某工程1#樓CFG樁復(fù)合地基試樁檢測(cè)的探討

吳清民

（安徽省建設(shè)工程測(cè)試研究院有限責(zé)任公司， 安徽 合肥 230000）

CFG樁復(fù)合地基采用水泥粉煤灰碎石作為增強(qiáng)體的一種復(fù)合地基， 適用于處理粘性土、 粉土、 砂土和自重固結(jié)已完成的素填土地基。 利用增強(qiáng)體承載力高， 通過(guò)增強(qiáng)體和土體共同受力， 從而提高整體地基承載力， 同時(shí)由于CFG樁造價(jià)低， 施工快， 具有較高的經(jīng)濟(jì)效益， 在建筑工程中被大量使用。 本文通過(guò)某工程CFG樁試樁的檢測(cè)， 探討了土層差異對(duì)CFG樁復(fù)合地基增強(qiáng)體單樁豎向抗壓承載力的影響， 以及探討了施工前試樁的必要性。

1 工程概況

某工程1#樓框架剪力墻結(jié)構(gòu)， 地上20 層， 地下1層， 筏板底位于③層粉質(zhì)粘土， 地基承載力特征值160kPa， 該層不能滿足本工程地基承載力和沉降變形的要求， 設(shè)計(jì)根據(jù)綜合考慮， 對(duì)④層粉土采取加強(qiáng)處理措施， 即采用CFG樁復(fù)合地基處理方案。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求， 處理后復(fù)合地基承載力特征值不小于380 kPa，單樁承載力特征值800kN， CFG樁正方形布置， 樁間距1.6m。

2 地層情況

①層素填土： 松散～稍密， 稍濕～濕， 主要成分為粘性土， 含植物根系及少量淤泥質(zhì)土等。 層厚0.80～2.80m； ②層粘土： 硬塑狀態(tài)（局部堅(jiān)硬狀態(tài)），干強(qiáng)度高， 韌性高。 層厚1.00 ～6.80m。 該層在場(chǎng)地內(nèi)分布普遍； ③層粉質(zhì)粘土： 灰黃、 青灰色， 可塑狀態(tài)， 搖振反應(yīng)無(wú)， 光澤反應(yīng)稍有光澤， 干強(qiáng)度中等，韌性中等。 該層在場(chǎng)地內(nèi)局部分布； ④層粉土： 密實(shí)狀態(tài)， 搖振反應(yīng)中等， 光澤反應(yīng)無(wú)， 干強(qiáng)度低， 韌性低， 下部含少量粉細(xì)砂。 揭露厚度1.30 ～13.60m； ⑤層粘土： 硬塑～堅(jiān)硬狀態(tài)， 干強(qiáng)度高， 韌性高， 局部夾可塑～硬塑狀態(tài)粉質(zhì)粘土。 揭露厚度5.80 ～12.90m； ⑥層強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖： 密實(shí)狀態(tài)， 粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu)， 遇水易軟化， 局部含有礫石及少量中風(fēng)化碎塊等。 層厚2.80 ～3.20m； ⑦層中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖： 泥質(zhì)膠結(jié)， 巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度 （fr） 標(biāo)準(zhǔn)值為0.97MPa， 巖石堅(jiān)硬程度為極軟巖， 粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu)， 層狀構(gòu)造， 完整程度屬較完整， 巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅴ級(jí)。 該層未揭穿， 揭露厚度5.20 ～7.60m。

根據(jù)本項(xiàng)目勘察報(bào)告揭露， ③層粉質(zhì)粘土和④層粉土土體物理力學(xué)性能較差， 且承壓水分布于④層粉土， 具有弱承壓性。

