某住宅樓工程振動(dòng)沉管ＣＦＧ樁復(fù)合地基成樁質(zhì)量例析與評價(jià)

柴常峰

摘要：文章通過對某工程CFG樁復(fù)合地基成樁質(zhì)量缺陷的檢測實(shí)例分析，說明了低應(yīng)變動(dòng)力檢測樁身完整性的目的僅在于查清成樁狀況，當(dāng)樁身存在嚴(yán)重縮頸缺陷的Ⅲ類樁時(shí)采用其他方法進(jìn)一步確認(rèn)其可用性。

關(guān)鍵詞：復(fù)合地基；CFG樁；檢測；振動(dòng)沉管

中圖分類號：TU753

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-2374(2009)14-0188-03

當(dāng)前CFG樁復(fù)合地基的常規(guī)檢測方法是靜荷載試驗(yàn)抽取總樁數(shù)的0.5％～1％，但不少于3點(diǎn)，低應(yīng)變動(dòng)力檢測數(shù)量一般取CFG樁總數(shù)的10％～20％。試點(diǎn)應(yīng)本著隨機(jī)分布的原則進(jìn)行選擇。但在成樁質(zhì)量存在明顯缺陷時(shí)還沒有明確的評價(jià)方法，本文就某住宅樓工程CFG樁復(fù)合地基成樁質(zhì)量缺陷進(jìn)行了有意義的檢測分析與評價(jià)方法討論。

一、工程簡介

北京市某住宅樓工程，六層，磚混結(jié)構(gòu)，無地下室，建筑面積5976.78m²。擬建筑場地原為空地，地形稍有起伏，地面標(biāo)高為25.05～25.78m。設(shè)計(jì)要求地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值不低于180kPa，天然地基承載力不能滿足設(shè)計(jì)要求，需做地基加固處理。

二、工程地質(zhì)概述

本地區(qū)屬河流沖洪積地貌，場地地下土質(zhì)變化較大，土質(zhì)不均；現(xiàn)將本場地土質(zhì)自地表向下一次概述為：粉質(zhì)粘土填土①層，厚約1.70～1.00米；新近沉積層；粉質(zhì)粘土②層，砂質(zhì)粉土②₁層，夾有粘質(zhì)粉土②層；淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土③層，夾有砂質(zhì)粉土③₁層；粉細(xì)砂土④層，局部夾有砂質(zhì)粉土④，層；砂質(zhì)粉土⑤層，夾粉質(zhì)粘土⑤層；一般第四紀(jì)沉積層：砂質(zhì)粉土—粉砂土⑥層，局部夾有粉質(zhì)粘土⑥₁層和粉質(zhì)粘土⑥₂粉細(xì)砂土⑥₃層；粘質(zhì)粉土—砂質(zhì)粉土⑦層，與粉質(zhì)粘土⑦₁層互層；粉砂—細(xì)砂土⑧層。該場地的詳細(xì)地質(zhì)剖面圖如圖1所示。

三、CFG樁復(fù)合地基的設(shè)計(jì)與施工

經(jīng)設(shè)計(jì)計(jì)算，該工程采用CFG樁復(fù)合地基，共449根樁，樁徑φ400ram，有效樁長7.5m，保護(hù)樁長0.5m，樁身砼強(qiáng)度等級為C25。

該工程復(fù)合地基CFG樁采用振動(dòng)沉管施工。振動(dòng)沉管CEG樁施工工藝屬于非排土成樁工藝，主要適用于粘性土、粉土、淤泥質(zhì)土、人工填土及松散砂土等地質(zhì)條件，尤其適用于松散的粉土、粉細(xì)砂的加固。它具有施工操作簡單，施工費(fèi)用較低、對樁間土的擠密效應(yīng)顯著等優(yōu)點(diǎn)。但是，振動(dòng)沉管打樁機(jī)成樁也有其缺點(diǎn)，如施工控制不好，可能會發(fā)生縮頸和斷樁，存在難以穿透厚的硬土層如砂層、卵石層等、振動(dòng)及噪音污染嚴(yán)重、振動(dòng)對臨近已有建筑物可能產(chǎn)生不良影響、在飽和粘性土中成樁會造成地表隆起擠斷已打樁、在高靈敏度土中施工可導(dǎo)致樁間土強(qiáng)度的降低、施工中混合料從攪拌機(jī)到樁機(jī)進(jìn)料的水平運(yùn)輸一般為翻斗車或人工運(yùn)輸以致效率相對較低等問題。

