一種與水泥土攪拌樁齡期相關的單樁豎向承載力特征值檢測方法
【專利摘要】本發明提供一種與水泥土攪拌樁齡期相關的單樁豎向承載力特征值檢測方法。所述檢測方法是從養護好的齡期28～90d的水泥土攪拌樁試樁中選多根不同齡期的水泥土攪拌樁進行水泥土抗壓強度進行室內測定和單樁豎向靜載荷試驗，分別建立樁身水泥土抗壓強度、單樁豎向承載力特征值與樁身齡期的關系方程式，并得到樁身水泥土抗壓強度與單樁豎向承載力特征值的關系，然后根據方程式進行計算檢測。本發明便捷、經濟，充分考慮了水泥土攪拌樁豎向承載力特征值與樁身齡期密切相關的特點，利用水泥攪拌樁齡期進行計算估測單樁的豎向承載力特征值，其工程實用性強、可靠度高。
【專利說明】
-種與水泥±橫拌巧齡期相關的單巧豎向承載力特征值檢測 方法
技術領域
[0001] 本發明設及巖±工程地基處理、水泥±攬拌粧的承載力單粧豎向特征值的測定與 檢測技術領域，具體而言是一種測定、估算水泥±攬拌粧單粧豎向承載力特征的方法，可用 于水泥±攬拌粧地基處理工程粧的檢測與驗收工作。 技術背景
[0002] 依據現行《建筑地基處理技術規范KJGJ79-2012/J220-2012)，水泥±攬拌粧單粧 豎向承載力特征值有兩種確定方式，對于攬拌粧徑500mm，有效粧長不超過1200mm的水泥± 攬拌粧，主要采用粧身材料強度的方式來估算攬拌粧承載力特征值，水泥±強度的要求則 為"與攬拌粧身水泥±配比相同的室內加固±試塊，邊長為70.7mm的立方體在標準養護條 件下90d齡期的立方體抗壓強度平均值(f。。)"。規范同時規定"水泥±攬拌粧施工質量檢驗 時單粧靜載荷試驗宜在28d后進行"。運兩個規定在實際工程操作過程中存在執行上的矛 盾，因為設計單位都會W水泥±90d的室內水泥±強度和對應的單粧豎向承載力特征值來 要求施工質量，而實際工程檢測工作大多都會剛到28d便立即開挖進行試驗檢測，運樣就只 取得了水泥±28d強度和單粧28d豎向承載力特征值。采用什么樣的檢測方法更合理?如何 評判粧基是否質量合格并滿足設計要求？是當前擺在當前水泥±攬拌粧檢驗工作中的難 題，有的地基處理項目質量甚至被錯判或誤判現象。
[0003] 水泥±是一種加固體增強體的特殊性質材料，由于本身的特點，受原±質的含水 量、包含物、環境溫度、滲入材料的性質、滲入量、攬拌工藝等等多方面的影響，其28d強度往 往還達不到90d的一半，多方研究證明，水泥±在28(1齡期時，其強度正處于大幅度的增長 期。如果W運個28d齡期來檢測水泥±攬拌粧的單粧豎向承載力特征值，并不能完全反應所 受檢水泥±粧在后期真正使用時的承載力特征值，其實"水泥±粧單粧豎向承載力特征值 其實每天都不一樣"。因此，鑒于水泥±強度與其施工齡期關系緊密的特點，如何找到一個 正確評價28d~90d齡期的期間水泥±強度W及相對應齡期的單粧豎向承載力特征值的方 法，具有重要的工程應用價值。

【發明內容】

[0004] 本發明的目的是克服技術背景的不足，提供一種與水泥±攬拌粧粧身齡期密切相 關的單粧豎向承載力特征值的檢測方法，該方法是先根據地基處理工程試驗粧施工工藝， 分析水泥±與水泥±粧強度隨齡期增長的特點，并回歸分析得到水泥±強度與粧身單粧豎 向承載力特征值的計算公式。工程粧檢測工作時，將所抽檢的地基處理工程粧水泥±攬拌 粧鉆忍取樣水泥±強度和計算出的實際的單粧豎向承載力特征值與計算值進行比較，來判 定工程粧是否合格，該方法考慮了水泥±粧單粧豎向承載力隨時間變化的特點，對水泥± 攬拌粧運種經濟型地基處理方式進地了客觀的評價。
[0005] 本發明提供的技術方案:所述一種與水泥±攬拌粧齡期相關的單粧豎向承載力特 征檢測方法，其特征在于具體步驟如下：
