某工程CFG樁復合地基質量問題原因分析

【摘 要】 本文根據工程中采用CFG樁復合地基在檢測過程中出現的有關質量問題的爭議，從多方原因多角度進行分析、判斷，總結出在CFG樁施工和檢測時中應注意的事項。

【關鍵詞】 CFG樁復合地基 載荷試驗 抽芯檢測 墊層材料

河北省某市一住宅樓工程，地上24層，地下1層，框架剪力墻結構，筏板基礎，基底標高為-4.56m。根據結構設計要求，采用CFG樁復合地基進行處理，處理后復合地基承載力特征值不小于360kpa，樁端持力層為（5）層粉質粘土。

1.地層概況

本區地層為第四系全新統～上更新統河流沖積夾湖積地層，主要地層及CFG樁設計參數如表1：

2.CFG樁復合地基設計參數

設計樁徑：400mm；有效樁長：18.0m；樁頂土質為（2）層粘土，樁端土質為（5）層粉質粘土。計算單樁承載力特征值為715KN，采用值為645KN，面積置換率為5.43%，樁間距為1.51*1.53m，矩形布置，樁身材料采用預拌混凝土，強度為C20。褥墊層采用5～10mm碎石屑，厚度200mm。樁總數為478根。

3.施工概況

該工程于2012年9月份施工，歷時12天。采用長螺旋鉆孔管內泵壓成樁工藝，施工時在自然地面上施工。

4.質量檢測情況

在CFG樁完成40天后，由檢測公司進行了單樁復合地基承載力及樁身完整性檢測。并對混凝土試塊進行了試驗。根據試塊試驗結果，混凝土強度約23.2～27.8MPa，達到了設計強度。

在現場抽取了不少于20%樁進行了樁身完整性檢測，根據測試結果，除4根樁為淺部輕度離析，其他均為I類樁。隨后進行了單樁復合地基承載力檢測，抽取了三根試驗樁，試驗采用堆載慢速加壓法。試驗共分八級進行。

根據試驗結果，除一組達到設計要求外，其他二組均未達到設計要求，均為在第八級加載后突降破壞，后又增加二根試驗，均在第八級加載后發生突降破壞。

5.對質量問題相關方意見

試驗結果為復合地基承載力不能滿足設計要求。對不合格原因，相關各方發生爭議，主要如下：

建設單位：壓樁不合格，就是質量不合格。其認為是施工單位偷工減料，并且認為設計有問題。理由是相鄰一棟建筑的樁長采用的是22m，樁試驗均合格。據了解，相鄰建筑物亦采用CFG樁復合地基，地層情況與本工程基本相同，除樁長采用22m，樁間距采用1.65*2.00m外，其樁身材料亦為C20混凝土，但非同一檢測單位。建設單位要求按22mm樁長重新成樁。

施工單位：施工均按設計施工，不存在偷工減料問題，樁長、樁徑、混凝土灌注量均達到了設計要求。其認為可能是混凝土有問題，由于混凝土為建設方指定供應商，因此不是施工方的責任，要求先查明原因，不同意重新成樁。

設計單位：技術人員對現場進行了檢查，根據測試結果及施工記錄，樁長滿足設計要求，樁徑除個別樁個別斷面稍小外，均滿足設計要求。樁頭處理由甲方指定單位完成，樁頭表面平整度差，高低不平，個別樁頭為斜面，表觀混凝土強度尚可，個別樁頭石子含量較少。對試驗不合格樁挖開后，四根樁均為樁頭破碎，深度不超過20cm，測試用的墊層材料采用的是1～3cm碎石，含卵石，大部分粒徑在2cm，個別達到了4cm以上，厚度為15cm。因此，設計要求先對混凝土強度進行判斷，并抽芯取樣檢測，并要求更換墊層材料及對樁頭進行處理，按規范要求進行擴大檢測。

