无损检测在水泥土搅拌桩完整性检测技术中的应用思考

于跃 刘永鹏

摘 要 水泥土搅拌桩在软土地基处理中应用非常广泛，软土地基处理效果的好坏，对整个工程质量有着直接影响，而对水泥搅拌桩的完整性进行检测，是保证工程整体质量的关键。反射波法是低应变测定混凝土桩桩身完整性的一种可靠、经济快捷的检测方法。以下是无损检测在水泥土搅拌桩完整性检测技术中的思考。

关键词 无损检测;水泥土搅拌桩;完整性检测技术

引言

自中华人民共和国成立以来，我国就十分重视基础设施建设。作为一个幅员辽阔的大国，我国南北差异大，有着多种多样的地质环境，修建公路、铁路、建筑等设施时需要做好地基处理工作。软土地含水量高，处理困难且工程量大。水泥土搅拌桩能高效率的进行地基处理工作，为保证地基处理工作的质量，应该确保水泥桩的尺寸、构造、内部结构符合规定要求。

1水泥土搅拌桩的工作原理

水泥土搅拌桩是用来加固软土地基的工具，通常是将水泥作为固化剂，利用搅拌桩将水泥与软土混合在一起，从而改善软土土质，使其成为凝固性好、含水量低的水泥加固土，达到地基处理的要求，应注意要根据土质的不同合理的选取水泥。水泥土搅拌桩的工作方式主要有两种：①现在地面调配好水泥浆，随后通过设备送往地下，和软土进行融合，达到降低软土地基含水量的目的。②将水泥粉直接通入软土中，可通过压缩空气实现，随后进行搅拌，使干燥的水泥粉和软土中的积水发生反应，起到固结的作用。

这两种方式都对水泥土搅拌桩的质量有着较高的要求，水泥土搅拌桩的尺寸、结构不同会影响软土的固结效果，因此要做好水泥土搅拌桩的检测工作[1]。

2常用水泥土搅拌桩完整性无损检测方法

根据工程规范的要求，对水泥土搅拌桩的检测主要涉及以下几点：桩体强度、桩身长度、搅拌桩的完整性。以下将简要介绍无损检测的主要方式：

低应变反射波法是无损检测技术在水泥土搅拌桩完整性检测的主要应用，在多年的工程实践中不断完善和改进，目前已经广泛应用于水泥土搅拌桩的完整性检测，具有经济、方便、高效的特点。低应变反射波法是建立在一维波动理论的基础上的，且桩身材料弹性性能良好，使瞬态作用在桩顶的激振所产生的弹性应力波只能在桩杆内传播。假设桩为质地均匀、各向同性的一维线弹性体（桩的长度远大于直径，且入射波波长λ大于桩的直径D），通过用锤子敲击桩顶作为振源产生应力波，随后应力波沿着桩身向下传播，当遇到桩底或桩身缺陷所形成的波阻抗界面，应力波会发生反射和透射，根据反射波的状态即可分析出阻抗界面的状况，进而得到检测结果。根据波动理论得：当应力波遇到缩颈、裂缝、离析、蜂窝、空洞、夹泥、断桩、二次浇灌面等缺陷时，由于波阻抗变小，反射波与入射波初动相位同相;当应力波遇到扩颈、扩底等缺陷时，波阻抗变大，反射波与入射波的初动相位反相。结合反射波振幅大小、频率和桩身波速高低、反射波到达时间等可对桩的完整性、缺陷程度、位置等做出综合判定。综上所述，使用低应力反射波法进行检测时应将水泥桩的数据转变为以下几点：①水泥土搅拌桩可视为一维杆体;②水泥土搅拌桩桩身材料须视为弹性材料;③水泥土搅拌桩桩身波阻抗可以被识别。

3合理使用低应变反射波法的方式

为保证检测结果的准确性，要合理的使用低应变反射波法，主要应注意以下几点：

3.1 合理的选择波速范围

根据已有的资料知道：反射波法在混凝土搅拌桩中波速范围为3000～4000m/s，而在水泥土搅拌桩中波速范围为1000～2200m/s。从中可以看出，在不同的介质中反射波的传播速度不同，与混凝土搅拌桩相比，反射波在水泥土搅拌桩中的传播速度更快。因此，应根据搅拌桩的介质选择合理的波速范围。

3.2 合理的选择龄期进行检测

通过对统计资料进行对比分析得到以下信息：在28d龄期时，水泥土搅拌桩的实际强度约为设计强度的60%，在90d龄期时能基本达到规范要求。对于检测效果与龄期的关系来看，他们的函数关系呈正相关曲线，在一定的龄期范围内，检测效果可在某一个龄期达到峰值，由于早期的水泥土还未完全硬化，过早的检测会导致检测结果不够准确。所以普遍应在28d龄期后进行检测。

3.3 合理的选择桩顶

反射波法检测会受到障碍物的影响，为保证检测结果的准确性，应尽量保持桩顶的光滑平整，没有杂物，这样既有利于锤子的敲击，又有利于传感器接受，若桩顶表面粗糙，应用砂轮片打磨平整，高度和承台底部一致。

3.4 合理的选择振源和耦合剂

为了使脉冲的指向性以及穿透能力达到最佳的效果，应合理地选择振源和耦合剂锤击。通常使用尼龙锤作为敲击的工具，尼龙锤的指向性以及穿透能力远远强于一般的锤子。耦合剂通常选择胶状物或浆状物，例如黄油、凡士林等，这样可以有效地減少脉冲损失。

4低应变反射波法检测技术的缺陷与不足

低应变反射波法具有很多优点，例如经济性高、检测速度快、检测结果可靠等，在水泥土搅拌桩的完整性检测中被广泛使用，但同时也存在许多不足。根据现有的数据看来，低应变反射波法会受到环境的影响，导致测量结果不准确，在存在杂物时，脉冲波会受到影响出现紊乱，影响测试结果，经验波速也会受到例如龄期、水泥种类、土质状况等因素的影响，导致结果出现偏差。因此，应根据现有的问题，不断完善数据处理方式，通过结合实际检测结果，归纳总结现有数据，构建出一套经验波速和影响因素的相关曲线，这样就可以准确地找出代表曲线，从而使低应变反射波法更加方便快捷，结果更加准确，实现推广普及。

5结束语

由于我国的水泥土搅拌桩完整性检测技术起步较晚，目前还存在着许多漏洞和不足，仍需不断探索和改进，无损检测作为此技术的的切入点，需要给予足够的重视。通过现场大量试验结果表明，在粉质黏土和含砂的软弱土地基中，水泥土搅拌桩成桩完整性好，桩体强度增长快，可用低应变法检测判断桩体的完整性;在黏粒含量高的淤泥质土中，成桩不连续，桩体强度的均匀性差，低应变法检测结果的解读的可靠性受人为因素影响大，不便在工程中应用。

参考文献

[1] 李淑萍.反射波法检测水泥搅拌桩的应用[J].青海交通科技，2009（1）：56，58.