[0006] (1)按照待施工的地基處理工程水泥上攬拌粧的水泥滲入量和攬拌工藝，在試粧 區域進行多組水泥±攬拌粧試粧施工;所述水泥±攬拌粧試粧即工程施工前按照施工規范 完成的水泥±攬拌試驗粧，根據《建筑地基處理技術規范》中的規定，水泥±攬拌粧的單粧 承載力及復合地基承載力的特征值應通過試驗確定，所W在水泥±攬拌粧施工前，必須先 施工多根試粧，并在試粧報告出來，合格后才能全面打粧；
[0007] (2)從養護好的齡期28~90d的水泥±攬拌粧試粧中選多根不同齡期的水泥±攬 拌粧，采用雙管單動鉆忍取樣的方法在粧身渺泥及渺泥質段進行鉆忍取樣，得到多個不同 齡期的粧身水泥±試塊樣本，分別對不同齡期水泥±試塊樣本的水泥±抗壓強度進行室內 測定，繪制出樣本水泥±試塊抗壓強度與齡期關系的散點圖，對該散點圖進行線性回歸分 析，建立水泥±攬拌粧的粧身水泥±抗壓強度f。。'與粧身齡期t的線性關系方程式:f。。' = at+b，
[0008] 通過繪制的散點圖顯示所述水泥±攬拌粧的粧身水泥±抗壓強度隨齡期增長呈 線性關系，其中a為粧身水泥±抗壓強度隨齡期增長形成的函數直線的斜率，b為該函數直 線的截距；
[0009] (3)對步驟(2)中選取的多個不同齡期的水泥±攬拌粧的試粧分別進行單粧豎向 靜載荷試驗，同樣繪制多個水泥±攬拌粧試粧在粧身28~90d齡期內的單粧豎向承載力特 征值與齡期的關系散點圖，并對該關系散點圖進行線性回歸分析，也建立水泥±攬拌粧的 單粧豎向承載力特征值Ra化N)與粧身齡期t的關系方程式:Ra = Ct+d，
[0010] 通過繪制的散點圖顯示所述水泥±攬拌粧的單粧豎向承載力特征值隨齡期增長 呈線性關系，其中C為單粧豎向承載力特征值隨齡期增長形成的函數直線的斜率，d為該函 數直線的截距；
[0011] (4)通過步驟(2)中的關系方程式可W得出 并將t帶入步驟(3)中的方 程式得到水泥±攬拌粧的單粧豎向承載力特征值Ra與粧身抗壓強度f。。'的關系方程：
[0012] (5)水泥±攬拌粧地基處理工程粧施工完成后，在對水泥±攬拌粧的單粧豎向承 載力進行檢測時，先根據所抽檢的水泥±攬拌粧的施工齡期，利用步驟(2)中的公式計算出 該檢測水泥±攬拌粧當日齡期粧身水泥±抗壓強度f。。，并根據步驟(3)中的公式計算出該 抽檢水泥±攬拌粧當日齡期的單粧豎向承載力特征值Ra,再采用實際鉆忍取樣所得的水泥 ±當日齡期強度并根據步驟(3)中的公式計算出實際的水泥±攬拌粧的單粧豎向承載 力特征值Rat，將二者進行比較，若Rat ^Ra則判定該檢測粧合格，反之為不合格。
[0013] 本發明中所述的水泥±抗壓強度測定是將鉆忍取樣所得的水泥±試塊樣本送實 驗室進行抗壓強度試驗;單粧豎向靜載荷試驗是直接將水泥±粧試樣本養護后，在攬拌粧 頂逐級施加各級軸向壓力，百分表觀測粧的相應檢測點隨時間產生的沉降，根據荷載與位 移的關系（即Q~S曲線)判定相應的單粧豎向承載力特征值的試驗方法。兩者均為現有常用 的試驗方法。
[0014] 本發明的有益效果：
[0015] 1、本發明是在地基處理工程試粧時，就建立了水泥±攬拌粧單粧豎向承載力特征 值與粧身水泥±強度對應關系方程式;而工程粧檢測時，就能夠直接應用在水泥±攬拌粧 粧身渺泥或渺泥質段鉆忍取樣得到的水泥±抗壓強度f。。'（MPa)的實測值對粧身質量進行 評判，同時還能計算出所取樣本攬拌粧的單粧豎向承載力特征值Ra(kN)，避免了采用室內 水泥±強度fcu(MPa)來考慮因施工因素取折減系數方法估算可能存在的誤差，提供了一種 在工程粧檢測中除粧靜載荷試驗方法W外更為便捷、經濟的檢測手段，運種方法充分考慮 了水泥±攬拌粧豎向承載力特征值與粧身齡期密切相關的特點，工程實用性強、可靠度高；
