第1期(总第140期) 2003年2月20日华东公路EAST CHINA HIGHWAY No . 1(To tal No . 140)
February 2003
文章编号:1001-7291(2003) 01-0057-03 文献标识码:B
钻芯法检测钻孔灌注桩混凝土强度中注意的几个问题
俞湘娟1, 高明军1, 王玉国2
(1. 河海大学岩土工程研究所, 江苏 南京 210098; 2. 南京市建工局建筑安装工程质量检测中心, 江苏 南京 210023)
摘要:通过利用钻芯法对钻孔灌注桩混凝土强度检测, 结合具体工程实例分析, 对检测过程
中值得注意的几个关键问题进行探讨, 即芯样钻取、芯样制备、芯样抗压强度试验和测试试验结果评判。
关键词:钻芯法; 钻孔灌注桩; 高径比; 混凝土强度
本文通过对甬台温高速公路、江苏通启高速公路, 广东新台高速公路, 南京皮研所医技楼等几个工程的钻芯检测结果分析, 总结出以下几个值得注意的问题, 即芯样钻取、芯样制备、芯样抗压强度试验和测试试验结果评判。1 芯样钻取
钻取芯样是钻芯法检测的第一个关键问题, 在钻取芯样时尽量保持其原状结构, 在抽芯过程中应减少水平方向的震动。具体来讲, 须注意以下几个问题。1. 1 抽芯设备
取芯钻机应采取金刚石钻头, 由于取芯进度和取芯成本的原因, 以前大多数单位进行岩石取芯时一般用合金钻或钢粒钻。但混凝土灌注桩内一般为花岗岩等坚硬骨料, 利用合金钻或钢粒钻钻头这种设备极易使芯样受到扰动, 使混凝土结构遭到损伤, 从而影响芯样抗压强度。1. 2 取芯部位
取芯部位一般为距桩中心位置1/4～1/2的半径范围处, 千万不要在桩中心位置, 并且要选取灌柱桩强度有代表性位置, 避开钢筋, 钻机便于安放和操作。取芯后须进行压浆补孔处理。1. 3 抽芯直径
《钻芯法规程》要求采取内径为100mm 或150mm 的钻头, 抽芯孔径为骨料粒径的3倍, 最小孔径不小于100mm 。而通常混凝土灌注桩骨料最大粒径为3cm ～4cm , 故可采取钻芯外径为ô108mm 以上钻头。
＊ 收稿日期:2002-07-22
然而, 有时由于受设备等因素的条件限制, 芯样直径为60mm ～80m m , 这样可能失去配合比的意义, 且抗压试验结果变异系数较大, 作为最终检测判断依据
时易产生纠纷。具体试验对比数据见表1。
以上数据表明, 取芯孔径较大, 虽然成本略高, 但结果的变异系数小, 在最终判别桩基是否合格时具有更好的说服力。
2 芯样制备
由于检测芯样为非均质材料, 而加工后芯样的垂直度和平整度的偏差要求较高, 根据《钻芯法规程》, 芯样的垂直度
—58—作能力。
2. 1 制备芯样的仪器要求
华东公路2003年第1期
的夹角应小于0. 1°(或者用直角尺测量一端, 芯样圆柱面间隙小于1mm 即可) 。
3 芯样抗压试验
《钻芯法规程》中要求抗压试验按现行国家标准《普通混凝土力学试验性能试验方法》中对立方体试块抗压试验的规定进行。
表3
编号
芯样深度(m ) 5. 6～6. 25. 6～6. 215. 2～15. 719. 5～20. 019. 5～20. 0
芯样切割采用自动岩石切割机, 固定芯样, 利用
人造金刚石圆锯片的转动与向前移动进行切割, 其线速度为0. 75m /min , 进刀速度为10. 0m /min ; 芯样磨平采用双端面磨平机, 两端能同时进行磨平。2. 2 芯样直径与高度
