CFG樁復(fù)合地基檢測(cè)中存在的問題研究

張俊利 張王平

摘要：本文從CFG樁復(fù)合地基的加固機(jī)理、質(zhì)量檢測(cè)、常見問題及處理措施四個(gè)方面做了介紹，希望能夠在具體的地基檢測(cè)過程中有所運(yùn)用，確保CFG 樁復(fù)合地基的施工質(zhì)量、安全性能符合設(shè)計(jì)施工標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：CFG樁復(fù)合地基；加固機(jī)理；檢測(cè)方法；檢測(cè)常見問題；處理措施

一、前言

根據(jù)我國(guó)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》JGJ79—2013要求，在地基施工結(jié)束后，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行復(fù)合地基承載力和樁身完整性檢測(cè)。但是，在實(shí)際的過程中由于相關(guān)的檢測(cè)過程不夠規(guī)范，造成檢測(cè)結(jié)果不能為地基施工的質(zhì)量性能進(jìn)行較為準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)，嚴(yán)重影響了建筑工程整體的質(zhì)量安全。下面就從CFG樁復(fù)合地基加固機(jī)理、檢測(cè)的方法及檢測(cè)過程中存在的問題作以分析研究。

二、CFG樁復(fù)合地基加固機(jī)理概述

水泥粉煤灰碎石樁是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘結(jié)強(qiáng)度樁（簡(jiǎn)稱CFG樁）。由樁、樁間土及褥墊層一起構(gòu)成復(fù)合地基。以承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)的豎向荷載為主，由CFG樁和土層來共同承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載。CFG樁復(fù)合地基具有承載力提高幅度大，地基變形小等特點(diǎn)，適用范圍較大。就基礎(chǔ)形式而言，既可適用于條形基礎(chǔ)、獨(dú)立基礎(chǔ)，也可適用于箱基、筏基；就土性而言，適用于處理黏性土、粉土、砂土和正常固結(jié)的素填土等地基。目前，該方法已廣泛用于工業(yè)廠房、民用建筑的地基處理中，若樁端具有好的持力層，經(jīng)水泥粉煤灰碎石樁處理后可作為高層建筑地基。

三、CFG樁復(fù)合地基質(zhì)量檢測(cè)方法

CFG樁復(fù)合地基檢測(cè)，可采用低應(yīng)變（反射波法）動(dòng)力測(cè)試CFG樁樁身完整性；靜力載荷試驗(yàn)檢測(cè)單樁及復(fù)合地基承載力。下面就簡(jiǎn)單介紹一下這兩種方法：

1.低應(yīng)變動(dòng)力測(cè)試

將樁視為一維彈性桿件，給樁頂施加一脈沖力，產(chǎn)生的應(yīng)力波沿樁身向下傳播，當(dāng)遇到樁身波阻抗變化時(shí)將產(chǎn)生波的反射和透射現(xiàn)象。通過在樁頂安裝的加速度傳感器接收反射信號(hào)，根據(jù)應(yīng)力波反射規(guī)律分析評(píng)價(jià)樁身結(jié)構(gòu)完整性同時(shí)由給定的樁長(zhǎng)計(jì)算出樁體縱波波速。

檢測(cè)時(shí)，首先要清理樁頭，要出現(xiàn)新鮮的混凝土，且不可留有雜物。然后將傳感器放置于距樁中心2/3半徑處，錘擊處位于樁頂?shù)闹行奶?，傳感器要同樁頂位于同一平面，與樁頂垂直，用耦合劑粘結(jié)牢固。

根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，將樁分為四類。Ⅰ類：樁身完整；Ⅱ類：樁身有輕微缺陷，不會(huì)影響樁身結(jié)構(gòu)承載力的正常發(fā)揮；Ⅲ類：樁身有明顯缺陷，對(duì)樁身結(jié)構(gòu)承載力有影響；Ⅳ類：樁身存在嚴(yán)重缺陷，應(yīng)進(jìn)行工程處理。

2.靜載荷試驗(yàn)方法

豎向荷載逐漸施加于單樁樁頂承壓板，樁身上部受壓縮而產(chǎn)生相對(duì)于土體的向下位移，樁側(cè)表面有向上的摩擦阻力，隨著樁身荷載的增大，樁身壓縮變形和位移量也增大，以單樁豎向抗壓載荷試驗(yàn)Q-s曲線為基礎(chǔ)，取該曲線的前幾級(jí)荷載下沉降原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，進(jìn)而對(duì)Q-s曲線的發(fā)展趨勢(shì)作出預(yù)測(cè)。