[0016] 2、通過數據的歸納，建立了渺泥或渺泥質段粧身水泥±強度f。。'（MPa)和單粧豎向 承載力特征值Ra化N)與水泥±齡期(d)的對應關系方程式，W定量的方法真實的反應出水 泥±粧強度增漲與齡期關系極為密切的事實："水泥±粧單粧豎向承載力特征值其實每天 都不一樣"，通過查閱粧施工記錄，估算出所抽檢粧在28~90d期間粧身最弱段水泥±強度 或水泥±攬拌粧的單粧豎向承載力特征值，用該值與鉆忍取樣所得的水泥±抗壓強度計算 出的單粧豎向承載力特征值進行對比，能夠作為粧基檢測時判定受檢粧是否"合格"的重要 依據，也能推測出90d水泥±攬拌粧單粧豎向承載力特征值，同樣可用于攬拌粧基豎向承載 力特征值是否合格的評判。
【附圖說明】
[0017] 圖1是實施例中水泥±立方體抗壓強度在28~90d齡期強度隨時間增長的關系散 點圖；
[0018] 圖2是實施例中水泥±攬拌粧單粧豎向承載力特征值在28~120d齡期強度隨時間 增長的關系散點圖。
【具體實施方式】
[0019] 下面結合實施例和附圖對本發明作進一步說明。
[0020] 實施例:某項目地基處理設計采用水泥±攬拌粧復合地基，設計粧長10~12米，粧 徑500mm，設計攬拌粧工程粧達36萬延米。設計要求在施工前進行水泥±室內強度試驗和試 粧，要求攬拌粧身水泥±配比相同的室內加固±試塊，邊長為70.7mm的立方體在標準養護 條件下90d齡期的立方體抗壓強度平均值f。u>1.85MPa，單粧豎向承載力特征值Ra>90kN， 按設計與規范要求，取現場渺泥及渺泥質±的室內試驗結果，達到"邊長為70.7mm的立方體 在標準養護條件下90d齡期的立方體抗壓強度平均值fcu>1.85MPa"要求的水泥滲比為 18%，采用P042.5強度等級水泥，最終確定攬拌粧的施工水泥滲入比18 %。
[0021] 在進行工程水泥±攬拌粧施工前，首先根據設計要求施工多組試粧，在對試粧強 度測定過程中，并應用本發明中所述的水泥±攬拌粧單粧豎向承載力特征測定方法，建立 水泥±攬拌粧的粧身水泥±抗巧…區別于室內水泥±強度feu)與粧身齡期t的線性 關系方程式:fcu'=at+b，并得H
,同時建立水泥±攬拌粧的單粧豎向承載力特征 值Ra化N)與粧身齡期t的關系方程式:Ra = Ct+d，并將t帶入該方程式中得到水泥±攬拌粧的 單粧豎向承載力特征值Ra與粧身抗壓強度feu'的關系方程： 其中a、b、C、d 可W直接通過線性回歸圖得到，運些試粧數據的取得，為后期的工程粧的檢測與驗收提供 了重要依據。
[0022] 其具體的操作步驟如下：
[0023] (1)按照現有的施工方法施工水泥上攬拌粧試粧，每根水泥上攬拌粧試粧的水泥 滲入比不少于18%，攬拌粧徑500mm，有效粧長不超過1200mm;并在施工過程中在28-90d齡 期的試粧中中選每個齡期的試粧，分別對粧身渺泥及渺泥質段進行鉆忍取樣得到多個不同 齡期的水泥±試塊樣本，分別對每個齡期水泥±試塊樣本的水泥±抗壓強度進行測定，繪 制出多個水泥±試塊樣本在28~90d齡期的抗壓強度隨時間增長的關系散點圖（如圖1)，并 對該關系散點圖進行線性回歸分析，建立粧身抗壓強度f。。'與粧身齡期t的關系方程式，通 過圖1中的數據得到的回歸公式為:feu '= 0.00931+0.0555 (MPa )，其中R2表示線性回歸的可 靠程度，該值越接近1，表示回歸公式越可靠；
[0024] (2)對步驟（1)取樣的多個不同齡期的水泥±攬拌粧試粧分別進行單粧豎向靜載 荷試驗，繪制出水泥±攬拌粧樣本在28~120d齡期的單粧豎向承載力特征值隨時間增長的 關系散點圖（如圖2)，對該關系散點圖進行線性回歸分析，建立水泥±攬拌粧的單粧豎向承 載力特征值Ra化N)與粧身齡期t的關系方程式，通過圖2中的數據得到的回歸公式為:Ra = 0.3997t 巧 3.577UN);