該工程復(fù)合地基CFG樁的樁長(含保護(hù)樁長)為0.8m，總樁數(shù)為449根。根據(jù)CFG樁施工原始記錄統(tǒng)計(jì)分析表明：成孔時(shí)間約為5～10min，其中稱孔時(shí)間5～6min的孔為255根，占總孔數(shù)的51％，成孔時(shí)間7～10min的為24根，占總孔數(shù)的49％；成樁時(shí)間也約為5～10min，其中成樁時(shí)間為5min的樁為342根，占總樁數(shù)的76％，成樁時(shí)間為8～10min的樁為107根，占總樁數(shù)的23％。該工程復(fù)合地基CFG樁施工日期為2001年3月21日至2001年4月1日。

四、CFG樁復(fù)合地基加固效果的檢測及評價(jià)

為檢測CFG樁復(fù)合地基的加固效果和施工質(zhì)量，在樁體強(qiáng)度滿足荷載試驗(yàn)條件時(shí)，開挖基槽，將樁頭鑿去浮漿，清至樁頂標(biāo)高，進(jìn)行了如下檢測：(1)單樁復(fù)合地基靜荷載試驗(yàn)三個(gè)試點(diǎn)，要求復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值不小于180kPa，壓板面積為1.6m×1.6m；(2)低應(yīng)變動(dòng)測樁身完整性，檢測樁數(shù)共94根，占總樁數(shù)的20.9％。

單樁復(fù)合地基的三個(gè)靜載荷試驗(yàn)樁點(diǎn)為339#、212#和79#，其中212#試點(diǎn)在135kPa時(shí)的沉降量為3.95mm，而在180kPa荷載時(shí)的沉降量≥60mm，低應(yīng)變動(dòng)測和開挖查明在距樁頂0.8～1.0m處樁身有嚴(yán)重縮頸，并被荷載試驗(yàn)時(shí)壓斷。為此，在212#式點(diǎn)的附近又選擇199#和244#兩個(gè)點(diǎn)做靜載試驗(yàn)。靜載試驗(yàn)結(jié)果見表1：

靜荷載試驗(yàn)結(jié)果表明，除212#試點(diǎn)樁身被壓斷需進(jìn)行處理外，其余四個(gè)試點(diǎn)對應(yīng)使用荷載180kPa時(shí)沉降量均小于10mm，對應(yīng)二倍使用荷載360kPa時(shí)沉降量為25～42mm，均未出現(xiàn)陡降，復(fù)合地基承載力滿足設(shè)計(jì)要求。

在靜荷載試驗(yàn)的同時(shí)，隨機(jī)抽取了本工程CFG樁總樁數(shù)的20.9％共計(jì)94根進(jìn)行低應(yīng)變動(dòng)測樁身完整性，其中Ｉ類完整樁11根，占抽檢總數(shù)的11.7％，Ⅱ類輕度缺陷樁19根(不影響正常使用)，占抽檢總數(shù)的20.2％，Ⅲ類嚴(yán)重缺陷樁64根，占抽檢總數(shù)的68.1％。本工程Ⅲ類嚴(yán)重缺陷樁的典型動(dòng)測時(shí)域曲線如圖2所示，表現(xiàn)為高幅值大低頻振蕩，推定為樁身淺部的嚴(yán)重縮頸。開挖9根樁的結(jié)果進(jìn)一步查明，8根樁存在樁身淺部自樁頂以下0.5～1.2m范圍內(nèi)的嚴(yán)重縮頸，樁橫截面收縮了約20％～44％。由于是極淺部的缺陷，反射波無法正確測量，高頻信號傳不下去，測試范圍有限，看不到樁底反射，無法進(jìn)一步判斷樁身中下部的完整情況。

該Ⅲ類樁是樁身存在嚴(yán)重縮頸的樁，是有待于用其它方法進(jìn)一步確認(rèn)其可用性的樁。由于靜載試驗(yàn)的339#、79#、199#和244#樁也均為Ⅲ類樁，可初步判定此Ⅲ類樁的單樁復(fù)合地基承載力能夠滿足設(shè)計(jì)要求。因此，不能輕率地因?yàn)棰箢悩兜谋壤哌_(dá)68.1％而對該CFG樁復(fù)合地基做全盤否定。