《钻芯法规程》要求用游标卡尺测量芯样中部且相互垂直的两个位置的直径, 然后取平均值, 实际上还应在两端测量其直径, 三者平均且精确到0. 5mm ; 芯样高度可用直尺测量, 精确到1. 0mm 即可。其中高度与直径之比在1～2中间, 最好在1～1. 2之间, 尽量不要超过1. 5。当芯样高径比小于0. 95或大于2. 05时, 则芯样不能做抗压强度试验。不同高径比的芯样混凝土强度换算系数见表2。
表2
高径比
不同速率的抗压强度对比试验
芯样直径(mm ) 90. 090. 089. 889. 890. 090. 0
速率(M Pa /s ) 0. 30. 8
0. 30. 80. 30. 8
芯样抗压强度因速率不同(MPa ) 27. 524. 4
26. 823. 629. 526. 0
11. 9%11. 9%的强度差异
12-14#
15. 2～15. 7
3. 1 芯样抗压试验仪器要求
使用YA -1000电液式压力试验机, 选取20%量程, 强度大于30M Pa 则可选40%量程。压力试验机上压板与双球座装置相连, 由于试验机有双球座装置, 使其具有微调功能, 消除芯样平整度小于0. 01mm 状况的因素, 从而有利于得到准确的抗压强度。笔者曾经做过对比试验, 同样的芯样, 有双球座装置的压力试验机的芯样抗压强度是无双球座装置压力试验机芯样抗压强度的1. 1倍～1. 2倍。而对于灌注桩混凝土芯样强度为25MPa 左右, 这个影响因素是不能忽视的。3. 2 芯样抗压试验状态要求
为了使试验结果反映实际情况, 芯样放置有干法或湿法两种, 采用干法时(即按自然状态进行试验) , 应在室内放置自然干燥3d 。按湿法(即按潮湿状态进行试验) , 应在20℃±5℃的清水中浸泡48h , 当急需试验结果时, 可以放入抽气缸中进行抽气饱和1h 即可。
不同高径比芯样混凝土强度换算系数
1. 01. 11. 21. 31. 41. 51. 61. 71. 81. 92. 0
(h /d ) 系数
1. 001. 041. 071. 101. 131. 151. 171. 191. 211. 221. 24(a )
2. 3 芯样平整度
由于平整度不好会引起偏心受压, 在进行抗压试验时使芯样一边接触受压, 而另一边仍未接触, 形成局部受压, 从而使强度降低(如图1)
。
图1 芯样平整度与受压面积关系示意
一般来讲, 因偏心受压可使强度减少5%～15%,故芯样须用双面磨平机进行磨平处理。在《钻芯法规程》中要求芯样端面的平整度在100mm 内小于0. 1mm , 用角尺紧靠芯样端面上, 再用塞尺测量与端面的间隙(或者将芯样放在水平面上, 上部放一水平尺, 看气泡是否居中, 如不居中, 须再进行磨平处理) , 而这点要求在试验中常常不易做到。2. 4 芯样垂直度
芯样经过磨平后, 其平整度能达到试验要求, 则芯样垂直度也能达到试验要求, 《钻芯法规程》中要求芯样垂直度用游标量角器测量, 两个端面与圆柱面
3. 3 芯样抗压试验速率要求
参照《钻芯法规程》, 芯样抗压强度小于30MPa 时, 选取速率为0. 3MPa /s ～0. 5MPa /s , 芯样抗压强度大于30M Pa 时, 选取速率为0. 5MPa /s ～0. 8M Pa /s , 笔者曾经做一对比试验, 因速率不同, 差异在10%～20%,见表3。主要原因是速率过大, 试验机的双球座装置来不及调整, 芯样与上压板之间未完全接触, 产生偏心受压, 从而抗压强度偏低, 故建议采取0. 3MPa /s 的速率。4 试验结果评判
