關(guān)于河口渡槽水泥粉煤灰碎石樁（CFG）復(fù)合地基承載力檢測方法和檢測結(jié)果分析

任瑞君

（長治市襄屯灌區(qū)管理局 山西長治046011）

長治市襄屯灌區(qū)河口渡槽位于襄垣縣河口村，其中4號～14號排架采用CFG樁復(fù)合地基，樁徑400 mm，樁長2.36～5.97m不等，樁距1.78m，呈梅花型布樁，每個排架設(shè)計樁數(shù)18根，4號至14號排架共198根，要求地基處理后復(fù)合地基承載力特征值不小于120 kPa。

1 原場地工程地質(zhì)條件

1.1 地層劃分及巖性特征

根據(jù)地質(zhì)勘察單位提供的《長治市襄屯灌區(qū)河口渡槽巖土工程勘察報告》，按巖性時代特征、力學(xué)性質(zhì)等，將地基自上而下分為5層，現(xiàn)分述如下：

第①層粉土（Q4）：該土層厚度為1.30～4.00 m，層底高程為863.80～866.50 m，該土層含木炭粒、煤屑、植物根、小磚粒、煤灰粒、砂土等。該層地基土承載力特征值為95kPa。

第②層粉土（Q4）：該土層厚度為3.40～5.70 m，平均厚度4.20 m，層底埋深6.50～7.40 m，層底高程為860.00～863.10 m。紅黃、灰褐色，濕，中密。含鈣質(zhì)粉未，局部地段為圓礫、砂土透鏡體。該土層搖震反應(yīng)中等，無光澤反應(yīng)，干強度低，韌性低。該層地基土承載力特征值為105kPa。

第③層粉土（Q3）：該土層厚度為3.60～9.00 m，平均厚度6.80 m，層底埋深11.40～15.50 m，層底高程為851.30～857.80 m。褐紅、黃紅色，濕，中密。含零星錳斑，小鈣質(zhì)結(jié)核，局部地段為砂土、粉質(zhì)黏土透鏡體。該土層搖震反應(yīng)中等，無光澤反應(yīng)，干強度低，韌性低。該層地基土承載力特征值為145kPa。

第④層粉質(zhì)黏土（Q2）：為一般黏性土，中等壓縮性?；尹S、黃色，硬塑～堅硬。局部地段為砂土透視鏡。該土層無搖震反應(yīng)，斷裂面稍有光滑，干強度中等，韌性中等。該層地基土承載力特征值為190 kPa。

第⑤層圓礫（Q2）：該土層最大揭露厚度為3.10 m。密實，磨圓中等，分選一般。該層地基土承載力特征值為250 kPa。

1.2 地基土濕陷性評價

4號～14號排架地基處理深度范圍內(nèi)不考慮濕陷性影響。

2 檢測任務(wù)和目的

1）任務(wù):本次單樁復(fù)合地基靜載荷試驗共作3組，占總樁數(shù)的2.0%，低應(yīng)變檢測198組。

2）目的：檢測地基處理后復(fù)合地基承載力是否滿足設(shè)計要求，判定樁身完整性（缺陷程度及其位置）。

3 單樁復(fù)合地基靜載荷試驗方法

3.1 試驗設(shè)備

試驗設(shè)備見表1。

表1 檢測設(shè)備配備一覽表

3.2 試驗方法

采用慢速維持荷載法，堆載作反力,油壓千斤頂加荷，沉降量由百分表測量。試驗前將樁頂及樁間土開挖至設(shè)計基礎(chǔ)底面標(biāo)高，承壓板底面鋪設(shè)50 mm厚粗砂墊層。將承壓板中心對準(zhǔn)樁心，油壓千斤頂平放在承壓板上，在承壓板上按正交直徑方向安置承重平臺及配載，用千斤頂控制逐級加荷（見圖1靜載荷試驗提供反力裝置圖）。按照JGJ79-2002《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》，具體操作如下：

圖1 靜載荷試驗提供反力裝置圖

1）加荷分級：要求最大加荷量為240 kPa，每級加荷為最大加荷量的1/10（24kPa）。

2）沉降觀測時間:每加一級荷載P，在加載前后均讀記承壓板沉降值s一次，以后每半個小時測讀一次，當(dāng)一小時內(nèi)沉降量小于0.1mm時，即可加下一級荷載。

