某工程1#楼CFG桩复合地基试桩检测的探讨

吴清民

（安徽省建设工程测试研究院有限责任公司， 安徽 合肥 230000）

CFG桩复合地基采用水泥粉煤灰碎石作为增强体的一种复合地基， 适用于处理粘性土、 粉土、 砂土和自重固结已完成的素填土地基。 利用增强体承载力高， 通过增强体和土体共同受力， 从而提高整体地基承载力， 同时由于CFG桩造价低， 施工快， 具有较高的经济效益， 在建筑工程中被大量使用。 本文通过某工程CFG桩试桩的检测， 探讨了土层差异对CFG桩复合地基增强体单桩竖向抗压承载力的影响， 以及探讨了施工前试桩的必要性。

1 工程概况

某工程1#楼框架剪力墙结构， 地上20 层， 地下1层， 筏板底位于③层粉质粘土， 地基承载力特征值160kPa， 该层不能满足本工程地基承载力和沉降变形的要求， 设计根据综合考虑， 对④层粉土采取加强处理措施， 即采用CFG桩复合地基处理方案。 根据设计要求， 处理后复合地基承载力特征值不小于380 kPa，单桩承载力特征值800kN， CFG桩正方形布置， 桩间距1.6m。

2 地层情况

①层素填土： 松散～稍密， 稍湿～湿， 主要成分为粘性土， 含植物根系及少量淤泥质土等。 层厚0.80～2.80m； ②层粘土： 硬塑状态（局部坚硬状态），干强度高， 韧性高。 层厚1.00 ～6.80m。 该层在场地内分布普遍； ③层粉质粘土： 灰黄、 青灰色， 可塑状态， 摇振反应无， 光泽反应稍有光泽， 干强度中等，韧性中等。 该层在场地内局部分布； ④层粉土： 密实状态， 摇振反应中等， 光泽反应无， 干强度低， 韧性低， 下部含少量粉细砂。 揭露厚度1.30 ～13.60m； ⑤层粘土： 硬塑～坚硬状态， 干强度高， 韧性高， 局部夹可塑～硬塑状态粉质粘土。 揭露厚度5.80 ～12.90m； ⑥层强风化泥质砂岩： 密实状态， 粉砂质结构， 遇水易软化， 局部含有砾石及少量中风化碎块等。 层厚2.80 ～3.20m； ⑦层中风化泥质砂岩： 泥质胶结， 岩石饱和单轴抗压强度 （fr） 标准值为0.97MPa， 岩石坚硬程度为极软岩， 粉砂质结构， 层状构造， 完整程度属较完整， 岩体基本质量等级为Ⅴ级。 该层未揭穿， 揭露厚度5.20 ～7.60m。

根据本项目勘察报告揭露， ③层粉质粘土和④层粉土土体物理力学性能较差， 且承压水分布于④层粉土， 具有弱承压性。

3 CFG桩复合地基设计的地层参数

根据本工程的岩土勘察报告， 本次勘察对场地地层做了标贯试验、 静力触探试验及波速测试， 并取岩土样进行了岩土工试验。 对场地地基岩土的物理力学性质指标进行分析、 计算和统计， 其结果见“地基土物理力学指标数理统计表”。 地基岩土的地基承载力及设计主要参数一览表如表1。岩土勘察报告CFG桩设计参数见下表2。

表1 各土层物理力学参数表

表2 各土层CFG桩设计参数表

4 CFG桩设计计算

根据《建筑地基处理技术规范》 JGJ79—2012 和本工程岩土勘察报告的CFG桩岩土参数， 本工程CFG桩桩径拟选取为400mm， 桩长设计为16m， 桩身混凝土强度初步设计为C25， 单桩竖向抗压承载力极限值Q可按下式计算，

桩身主要在④层粉土和⑤层粘土中， 桩端持力层为⑤层粘土， 根据规范和地区经验α＝1.0， 桩长16m， 桩端持力层为⑤层粘土， 根据土层分布和岩土参数计算， 估算得出单桩承载力极限值为： Q＝3.14×0.4 ×（14 ×66 +2 ×90） +1.0 ×5500 ×3.14 ×0.2＝2076kN， 故根据土层参数计算的单桩承载力满足设计承载力要求。

根据《建筑地基处理技术规范》 JGJ79—2012 和设计参数， 复合地基承载力按下式计算。

f＝0.90 ×0.049 ×800/0.1256 +0.95 × （1 -0.049） ×220 ＝478kPa， 通过计算满足设计要求的复合地基承载力要求。

5 试桩检测

由于该工程基础等级为甲级， 同时本工程采用CFG桩复合地基， 周围无类似工程经验， 再加上本项目地层差异大， 桩身部分土层含水量大， 为确保施工工艺可行性和验证设计参数， 根据《建筑桩基检测技术规范》 JGJ106—2014 （以下简称规范） 和设计的要求， 工程桩施工前进行试桩试验。 根据CFG桩设计参数施工了3 根试桩。 试桩达到龄期后， 由于受场地条件的影响， 采用单桩竖向抗压静载实验对3 根试桩承载力进行检测。 静载试验采用堆载法， 并采用慢速维荷法。 根据试桩静载试验数据如下图1。