利用钻芯法检测灌注桩混凝土强度试验, 室内试验结果与现场取芯描述一定要进行对比判断, 如有较
第1期(总第140期) 2003年2月20日华东公路EAST CHINA HIGHWAY No . 1(To tal No . 140)
February 2003
文章编号:1001-7291(2003) 01-0059-03 文献标识码:B
粉喷桩复合地基桩土
力学性质分析研究
宋修广1, 王松根2, 高雪池2
(1. 山东大学岩土与结构工程研究中心, 山东 济南 250061; 2. 山东省交通厅公路管理局, 山东 济南 250002)
摘要:粉喷桩复合地基是桩土相互作用形式, 桩与桩间土的力学性质影响着承载力的发挥。对工程桩与桩间土的力学性质进行试验研究, 揭示了成桩对桩间土的影响规律, 提出了桩间土过渡层的概念, 建立了过渡层弹性模量经验公式。
关键词:粉喷桩; 过渡层; 加固机理
粉喷桩复合地基是由桩及桩间土共同承担荷载的, 它们之间的相互作用影响着各自承载力的发挥, 决定着复合地基的整体承载能力和沉降量。因此除要了解水泥土的基本性质外, 还需了解桩间土的力学性
[1][2]
质的变化。文献及工程实践表明, 粉喷搅拌桩施工时的挤土作用及其高压喷灰的渗透作用使桩间土的性质与原状土相比有所变化(尤其是对于粉性土和砂
土) , 对这一现象以前只是作了定性分析, 而没有进行定量讨论。本文将对此问题进行重点分析, 了解成桩对桩间土的影响, 建立适宜的经验公式。为此在施工前后各自取样, 进行室内试验分析。
试验以“济南绕城高速公路”东线工程为背景进行。该工程软土路基采用了粉喷桩加固处理, 原状土主要由亚粘土及粉土组成。
大出入, 要找出是哪方面的原因, 如果可能是室内试验的问题, 可用多余芯样进行补充试验。在计算抗压强度时, 如果芯样高径比不为1. 0, 先要乘以系数α; 如果芯样直径小于100mm , 须再乘以系数1. 12, 换算为直径与高度均为100mm 的抗压强度, 此结果相当于同测试龄期的、边长为150mm 的立方体试块的抗压强度。一般在检测报告中要附现场取样描述原始记录, 室内试验原始记录。测试成果格式包括取芯描述、芯样部位、抗压强度、芯样示意图等。5 结 论
由于某些单位的试验人员图省事, 只对芯样进行切割而未磨平, 或因仪器性能达不到试验要求, 使试验结果没有真实反映芯样强度, 使测试结果误判, 易引起甲乙双方纠纷, 甚至进行不必要的返工, 造成施工单位人力、物力的损失。因此, 钻芯法检测钻孔灌注桩必须注意以下几方面的要求。5. 1 取芯钻机钻头必须用金刚石钻头, 其钻头外径
＊ 收稿日期:2002-05-27
为Υ108m m 及以上尺寸。同时注意防震, 抽芯部位
一般为距桩中心位置1/4～1/2半径范围处, 最大限度地减少芯样的损伤, 保持芯样的原状结构。5. 2 芯样制备必须用专门的切割和磨平机器; 芯样的高径比、平整度和垂直度应符合《钻芯法规程》精度要求。5. 3 芯样抗压强度试验仪器必须有双球座装置, 芯样放置符合实际工程情况, 抗压试验速率为0. 3M Pa /s 较合适。5. 4 室内试验结果与现场取芯描述一定要进行对比判断, 如有较大出入, 要找出是哪方面的原因, 如果可能是室内试验的问题, 可用多余芯样进行补充试验。
参
考
文
献
[1]CECS 03—88钻芯法检测混凝土强度技术规程. 北京:建筑出版社, 1988.
[2]JGJ 94—94建筑桩基技术规范. 北京:建筑出版社, 1998.
