保定巖土工程談CFG樁復合地基檢測

發布日期：2018-05-31  文章來源:www.dxalalkl.com  作者:保定宇乾巖土

CFG樁復合地基由樁、樁間土及褥墊層三部分構成，其加固機理為褥墊層受上部基礎荷載作用產生變形后以一定的比例將荷載分攤給樁及樁間土，使二者共同受力。土體受到樁的擠密而提高承載力，同時樁由于周圍土的側應力的增加改善了受力性能，二者共同工作，形成了一個復合地基的受力整體，共同承擔上部基礎傳來的荷載。CFG樁復合地基承載力的因素較多，如樁長、樁徑、樁間距、樁體剛度、土層性質等，其他影響因素包括成樁工藝、樁平面布置方式、褥墊層等。

二、工程實例

某建筑總建筑面積23 043.52m2，地下一層，地上11層，局部地上12層，建筑高度46.35m，建筑結構安全等級為二級，地基基礎設計等級乙級，抗震設防烈度7度，建筑結構為現澆框架—剪力墻結構體系，地基采用 CFG樁復合地基。CFG樁共有1388根，樁位布置呈矩形，樁間距為1400mm×1300mm和1350mm×1300mm，樁徑400mm，施工樁長16m，有效樁長15.5m，地基承載力特征值為 200kpa，樁體混凝土強度等級為C20，復合地基承載力特征值≥300kpa，單樁承載力特征值為450kN。

三、施工質量檢測方法

為檢測 CFG樁復合地基的施工質量，本工程共采用了低應變動力測試、單樁豎向承載力檢測、單樁復合地基靜載荷檢測3種檢測方法。

1.低應變動力測試

低應變測試的原理是：通過用力棒錘擊樁頭，其產生的應力波向下傳遞，在傳遞過程中當遇到樁身縮徑、裂縫和樁底土等阻抗發生變化處，應力波發生反射，用樁基測試儀接受反射的信號，并通過計算機進行分析，來判斷樁身是否存在裂縫、縮徑、斷樁等缺陷，檢測樁身是否完好。根據《建筑基樁檢測技術規范》要求，低應變檢測數量為總樁數的 10%，本工程共對139根樁進行了低應變動力測試，為保證取樣的隨機性，選取了樁編號尾數為5的樁作為檢測樁。試驗儀器為C5型FEI樁基分析系統，試驗錘擊裝置為力棒。檢測時首先進行樁頭處理，使樁頭露出新鮮的混凝土，不能有雜物。傳感器安裝在距樁中心2/3半徑處，錘擊處在樁頂中心，傳感器安裝處和樁頂要在一平面，當安裝傳感器處不平時，可用石膏或牙膏找平。再在樁頂固定一個加速度計，設置好有關參數后，用力棒進行錘擊，及時檢查曲線質量并由儀器記錄。為保證檢測結果，在一個樁上進行多個對稱測點，每個測點錘擊5~10次，然后進行室內計算機分析。根據分析，當基頻等于頻差，諧振峰較平緩較寬時，存在離淅；當基頻等于頻差，諧振峰較多較窄時，存在裂縫裂縫；當諧振峰特征介于離析和裂縫之間時，存在縮徑。根據檢測結果，將樁分為四類。Ⅰ類：樁身完整；Ⅱ類：樁身有輕微缺陷，不會影響樁身結構承載力的正常發揮；Ⅲ類：樁身有明顯缺陷，對樁身結構承載力有影響；Ⅳ：樁身存在嚴重缺陷，應進行工程處理。本工程檢測結果為Ⅰ類樁133根，Ⅱ類樁6根。

2.單樁豎向承載力檢測

本方法主要是檢測單樁的豎向抗壓承載力，基本原理是：豎向荷載逐漸施加于單樁樁頂，樁身上部受壓縮而產生相對于土體的向下位移，樁側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Q-s曲線為基礎，取該曲線的前幾級荷載下沉降原始數據進行分析，進而對Q-s曲線的發展趨勢作出預測。單樁豎向承載力試驗檢測的儀器有千斤頂、JCQ-503C 靜荷載自動試驗儀等，千斤頂直接作用在樁頭上。最大加載值為設計要求承載力值的2倍，為 900kN，荷載分級為最大荷載的 1/10，第一級按2倍分級荷載加荷。

