复合地基静载试验检测中的细节探讨

2015-08-25任家富广东中山528467

中国科技纵横 2015年12期

任家富（广东中山 528467）

复合地基静载试验检测中的细节探讨

任家富
（广东中山 528467）

我国广大的沿海地区及内陆江河湖泊两侧浅层地质多由沉积而来：土质松软、含水量高；遇荷载易失稳。而土地利用不可能绕过广袤的软土地基（珠三角是典型）。工程上多选用复合地基有效提高承载力，水泥搅拌桩是其中一种处理方式：将水泥浆旋转喷入地基土形成规则连续的圆柱体胶凝物。胶凝物桩身与桩周土共同形成复合地基。笔者从静载试验检测复合地基承载力的角度，对现场检测进行探究。

水泥搅拌桩复合地基静载检测细节

1　引言

水泥搅拌桩一般呈正三角或正方形分布（桩心距100cm-180cm）；成桩后，多采用静载试验检验复合地基的处理效果。下文就以水泥搅拌桩复合地基静载试验为例，对容易忽略的环节做一些探讨。

2　受检桩位置的选择

受检桩应尽量选择在现场环境较为稳定的部位。如果只顾检测设备进退场方便，不考虑布点的合理性，把试验部位选在施工道路以及其它有强烈振动源的场地附近；会给试验数据采集工作带来极大不便，即使勉强获得失真数据，也达不到检测的目的。避无可避，尽量在停工或者振动较少时采集数据；或者与相关方协商停工待检。

3　复合地基受检桩桩数的选择

如果地基土是受扰动较小的原状土，其性质和承载力较为稳定。为了更好的反映成桩质量，以便设计单位和施工单位能够及时调整方案，选用单桩复合地基进行检测（承压板选用圆形或是正方形）。单桩复合地基是指单桩分担的处理范围之内的地基；参照《建筑地基处理技术规范》（广东省标准）DBJ15-38-2005-7.2.7有关单根桩分担的处理地基面积的等效圆直径的规定，等边三角形布桩de=1.055l；正方形布桩 de=1.13l；矩形布桩de=1.13√l1l2（de为等效圆直径，l、l1、l2分别为桩间距、纵向间距和横向间距）。如图1、图2所示：

如果原状土上方填筑有较厚的材质不一的回填料、乃至水泥搅拌桩桩身全位于回填土层中；这时单桩复合地基就很难准确的代表整体处理效果。有经验表明，相邻回填土单桩复合地基静载试验的承载力差异极大，后通过开挖验证发现：因回填料碾压不密实导致在搅拌桩施工中水泥浆外溢形成扩径体。所以在条件允许下，应尽量选择有代表性的多桩进行复合地基静载试验，减少因为表层土质的不均匀带来的负面效应。多桩复合地基静载试验承压板有正三角形、菱形、矩形等。

4　受检桩桩头清理

如果施工完毕后水泥搅拌桩的现场标高较设计标高（检测标高）高出50cm以上，且已满足龄期要求，可以采用小型挖掘机清理桩间表层浮浆等（在挖掘机作业之前，应根据现场布桩图先行标出挖掘机作业范围内每根桩的准确位置），清理至桩周能够清晰看到桩头后预留层厚约20cm（设计标高以上）由人工进行清理（切忌直接用挖掘机挖除桩头，更要杜绝土方开挖式的不分桩、土，大开大合的平整场地）。将剩余部分的浮土及桩头凿除至设计标高，如果桩身胶凝体硬度较高，可以用角磨机等小型设备将桩头打磨平整。在桩身周围作业时，尽量避免对桩周土形成过大的扰动；并应确保桩土在同一水平面上。确定桩心位置，然后在略大于承压板覆盖范围内铺设约5公分厚一层中砂作为调平层。

5　承压板的选择

水泥搅拌桩桩径一般是50cm或60cm；但由于布桩型式的差异和桩心距的变化，不同的工地，甚至是同一工地不同的施工地段检测都要求配有不同规格的承压板；如果一律采用钢质承压板，就会造成大量闲置和浪费。通常的做法是，在水泥搅拌桩施工以前，监理单位牵头会同各方拟定检测意向，让检测单位出具检测方案并多方讨论通过。开始施工后，检测单位就根据选桩原则在成桩里面选取有代表性的受检桩，对其周围场地进行清理整平。然后按照所需承压板的面积和形状现场浇筑钢筋混凝土承压板（必要时加早强剂）。这样既能节省工期、控制成本，又能较好的满足试验要求。一旦受检桩达到龄期，就能立即开展试验。

