水泥攪拌樁承載力檢測(cè)頻率的確定及施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

洪布谷，曾凌宇

（廈門象嶼港灣開發(fā)建設(shè)有限公司，福建 廈門 362600）

0 引言

攪拌樁作為一種有效的軟土地基處理方式，在鐵路、公路、建筑、水利、港口等工程中得到了廣泛應(yīng)用。但是因?yàn)楦餍袠I(yè)的檢測(cè)規(guī)定各有不同，同時(shí)承載力檢測(cè)成本相對(duì)攪拌樁生產(chǎn)成本較高，因而在筆者遇到的工程項(xiàng)目中，施工方對(duì)承載力檢測(cè)數(shù)量頗有爭(zhēng)議。本文擬從檢測(cè)可靠性、經(jīng)濟(jì)性對(duì)檢測(cè)方式進(jìn)行分析，提出0.5%的抽檢頻率是一個(gè)比較合理的檢測(cè)方案。

1 攪拌樁承載力檢測(cè)

1.1 檢驗(yàn)數(shù)量的經(jīng)濟(jì)性分析

假設(shè)建設(shè)項(xiàng)目攪拌樁數(shù)量為1000根，平均樁長(zhǎng)10 m，施工成本單價(jià)30元/m。按0.5%取樣檢測(cè)（0.2%單樁，0.2%復(fù)合，0.1%取芯），按廈門地區(qū)檢測(cè)市場(chǎng)最低價(jià)格：?jiǎn)螛都皬?fù)合地基承載力檢測(cè)費(fèi)為3000元/根，取芯180元/m，攪拌土試樣抗壓強(qiáng)度檢測(cè)每次100元。

施工成本：1000根×10m×30元/m=30萬元；

承載力檢測(cè)成本：4根×3000=1.2萬元；

取芯檢測(cè)成本：10m×180m/元+3個(gè)試塊抗壓×100元/個(gè) =0.21 萬元/根。

檢測(cè)費(fèi)用/施工成本=1.41/30=4.7%，即檢測(cè)費(fèi)用占總費(fèi)用的5%左右，比較符合常規(guī)項(xiàng)目的試驗(yàn)費(fèi)比率。如果提高檢測(cè)率，則施工方檢測(cè)成本將繼續(xù)上升。

1.2 各行業(yè)規(guī)范的規(guī)定

經(jīng)過收集整理，就所得各相關(guān)規(guī)范承載力、取芯檢驗(yàn)頻率如表1所示，從表中可以看出對(duì)承載力檢測(cè)各規(guī)范還是控制在0.5%以內(nèi)的，差異最大的在于公路規(guī)范對(duì)取芯抗壓的強(qiáng)度，要求達(dá)到3%取芯率。筆者認(rèn)為，地基處理的主要任務(wù)是解決地基的變形問題[1]，因此個(gè)人認(rèn)為載荷試驗(yàn)比取芯更有意義。當(dāng)然為了獲得攪拌樁體的實(shí)際情況，進(jìn)行適當(dāng)取芯也是恰當(dāng)?shù)?，但宜控制?.1%～0.2%的抽檢量。

表1 不同行業(yè)規(guī)范對(duì)攪拌樁的檢測(cè)規(guī)定

1.3 檢驗(yàn)頻率數(shù)理分析

那么從統(tǒng)計(jì)學(xué)角度，按0.5%檢測(cè)頻率是否能較真實(shí)反映出攪拌樁成樁質(zhì)量的真實(shí)水平？假設(shè)攪拌樁檢驗(yàn)批取N=1000根，攪拌樁的不合格率Ps分別取1%、2%、5%、10%，抽檢數(shù)量n分別為0.2%、0.3%、0.5%、1%、2%、5%，合格判定數(shù)C=0即要求每根樁的檢測(cè)必須合格，不能有一個(gè)不合格品。因?yàn)闃颖救萘縩不超過批容量N的1/10，故采用二項(xiàng)分布進(jìn)行L（P）計(jì)算[2]。

從上式可看出，批合格概率L（P）與批不合格品率P有關(guān)，與抽檢檢驗(yàn)數(shù)n有關(guān)，與批的數(shù)量無關(guān)，計(jì)算結(jié)果詳見表2。

表2 批合格概率L（P）統(tǒng)計(jì)表

從表2可以看出，如果按經(jīng)濟(jì)性取0.5%的檢查數(shù)量，只要攪拌樁合格品率在98%以上則檢測(cè)一次性通過率可達(dá)90%；若攪拌樁合格品率低于80%，則檢測(cè)一次性通過率則在32%以下，有較大的概率將該批樁的質(zhì)量問題暴露出來。而對(duì)于攪拌樁合格品率在98%～80%之間時(shí)，則誤判的可能性較大。

1.4 加強(qiáng)其他檢測(cè)措施

按表2數(shù)據(jù)，對(duì)于施工合格品率在98%～80%區(qū)間的情況，合格、不合格的誤判率都是很高的。這時(shí)如果簡(jiǎn)單采用增加靜載數(shù)量，一方面不經(jīng)濟(jì)，另一方面抽檢越多誤判率越高，如抽檢50根時(shí)，即使施工合格品率達(dá)到98%，抽檢通過率也只有0.36，誤判機(jī)率大對(duì)生產(chǎn)方不利。

