CFG樁復合地基承載力不足時的短樁補救方法及多樁復合地基檢測

李廣旺

(中材地質工程勘查研究院有限公司，北京 100102)

【其 他】

CFG樁復合地基承載力不足時的短樁補救方法及多樁復合地基檢測

李廣旺

(中材地質工程勘查研究院有限公司，北京 100102)

本建筑原設計CFG樁復合地基承載力為330kPa，施工完成一半多時發(fā)現(xiàn)不能滿足390kPa承載力要求，于是采用了在原長樁間隙布設CFG短樁形成長短樁復合地基，從而解決了原設計承載力不足的缺陷；施工結束后復合地基承載力采用了多樁復合地基檢測方法，檢測數據證明該處理措施經濟合理可行。

CFG樁復合地基；長短樁復合地基；CFG短樁；多樁復合地基檢測

1 工程概況

某地九號公館5號樓工程區(qū)域基本地層條件為：地表以下65.0m深度范圍內的土層，主要地層為新近沉積層、第四系全新統(tǒng)河湖相沉積層及上更新統(tǒng)陸相沉積層，地層巖性以填土、粉土、粘性土和砂土為主，自上而下分布如下：①層素填土：平均厚度1.17m；②層粉質粘土：厚度4.30～8.00m，平均5.99m；③層粉土：厚度1.60～4.30m，平均3.06m；④層粉質粘土：厚度5.40～8.10m，平均6.35m；⑤層粉質粘土：厚度3.20～5.50m，平均4.75m；⑥層粉質粘土：厚度4.10～6.50m，平均5.32m；⑦層中細砂：厚度6.70～8.10m，平均7.33m；⑧層粉質粘土：厚度5.90～7.00m，平均6.47m；⑨層細砂：厚度3.80～4.60m，平均4.05m；⑩層粉質粘土：厚度5.70～6.80m，平均6.30m； 層細砂：厚度8.10～9.20m，平均8.66m； 層粉質粘土：該層未穿透。

場區(qū)淺層地下水為第四系松散層孔隙潛水，勘察期間，實測穩(wěn)定水位埋深4.20～4.80m，標高2.53～3.14m，水位埋深受季節(jié)、氣候及降水等因素影響而有所變化，變化幅度約1m。場區(qū)地基土對混凝土結構有微腐蝕性，對鋼筋混凝土結構中的鋼筋有微腐蝕性。

由于此工作區(qū)內天然地基不能滿足承載力要求，故采用了長螺旋成孔管內泵送混凝土成樁的CFG樁復合地基，設計CFG樁徑410mm，樁長23.5m，包括0.5m保護樁長，樁端持力層為⑥層粉質粘土層，樁間距1.65m×1.65m，單樁承載力計算值為822kN，設計采用特征值為820kN。置換率4.8%，樁身混凝土強度為C20，復合地基承載力特征值達330kPa。共布樁381根，施工完成260根時發(fā)現(xiàn)新圖紙設計復合地基承載力特征值要求390kPa，因此緊急叫停，研究對策。

2 長短樁復合地基設計

根據設計要求，地基處理后承載力標準值≥390kPa。

長樁設計參數及工藝均不變，在長樁間隙增加短樁，即復合地基采用長螺旋鉆孔壓灌CFG長短樁復合地基，以滿足上部結構對地基承載力及沉降變形的要求。設計樁徑410mm，長樁樁長23.5m，不變，設計短樁樁長7.0m，等邊三角形布樁，樁間距為1.65m×1.65m，長樁樁端持力層為⑥層粉質粘土層，短樁樁端持力層為④層粉質粘土層。