加荷方式采用慢速維持荷載法；采用分級(jí)等量進(jìn)行加荷，終止荷載宜大于設(shè)計(jì)承載力特征值的2倍。

測(cè)讀樁頂沉降時(shí)間間隔：每級(jí)荷載加荷后隔5、10、15、15、15min各測(cè)讀一次沉降值，以后每隔30min測(cè)讀一次；

沉降相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)：每小時(shí)的樁頂沉降增量不超過0.1mm，并連續(xù)出現(xiàn)兩次（以1.5h內(nèi)連續(xù)三次觀測(cè)值計(jì)算），則認(rèn)為已達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)，可值加下一級(jí)荷載，每級(jí)荷載維持時(shí)間不少于2h；

試驗(yàn)終止條件：

（a）某級(jí)荷載作用下，樁的沉降量為前一級(jí)荷載作用下沉降量的5倍；

（b）某級(jí)荷載作用下，樁的沉降量大于前一級(jí)荷載作用下沉降量的2倍，并經(jīng)24h尚未達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定；

（c）已達(dá)到要求的最大加載量。

卸荷：每級(jí)卸載值為加載值的兩倍，每級(jí)卸荷后隔15、15、30min各測(cè)讀一次殘余沉降，完全卸荷后維持3-4小時(shí)讀記回彈量。

四、CFG復(fù)合地基檢測(cè)中常見問題及處理措施

1.承壓板剛度不夠

CFG樁復(fù)合型地基的設(shè)計(jì)樁距變化大，需要檢測(cè)單位備有不同尺寸足夠剛度的承壓板，但是多數(shù)檢測(cè)單位只是采用厚度相當(dāng)?shù)匿摪遄鳛樘娲_(dá)不到規(guī)范規(guī)定的承壓板應(yīng)具有足夠剛度的要求。試驗(yàn)過程中，隨著荷載不斷增加，荷載板發(fā)生明顯的中間下凹周邊上翹的撓曲變形。復(fù)合地基由樁、樁間土共同承擔(dān)荷載，承壓板剛度不夠，板下樁間土只有很少一部分承載力充分發(fā)揮，因此荷載主要由樁承擔(dān)，樁過早達(dá)到極限承載力，就會(huì)導(dǎo)致復(fù)合地基承載力偏低，直接影響檢測(cè)結(jié)果的可靠性。

2.褥墊層鋪設(shè)不符合要求

CFG樁加固地基時(shí)，通常會(huì)在樁頂和基礎(chǔ)之間設(shè)置褥墊層，其主要作用是保證樁、土共同承擔(dān)荷載，使樁間土的承載力充分發(fā)揮；調(diào)整樁、土荷載分擔(dān)比例；減少基礎(chǔ)底面的應(yīng)力集中。在進(jìn)行復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)時(shí)，一般鋪設(shè)的褥墊層只是超出荷載板20cm左右，使得在加壓過程中，褥墊層沒有側(cè)向約束，褥墊材料擠出，增大豎向變形；鋪設(shè)褥墊層厚度不夠，也會(huì)加大樁、土荷載分擔(dān)比例，使樁體過多承擔(dān)上部傳來荷載，豎向變形增大，有時(shí)甚至在試驗(yàn)過程中將樁頭壓碎，大大降低檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度。

3.試驗(yàn)終止荷載的控制

實(shí)際檢測(cè)中，不少檢測(cè)單位選取的最大加載值剛好是設(shè)計(jì)要求承載力的2倍，雖然是嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)范進(jìn)行的，但是也會(huì)影響檢測(cè)結(jié)果?！督ㄖ鼗夹g(shù)處理規(guī)范》中規(guī)定，試驗(yàn)點(diǎn)≥3時(shí)，極差不超過平均值的30%時(shí)，可取平均值作為地基承載力特征值。例如：設(shè)計(jì)要求復(fù)合地基承載力特征值 200kPa。最大加載值選用設(shè)計(jì)要求的復(fù)合地基承載力特征值的 2 倍，即 400kPa，且試驗(yàn)結(jié)果地基承載力由1 /2最大加載值控制。3組試驗(yàn)結(jié)果分別為：f1= 200kPa；f2=200kPa；f3= 180kPa，極差為20kPa，平均值為 193kPa，極差與平均值之比為 10%≤30%，則復(fù)合地基承載力特征值fs，pk=193kPa，不滿足設(shè)計(jì)要求的復(fù)合地基承載力特征值 200kPa。