第1期(总第140期) 2003年2月20日华东公路EAST CHINA HIGHWAY No . 1(To tal No . 140)
February 2003
文章编号:1001-7291(2003) 01-0057-03 文献标识码:B
钻芯法检测钻孔灌注桩混凝土强度中注意的几个问题
俞湘娟1, 高明军1, 王玉国2
(1. 河海大学岩土工程研究所, 江苏 南京 210098; 2. 南京市建工局建筑安装工程质量检测中心, 江苏 南京 210023)
摘要:通过利用钻芯法对钻孔灌注桩混凝土强度检测, 结合具体工程实例分析, 对检测过程
中值得注意的几个关键问题进行探讨, 即芯样钻取、芯样制备、芯样抗压强度试验和测试试验结果评判。
关键词:钻芯法; 钻孔灌注桩; 高径比; 混凝土强度
本文通过对甬台温高速公路、江苏通启高速公路, 广东新台高速公路, 南京皮研所医技楼等几个工程的钻芯检测结果分析, 总结出以下几个值得注意的问题, 即芯样钻取、芯样制备、芯样抗压强度试验和测试试验结果评判。1 芯样钻取
钻取芯样是钻芯法检测的第一个关键问题, 在钻取芯样时尽量保持其原状结构, 在抽芯过程中应减少水平方向的震动。具体来讲, 须注意以下几个问题。1. 1 抽芯设备
取芯钻机应采取金刚石钻头, 由于取芯进度和取芯成本的原因, 以前大多数单位进行岩石取芯时一般用合金钻或钢粒钻。但混凝土灌注桩内一般为花岗岩等坚硬骨料, 利用合金钻或钢粒钻钻头这种设备极易使芯样受到扰动, 使混凝土结构遭到损伤, 从而影响芯样抗压强度。1. 2 取芯部位
取芯部位一般为距桩中心位置1/4～1/2的半径范围处, 千万不要在桩中心位置, 并且要选取灌柱桩强度有代表性位置, 避开钢筋, 钻机便于安放和操作。取芯后须进行压浆补孔处理。1. 3 抽芯直径
《钻芯法规程》要求采取内径为100mm 或150mm 的钻头, 抽芯孔径为骨料粒径的3倍, 最小孔径不小于100mm 。而通常混凝土灌注桩骨料最大粒径为3cm ～4cm , 故可采取钻芯外径为ô108mm 以上钻头。
＊ 收稿日期:2002-07-22
然而, 有时由于受设备等因素的条件限制, 芯样直径为60mm ～80m m , 这样可能失去配合比的意义, 且抗压试验结果变异系数较大, 作为最终检测判断依据
时易产生纠纷。具体试验对比数据见表1。
以上数据表明, 取芯孔径较大, 虽然成本略高, 但结果的变异系数小, 在最终判别桩基是否合格时具有更好的说服力。
2 芯样制备
由于检测芯样为非均质材料, 而加工后芯样的垂直度和平整度的偏差要求较高, 根据《钻芯法规程》, 芯样的垂直度
—58—作能力。
2. 1 制备芯样的仪器要求
华东公路2003年第1期
的夹角应小于0. 1°(或者用直角尺测量一端, 芯样圆柱面间隙小于1mm 即可) 。
3 芯样抗压试验
《钻芯法规程》中要求抗压试验按现行国家标准《普通混凝土力学试验性能试验方法》中对立方体试块抗压试验的规定进行。
表3
编号
芯样深度(m ) 5. 6～6. 25. 6～6. 215. 2～15. 719. 5～20. 019. 5～20. 0
芯样切割采用自动岩石切割机, 固定芯样, 利用
人造金刚石圆锯片的转动与向前移动进行切割, 其线速度为0. 75m /min , 进刀速度为10. 0m /min ; 芯样磨平采用双端面磨平机, 两端能同时进行磨平。2. 2 芯样直径与高度