3）當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時終止試驗：

①沉降急劇增大，土被擠出或壓板周圍出現(xiàn)明顯隆起。

②累計沉隆量已大于壓板寬度和直徑的6%。

③當(dāng)達不到極限荷載，而最大加載壓力已大于設(shè)計要求壓力值的2倍。

4）卸載及卸載沉降觀測：卸荷分為5級等量進行，每卸一級，間隔半小時，記錄回彈量，待卸完全部荷載后間隔三小時讀記總回彈量。

3.3 復(fù)合地基承載力特征值的確定原則

依據(jù)現(xiàn)場檢測人員進行的卸載沉降記錄，繪制壓力—沉降曲線（p～s）（詳見圖2，1號檢測樁壓力—沉降曲線（p～s）示意圖），根據(jù)規(guī)范規(guī)定：當(dāng)壓力—沉降曲線（p～s）上極限荷載能確定，而其值不小于對應(yīng)比例界限的2倍時，可取比例界限；當(dāng)其值小于對應(yīng)比例界限的2倍時，取極限荷載的一半；當(dāng)壓力—沉降曲線（p～s）是平緩的光滑曲線時，取s/b=0.008所對應(yīng)的壓力，且不大于最大加載量的一半；當(dāng)滿足其極差不超過平均值的30%時，可取其平均值為復(fù)合地基承載力特征值。

圖2 1號檢測樁壓力—沉降曲線

4 低應(yīng)變檢測方法

4.1 檢測設(shè)備

RSM-PRT型智能低應(yīng)變儀，加速度傳感器，筆記本電腦，12磅手錘。

4.2 測試原理

本次測試采用反射波法。根據(jù)一維波動理論，在樁頂安裝好速度傳感器，然后用手錘敲擊樁頂激發(fā)應(yīng)力波，波沿樁身向下傳播，當(dāng)樁身存在波阻抗差異界面時（擴徑、縮徑、斷樁、強度差異，樁底），應(yīng)力波就產(chǎn)生反射和透射，反射回樁頂?shù)膽?yīng)力波經(jīng)速度傳感器將振動號轉(zhuǎn)化為電信號輸入測樁儀采集離散放大，放大后的信號輸入計算機顯示存儲。根據(jù)測試曲線的相位，頻率等特性分析判斷樁身完整性。根據(jù)JGJ106-2003《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》，樁身完整性分類標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 樁身完整性分類標(biāo)準(zhǔn)

5 單樁復(fù)合地基靜載荷試驗成果評價

根據(jù)復(fù)合地基靜載荷試驗數(shù)據(jù)，經(jīng)回歸分析修正，得荷載-沉降關(guān)系（見1號檢測樁壓力—沉降曲線（p～s）示意圖）。

檢測結(jié)果分析如下：

1號（5-10）試驗點，最大加荷240 kPa，總沉降量4.34mm，p～s曲線平緩，綜合分析，復(fù)合地基承載力特征值為120 kPa；

2號（12-14）試驗點，最大加荷240 kPa，總沉降量4.58mm，p～s曲線平緩，綜合分析，復(fù)合地基承載力特征值為120 kPa；

3號（10-12）試驗點，最大加荷240 kPa，總沉降量4.81mm，p～s曲線平緩，綜合分析，復(fù)合地基承載力特征值為120 kPa；

以上各點極差不超過平均值的30%時，取其平均值復(fù)合地基承載力特征值為120 kPa。

6 低應(yīng)變動力檢測成果評價

6.1 第一次低應(yīng)變檢測

本次工程進行低應(yīng)變檢測198根，樁身波速介于2098-4017m/s之間。Ⅰ類樁148根，占檢測樁總數(shù)的74.75%，Ⅱ類樁3根，占檢測樁總數(shù)的1.51%，Ⅳ類樁47根，占檢測樁總數(shù)的23.74%。

6.2 第二次低應(yīng)變檢測

根據(jù)現(xiàn)場觀察第一次低應(yīng)變檢測中出現(xiàn)的Ⅳ類樁都是因施工過程中碰撞造成的淺部斷裂，為進一步確定淺部斷裂下成樁效果，對第一次低應(yīng)變檢測中斷樁部位距樁頂小于30 cm的47根Ⅳ類樁進行了頂部開挖。去除上部斷裂部分后，又進行了第二次低應(yīng)變檢測試驗，檢測結(jié)果：樁身完整。

7 檢測結(jié)論

1）地基處理后復(fù)合地基承載力特征值為120 kPa，滿足設(shè)計要求。

2）根據(jù)低應(yīng)變檢測曲線分析：

①樁身混凝土應(yīng)力波速在2098～4017m/s之間，Ⅰ、Ⅱ類樁總數(shù)為151根，占檢測樁總數(shù)的76.26%，Ⅳ類總數(shù)為47根，占檢測樁總數(shù)的23.74%。

②檢測后又對47組樁頂部位30 cm左右出現(xiàn)斷樁缺陷的樁去除頂部斷樁后進行了第二次低應(yīng)變試驗，下部沒有缺陷。