3 CFG樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)的地層參數(shù)

根據(jù)本工程的巖土勘察報(bào)告， 本次勘察對(duì)場(chǎng)地地層做了標(biāo)貫試驗(yàn)、 靜力觸探試驗(yàn)及波速測(cè)試， 并取巖土樣進(jìn)行了巖土工試驗(yàn)。 對(duì)場(chǎng)地地基巖土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行分析、 計(jì)算和統(tǒng)計(jì)， 其結(jié)果見(jiàn)“地基土物理力學(xué)指標(biāo)數(shù)理統(tǒng)計(jì)表”。 地基巖土的地基承載力及設(shè)計(jì)主要參數(shù)一覽表如表1。巖土勘察報(bào)告CFG樁設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)下表2。

表1 各土層物理力學(xué)參數(shù)表

表2 各土層CFG樁設(shè)計(jì)參數(shù)表

4 CFG樁設(shè)計(jì)計(jì)算

根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》 JGJ79—2012 和本工程巖土勘察報(bào)告的CFG樁巖土參數(shù)， 本工程CFG樁樁徑擬選取為400mm， 樁長(zhǎng)設(shè)計(jì)為16m， 樁身混凝土強(qiáng)度初步設(shè)計(jì)為C25， 單樁豎向抗壓承載力極限值Q可按下式計(jì)算，

樁身主要在④層粉土和⑤層粘土中， 樁端持力層為⑤層粘土， 根據(jù)規(guī)范和地區(qū)經(jīng)驗(yàn)α＝1.0， 樁長(zhǎng)16m， 樁端持力層為⑤層粘土， 根據(jù)土層分布和巖土參數(shù)計(jì)算， 估算得出單樁承載力極限值為： Q＝3.14×0.4 ×（14 ×66 +2 ×90） +1.0 ×5500 ×3.14 ×0.2＝2076kN， 故根據(jù)土層參數(shù)計(jì)算的單樁承載力滿足設(shè)計(jì)承載力要求。

根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》 JGJ79—2012 和設(shè)計(jì)參數(shù)， 復(fù)合地基承載力按下式計(jì)算。

f＝0.90 ×0.049 ×800/0.1256 +0.95 × （1 -0.049） ×220 ＝478kPa， 通過(guò)計(jì)算滿足設(shè)計(jì)要求的復(fù)合地基承載力要求。

5 試樁檢測(cè)

由于該工程基礎(chǔ)等級(jí)為甲級(jí)， 同時(shí)本工程采用CFG樁復(fù)合地基， 周圍無(wú)類似工程經(jīng)驗(yàn)， 再加上本項(xiàng)目地層差異大， 樁身部分土層含水量大， 為確保施工工藝可行性和驗(yàn)證設(shè)計(jì)參數(shù)， 根據(jù)《建筑樁基檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》 JGJ106—2014 （以下簡(jiǎn)稱規(guī)范） 和設(shè)計(jì)的要求， 工程樁施工前進(jìn)行試樁試驗(yàn)。 根據(jù)CFG樁設(shè)計(jì)參數(shù)施工了3 根試樁。 試樁達(dá)到齡期后， 由于受場(chǎng)地條件的影響， 采用單樁豎向抗壓靜載實(shí)驗(yàn)對(duì)3 根試樁承載力進(jìn)行檢測(cè)。 靜載試驗(yàn)采用堆載法， 并采用慢速維荷法。 根據(jù)試樁靜載試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下圖1。

圖1 試樁靜載實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

根據(jù)3 根樁試驗(yàn)結(jié)果， 3 根樁Q-s曲線均為陡降型曲線， 根據(jù)規(guī)范的規(guī)定， 取陡降的起始點(diǎn)作為該試樁極限承載力， 三根樁單樁豎向抗壓承載力極限值取值分別為1280kN， 1152kN， 1280kN， 均不滿足設(shè)計(jì)要求。

6 試樁結(jié)果原因分析

針對(duì)試樁承載力不能滿足設(shè)計(jì)要求， 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況， 進(jìn)行以下分析： 1） 對(duì)施工單位施工記錄進(jìn)行分析， 施工過(guò)程無(wú)異常情況。