《钻芯法规程》要求用游标卡尺测量芯样中部且相互垂直的两个位置的直径, 然后取平均值, 实际上还应在两端测量其直径, 三者平均且精确到0. 5mm ; 芯样高度可用直尺测量, 精确到1. 0mm 即可。其中高度与直径之比在1～2中间, 最好在1～1. 2之间, 尽量不要超过1. 5。当芯样高径比小于0. 95或大于2. 05时, 则芯样不能做抗压强度试验。不同高径比的芯样混凝土强度换算系数见表2。
表2
高径比
不同速率的抗压强度对比试验
芯样直径(mm ) 90. 090. 089. 889. 890. 090. 0
速率(M Pa /s ) 0. 30. 8
0. 30. 80. 30. 8
芯样抗压强度因速率不同(MPa ) 27. 524. 4
26. 823. 629. 526. 0
11. 9%11. 9%的强度差异
12-14#
15. 2～15. 7
3. 1 芯样抗压试验仪器要求
使用YA -1000电液式压力试验机, 选取20%量程, 强度大于30M Pa 则可选40%量程。压力试验机上压板与双球座装置相连, 由于试验机有双球座装置, 使其具有微调功能, 消除芯样平整度小于0. 01mm 状况的因素, 从而有利于得到准确的抗压强度。笔者曾经做过对比试验, 同样的芯样, 有双球座装置的压力试验机的芯样抗压强度是无双球座装置压力试验机芯样抗压强度的1. 1倍～1. 2倍。而对于灌注桩混凝土芯样强度为25MPa 左右, 这个影响因素是不能忽视的。3. 2 芯样抗压试验状态要求
为了使试验结果反映实际情况, 芯样放置有干法或湿法两种, 采用干法时(即按自然状态进行试验) , 应在室内放置自然干燥3d 。按湿法(即按潮湿状态进行试验) , 应在20℃±5℃的清水中浸泡48h , 当急需试验结果时, 可以放入抽气缸中进行抽气饱和1h 即可。
不同高径比芯样混凝土强度换算系数
1. 01. 11. 21. 31. 41. 51. 61. 71. 81. 92. 0
(h /d ) 系数
1. 001. 041. 071. 101. 131. 151. 171. 191. 211. 221. 24(a )
2. 3 芯样平整度
由于平整度不好会引起偏心受压, 在进行抗压试验时使芯样一边接触受压, 而另一边仍未接触, 形成局部受压, 从而使强度降低(如图1)
。
图1 芯样平整度与受压面积关系示意
一般来讲, 因偏心受压可使强度减少5%～15%,故芯样须用双面磨平机进行磨平处理。在《钻芯法规程》中要求芯样端面的平整度在100mm 内小于0. 1mm , 用角尺紧靠芯样端面上, 再用塞尺测量与端面的间隙(或者将芯样放在水平面上, 上部放一水平尺, 看气泡是否居中, 如不居中, 须再进行磨平处理) , 而这点要求在试验中常常不易做到。2. 4 芯样垂直度
芯样经过磨平后, 其平整度能达到试验要求, 则芯样垂直度也能达到试验要求, 《钻芯法规程》中要求芯样垂直度用游标量角器测量, 两个端面与圆柱面
3. 3 芯样抗压试验速率要求
参照《钻芯法规程》, 芯样抗压强度小于30MPa 时, 选取速率为0. 3MPa /s ～0. 5MPa /s , 芯样抗压强度大于30M Pa 时, 选取速率为0. 5MPa /s ～0. 8M Pa /s , 笔者曾经做一对比试验, 因速率不同, 差异在10%～20%,见表3。主要原因是速率过大, 试验机的双球座装置来不及调整, 芯样与上压板之间未完全接触, 产生偏心受压, 从而抗压强度偏低, 故建议采取0. 3MPa /s 的速率。4 试验结果评判
