某工程CFG桩复合地基的检测与分析

陈冬梅

(中冶成都勘察研究总院有限公司，四川成都610023)

随着我国城镇化建设和拉动内需战略的不断深入，各地兴建了大批中高层建筑。由于地质情况不尽相同，这对有效确保地基承载力及控制沉降变形提出了更高的要求。CFG桩即水泥粉煤灰碎石桩，是由碎石、石屑、砂和粉煤灰掺适量水泥加水拌和，制成的强度等级C5～C25的桩，同桩间土、褥垫层一起构成了复合地基。CFG桩复合地基由于具有施工容易、承载力高、适应性广以及造价低等特点，得到了越来越广泛的应用，取得了良好的经济、社会效益。

1 地基处理工程概况

拟建工程为成都市高新区国际生态总部园，总建筑面积约135 535 m2，层数3～4层，采用框架结构、钢筋混凝土独立基础。

1.1 场地地质条件

场地地质单元属岷江Ⅱ级阶地，勘察钻探揭露的深度内，地层结构见表1。

表1 地层结构分布

1.2 复合地基设计概况

结合前期勘探与建造要求，CFG桩以稍密～密实卵石层为桩端持力层。设计桩径为350 mm，桩长1.80～7.50 m，正方形布桩，采用取土成孔灌注成桩法，桩间距不大于1.0 m，桩体强度为15 MPa。要求复合地基承载力特征值fspk≥250 kPa，变形模量 E0≥11.5 MPa。

1.3 检测方法

按《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106－2003)，可采用静载荷试验测地基承载力，用低应变反射波法测桩身完整性。本次检测对象为工程一期一标段52号、63号楼共251根桩，按规范要求，静荷载试验取3个点，低应变试验取26根桩[1]～[6]。

2 静载荷试验

2.1 检测原理

试验采用堆载法，由桁架、主梁、工字钢和跳板搭成堆载平台，上面均匀堆放砂袋，构成加载反力系统。将一面积为1 m2的方形刚性压板置于桩头中心上，压板下铺设不大于20 mm的中粗砂找平层，加载采用一个1 000 kN油压千斤顶放于压板中心，通过手动油泵控制其出力。压力值由经过标定的压力表给出，再由千斤顶的标定曲线换算成荷载值。试桩的沉降变形通过对称布置于桩头的4个百分表测量。试验用仪器的容许压力均大于最大加载时压力的1.2倍。

2.2 试验方法

本次试验采用慢速维持载荷法进行逐级加载，每级加载量为预估地基极限承载力的1/8，由于试验确定的最大加载荷载不小于2倍设计值(即500 kPa)，故每级加载量可取63 kN。每级加荷后，按间隔 10 min、10 min、10 min、15 min、15 min分别测读一次沉降量并详细记录，之后间隔取30 min。同时，应使每级荷载维持时间不小于2 h。每加一级荷载后，当1 h的沉降增量小于0.1 mm，认为已达到相对稳定，可加下一级荷载。当出现以下现象之一时即可终止试验:(1)沉降急剧增大，土被挤出或承压板周围出现明显隆起;(2)累计沉降量已达到承压板宽度的8%;(3)当达不到极限荷载而最大加载压力已大于设计要求压力值的2倍。卸载时，可分4级等量卸载，每卸一级，须间隔30 min读记回弹量，待卸完全部荷载后间隔3 h读记总的回弹量。

2.3 试验结果

试验取52号楼19#、63号楼29#、63号楼110#共3个测试点，P－S曲线分别见图1中的1、2、3号线。3个试验点加载至502 kPa时，总沉降量为17.08～19.12 mm，沉降量不大，且P－S曲线相对平缓，无明显陡降段。同时，加载过程中，荷载板四周地面无裂缝，无侧向挤出现象，综合分析，该复合地基承载力达到了设计要求值。

图1 静载荷试验P－S曲线

3 低应变反射波试验

3.1 检测原理

该方法通过在桩顶进行垂向激振，产生弹性波并沿桩身向下传播，在桩身存在明显波阻抗界面(如桩底、断桩和严重离析部位)或桩身截面积变化(如缩颈或扩颈)部位产生反射波，经接收、放大、滤波和资料处理，可识别来自桩身不同部位的反射信号，据此计算桩身波速，判断桩身完整性和混凝土强度异常，原理见图2。

图2 低应变反射波法测试框图

式中:vp为桩身混凝土的波速(m/s);L为桩身全长(m)，tr为桩底反射波的到达时间(s);t'r为桩身缺陷部位反射波的到达时间(s);vpm为同一工地内多根已测合格桩桩身纵波速度的平均值(m/s)。

根据所测波形特征，结合桩的混凝土设计强度等级要求，将桩身结构的完整性按四类划分:

Ⅰ类:桩身完整。

Ⅱ类:桩身存在轻微缺陷，不影响桩身结构承载力的正常发挥，在工程中可以正常使用。

Ⅲ类:桩身存在明显缺陷，对桩身结构承载力有影响。Ⅳ类:桩身存在严重缺陷。

3.2 试验结果

所测26根基桩波速为2 630～2 980 m/s，其中，22根基桩桩身完整，属Ⅰ类桩，另4根桩在1.1～1.8 m处有轻微离析，属Ⅱ类桩。

4 结论及建议

对场地内已建CFG桩复合地基，采用了静载荷试验测地基承载力，低应变反射波法测桩身完整性，结果表明，承载力特征值fspk≥250 kPa，26桩中22根为Ⅰ类桩，4根为Ⅱ类桩，成桩质量达到了设计要求。

CFG桩复合地基成套技术在我国的推广与应用不足20年，其施工及检测技术还存在着较大的改进空间，通过施工实践，对其提出如下几点建议:

(1)规范中仅规定了卸载的方法，但卸载后的变形量即回弹量可以体现桩基变形的特性，其作用应进行进一步的研究。

(2)试验中通过手动油泵控制千斤顶的出力，利用人工读数的方法记录沉降量，使得结果极易受人为因素的影响，建议该技术在今后的发展中将自动加荷及数据采集引入进来。

(3)低应变检测试验中，由于缩颈、夹泥、离析以及断桩造成的反射波波形特征差别不大，往往只能结合施工过程及 个人经验对缺陷类型进行估计，同时，依据反射波的时间差，只能确定缺陷的位置，对缺陷程度进行定量判断则较难，这是该技术值得改进的一面。

[1]JGJ79－2002建筑地基处理技术规范[S]

[2]JGJ106－2003建筑基桩检测技术规范[S]

[3]中冶成都勘察总院有限公司.成都高新国际生态总部园项目复合地基检测报告[R].成都，2012

[4]史佩栋，高大钊，桂业琨，等.桩基工程手册[M].北京:人民交通出版社，2008

[5]王胜军.客运专线路基CFG桩质量检测与分析[J].长沙铁道学院学报(社会科学版)，2011，12(1):222－224

[6]徐亮，李建，李小泉.CFG桩复合地基静载检测方法探讨[J].水电站设计，2011，27(1):91－94