某工程CFG樁復(fù)合地基的檢測與分析

陳冬梅

(中冶成都勘察研究總院有限公司，四川成都610023)

隨著我國城鎮(zhèn)化建設(shè)和拉動內(nèi)需戰(zhàn)略的不斷深入，各地興建了大批中高層建筑。由于地質(zhì)情況不盡相同，這對有效確保地基承載力及控制沉降變形提出了更高的要求。CFG樁即水泥粉煤灰碎石樁，是由碎石、石屑、砂和粉煤灰摻適量水泥加水拌和，制成的強度等級C5～C25的樁，同樁間土、褥墊層一起構(gòu)成了復(fù)合地基。CFG樁復(fù)合地基由于具有施工容易、承載力高、適應(yīng)性廣以及造價低等特點，得到了越來越廣泛的應(yīng)用，取得了良好的經(jīng)濟、社會效益。

1 地基處理工程概況

擬建工程為成都市高新區(qū)國際生態(tài)總部園，總建筑面積約135 535 m2，層數(shù)3～4層，采用框架結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)。

1.1 場地地質(zhì)條件

場地地質(zhì)單元屬岷江Ⅱ級階地，勘察鉆探揭露的深度內(nèi)，地層結(jié)構(gòu)見表1。

表1 地層結(jié)構(gòu)分布

1.2 復(fù)合地基設(shè)計概況

結(jié)合前期勘探與建造要求，CFG樁以稍密～密實卵石層為樁端持力層。設(shè)計樁徑為350 mm，樁長1.80～7.50 m，正方形布樁，采用取土成孔灌注成樁法，樁間距不大于1.0 m，樁體強度為15 MPa。要求復(fù)合地基承載力特征值fspk≥250 kPa，變形模量 E0≥11.5 MPa。

1.3 檢測方法

按《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》(JGJ106－2003)，可采用靜載荷試驗測地基承載力，用低應(yīng)變反射波法測樁身完整性。本次檢測對象為工程一期一標段52號、63號樓共251根樁，按規(guī)范要求，靜荷載試驗取3個點，低應(yīng)變試驗取26根樁[1]～[6]。

2 靜載荷試驗

2.1 檢測原理

試驗采用堆載法，由桁架、主梁、工字鋼和跳板搭成堆載平臺，上面均勻堆放砂袋，構(gòu)成加載反力系統(tǒng)。將一面積為1 m2的方形剛性壓板置于樁頭中心上，壓板下鋪設(shè)不大于20 mm的中粗砂找平層，加載采用一個1 000 kN油壓千斤頂放于壓板中心，通過手動油泵控制其出力。壓力值由經(jīng)過標定的壓力表給出，再由千斤頂?shù)臉硕ㄇ€換算成荷載值。試樁的沉降變形通過對稱布置于樁頭的4個百分表測量。試驗用儀器的容許壓力均大于最大加載時壓力的1.2倍。

2.2 試驗方法

本次試驗采用慢速維持載荷法進行逐級加載，每級加載量為預(yù)估地基極限承載力的1/8，由于試驗確定的最大加載荷載不小于2倍設(shè)計值(即500 kPa)，故每級加載量可取63 kN。每級加荷后，按間隔 10 min、10 min、10 min、15 min、15 min分別測讀一次沉降量并詳細記錄，之后間隔取30 min。同時，應(yīng)使每級荷載維持時間不小于2 h。每加一級荷載后，當1 h的沉降增量小于0.1 mm，認為已達到相對穩(wěn)定，可加下一級荷載。當出現(xiàn)以下現(xiàn)象之一時即可終止試驗:(1)沉降急劇增大，土被擠出或承壓板周圍出現(xiàn)明顯隆起;(2)累計沉降量已達到承壓板寬度的8%;(3)當達不到極限荷載而最大加載壓力已大于設(shè)計要求壓力值的2倍。卸載時，可分4級等量卸載，每卸一級，須間隔30 min讀記回彈量，待卸完全部荷載后間隔3 h讀記總的回彈量。