利用钻芯法检测灌注桩混凝土强度试验, 室内试验结果与现场取芯描述一定要进行对比判断, 如有较
第1期(总第140期) 2003年2月20日华东公路EAST CHINA HIGHWAY No . 1(To tal No . 140)
February 2003
文章编号:1001-7291(2003) 01-0059-03 文献标识码:B
粉喷桩复合地基桩土
力学性质分析研究
宋修广1, 王松根2, 高雪池2
(1. 山东大学岩土与结构工程研究中心, 山东 济南 250061; 2. 山东省交通厅公路管理局, 山东 济南 250002)
摘要:粉喷桩复合地基是桩土相互作用形式, 桩与桩间土的力学性质影响着承载力的发挥。对工程桩与桩间土的力学性质进行试验研究, 揭示了成桩对桩间土的影响规律, 提出了桩间土过渡层的概念, 建立了过渡层弹性模量经验公式。
关键词:粉喷桩; 过渡层; 加固机理
粉喷桩复合地基是由桩及桩间土共同承担荷载的, 它们之间的相互作用影响着各自承载力的发挥, 决定着复合地基的整体承载能力和沉降量。因此除要了解水泥土的基本性质外, 还需了解桩间土的力学性
[1][2]
质的变化。文献及工程实践表明, 粉喷搅拌桩施工时的挤土作用及其高压喷灰的渗透作用使桩间土的性质与原状土相比有所变化(尤其是对于粉性土和砂
土) , 对这一现象以前只是作了定性分析, 而没有进行定量讨论。本文将对此问题进行重点分析, 了解成桩对桩间土的影响, 建立适宜的经验公式。为此在施工前后各自取样, 进行室内试验分析。
试验以“济南绕城高速公路”东线工程为背景进行。该工程软土路基采用了粉喷桩加固处理, 原状土主要由亚粘土及粉土组成。
大出入, 要找出是哪方面的原因, 如果可能是室内试验的问题, 可用多余芯样进行补充试验。在计算抗压强度时, 如果芯样高径比不为1. 0, 先要乘以系数α; 如果芯样直径小于100mm , 须再乘以系数1. 12, 换算为直径与高度均为100mm 的抗压强度, 此结果相当于同测试龄期的、边长为150mm 的立方体试块的抗压强度。一般在检测报告中要附现场取样描述原始记录, 室内试验原始记录。测试成果格式包括取芯描述、芯样部位、抗压强度、芯样示意图等。5 结 论
由于某些单位的试验人员图省事, 只对芯样进行切割而未磨平, 或因仪器性能达不到试验要求, 使试验结果没有真实反映芯样强度, 使测试结果误判, 易引起甲乙双方纠纷, 甚至进行不必要的返工, 造成施工单位人力、物力的损失。因此, 钻芯法检测钻孔灌注桩必须注意以下几方面的要求。5. 1 取芯钻机钻头必须用金刚石钻头, 其钻头外径
＊ 收稿日期:2002-05-27
为Υ108m m 及以上尺寸。同时注意防震, 抽芯部位
一般为距桩中心位置1/4～1/2半径范围处, 最大限度地减少芯样的损伤, 保持芯样的原状结构。5. 2 芯样制备必须用专门的切割和磨平机器; 芯样的高径比、平整度和垂直度应符合《钻芯法规程》精度要求。5. 3 芯样抗压强度试验仪器必须有双球座装置, 芯样放置符合实际工程情况, 抗压试验速率为0. 3M Pa /s 较合适。5. 4 室内试验结果与现场取芯描述一定要进行对比判断, 如有较大出入, 要找出是哪方面的原因, 如果可能是室内试验的问题, 可用多余芯样进行补充试验。
参
考
文
献
[1]CECS 03—88钻芯法检测混凝土强度技术规程. 北京:建筑出版社, 1988.
[2]JGJ 94—94建筑桩基技术规范. 北京:建筑出版社, 1998.