檢測單位：檢測采用本地區通常做法，以往未出現過問題，檢測應該沒有問題。

由于各方意見存在爭議，最終根據多位巖土專家意見，認為設計方案沒有缺陷，要求對樁進行抽芯測定樁體材料強度，并進行擴大檢測。

6.樁質量復驗結果

抽芯測試結果：共在六根樁進行了抽芯檢測，結果是各樁樁身完整，未發現斷樁等明顯缺陷。根據取試塊試驗結果，試塊軸心抗壓強度值，除一組平均值為18.6MPa，其他各組平均值為25.7～36.8MPa。混凝土強度變化區間大，但根據驗算，低值亦在允許范圍內，故可確定混凝土基本可以滿足設計要求。

其后，重新委托一各方均認可的檢測單位重新選擇樁進行擴大檢測。根據設計方要求，墊層改用5～10mm碎石屑，厚度采用200mm，并先對樁頭進行清平后再鋪設墊層再試驗。本次共選擇了六根樁試驗，在檢測過程中由監理全程監控。

根據六根樁測試結果，單樁承載力特征值均達到了設計要求，對于檢測結果相關各方均表示認可。

7.原因分析

根據現場調查與綜合分析，本工程樁質量二次結果不同，原因是方面的，主要有以下原因：

（1）混凝土強度：從試驗結果，強度可以滿足設計要求，但從試驗結果值上來看，局部強度較低。分析其原因，一是混凝土本身問題，本地用石子采用的是碎石+卵石，卵石最大直徑22cm（在灌注混凝土時撿出），含量不均勻，人為造成石子含量的變化較大，從而影響混凝土強度。二是在成樁時，由于局部離析影響混凝土強度。

（2）CFG樁施工方面主要有：

①保護樁長不足：由于本工程是在原自然地面施工的樁，空樁長度達4.0米，停鉆時間及位置控制上存在一定困難，造成部分樁的保護樁長較小，樁呈現淺部離析，影響樁體混凝土強度。

②截樁頭不規范：截樁頭方法不合理，現場施工方法為用切割鋸在三個方向切割，然后用鉤機鉤斷，造成樁頭高低不平及斜樁面的現象。由于截樁人員是由建設方直接委托施工，樁基施工單位不能有效控制質量，故只能就其結果修整，故樁頭質量平整度較差。

（3）CFG樁檢測方法不嚴謹：

①樁頭處理：在檢測前僅由施工單位對樁頭做了簡單處理，不能保證樁頭表面平整度。試驗樁頭出現一邊高一邊低或者中間低四周高等情況。

②墊層選擇：按照設計要求，墊層應采用中粗砂或5～10mm的碎石屑材料，而檢測用的為10～30mm碎石（含卵石，個別達到4cm以上），粒徑偏大，從而導致碎石墊層與樁頭的有效接觸面積相對減小較多。

以上方面均會導致應力集中從而導致樁頭混凝土被壓碎。

（4）現場監管方面： CFG樁施工參與方較多，現場監管不到位，以致于質量控制、銜接等方面不可避免的出現問題，進一步對施工質量造成影響。

8.結論與建議

CFG樁是目前應用較為廣泛的一種地基處理方式，但是質量問題也是時有發生。本工程在檢測過程中發現的問題，也具有一事實上普遍性，因此，在進行CFG樁施工檢測過程中，應著重做好以下幾個方面：

（1）在施工隊伍上，少分包及指定分包，有效減少不必要的扯皮及管理上的錯位。

（2）CFG樁施工方法上，應嚴格按規范要求操作，做好試樁，準確控制好施工參數，樁頭處理嚴格按操作規程進行，以保證樁的質量不因后期施工受影響。

（3）CFG樁復合地基檢測時，應按規范或設計要求選擇墊層材料、承壓板直徑、加載量等，并對樁頭做好再次處理，以保證試驗結果具有代表性。

（3）對于出現質量問題，應先分析其造成原因，不要急于下結論。根據分析的原因決定如何處理，這樣，可避免造成不必要的浪費。

參考文獻

[1] 《CFG樁復合地基技術及工程實踐》 中國水利水電出版社 2001年，閆明禮，張東剛

[2] 《長螺旋鉆孔泵壓混凝土樁復合地基技術規程》DB 13（J）/T123-2011，河北省建設廳，2011