2.1 單樁豎向承載力特征值

根據JGJ79-2012《建筑地基處理技術規(guī)范》，按下式計算單樁豎向承載力特征值(Ra)：

其中：Ap——樁身截面積，φ410：Ap=0.132 0；

up——樁身周長(m)，φ410：up=1.288；

lpi——樁在第i 層土中的長度(m)；

αp——樁端阻力發(fā)揮系數，取值αp=1.0；

qsi——樁側第i 層土的側阻力特征值(kPa)；

qp——端阻力特征值(kPa)。

根據上述公式計算結果如下：

長樁單樁承載力為821.99kN，取值Ra=820kN。

短樁單樁承載力為206.6kN，取值Ra=200kN。

2.2 樁身強度

根據樁身應力：

樁身強度?。?/p>

施工時取CFG樁體混凝土采用C25混凝土。

2.3 確定樁間距和樁土面積置換率樁間距定為1.65m×1.65m。CFG樁的置換率：

m=Ap/Ae=0.132/(1.65×1.65)=4.8%

2.4 CFG樁復合地基承載力特征值

取最不利位置進行計算。

(1) 僅長樁處理后的復合地基承載力特征值：

(2) 長短樁復合地基承載力：

式中：λ1、λ2——單樁承載力發(fā)揮系數，可按地區(qū)經驗值取值，取λ1=λ2=0.9；

β——樁間土發(fā)揮系數，取0.9；

fsk——基礎持力層承載力標準值，本工程地基土為②層粉質粘土，取地基承載力fsk=100kPa。

2.5 沉降計算

根據規(guī)范要求，壓縮模量提高系數ζ=fspk/fsk。

長短樁復合地基加固土層壓縮模量提高系數：

僅有長樁處理形成的復合地基加固土層壓縮模量提高系數：

選取中心點計算沉降，中心點沉降為49.95mm。

經計算采用長短樁處理后承載力沉降及下臥層驗算均滿足設計要求。

2.6 設計成果

設計圖標出檢測點位置，包括多樁復合地基檢測點位置，采用菱形壓板四樁復合地基，壓2根長樁、2根短樁。單樁承載力特征值長短樁分別為750kN和200kN，復合地基承載力特征值≥390kPa。

3 檢測方法及結果

(1) 復合地基承載力靜載試驗采用多樁復合地基靜載試驗，復合單元由2根長樁和2根短樁組成，將總荷載分級施加到多樁復合地基上，同時觀測分級荷載作用下的復合地基變形(沉降量)，繪制靜載試驗的荷載—沉降曲線。靜載試驗采用堆載反力慢速維持荷載法，多樁復合地基試驗使用5.44m2方形壓板，加載試驗采用JCQ-503型全自動靜力試驗測試系統(tǒng)，最大加荷值為780kPa，共分8級施加。

(2) 單樁豎向抗壓靜載試驗，是將總荷載分級施加到單樁上，同時觀測分級荷載作用下的單樁變形(沉降量)，最大加荷值為1 500kN(長樁)，400kN(短樁)，共分10級施加，其中第一級配分級荷載的2倍。每一小時內的樁頂沉降量不超過0.1mm，并連續(xù)出現(xiàn)兩次(從分級荷載施加后第30min開始，按1.5h連續(xù)三次每30min的沉降觀測值計算)。當樁頂沉降速率達到穩(wěn)定標準是，再施加下一級荷載。

(3) 樁身完整性檢測，采用低應變反射波法。

(4) 現(xiàn)場檢測，現(xiàn)場抽樣，選做了3個多樁復合地基靜載試驗和9個單樁豎向抗壓靜載荷試驗，低應變樁身完整性試驗檢測了78根。

(5) 測試結果：多樁復合地基靜載試驗，測試數據如表1，試驗結果如表2。所抽檢的3個多樁復合地基(靜10、靜11、靜12)靜載試驗加荷至780kPa未呈現(xiàn)破壞狀態(tài)，各靜載點累計沉降量分別為26.07、31.13、27.54mm，未達極限荷載，各試驗點多樁復合地基承載力≥390kPa。確定該復合地基承載力特征值≥390kPa，滿足設計要求。

表1 多樁復合地基靜載荷試驗測試數據測試數據統(tǒng)計

表2 多樁復合地基靜載荷試驗結果

單樁豎向抗壓靜載荷試驗結果如表3、表4。

表3 長樁單樁豎向抗壓靜載荷試驗結果

樁身完整性檢測結果：該復合地基設計施工CFG樁762根，低應變檢測78根，為施工樁數的10.24%，所檢測的78根樁中，Ⅰ類樁70根、Ⅱ類樁8根，分別占檢測樁數的89.74%、10.26%；Ⅱ類樁為淺部缺陷樁，該性質缺陷不影響樁的豎向抗壓承載力的發(fā)揮，把該類性質的缺陷樁綜合列為Ⅱ類樁。該工程CFG樁的檢測波速范圍3 733～4 082m/s，平均3 935m/s。

表4 短樁單樁豎向抗壓靜載荷試驗結果

4 結論

(1) 采用長短樁結合方法彌補原設計存在承載力不足缺陷是可行的，也是經濟合理的，既能滿足承載力要求也能滿足變形的要求。

(2) 長短樁復合地基采用多樁復合地基靜載試驗是檢測復合地基承載力的有效方法，也是能夠較準確反映長短樁復合地基承載力的有效方法。

Remedial Method of Short Pile and Detection of Multi Pile Composite Foundation for Insufficient Bearing Capacity of CFG Pile Composite Foundation

LI Guang-wang
(SINOMA Geological Engineering Exploration Institute, Beijing 100102, China)

The original design of CFG pile composite foundation bearing capacity is 330kPa. It can not meet the requirements of bearing capacity of 390kPa when construction is completed more than half of that. CFG short piles are inserted in the original long pile space. So, the defects of insufficient bearing force of the original design is solved. Detection method of bearing capacity of composite foundation for multi pile composite foundation after construction is used. Test results show that the measures are reasonable in economy and feasible.

CFG pile composite foundation; long-short pile composite foundation; CFG short pile; detection of multi pile composite foundation

TU472；TU473.1

A

1007-9386(2014)05-0056-03

2014-07-30