图1 试桩静载实验数据

根据3 根桩试验结果， 3 根桩Q-s曲线均为陡降型曲线， 根据规范的规定， 取陡降的起始点作为该试桩极限承载力， 三根桩单桩竖向抗压承载力极限值取值分别为1280kN， 1152kN， 1280kN， 均不满足设计要求。

6 试桩结果原因分析

针对试桩承载力不能满足设计要求， 根据现场情况， 进行以下分析： 1） 对施工单位施工记录进行分析， 施工过程无异常情况。

2） 对桩身完整性进行低应变法检测， 3 根试桩低应变检测曲线如下图2。

图2 试桩底应变检测曲线

通过对3 根试桩低应变曲线进行分析， 3 根试桩桩身均无异常反射， 桩身完整性均为Ⅰ类。

3） 进一步根据勘察报告进行复核计算也没有问题。

后根据各方讨论， 决定对该栋楼区域进行补勘，补勘结果发现该栋楼区域土含水量大， 土质较其它区域差异较大。 可能由于勘察孔布置局限性， 没有准确反应该栋楼区域的土质情况， 同时由于桩基施工队伍现场施工人员素质较低， 同时现场疏于管理， 对试桩的土质异常情况没有重视， 没有发现土质异常情况，导致原设计试桩承载力不能满足设计要求。

7 试桩参数调整及检测

设计根据勘察单位对该栋楼区域的地层进行补勘的结果， 重新进行了复合计算， 将CFG桩桩长有原来的16m， 调整为20m。 重新施工3 根试桩， 考虑到本栋楼土质较差， 桩长较长， 试验前对3 根试桩完整性进行低应变检测， 低应变检测结果如下图3。

图3 底应变检测结果

通过对以上3 根试桩低应变曲线进行分析， 桩身完整性均为Ⅰ类， 后对该3 根试桩进行了堆载法单桩竖向抗压静载试验， 试验结果如图4。

图4 堆载法单桩竖向抗压静载实验

根据试验结果， 3 根桩均加载1600KN时， Q-s曲线均为缓变型曲线， 根据规范规定， 3 根试桩单桩竖向抗压承载力均能达到设计要求的1600kN。

工程桩的施工参数按后面调整后的参数进行施工， 由于该栋楼土质较差， 施工过程中制定了针对这栋楼的施工方案， 如使用混凝土中心压灌浇筑混凝土， 同时控制拔管速度等， 确保沉桩质量。 为检验施工质量， 施工完成后， 根据规范， 分别抽检3 根桩进行单桩复合地基静载实验和单桩竖向抗压静载试验，承载力均满足试验， 并按设计和规范要求， 抽检20%的桩进行低应变法完整性检测， 桩身完整性符合规范要求。 最后出具汇总报告， 通过质检验收， 并顺利进入下一步工序的施工。

8 试桩试验的探讨

本工程由于勘察布孔的局限性等因素的影响， 局部土质异常情况没有准确反映， 导致试桩承载力不满足设计要求。 本工程根据规范和设计要求， 在工程桩施工前， 施工了试桩， 通过试桩试验及时发现了问题， 设计根据试桩结果调整了设计参数， 从而避免了后期工程桩施工出现问题， 避免了工程在经济上和工期上的损失。 从而工程前的试桩还是很有必要的。

8.1 试桩目的

1） 确定选择桩型和施工工艺是否满足本工程场地的要求， 避免桩基全面施工后发现桩型或施工工艺不适合本场地， 此时再改桩型将会给工程工期带来较大的损失。

2） 根据试桩单桩竖向静载试验确定试桩极限承载力。 由于地质报告提供的参数很多都是经验参数，往往偏保守， 同时试桩试验能得出准确的试桩承载力， 从而可以提高单桩承载力， 降低桩的参数， 或减少桩的数量， 降低了工程成本。 勘察单位提供的参数很多都是经验值， 再加上很多土体参数都是通过室内试验推测的， 有的土体运到实验室可能已经扰动了，不能代表原状土的性质， 现场的原位测试较少， 以及勘察孔的布置等， 受上面因素的影响， 很难得出准确的参数。 当没有成熟参考经验时， 最后只能通过试桩试验验证设计参数， 及时调整设计参数， 防止工程桩施工后， 发现问题了， 这样不管从工期上和经济上都将会给工程带来较大的损失。

8.2 规范规定

规范也规定了以下情况下要进行施工前试桩： ①设计等级为甲级； ②无相关试桩资料可参考的设计等级为乙级的桩基； ③地质条件复杂、 基桩施工质量可靠性低； ④本地区采用的新桩型或新工艺成桩的桩基。

在实际的工程中， 有些可能考虑工期， 经济等因素， 没有施工施工前的试桩。 结果造成， 有的没有优化设计， 导致工程成本的提高； 有的工程桩施工， 工程桩承载力达不到设计的要求； 有得工程桩成桩质量出现了问题。 所以针对项目具体情况， 施工工程前的试桩还是很有必要的。

9 结语

工程桩施工前的试桩， 既能检验施工工艺能否适应项目土质的要求， 又能检验设计的参数是否满足设计要求， 同时也能优化设计， 达到节约成本的目的，因此工程桩施工前的试桩还是很有必要的。