[0025] (3)將步驟(1)和步驟(2)得到的兩個關系方程合并，用f。。'代入t，得到該施工區域 中水泥±攬拌粧的單粧豎向承載力特征值Ra與粧身抗壓強度feu'的關系方程式：Ra = 42.9785fcu'+51.1917。
[0026] 試粧工作完成，試粧報告顯示試粧達到設計要求后，開始正常施工水泥±攬拌工 程粧，由于該項目工期緊張，按照正常的檢測方法，，養護期達到28加寸，立即開展開挖檢測 工作，檢測的主要方式:單粧靜載荷試驗、鉆忍、單粧復合地基靜載荷試驗;28dW上齡期檢 測時，結果顯示大多根的單粧豎向承載力特征值Rat>65kN，粧身渺泥段泥±強度feu' > 0.32(MPa)，二項指標低于設計要求，雖然參與驗收的各方專家都明白，真正的原因是水泥 ±粧并未達到90d強度，但項目驗收并無可執行的現行規范依據，也無法推算出水泥±粧 90d的單位粧豎向承載力特征值，檢測與驗收工作遇到難題，下一步工作受阻。
[0027] 為了不影響工程驗收，又不耽誤項目工期，工程粧驗收時采用了本發明方法，先直 接采用在試粧工作中得到的粧身抗壓強度f。。'與粧身齡期t的方程式：ftu'=0.0093t+ 0.0555計算出不同齡期應達到的粧身水泥±抗壓強度f。。'值如下：
[0028] 28d feu'=0.0093t+0.0555 = 0.3159(MPa)
[0029] 60d feu'=0.0093t+0.0555 = 0.6135(MPa)
[0030] 90d feu'=0.0093t+0.0555 = 0.8925(MPa)
[0031] 根據試粧試驗得到的單粧豎向承載力特征值Ra與粧身水泥±抗壓強度feu'的關系 方程式:Ra = 42.9785fcu'巧1.1917計算出不同齡期的單粧豎向承載力特征值Ra值如下：
[0032] 28d Ra = 42.9785fcu，巧 1.1917 = 64.76(kN)
[0033] 60d Ra = 42.9785fcu，巧 1.1917 = 77.56(kN)
[0034] 90d Ra = 42.9785fcu，巧 1.1917 = 89.55(kN)
[0035] 通過上述方程式，我們可W估算出粧身水泥±任意齡期的水泥±強度feu'和水泥 ±粧任意齡期的單粧豎向承載力特征值Ra,運二個值就是用于工程粧的檢測評判的重要依 據。在對工程粧抽檢樣本進行檢測時，先查閱施工記錄了解抽檢粧的施工齡期，將在該抽檢 粧的鉆忍取樣所得的水泥±抗壓強度按公式計算出的單粧豎向承載力特征值Rat進行對比， 對Rat^Ra的粧判定該檢測粧合格，反之為不合格。
[0036] 具體檢測和判定時，實際在對水泥±攬拌粧工程粧28d的單粧靜荷試驗得到單粧 豎向承載力特征值Rat > 6 5kN，而通過本發明所述的公式計算出來的Ra = 64.7化N，可W看 出，實測的Rat = 65kN>Ra = 64.7化N，便可W判定檢測粧合格，而不需要達到設計要求的 90kN設計值。反之，當水泥±抗壓強度小于0.32(MPa)，單粧豎向承載力特征值小于65kN時， 則可W基本判定受檢測水泥±攬拌粧可能存在施工缺陷，就需要進行加固補強處理。
