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搅拌桩取芯影响因素
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摘要：根据京沪高速铁路现场取芯情况和多年经验，分析了钻探取芯过程中所有影响因素对质量检验结果的影响，具体的分析了影响的全过程，可供实际工程参考。
关键词：钻速 施工水平 地下水位 龄期 桩型
1.前言
目前，地基土的加固几乎所有的工程中都在使用，尤其在软土地基处理中更需要对地基土进行加固。至于如何加固地基土使承载力能得到提高，在不同的工程和设计要求下所使用的加固地基土方法也是不同的，但是目前在绝大多数软土地基处理中大都使用了水泥搅拌桩加固。水泥搅拌桩加固软土地基一旦应用在工程中又如何对其质量进行检验和控制呢？在目前的技术条件下，虽然其检测方法还不是很成熟，但是最直观和符合实际情况的检验方法就是钻探取芯。经京沪高速铁路昆山软土地基处理近800m试验段内搅拌桩的现场取芯情况和室内无侧限抗压强度，再加上先前的一些实践经验，对搅拌桩取芯的施工工艺和试验结论提出了一些建议和意见。同时，在文章中详细论述各影响因素对取芯的影响。（参考《建筑中文网》）
2.影响因素
2.1钻机的影响
钻探取芯过程中用什么型号的钻机主要影响试样的完整性，因为对于钻机来说，不同型号的钻机主要是立轴的钻压和钻杆的转速不同。在实际检测过程中应首先根据桩的施工情况，来选择钻机；其次，应根据现场目测桩体强度来选择钻机的转速和下钻压力。
检测前期选择钻机时由于搅拌桩强度较低，应选用立轴最大钻压比较小的钻机型号钻取，如XY-1型钻探机。在一定龄期后检测时，强度小的桩体钻探可以施加大的钻压钻探，强度大的桩体应施加小的压力来钻探避免压碎桩体而取不出完整的芯样。在这其中钻速也是一个很难掌握的条件，根据现场多次取芯经验得出在钻压不变的情况下，转速应该随着强度的增加而增大，但是要有限制，否则岩芯就有可能被拧碎。具体操作是如下：
首先根据水泥桩不同龄期（不同水泥掺量）估计芯样的软硬程度，选择立轴的转动速度，芯样越硬转速越高。一般钻机立轴转速有61、163、338、654转/分等几种，例如无侧限抗压强度在0.5~2.0MPa范围内的桩体常选用338转/分。
其次钻头下钻速度一般由钻杆自身重量控制，对于较硬的水泥搅拌桩可用油泵（手动施压）来增加下钻速度，在保证芯样完整性前提下加快钻进速度。但钻进前应先启动泥浆泵进行供水，然后开动钻机。
2.2钻探水平的影响
钻探水平主要反映在现场钻机操作人员的施工水平和桩机的施工方式。操作水平的好坏直接影响搅拌桩钻出芯样的无侧限抗压强度的大小，桩机的施工水平则是钻探结果真实与否和准确与否的首要条件。
取芯的位置应根据现场施工单位桩机的施工情况和现场桩机施工人员的经验来决定，例如桩机打桩方向由南向北，则钻探取芯位置一般应在通过桩中心的南北直径线上并且在桩心北面，以免下钻深度到一定位置时由于桩位偏差而钻出桩体影响检测质量而误判；另外桩机的施工方式，如是否复搅也严重影响无侧限抗压强度的大小。但是最重要的还是钻机现场人员的操作水平，如果现场人员没有钻探搅拌桩的经验或对钻机操作不当就会引起芯样提不出来并且无侧限抗压强度会降低。
| 桩号 强度（MPa） | 80-7 | 71-18 | 10-13 | 34-23 | ||
| 施工 方式 | 一次搅拌成型 | 1.266 | 1.543 | / | 2.162 | |
| 复搅成型 | / | / | 2.669 | / | ||
| 浆喷桩 | 1.266 | 1.543 | / | / | ||
| 粉喷桩 | / | / | 2.669 | 2.162 | ||
| 桩号 强度（MPa） | 10-9 | 8-8 | 64-19 | 78-4 | ||
| 操作 人员 | 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不同钻头影响
钻头材质和形状的不同也会影响芯样的钻取质量和芯样试件的无侧限抗压强度，强度对比见下表。
| 桩号 强度（MPa） | 10 | 11 | 18 | 17 | |
| 钻 头 | 金刚石钻头 | 1.907 | / | / | / |
| 铸铁钻头 | / | 1.575 | / | / | |
| 大直径钻头 | / | / | 2.842 | / | |
| 小直径钻头 | / | / | / | 2.002 | |
2.4不同地质条件影响
由于地质条件的不同，取芯芯样的无侧限抗压强度也是不同的，存在很大变化，具体对比见下表。
78-4强度随地质变化
| 地质资料 | 强度（MPa） |
| 粘土0.76-3.6m | 1.456 |
| 淤泥质粘土3.2-16.5m | 0.868 |
| 粉土夹粉砂2.5-19.0m | 0.746 |
2.5不同桩长、桩布置和桩类型影响
桩长的影响其实也是由于地质条件所引起的，桩的布置不同会引起桩间土的挤压变化较大，这样的话桩体的凝结程度和对水分的吸收差别大，桩体的强度就会变化很大，至于浆喷桩和粉喷桩由于工作原理不同，取芯后强度也不同，从上面数据可以看出。
2.6不同龄期影响
不同龄期强度变化见下表。
| 龄期 桩号 | 强度（MPa） | |
| 7d | 28d | |
| 37-13 | 1.526 | 2.379 |
| 23-19 | 1.931 | 2.320 |
| 10-9 | 1.872 | 2.464 |
2.7外界条件
温度对桩的强度影响比较大，温度越高强度越高，地下水位越高对水分吸收越充分强度也越高，芯样在不同条件下保护对强度影响也非常明显，具体只有在现场取芯时对环境条件考虑，才能对芯样强度进行分析和修正。
2.8结论：
通过钻芯取样试验可以直观的判定桩体的长度、桩体的连续性、桩体均匀性；并通过取出的芯样长度及芯样的现场目测具体描述来判定桩体的好坏。进一步配合试验室完成室内水泥土的试验，得出桩体的强度，确定水泥土的强度与龄期及水泥用量的关系。
(1)为了更为准确地得到真实的数据，先后请了三个有检测资质的检测单位进行钻探取芯试验，通过不同的钻探工艺，综合分析出一套较好的取芯工艺，钻探取芯试验检测工艺的关键过程是：钻头直径的选择、水钻与干钻的选择、下钻速度的选择、立轴（钻杆）转速的选择、芯样提取方式选择。本试验段认为：水泥搅拌桩钻探取芯钻头选用φ89mm硬质合金钢钻头、水钻、下钻速度一般由钻杆自身重量控制（对于芯样较硬的桩可用油泵来增加下钻速度）、立轴（钻杆）转速常选用338转/min、芯样提取前应先封口（直径较大的芯样更有必要）。
(2)根据现场取样记录表明，粉喷桩与浆喷桩取芯率是不同的，粉喷桩手感强度较高且芯样较完整，取芯率大；对于不同的土层取出的芯样的具体情形也是不同的，淤泥质土中不仅强度不高、芯样不很完整、取芯率也小。
（3）钻探取芯过程中一定要考虑以上因素，全面分析而对芯样的强度进行修正，尽量使取出芯样的强度真实可靠。
来源: 《建筑中文网》.原文网址：http://www.pipcn.com/research/200603/1780.htm
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