钻孔径向加压法，振动取样法，静力触探法和钻孔取芯法等。通过在建工程项目能够看出，由于部分检测方法不明朗，并且会受到设备限制影响，所以主要采用钻孔取芯法。
2、水下深层水泥搅拌法复合地基检测方法
2.1钻孔取芯法
在对深层水泥搅拌法桩体质量进行评价时，多采用钻孔取芯法。钻孔取芯获得全桩芯样，对深层水泥搅拌法连续性与搅拌均匀性进行评价。通过截取的芯样，开展室内无侧限抗压强度试验，对指定龄期深层水泥搅拌法桩体，强度的设计要求进行判断，按照实际需求，还可以采用其他室内试验方法，比如分析芯样的化学成分。
钻孔取芯过程中，在每组受检深层水泥搅拌法桩簇上选取一孔，与单根桩中心距离200mm，按照顺序抽检不同单桩位置的芯样，芯样直径大于100mm，取芯深度应当伸长到终端以下1m位置。
2.2振动取样法
水下振动式取样钻机原理在于借助于振动器带动，使岩芯管内产生高频振动，确保管壁周边土体产生超静孔隙水压力，以此增加取样长度，减小岩芯管贯入阻力。将芯样保持器设置在振动取芯管顶部，采集芯样。
在深层水泥搅拌施工结束后，需要通过振动取样法获取土样，取样深度应当桩簇持力层高度下1m，观察土样并开展室内实验。
相比于钻孔取芯法，振动取样阀可以连续获得深度土体芯样，具备良好的完整性，然而设备性能会影响取样深度。
2.3湿抓取样法
此种方法是将钻机与取土器相连接，在土体深度抓取土样，并且开展室内试验，多应用于国外工程建设中。湿抓取土器主要包括以下类型：第一种，矩形截面，取土器底部装设翻盖小门，在提升时关闭。第二种，圆形截面，达到取土深度时，采用中空杆，取土器从中间开始取土。
针对水泥土强度，开展室内配合比试验时，能够对土体物理性质、水泥等级、水灰比、外加掺合料等因素的影响进行分析，多是在复合地基岩土设计环节开展。然而需要注意的是，室内配合比试验中，水泥土拌合和现场施工的差距大，湿抓取样法能够有效减少上述问题。钻孔取芯法能够全面反映出标准配合比和现场施工的水泥土强度。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆针对水下深层水泥搅拌复合地基，通过湿抓取样法能够获得水泥土土样，之后开展室内试验。此种方法多是在深层水泥搅拌完工后开展，并且按照标准要求制作试样。
2.4静力触探法
水域条件和工程地质存在特殊属性，特别是在复杂水域条件下，如果应用钻孔取芯法，会加大工程量，还会降低效率，此时可以应用静力触探法勘查和检查工程地质。相比于钻孔取芯法，静力触探法可以保证土体的原始应力状态，获得岩土参数。
联合工程实际情况，开展水下深层水泥搅拌复合地基，开展静力触探法的目的如下：第一，通过相关数据显示，工程设计中的深层水泥搅拌桩端持力层多由锥尖阻力数值进行划分，在施工之前，需要采用CPT了解桩端持力层的埋深，明确不同区域深层水泥搅拌施工桩长，并且提供处理机标定试验法，对深层水泥搅拌桩进入持力层进行判断，并将其作为水下终桩检验标准。第二，为了避免施工期间，水泥浆液和隆起土体工对水源造成污染影响，在施工之前，深层水泥搅拌通过CPT检查桩顶进入砂垫层，确保深度可以满足设计要求。
2.5钻孔径向加压试验
此种试验是通过钻机开展横向载荷试验，原理在于采用液压系统，将压力施加在孔内的旁压模，促使旁压膜膨胀，同时将压力传输到孔内土体中，确保土体产生变形破坏。采用量测装置可以对压力变形关系进行测定。
钻孔径向加压试验可以在钻孔内实行，对径向压力和变形关系进行测试，以此获得桩体弹性模量的分布情况，对桩体强度进行评估。采用此种试验方法，能够对水下深层水泥搅拌复合地基沉降和承载力进行计算。其次，钻孔径向加压试验也可以对桩长与桩体均匀性进行检验。值得一提的是，钻孔直径应当比加压前的探头直径小。
2.6平板载荷试验
采用此种试验方式，能够对水泥搅拌桩单桩与复合地基承载力进行检测。对于陆上复合地基，一般应用堆载法。对于水下复合地基，则需要应用锚桩法。试验反力系统采用锚桩法，将基桩作为锚桩，主梁和次梁连接形成反力架。将加载所用千斤顶放置在传力杆顶部，连接载荷板和传力杆。由于受到风浪影响，试验平台会出现低频震动问题，载荷试验无法满足试验测量精度要求。基于以上方面，可以将高精度净利水准系统安装在水下载荷板上，观测沉降情况。为了保证整个试验的安全性，需要通过百分表测量锚桩上拔量。
2.7综合比较与建议
第一，相比于其他方法，本文所提出的方法能够获得深层水泥搅拌在某一龄期的水泥土芯样，采用抗压试验，获得无侧限抗压强度。
第二，对于水下深层水泥搅拌复合地基，明确静力触探目的。在施工之前明确深层水泥搅拌持力层埋深。施工检测深层水泥搅拌桩基嵌入砂垫层厚度是否满足标准要求。
第三，平板荷载试验能够对单桩承载力和复合地基承载力进行检测，可以验证工程设计是否满足结构要求。
3、结论
在试桩和施工过程中，必须应用钻孔取芯法和静力触探检测方法，可以将振动取样法作为补充检测方法。平板载荷试验难度大，容易受到工程区域的气候影响，所以需要选择合理的试桩区域开展平板载荷试验。钻孔径向加压试验结果能够对深层水泥搅拌桩体均匀性进行评估，还能够分析复合地基承载特性。若无法实施水下载荷试验时，应当增加钻孔径向加压试验检测频率。针对深层水泥搅拌永久桩，不能采用湿抓取样法检测。针对深层水泥搅拌试验桩，可以应用湿抓取样法试验结果，对岩土设计和水泥土配合比进行验证。
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论文作者:师猛,刘光吉
论文发表刊物:《基层建设》2019年第31期
论文发表时间:2020/4/13
标签：水泥论文; 地基论文; 钻孔论文; 水下论文; 载荷论文; 静力论文; 检测方法论文; 《基层建设》2019年第31期论文;