保定岩土工程谈CFG桩复合地基检测

发布日期：2018-05-31  文章来源:www.yuqianyantu.com  作者:保定宇乾岩土

CFG桩复合地基由桩、桩间土及褥垫层三部分构成，其加固机理为褥垫层受上部基础荷载作用产生变形后以一定的比例将荷载分摊给桩及桩间土，使二者共同受力。土体受到桩的挤密而提高承载力，同时桩由于周围土的侧应力的增加改善了受力性能，二者共同工作，形成了一个复合地基的受力整体，共同承担上部基础传来的荷载。CFG桩复合地基承载力的因素较多，如桩长、桩径、桩间距、桩体刚度、土层性质等，其他影响因素包括成桩工艺、桩平面布置方式、褥垫层等。

二、工程实例

某建筑总建筑面积23 043.52m2，地下一层，地上11层，局部地上12层，建筑高度46.35m，建筑结构安全等级为二级，地基基础设计等级乙级，抗震设防烈度7度，建筑结构为现浇框架—剪力墙结构体系，地基采用 CFG桩复合地基。CFG桩共有1388根，桩位布置呈矩形，桩间距为1400mm×1300mm和1350mm×1300mm，桩径400mm，施工桩长16m，有效桩长15.5m，地基承载力特征值为 200kpa，桩体混凝土强度等级为C20，复合地基承载力特征值≥300kpa，单桩承载力特征值为450kN。

三、施工质量检测方法

为检测 CFG桩复合地基的施工质量，本工程共采用了低应变动力测试、单桩竖向承载力检测、单桩复合地基静载荷检测3种检测方法。

1.低应变动力测试

低应变测试的原理是：通过用力棒锤击桩头，其产生的应力波向下传递，在传递过程中当遇到桩身缩径、裂缝和桩底土等阻抗发生变化处，应力波发生反射，用桩基测试仪接受反射的信号，并通过计算机进行分析，来判断桩身是否存在裂缝、缩径、断桩等缺陷，检测桩身是否完好。根据《建筑基桩检测技术规范》要求，低应变检测数量为总桩数的 10%，本工程共对139根桩进行了低应变动力测试，为保证取样的随机性，选取了桩编号尾数为5的桩作为检测桩。试验仪器为C5型FEI桩基分析系统，试验锤击装置为力棒。检测时首先进行桩头处理，使桩头露出新鲜的混凝土，不能有杂物。传感器安装在距桩中心2/3半径处，锤击处在桩顶中心，传感器安装处和桩顶要在一平面，当安装传感器处不平时，可用石膏或牙膏找平。再在桩顶固定一个加速度计，设置好有关参数后，用力棒进行锤击，及时检查曲线质量并由仪器记录。为保证检测结果，在一个桩上进行多个对称测点，每个测点锤击5~10次，然后进行室内计算机分析。根据分析，当基频等于频差，谐振峰较平缓较宽时，存在离淅；当基频等于频差，谐振峰较多较窄时，存在裂缝裂缝；当谐振峰特征介于离析和裂缝之间时，存在缩径。根据检测结果，将桩分为四类。Ⅰ类：桩身完整；Ⅱ类：桩身有轻微缺陷，不会影响桩身结构承载力的正常发挥；Ⅲ类：桩身有明显缺陷，对桩身结构承载力有影响；Ⅳ：桩身存在严重缺陷，应进行工程处理。本工程检测结果为Ⅰ类桩133根，Ⅱ类桩6根。

2.单桩竖向承载力检测

本方法主要是检测单桩的竖向抗压承载力，基本原理是：竖向荷载逐渐施加于单桩桩顶，桩身上部受压缩而产生相对于土体的向下位移，桩侧表面有向上的摩擦阻力，随着桩身荷载的增大，桩身压缩变形和位移量也增大，以单桩竖向抗压载荷试验Q-s曲线为基础，取该曲线的前几级荷载下沉降原始数据进行分析，进而对Q-s曲线的发展趋势作出预测。单桩竖向承载力试验检测的仪器有千斤顶、JCQ-503C 静荷载自动试验仪等，千斤顶直接作用在桩头上。最大加载值为设计要求承载力值的2倍，为 900kN，荷载分级为最大荷载的 1/10，第一级按2倍分级荷载加荷。