6　压重平台支墩与基准桩的设置

在《建筑地基基础检测规范》（广东省标准）DBJ15-60-2008的规定中，要求承压板与基准桩的间距大于承压板的边宽或者直径、且大于2米；承压板与压重平台支墩的间距大于承压板的边宽或者直径且大于支墩宽度且大于2米；基准桩与压重平台支墩的间距大于1.5倍的支墩宽度且大于2米。考虑到复合地基静载试验压重平台的承压板尺寸及支墩宽度一般都不会太大（尤其是单桩复合地基）。综合考虑，规范要求上述三者之间的距离均大于2米。但我们在检测工作中发现，如果软弱地层过厚（超过20米），水泥搅拌桩加固效应难以到达持力层；已加固部分地基在地表到桩底范围内形成一个弹簧床一样的覆盖层：一点受力，其余位置均出现不同程度凸起或下陷；本来按规范距离设置的支墩和基准桩给位移量测带来影响。为了解决这种问题，压重平台的主梁应尽量选用大吨位的钢梁，在满足刚度要求的前提下尽量增大支墩与承压板的距离；尽量避免选用沙包或者泥土用作堆载配重（现在一般采用水泥预制块配重：节约空间、增大操作可行性）。通过观测确定影响范围，基准桩选在压重平台影响范围之外；然后从外侧用足够刚度的钢梁用架桥悬挑的方式来架设测量仪表。

7　球座的设置

在压重平台堆载过程中，随着平台上荷载不断增加，在不同支墩间会出现差异沉降，导致主梁和千斤顶顶托之间不能水平契合；加载时出现千斤顶和承压板一侧受力，造成地基不均匀沉降，增大了试验误差，降低了试验过程的严肃性。水泥搅拌桩的桩身质量本来就不够均匀，受到偏心压力的影响，可能造成地基局部破坏，从而降低复合地基的承载力。解决办法是对支墩部位做局部加固处理，减少不同支墩间的沉降差；并在千斤顶和主梁之间放置钢质球座调节水平位置。

8　加载时间

在刚性桩单桩竖向抗压静载试验中，某一级加载过程中桩顶沉降量会逐渐收敛，直至满足规范要求进行下一级测试；而水泥搅拌桩桩身是水泥浆与地基土相拌合胶结而成；其桩身刚度连续性和均匀性受到很多因素影响：如喷浆量、土成分、地下水以及有机质含量等；从桩顶到桩底不可能保持一种均匀强度。在桩顶荷载向下传递的过程中可能出现局部桩身因强度不够出现延时压缩；沉降量出现突然变化；或许本已经接近稳定某一级加载又得重新计算稳定时间段；甚至有可能，受检复合地基就在此一级达到破坏标准。这要求我们在采集数据的过程中一定要严格遵循规范规定的时间间隔及稳定标准，不能以经验为借口人为改变规范。

9　防雨防水措施

复合地基静载与单桩静载不同，它的桩土共同受力的特性决定了需要保持桩周土的原状。而由于静载检测周期较长，不可避免会遇到下雨或是积水等现象。如果在桩身浅部位置有本来就未能胶结良好的硬塑性胶凝体，遇水迅速软化；桩周土受到水浸后，基本失去承载力。在这样的环境下得出的试验结果不能真实反映软基处理效果，达不到检测目的，失去对设计和施工的验证意义。要避免这种现象发生，多在堆载平台影响范围之外设置排水沟（无法排水则要挖掘集水井，用水泵抽排），用钢管、雨布等设施搭设遮雨棚将整个试验区域遮盖起来（遮雨棚要牢固、抗风，中间高于四周，方便排水）。如果降雨量过大（如台风天气），应停止试验。需要说明：如果该受检处地基土含水量本来就大（如地下停车场、箱涵底、桥头段等），则不在上述需排水措施之列；而应尽量保持原土层的含水状态，真实的反映出受检处的现场环境。