如果適當(dāng)加大最終加載值，比如選用設(shè)計(jì)要求的復(fù)合地基承載力特征值的 2. 1 倍，即 420kPa，若3組靜載試驗(yàn)結(jié)果確定的地基承載力分別為：f1= 210kPa；f2= 210kPa；f3=180kPa。平均值為 200kPa，極差為 30kPa，極差與平均值之比為 15% ≤30%，則承載力特征值可取fs，pk= 200kPa，滿足設(shè)計(jì)要求。

顯然如果最終加載值選用設(shè)計(jì)要求復(fù)合地基承載力特征值的 2 倍，3組試驗(yàn)中只要有一組試驗(yàn)結(jié)果稍偏低就不能滿足設(shè)計(jì)要求。所以，在進(jìn)行復(fù)合地基靜載試驗(yàn)，特別在試樁階段，若加載至設(shè)計(jì)要求的 2 倍后，地基仍未破壞，則可適當(dāng)多加0.5-1級(jí)荷載，以防止把本來是滿足設(shè)計(jì)要求的工程可能誤判為不合格。

4、樁身完整性的影響及處治措施

某高層居民建筑工程采用CFG樁復(fù)合地基，設(shè)計(jì)樁徑500mm、樁長(zhǎng)13m，采用C20混凝土，面積置換率8.16%，樁周以粉土為主。3#59樁、3#72樁因樁身淺部斷裂，據(jù)低應(yīng)變樁身完整性檢測(cè)確定為Ⅲ類樁。為研究淺部斷裂對(duì)其承載力的影響，進(jìn)行了單樁復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果得合地基承載力滿足設(shè)計(jì)要求。

分析其中CFG樁淺部斷裂對(duì)復(fù)合地基承載力影響：由于CFG樁復(fù)合地基以承擔(dān)豎向荷載為主，復(fù)合地基中樁體與土及褥墊層共同受力，CFG樁只是增強(qiáng)體，對(duì)于淺部斷裂但未脫開的樁體，其豎向承載力影響較小。可通過對(duì)CFG樁進(jìn)行快速靜壓，將可能斷裂并脫開的樁連接起來，保證復(fù)合地基中樁能有效傳遞豎向荷載。若受水平荷載影響較大的建筑物，則應(yīng)將淺部斷樁全部清除后重新澆注，以保證樁體的連續(xù)完整性。

在上述的斷樁處理過程中，只是針對(duì)淺層CFG斷樁處理，如遇到斷樁深度較深，則此方法并不適用，造成此類斷樁原因較多，縮頸現(xiàn)象就是其中的一種。在施工中由于土層變化，含水量較高的土層由于震動(dòng)會(huì)發(fā)生土層層間擠壓滑移，是樁體局部擠壓變形產(chǎn)生縮頸，以及有時(shí)混凝土由于攪拌過程或用料等原因造成混凝土和易性不良，導(dǎo)致樁體本身密度不均造成斷樁。如造成此類現(xiàn)象，多數(shù)會(huì)形成斷樁深度較深，比較常用的施工方法就是采取加樁處理。由于CFG樁是一種復(fù)合地基的處理形式，需要樁體與土體共同協(xié)調(diào)完成地基承載力要求，單樁之間一般要留有3～5的樁間距離，樁間距離太近或太遠(yuǎn)都不能達(dá)到最合理的承載力要求，因此一般有局部斷樁而又不好處理時(shí)可以考慮采用加樁方法，但是首先要樁基設(shè)計(jì)部門復(fù)核一下補(bǔ)樁位置以及補(bǔ)樁大小，并給出滿足承載力要求的處理方案，這是就可以在原斷樁位置進(jìn)行加樁處理方式，但施工中要提搞警惕，防止周圍樁體由于施工操作導(dǎo)致樁體斷裂，其次要考慮到施工震動(dòng)對(duì)周圍樁體產(chǎn)生的影響。

五、結(jié)束語

從本文的分析可以看出，CFG樁復(fù)合地基以其承載力提高幅度大，地基變形小等特點(diǎn)，對(duì)夯實(shí)和穩(wěn)固地基有很好的幫助，被廣泛應(yīng)用于各種地基處理中。為保證工程質(zhì)量安全，在實(shí)際工作中，應(yīng)加強(qiáng)檢測(cè)過程中各工作環(huán)節(jié)的管控，規(guī)范工程質(zhì)量檢測(cè)方法技術(shù)，提高檢測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果的準(zhǔn)確性，以確保CFG 樁復(fù)合地基的施工質(zhì)量、安全性能符合規(guī)范及設(shè)計(jì)施工標(biāo)準(zhǔn)。

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