2.3 試驗結(jié)果

試驗取52號樓19#、63號樓29#、63號樓110#共3個測試點，P－S曲線分別見圖1中的1、2、3號線。3個試驗點加載至502 kPa時，總沉降量為17.08～19.12 mm，沉降量不大，且P－S曲線相對平緩，無明顯陡降段。同時，加載過程中，荷載板四周地面無裂縫，無側(cè)向擠出現(xiàn)象，綜合分析，該復(fù)合地基承載力達到了設(shè)計要求值。

圖1 靜載荷試驗P－S曲線

3 低應(yīng)變反射波試驗

3.1 檢測原理

該方法通過在樁頂進行垂向激振，產(chǎn)生彈性波并沿樁身向下傳播，在樁身存在明顯波阻抗界面(如樁底、斷樁和嚴重離析部位)或樁身截面積變化(如縮頸或擴頸)部位產(chǎn)生反射波，經(jīng)接收、放大、濾波和資料處理，可識別來自樁身不同部位的反射信號，據(jù)此計算樁身波速，判斷樁身完整性和混凝土強度異常，原理見圖2。

圖2 低應(yīng)變反射波法測試框圖

式中:vp為樁身混凝土的波速(m/s);L為樁身全長(m)，tr為樁底反射波的到達時間(s);t'r為樁身缺陷部位反射波的到達時間(s);vpm為同一工地內(nèi)多根已測合格樁樁身縱波速度的平均值(m/s)。

根據(jù)所測波形特征，結(jié)合樁的混凝土設(shè)計強度等級要求，將樁身結(jié)構(gòu)的完整性按四類劃分:

Ⅰ類:樁身完整。

Ⅱ類:樁身存在輕微缺陷，不影響樁身結(jié)構(gòu)承載力的正常發(fā)揮，在工程中可以正常使用。

Ⅲ類:樁身存在明顯缺陷，對樁身結(jié)構(gòu)承載力有影響。Ⅳ類:樁身存在嚴重缺陷。

3.2 試驗結(jié)果

所測26根基樁波速為2 630～2 980 m/s，其中，22根基樁樁身完整，屬Ⅰ類樁，另4根樁在1.1～1.8 m處有輕微離析，屬Ⅱ類樁。

4 結(jié)論及建議

對場地內(nèi)已建CFG樁復(fù)合地基，采用了靜載荷試驗測地基承載力，低應(yīng)變反射波法測樁身完整性，結(jié)果表明，承載力特征值fspk≥250 kPa，26樁中22根為Ⅰ類樁，4根為Ⅱ類樁，成樁質(zhì)量達到了設(shè)計要求。

CFG樁復(fù)合地基成套技術(shù)在我國的推廣與應(yīng)用不足20年，其施工及檢測技術(shù)還存在著較大的改進空間，通過施工實踐，對其提出如下幾點建議:

(1)規(guī)范中僅規(guī)定了卸載的方法，但卸載后的變形量即回彈量可以體現(xiàn)樁基變形的特性，其作用應(yīng)進行進一步的研究。

(2)試驗中通過手動油泵控制千斤頂?shù)某隽Γ萌斯ぷx數(shù)的方法記錄沉降量，使得結(jié)果極易受人為因素的影響，建議該技術(shù)在今后的發(fā)展中將自動加荷及數(shù)據(jù)采集引入進來。

(3)低應(yīng)變檢測試驗中，由于縮頸、夾泥、離析以及斷樁造成的反射波波形特征差別不大，往往只能結(jié)合施工過程及 個人經(jīng)驗對缺陷類型進行估計，同時，依據(jù)反射波的時間差，只能確定缺陷的位置，對缺陷程度進行定量判斷則較難，這是該技術(shù)值得改進的一面。

[1]JGJ79－2002建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S]

[2]JGJ106－2003建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范[S]

[3]中冶成都勘察總院有限公司.成都高新國際生態(tài)總部園項目復(fù)合地基檢測報告[R].成都，2012

[4]史佩棟，高大釗，桂業(yè)琨，等.樁基工程手冊[M].北京:人民交通出版社，2008

[5]王勝軍.客運專線路基CFG樁質(zhì)量檢測與分析[J].長沙鐵道學(xué)院學(xué)報(社會科學(xué)版)，2011，12(1):222－224

[6]徐亮，李建，李小泉.CFG樁復(fù)合地基靜載檢測方法探討[J].水電站設(shè)計，2011，27(1):91－94