2） 對(duì)樁身完整性進(jìn)行低應(yīng)變法檢測(cè)， 3 根試樁低應(yīng)變檢測(cè)曲線如下圖2。

圖2 試樁底應(yīng)變檢測(cè)曲線

通過(guò)對(duì)3 根試樁低應(yīng)變曲線進(jìn)行分析， 3 根試樁樁身均無(wú)異常反射， 樁身完整性均為Ⅰ類。

3） 進(jìn)一步根據(jù)勘察報(bào)告進(jìn)行復(fù)核計(jì)算也沒(méi)有問(wèn)題。

后根據(jù)各方討論， 決定對(duì)該棟樓區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)勘，補(bǔ)勘結(jié)果發(fā)現(xiàn)該棟樓區(qū)域土含水量大， 土質(zhì)較其它區(qū)域差異較大。 可能由于勘察孔布置局限性， 沒(méi)有準(zhǔn)確反應(yīng)該棟樓區(qū)域的土質(zhì)情況， 同時(shí)由于樁基施工隊(duì)伍現(xiàn)場(chǎng)施工人員素質(zhì)較低， 同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)疏于管理， 對(duì)試樁的土質(zhì)異常情況沒(méi)有重視， 沒(méi)有發(fā)現(xiàn)土質(zhì)異常情況，導(dǎo)致原設(shè)計(jì)試樁承載力不能滿足設(shè)計(jì)要求。

7 試樁參數(shù)調(diào)整及檢測(cè)

設(shè)計(jì)根據(jù)勘察單位對(duì)該棟樓區(qū)域的地層進(jìn)行補(bǔ)勘的結(jié)果， 重新進(jìn)行了復(fù)合計(jì)算， 將CFG樁樁長(zhǎng)有原來(lái)的16m， 調(diào)整為20m。 重新施工3 根試樁， 考慮到本棟樓土質(zhì)較差， 樁長(zhǎng)較長(zhǎng)， 試驗(yàn)前對(duì)3 根試樁完整性進(jìn)行低應(yīng)變檢測(cè)， 低應(yīng)變檢測(cè)結(jié)果如下圖3。

圖3 底應(yīng)變檢測(cè)結(jié)果

通過(guò)對(duì)以上3 根試樁低應(yīng)變曲線進(jìn)行分析， 樁身完整性均為Ⅰ類， 后對(duì)該3 根試樁進(jìn)行了堆載法單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)， 試驗(yàn)結(jié)果如圖4。

圖4 堆載法單樁豎向抗壓靜載實(shí)驗(yàn)

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果， 3 根樁均加載1600KN時(shí)， Q-s曲線均為緩變型曲線， 根據(jù)規(guī)范規(guī)定， 3 根試樁單樁豎向抗壓承載力均能達(dá)到設(shè)計(jì)要求的1600kN。

工程樁的施工參數(shù)按后面調(diào)整后的參數(shù)進(jìn)行施工， 由于該棟樓土質(zhì)較差， 施工過(guò)程中制定了針對(duì)這棟樓的施工方案， 如使用混凝土中心壓灌澆筑混凝土， 同時(shí)控制拔管速度等， 確保沉樁質(zhì)量。 為檢驗(yàn)施工質(zhì)量， 施工完成后， 根據(jù)規(guī)范， 分別抽檢3 根樁進(jìn)行單樁復(fù)合地基靜載實(shí)驗(yàn)和單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)，承載力均滿足試驗(yàn)， 并按設(shè)計(jì)和規(guī)范要求， 抽檢20%的樁進(jìn)行低應(yīng)變法完整性檢測(cè)， 樁身完整性符合規(guī)范要求。 最后出具匯總報(bào)告， 通過(guò)質(zhì)檢驗(yàn)收， 并順利進(jìn)入下一步工序的施工。