為了進(jìn)一步對動(dòng)測結(jié)果中的Ⅲ類樁進(jìn)行全面確切評價(jià)，在做進(jìn)一步的檢測工作之前對該工程CFG樁施工的原始記錄進(jìn)行了分析。對全部449根樁成孔后的振拔成樁的統(tǒng)計(jì)表明，成樁時(shí)間約為5～10min，其中成樁時(shí)間5min的樁為342根，占總樁數(shù)的76％，成樁時(shí)間為8～10min的樁為107根，占總樁數(shù)的23％。

根據(jù)閻明禮對振動(dòng)沉管CFG樁施工工藝研究試驗(yàn)表明，拔管速率太快將造成樁徑偏小或縮頸斷樁，大量工程實(shí)踐得出的結(jié)論是拔管速率為1.2～1.5m/min是適宜的。而本工程樁長8.0m(含0.5m保護(hù)樁長)的成樁時(shí)間發(fā)部分為5min，其偏高的1.6m/min拔管速率是造成此CFG樁普遍縮頸的根本原因。

據(jù)此對CFG樁施工原始記錄的分析表明，隨即抽取總樁數(shù)的20.9％進(jìn)行低應(yīng)變動(dòng)測樁身完整性得出的Ⅲ類樁的比率是可靠的，進(jìn)一步加大動(dòng)測得抽取比例還應(yīng)是與此一致的結(jié)果：

Ⅲ類嚴(yán)重缺陷樁的比率及其可用性已經(jīng)得到了初步判定，為確切評價(jià)其可用性，第二批隨即抽取了4.7#,320#、136#、77#和25#五個(gè)試點(diǎn)進(jìn)行靜載荷試驗(yàn)。其中25#、77#和136#為Ⅲ類樁，320#為Ⅱ類樁，407#為未做過動(dòng)測得樁，除407#試點(diǎn)的壓板面積為1.4m×1.4m外，其余4個(gè)試點(diǎn)的壓板面積均為1.6m×1.6m，檢測結(jié)果見表2：

第二批靜荷載試驗(yàn)結(jié)果表明，除了136#試點(diǎn)外，其余4個(gè)試點(diǎn)對應(yīng)使用荷載180kPa時(shí)沉降量均小于10mm，對應(yīng)二倍使用荷載360kPa時(shí)沉降量為11～28mm，均未出現(xiàn)陡降。而136#試點(diǎn)對應(yīng)使用荷載180kPa是的沉降量為15.24mm，且在二倍使用荷載范圍內(nèi)的沉降曲線呈緩變形，按相對變形量s/b=0.01判斷其復(fù)合地基承載力基本值為183kPa。故五個(gè)試點(diǎn)的復(fù)合地基承載力均滿足設(shè)計(jì)要求，也即Ⅲ類樁的進(jìn)一步靜荷載試驗(yàn)表明其單樁復(fù)合地基承載力能夠滿足設(shè)計(jì)要求。

動(dòng)測結(jié)果和兩批靜載試驗(yàn)后，在基槽勘驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，基槽中部的136#和211#試點(diǎn)的周圍存在局部較軟弱回填土，厚度約0.5m左右，故決定將此軟弱回填土進(jìn)行換填以使地基的變形更均勻。

五、結(jié)論

1.復(fù)合地基的樁土共同作用更明顯，雖然本工程通過20.9％的抽樣率檢驗(yàn)出68.1％的CFG樁為Ⅲ類樁，但我們并未簡單的否定該地基，慎重起見經(jīng)先后兩批單樁復(fù)合地基靜荷載試驗(yàn)結(jié)果表明，該復(fù)合地基尚能滿足設(shè)計(jì)要求。因此在復(fù)合地基的樁身完整性動(dòng)測中出現(xiàn)大批率的Ⅲ類樁時(shí)，不能簡單地將該復(fù)合地基判斷為不合格，而應(yīng)采用其他方法進(jìn)一步確認(rèn)其可用性。

2.反射波法對樁身極淺部的縮頸缺陷無法正確測量，現(xiàn)場開挖的8根存在極淺部嚴(yán)重縮頸缺陷的樁表明了其動(dòng)測時(shí)域曲線表現(xiàn)為高幅值大低頻振蕩。

3.振動(dòng)沉管CFG樁施工工藝中拔管速率是影響成樁質(zhì)量的重要因素之一，適宜的拔管速率為1.2～1.5m/min。拔管速率太快將造成樁徑偏小或縮頸斷樁。