每级加荷后，间隔 5min、10min、15min、15min、15min各测读一次，累计1h后每隔30min测读一次，达到相对稳定并出现两次时施加下一级荷载。每级卸载值为加载值的2 倍，卸载后隔15min测读一次，读两次后，隔半小时再读一次，即可卸载下一级荷载，全部卸载后，隔 3h~4h 再测读一次。当出现下述情况之一时，可终止加载：

1）达到设计要求的最大加载量；

2）桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的2倍时，且经24h尚未达到相对稳定标准；

3）后一级荷载下的沉降量超过前一级的沉降量5倍时。

单桩竖向承载力检测用时一周，共进行7根桩的检测，经过对结果的分析，单桩竖向承载力满足≥450kN 设计要求。

3.单桩复合地基静载荷检测

本方法是检测单桩复合地基承载力，采用压重平台反力载荷装置，用沙袋堆载荷载，用钢梁搭设平台，将配重均匀稳固地放置于平台上。平台中心位置下的桩顶上放置面积为1.54m2的圆形钢制承压板。千斤顶稳固在承压板上，其活塞与主梁相连。平台中心、承压板中心、千斤顶底面中心与桩中心在同一铅垂线上，保证受力均匀和加载时的垂直度。加载时，通过压重平台装置提供反力，用千斤顶在承压板上逐级加压。最大加载值为设计要求承载力值的2倍，即为600kPa，荷载分级为最大荷载的 1/10，每级加载后间隔30min通过 JCQ-503C 静荷载自动试验仪测读一次，沉降相对稳定（△S<0.1mm/h）后施加下一级荷载直至达到规范荷载。根据《建筑地基处理技术规范》有关规定，单桩复合地基承载力特征值为300Kpa。卸载级数为加载级数的一半，等量进行，每卸一级，间隔半小时，读记回弹量，待卸完全部荷载后，间隔 3h读记回弹量。当出现下述情况之一时，停止加载：

1）沉降值急剧增大，压板周围土被挤出或出现明显的隆起时；

2）承压板的累积沉降量已大于其直径的6%时；

3）最大加载量达到设计要求压力值的2倍以上时。

单桩复合地基静载荷检测用时一周，共进行了7组检测。根据实测资料，对单桩复合地基测点的 P~S 和 S~lgt 关系曲线形态进行分析，当加荷至设计最大载荷值时，没有出现破坏和明显的拐点和陡降段，每级沉降量基本均匀，为一条完整连续的平缓光滑曲线。根据《建筑地基处理技术规范》相关规定，判断所测单桩复合地基承载力特征值均不小于 300kPa。

4.评价方法要点探讨

由于CFG桩法是一种以提高地基承载力和减小地基变形为目的的地基处理方法，所以检测评价的主要针对于复合地基承载力和地基变形量。

1）在检测时，要全面了解CFG桩处理深度范围内，软弱土层的性状、平面和深度分布和地基处理所要求达到的承载能力和变形指标。在检测手段上首先要依靠低应变动测试验的快捷性对整个工程的桩身结构做出正确评价，然后再进行载荷试验。

2）单桩或多桩复合地基，在满足试验抽样数量的前提下，级差不超过平均值的30%时，取其平均值为复合地基承载力特征值。

3）正确地给出检测结论，这是检测工作的最终目的。在结论里，不仅要给出复合地基承载力特征值fspk和地基的变形模量EO，同时还要给出桩体强度值是否满足设计要求的fcu为混凝土试块标准养护28d立方体抗压强度平均值（kPa）。复合地基承载力结论要倾向载荷试验结果，倾向于上部地基变形大、承载力低的土层的值。这样才能把建设方和施工方的风险降低到最小。

结束语

目前国内还没有一个系统的有关CFG桩复合地基的检测规程或标准，我们必须采取多种方法，增加试验数量，并且试验方法尽可能与工程实际承载状态接近，才能取得真实、准确的数据，为岩土工程治理质量管理提供依据，为岩土工程设计提供依据。