CFG樁復合地基承載力及施工檢測

江蘇省常熟市工程質量檢測中心 215500

摘要：隨著CFG樁復合地基技術的進步，研究其承載力及施工檢測凸顯出重要意義。本文首先分析了CFG樁的特點及作用機理，介紹了樁側摩阻力和樁端阻力特性。在探討CFG復合地基檢測中常見問題的基礎上，指出了其載荷試驗應注意的問題。

關鍵詞：CFG樁；復合地基；承載力；施工檢測

一、前言

作為一種有著自身特殊性的樁基，CFG樁在近期得到了長足的發展和進步。研究CFG樁復合地基承載力及施工檢測，能夠更好地提升其實際效果，從而優化樁基工程的實踐。本文從介紹CFG樁的特點及作用機理著手本課題的研究。

二、CFG樁的特點及作用機理分析

CFG樁與天然地基同屬地基范疇，但其組成材料，應力分布及變形過程不盡相同；CFG樁與樁基都是以樁的形式處理地基，兩者有相似之處。但CFG樁屬于地基范疇，而樁基屬于基礎范疇。CFG樁中樁體與基礎不直接相連，它們之間通過碎石或者砂石連接；而樁基中樁體與基礎直接相連，兩者形成一個整體。

CFG樁復合地基計算理論的基本假定為樁與樁間土的協調變形，它的實質就是考慮樁土的共同作用。這種共同作用與樁基中考慮土的作用是有本質區別的，這種區別導致了樁基中樁和復合地基中樁的施工工藝和結構連接的不同。CFG樁復合地基受力過程及施工工藝決定了其加固濕陷性黃土的機理主要有以下三個方面：

1.擠密作用。CFG樁一般采用振動沉管成孔，由于樁管振動和樁尖土側向擠壓作用使樁間土得到了擠密，消除了樁間土的濕陷性，提高樁間土的承載力。

2.置換作用。CFG樁具有一定粘結強度，設計時一般按CIO-C15砼強度設計，荷載作用下樁身壓縮性比周圍土小許多，樁土應力比可達到10-30，甚至更高，這一點是其他柔性樁無法比擬的，其復合地基強度較高。

3.樁體作用。CFG樁屬于剛性樁，它和樁間土共同作用，既具有復合地基的特點，也具有樁基的某些特征，在處理范圍內樁身的變形控制復合地基的變形，變形量很小。

三、樁側摩阻力和樁端阻力特性

1.樁側摩阻力特性

樁側摩阻力的產生是由于樁和樁側土在荷載作用下存在相對位移趨勢或產生相對位移，若樁與樁間土之間不存在相對位移或相對位移趨勢，則樁側摩阻力為零。理論上，理想的剛性樁在垂直荷載的作用下，樁頂和樁低的位移相等，樁周各處的摩擦力能得到充分發揮。若地基土質均勻，則樁側摩阻力沿樁深度方向分布是均勻的，并且隨荷載的增大呈線性增大。

但對于半剛性樁的CFG樁而言，在荷載作用下樁體自身會發生一定壓縮量，此時樁頂位移大于樁低位移，樁與樁間土之間相對位移自上而下是逐步減少的。假設地基土質均勻，則樁側摩阻力自上而下也是逐步減少的。然而，由于褥墊層的存在，在上部荷載作用下，樁體在一定程度下會刺入褥墊層，此時樁周土體發生沉降且沉降量超過樁的沉降時，樁周土體對樁產生向下的摩阻力作用，即產生負摩擦力，樁頂的摩擦力受到削弱，從而使得在沿樁長，摩擦阻力從樁頂到樁底呈先逐漸增大，然后逐漸減少的趨勢。

2.樁端阻力特性

樁端持力層的特性會直接影響到樁端阻力的大小，對于理想的剛性樁而言，樁頂和樁端位移相等，如果樁端落在高強度的礫、砂類巖層上時，樁端阻力能夠得到很好的發揮，復合地基承載力也得到了很大的提高。對于柔性樁，在上部荷載的作用下，樁體的壓縮量可能等于樁頂的位移，這樣樁端不管落在何種地層中，樁端阻力都不會得到很好的發揮，復合地基承載力的提高不明顯。

CFG樁屬于半剛性樁的范疇，樁上的相對模量介于剛性樁和柔性樁之間，樁頂的位移由樁體產生的位移和樁體自身的壓縮量構成，并且樁體自身的壓縮量只占一小部分，這樣當樁端落在較好的土層上，樁端阻力能夠得到有效的發揮，復合地基的承載力有顯著的提高。