[0037] 為了進一步證明本發明所述的方法檢驗可靠性，發明人做了另外一個試驗，在工 程粧的齡期超過28d后，分別抽取了 35d、42d的齡期的多根工程粧按照正常的檢測方法進行 實際檢測，檢測方法:單粧靜載荷試驗、鉆忍取樣抗壓強度試驗，通過實際檢測得到的數值 分別為:Ra35>69kN;Ra42>72kN，其實測值也剛剛達到按照本發明公式所計算的數值，實測 值相對于28d粧身強度有明顯增長且增長的速率在減慢，但由于齡期不到90d，其單粧豎向 承載力特征值也同樣未達到設計要求的90加寸的90kN強度要求，運些時測值真實的反應了 水泥±粧自身強度和增長規律。可W看出，本發明中的檢測方法可靠性較高。
[0038] 工程實踐證明，采用運種檢測和評判的方法完全可靠，該項目已建成并順利通過 驗收，污水處理項目運行良好。
[0039] 本項目如采用設計要求的室內水泥±強度fcu>1.85MPa，單粧豎向承載力特征值 Ra>90kN作為工程粧檢測和驗收依據，工程現場實測的水泥±強度及單粧豎向承載力特征 值均達不到設計要求，地基處理工程便無法通過驗收，可能還會要求進行補強，其根本原因 是粧身水泥±齡期只有28d，并未到設計要求的90d強度齡期，而項目的工期無法允許90天 后來對工程粧進行檢測。采用本發明方法，可準確、快捷地判定單粧承載力特征值達到設計 使用的要求。
【主權項】
1. 一種與水泥土攪拌粧齡期相關的單粧豎向承載力特征值檢測方法，其特征在于具體 步驟如下： (1) 按照待施工的地基處理工程水泥土攪拌粧的水泥摻入量和攪拌工藝，在試粧區域 進行多組水泥土攪拌粧試粧施工； (2) 從養護好的齡期28~90d的水泥土攪拌粧試粧中選多根不同齡期的水泥土攪拌粧， 采用雙管單動鉆芯取樣的方法在粧身淤泥及淤泥質段進行鉆芯取樣，得到多個不同齡期的 粧身水泥土試塊樣本，分別對不同齡期水泥土試塊樣本的水泥土抗壓強度進行室內測定， 繪制出樣本水泥土試塊抗壓強度與齡期關系的散點圖，對該散點圖進行線性回歸分析，建 立水泥土攪拌粧的粧身水泥土抗壓強度f ? '與粧身齡期t的線性關系方程式:f?'= at+b， 通過繪制的散點圖顯示所述水泥土攪拌粧的粧身水泥土抗壓強度隨齡期增長呈線性 關系，其中a為粧身水泥土抗壓強度隨齡期增長形成的函數直線的斜率，b為該函數直線的 截距； (3) 對步驟(2)中選取多個不同齡期的水泥土攪拌粧的試粧分別進行單粧豎向靜載荷 試驗，同樣繪制多個水泥土攪拌粧試粧在粧身28~90d齡期內的單粧豎向承載力特征值與 齡期的關系散點圖，并對該關系散點圖進行線性回歸分析，也建立水泥土攪拌粧的單粧豎 向承載力特征值1^(1^)與粧身齡期t的關系方程式:R a = ct+d， 通過繪制的散點圖顯示所述水泥土攪拌粧的單粧豎向承載力特征值隨齡期增長呈線 性關系，其中c為單粧豎向承載力特征值隨齡期增長形成的函數直線的斜率，d為該函數直 線的截距； (4) 通過步驟⑵中的關系方程式可以得出:? = 4^，并將t帶入步驟⑶中的方程式得到 a 水泥土攪拌粧的單粧豎向承載力特征值Ra與粧身抗壓強度f?'的關系方程:+ a (5) 水泥土攪拌粧地基處理工程粧施工完成后，在對水泥土攪拌粧的單粧豎向承載力 進行檢測時，先根據所抽檢的水泥土攪拌粧的施工齡期，利用步驟(2)中的公式計算出該檢 測水泥土攪拌粧當日齡期粧身水泥土抗壓強度f?，并根據步驟(3)中的公式計算出該抽檢 水泥土攪拌粧當日齡期的單粧豎向承載力特征值R a，再采用實際鉆芯取樣所得的水泥土當 日齡期強度f?t'并根據步驟(3)中的公式計算出實際的水泥土攪拌粧的單粧豎向承載力特 征值R at，將二者進行比較，若Rat多RdJj判定該受檢測粧合格，反之為不合格。
【文檔編號】E02D33/00GK106013266SQ201610407286
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月12日
【發明人】王輝, 羅丙圣, 黃靜, 黃俊保
【申請人】中冶集團武漢勘察研究院有限公司