上述分析可以看出，樁承載力的所謂的“百分之幾”的抽樣規(guī)則，并非完全建立在概率統(tǒng)計(jì)學(xué)基礎(chǔ)上，而是根據(jù)樁基工程特點(diǎn)，結(jié)合設(shè)計(jì)、施工、經(jīng)濟(jì)等因素而形成的。為克服上述檢測(cè)不足之處，必須堅(jiān)持施工過程的全面控制，落實(shí)監(jiān)理的旁站，必須采用其他檢測(cè)手段給與配合保證，如成樁3 d后，采用輕型動(dòng)力觸探N10，檢查每米樁身的均勻性；施工過程中必須隨時(shí)檢查施工記錄，重點(diǎn)檢查水泥用量、攪拌頭轉(zhuǎn)數(shù)和提升速度、復(fù)攪次數(shù)和復(fù)攪深度等。

2 攪拌土樣的采集

水泥土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度fcu是隨著土樣含水量的降低而增大，一般情況下，土樣含水量每降低10%，則強(qiáng)度可增加10%～50%[3]。攪拌樁是針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)擬處理的最弱層軟土性質(zhì)來進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)的，土樣的代表性、真實(shí)性至關(guān)重要。但是施工單位常忽略了取樣的重要性，所取的土樣無代表性，進(jìn)而影響攪拌樁的施工質(zhì)量。如在某項(xiàng)目中水泥土配合比內(nèi)容為：原材料土含水率32%，水∶水泥∶土為0.5∶1.0∶6.67，其28 d抗壓強(qiáng)度fcu=1.9MPa滿足1.45 MPa設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求。然而實(shí)際成樁后進(jìn)行取芯試壓時(shí)卻有較多的不合格品。其中有一個(gè)原因就是，施工單位取樣隨意，未取到最弱軟土層土樣。根據(jù)地勘報(bào)告顯示軟土含水率介于50%～61%，配合比中土樣的含水率才32%（從土的分類講，淤泥其天然含水率大于液限，其含水率常介于50%～60%）。故，試料土必須取樣真實(shí)，并在同一地層不同位置至少3處取樣，如果土樣未能保持天然含水率，則應(yīng)在實(shí)驗(yàn)室加水配置還原。

因而，有的設(shè)計(jì)文件中提到的水泥摻量為15%，其實(shí)應(yīng)該理解為水泥比的一個(gè)估計(jì)值，實(shí)際配合比中應(yīng)該取13%～18%進(jìn)行試配，以防萬一試塊抗壓強(qiáng)度不足，將造成施工拖延。

3 攪拌樁機(jī)提升速度的優(yōu)化

攪拌樁是針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)擬處理的最弱層軟土來進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)的，那么對(duì)于較好土質(zhì)，如果采用同等提升速度，該區(qū)域的攪拌土的抗壓強(qiáng)度必然遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)值，也就存在優(yōu)化的空間。由于攪拌機(jī)械通常采用定量泵輸送水泥漿，轉(zhuǎn)速大多又是恒定的，因此灌入地基中的水泥量關(guān)鍵是確定攪拌機(jī)的提升速度，實(shí)際中采用表3尋找最優(yōu)提升速度，按經(jīng)驗(yàn)可獲得5%左右的經(jīng)濟(jì)效益。

表3 攪拌樁提升速度優(yōu)化試驗(yàn)表樣表

需要注意的是，土的分層不宜太細(xì)，宜根據(jù)土樣的代表性分成3層，以利施工。另外按表3取得試驗(yàn)數(shù)據(jù)后，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)做好交底工作，并監(jiān)督技術(shù)工人的生產(chǎn)落實(shí)情況，才有可能在保證質(zhì)量的前提下獲得相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益。

4 攪拌樁樁頂與樁底的質(zhì)量控制

根據(jù)實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)，攪拌樁樁頂與樁底為薄弱環(huán)節(jié)，詳見表4（該表數(shù)據(jù)來源于不同項(xiàng)目不同施工班組）。攪拌樁底部，一般是由于土質(zhì)較硬，不易噴漿，可在水泥漿與樁端土充分?jǐn)嚢韬?，再開始提升。樁頂，則是因?yàn)轫敹?.5m范圍時(shí)覆土壓力較小，攪拌質(zhì)量較差。依據(jù)水泥土樁的加固機(jī)理，樁身軸向應(yīng)力自上而下逐漸減小，其最大軸力位于樁頂3倍樁徑范圍內(nèi)，因此必須加強(qiáng)樁端質(zhì)量控制?？赏ㄟ^在場(chǎng)地整平時(shí)將標(biāo)高控制在設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高上0.3～0.5m，攪拌樁施工到地面，待基坑開挖時(shí)，再將上部0.3～0.5m的樁身質(zhì)量較差的樁段挖去。監(jiān)理、施工應(yīng)對(duì)成樁質(zhì)量隨時(shí)檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)處理，目測(cè)樁頭淺部的成樁大致情況，例如成樁直徑、攪拌均勻程度等。

表4 樁體不同部位強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)表

5 結(jié)語

1）通過上述數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析與經(jīng)濟(jì)性比較，對(duì)水泥攪拌樁承載力檢測(cè)項(xiàng)目，建議采用0.5%檢測(cè)頻率。

2）為確保水泥攪拌樁的成樁質(zhì)量，應(yīng)對(duì)原土取樣、樁頂樁底、提升速度等方面加以控制，同時(shí)針對(duì)不同土層優(yōu)化攪拌樁機(jī)提升速度可獲得一定的經(jīng)濟(jì)效益。

[1] 《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范理解與應(yīng)用》編委會(huì).建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范理解與應(yīng)用[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2004.

[2] 周福田.質(zhì)量控制[M].北京：人民交通出版社，2003.

[3] JGJ79—2002，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].