每級加荷后，間隔 5min、10min、15min、15min、15min各測讀一次，累計1h后每隔30min測讀一次，達到相對穩定并出現兩次時施加下一級荷載。每級卸載值為加載值的2 倍，卸載后隔15min測讀一次，讀兩次后，隔半小時再讀一次，即可卸載下一級荷載，全部卸載后，隔 3h~4h 再測讀一次。當出現下述情況之一時，可終止加載：

1）達到設計要求的最大加載量；

2）樁頂沉降量大于前一級荷載作用下沉降量的2倍時，且經24h尚未達到相對穩定標準；

3）后一級荷載下的沉降量超過前一級的沉降量5倍時。

單樁豎向承載力檢測用時一周，共進行7根樁的檢測，經過對結果的分析，單樁豎向承載力滿足≥450kN 設計要求。

3.單樁復合地基靜載荷檢測

本方法是檢測單樁復合地基承載力，采用壓重平臺反力載荷裝置，用沙袋堆載荷載，用鋼梁搭設平臺，將配重均勻穩固地放置于平臺上。平臺中心位置下的樁頂上放置面積為1.54m2的圓形鋼制承壓板。千斤頂穩固在承壓板上，其活塞與主梁相連。平臺中心、承壓板中心、千斤頂底面中心與樁中心在同一鉛垂線上，保證受力均勻和加載時的垂直度。加載時，通過壓重平臺裝置提供反力，用千斤頂在承壓板上逐級加壓。最大加載值為設計要求承載力值的2倍，即為600kPa，荷載分級為最大荷載的 1/10，每級加載后間隔30min通過 JCQ-503C 靜荷載自動試驗儀測讀一次，沉降相對穩定（△S<0.1mm/h）后施加下一級荷載直至達到規范荷載。根據《建筑地基處理技術規范》有關規定，單樁復合地基承載力特征值為300Kpa。卸載級數為加載級數的一半，等量進行，每卸一級，間隔半小時，讀記回彈量，待卸完全部荷載后，間隔 3h讀記回彈量。當出現下述情況之一時，停止加載：

1）沉降值急劇增大，壓板周圍土被擠出或出現明顯的隆起時；

2）承壓板的累積沉降量已大于其直徑的6%時；

3）最大加載量達到設計要求壓力值的2倍以上時。

單樁復合地基靜載荷檢測用時一周，共進行了7組檢測。根據實測資料，對單樁復合地基測點的 P~S 和 S~lgt 關系曲線形態進行分析，當加荷至設計最大載荷值時，沒有出現破壞和明顯的拐點和陡降段，每級沉降量基本均勻，為一條完整連續的平緩光滑曲線。根據《建筑地基處理技術規范》相關規定，判斷所測單樁復合地基承載力特征值均不小于 300kPa。

4.評價方法要點探討

由于CFG樁法是一種以提高地基承載力和減小地基變形為目的的地基處理方法，所以檢測評價的主要針對于復合地基承載力和地基變形量。

1）在檢測時，要全面了解CFG樁處理深度范圍內，軟弱土層的性狀、平面和深度分布和地基處理所要求達到的承載能力和變形指標。在檢測手段上首先要依靠低應變動測試驗的快捷性對整個工程的樁身結構做出正確評價，然后再進行載荷試驗。

2）單樁或多樁復合地基，在滿足試驗抽樣數量的前提下，級差不超過平均值的30%時，取其平均值為復合地基承載力特征值。

3）正確地給出檢測結論，這是檢測工作的最終目的。在結論里，不僅要給出復合地基承載力特征值fspk和地基的變形模量EO，同時還要給出樁體強度值是否滿足設計要求的fcu為混凝土試塊標準養護28d立方體抗壓強度平均值（kPa）。復合地基承載力結論要傾向載荷試驗結果，傾向于上部地基變形大、承載力低的土層的值。這樣才能把建設方和施工方的風險降低到最小。

結束語

目前國內還沒有一個系統的有關CFG樁復合地基的檢測規程或標準，我們必須采取多種方法，增加試驗數量，并且試驗方法盡可能與工程實際承載狀態接近，才能取得真實、準確的數據，為巖土工程治理質量管理提供依據，為巖土工程設計提供依據。