8 試樁試驗(yàn)的探討

本工程由于勘察布孔的局限性等因素的影響， 局部土質(zhì)異常情況沒(méi)有準(zhǔn)確反映， 導(dǎo)致試樁承載力不滿足設(shè)計(jì)要求。 本工程根據(jù)規(guī)范和設(shè)計(jì)要求， 在工程樁施工前， 施工了試樁， 通過(guò)試樁試驗(yàn)及時(shí)發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題， 設(shè)計(jì)根據(jù)試樁結(jié)果調(diào)整了設(shè)計(jì)參數(shù)， 從而避免了后期工程樁施工出現(xiàn)問(wèn)題， 避免了工程在經(jīng)濟(jì)上和工期上的損失。 從而工程前的試樁還是很有必要的。

8.1 試樁目的

1） 確定選擇樁型和施工工藝是否滿足本工程場(chǎng)地的要求， 避免樁基全面施工后發(fā)現(xiàn)樁型或施工工藝不適合本場(chǎng)地， 此時(shí)再改樁型將會(huì)給工程工期帶來(lái)較大的損失。

2） 根據(jù)試樁單樁豎向靜載試驗(yàn)確定試樁極限承載力。 由于地質(zhì)報(bào)告提供的參數(shù)很多都是經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，往往偏保守， 同時(shí)試樁試驗(yàn)?zāi)艿贸鰷?zhǔn)確的試樁承載力， 從而可以提高單樁承載力， 降低樁的參數(shù)， 或減少樁的數(shù)量， 降低了工程成本。 勘察單位提供的參數(shù)很多都是經(jīng)驗(yàn)值， 再加上很多土體參數(shù)都是通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)推測(cè)的， 有的土體運(yùn)到實(shí)驗(yàn)室可能已經(jīng)擾動(dòng)了，不能代表原狀土的性質(zhì)， 現(xiàn)場(chǎng)的原位測(cè)試較少， 以及勘察孔的布置等， 受上面因素的影響， 很難得出準(zhǔn)確的參數(shù)。 當(dāng)沒(méi)有成熟參考經(jīng)驗(yàn)時(shí)， 最后只能通過(guò)試樁試驗(yàn)驗(yàn)證設(shè)計(jì)參數(shù)， 及時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)， 防止工程樁施工后， 發(fā)現(xiàn)問(wèn)題了， 這樣不管從工期上和經(jīng)濟(jì)上都將會(huì)給工程帶來(lái)較大的損失。

8.2 規(guī)范規(guī)定

規(guī)范也規(guī)定了以下情況下要進(jìn)行施工前試樁： ①設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)； ②無(wú)相關(guān)試樁資料可參考的設(shè)計(jì)等級(jí)為乙級(jí)的樁基； ③地質(zhì)條件復(fù)雜、 基樁施工質(zhì)量可靠性低； ④本地區(qū)采用的新樁型或新工藝成樁的樁基。

在實(shí)際的工程中， 有些可能考慮工期， 經(jīng)濟(jì)等因素， 沒(méi)有施工施工前的試樁。 結(jié)果造成， 有的沒(méi)有優(yōu)化設(shè)計(jì)， 導(dǎo)致工程成本的提高； 有的工程樁施工， 工程樁承載力達(dá)不到設(shè)計(jì)的要求； 有得工程樁成樁質(zhì)量出現(xiàn)了問(wèn)題。 所以針對(duì)項(xiàng)目具體情況， 施工工程前的試樁還是很有必要的。

9 結(jié)語(yǔ)

工程樁施工前的試樁， 既能檢驗(yàn)施工工藝能否適應(yīng)項(xiàng)目土質(zhì)的要求， 又能檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的參數(shù)是否滿足設(shè)計(jì)要求， 同時(shí)也能優(yōu)化設(shè)計(jì)， 達(dá)到節(jié)約成本的目的，因此工程樁施工前的試樁還是很有必要的。