四、CFG復合地基檢測中常見問題

1.承壓板剛度不夠

CFG樁復合型地基的設計樁距變化大，需要檢測單位備有不同尺寸足夠剛度的承壓板，但是多數檢測單位只是采用厚度相當的鋼板作為替代，達不到規范規定的承壓板應具有足夠剛度的要求。試驗過程中，隨著荷載不斷增加，荷載板發生明顯的中間下凹周邊上翹的撓曲變形。復合地基由樁、樁間土共同承擔荷載，承壓板剛度不夠，板下樁間土只有很少一部分承載力充分發揮，因此荷載主要由樁承擔，樁過早達到極限承載力，就會導致復合地基承載力偏低，直接影響檢測結果的可靠性。

2.褥墊層鋪設不符合要求

CFG樁加固地基時，通常會在樁頂和基礎之間設置褥墊層，其主要作用是保證樁、土共同承擔荷載，使樁間土的承載力充分發揮；調整樁、土荷載分擔比例；減少基礎底面的應力集中。在進行復合地基靜載荷試驗時，一般鋪設的褥墊層只是超出荷載板20cm左右，使得在加壓過程中，褥墊層沒有側向約束，褥墊材料擠出，增大豎向變形；鋪設褥墊層厚度不夠，也會加大樁、土荷載分擔比例，使樁體過多承擔上部傳來荷載，豎向變形增大，有時甚至在試驗過程中將樁頭壓碎，大大降低檢測結果的準確度。

3.試驗終止荷載的控制

實際檢測中，不少檢測單位選取的最大加載值剛好是設計要求承載力的2倍，雖然是嚴格按照技術規范進行的，但是也會影響檢測結果。《建筑地基技術處理規范》中規定，試驗點≥3時，極差不超過平均值的30%時，可取平均值作為地基承載力特征值。例如：設計要求復合地基承載力特征值200kPa。最大加載值選用設計要求的復合地基承載力特征值的2倍，即400kPa，且試驗結果地基承載力由1/2最大加載值控制。

五、CFG樁復合地基載荷試驗應注意的問題

1.褥墊鋪設及荷載板安裝

首先根據設計要求挖一試坑，坑的平面尺寸與荷載板相同，深度和褥墊厚度相同。按設計要求的夯填度鋪設褥墊層，厚度為150mm。保證原狀土對褥墊層的側向約束。之后安裝荷載板并使荷載板與褥墊層密切接觸。

2.褥墊厚度

根據地基處理規范，靜載試驗褥墊厚度應取150mm。研究表明，褥墊越厚，土承擔的荷載越多，樁承擔的荷載越少，反之亦然。當褥墊太薄，會導致樁頂應力集中，容易發生樁頭壓碎或樁過早首先達到單樁極限承載力，復合地基承載力偏低。

3.由載荷試驗曲線確定復合地基承載力

當P—S曲線極限荷載能確定，其值不小于對應比例極限的2倍，可取比例極限作為承載力特征值；其值小于對應比例極限的2倍時，可取極限荷載的一半為承載力特征值。

這里就出現了一個問題，某些工程的復合地基載荷試驗中，極限荷載能確定，但是P-S曲線較為平滑，比例極限難以確定，而相關規范對比例界限的確定無相關規定，這就造成人為因素比較大，這對試驗結果的確定產生了很大影響。筆者參考了林宗元編著的《巖土工程試驗監測手冊》，其中介紹了7種常見確定比例界限的方法，其中斜率法適用范圍更廣，具體方法就是先繪制p-△s/△p曲線，在其曲線上取第一轉折點所對應的荷載為比例界限荷載值，取第二轉折點對應的荷載值為極限荷載值。

4.試驗前后對樁做低應變檢測

為弄清承載力偏低的原因，做復合地基靜載試驗前后，對樁做低應變檢測了解樁身有無缺陷是至關重要的。當低應變檢測判定樁身有缺陷，靜載試驗結果還能滿足設計要求，說明這類樁身缺陷不影響復合地基豎向承載能力的使用；若靜載試驗結果不能滿足設計要求，再結合不低于總樁數10%低應變檢測結果，可為工程技術人員提供如何使用這類缺陷樁和采取怎樣的補強措施提供依據。

六、結束語

通過對CFG樁復合地基承載力及施工檢測的相關 研究，我們可以發現，該項工作的良好開展，有賴于對方面技術優勢因素的利用，有關人員應該從CFG樁符合地基的客觀實際出發，研究制定最為優化的施工檢測實施方案。

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