某工程1#樓CFG樁復合地基試樁檢測的探討

吳清民

（安徽省建設工程測試研究院有限責任公司， 安徽 合肥 230000）

CFG樁復合地基采用水泥粉煤灰碎石作為增強體的一種復合地基， 適用于處理粘性土、 粉土、 砂土和自重固結已完成的素填土地基。 利用增強體承載力高， 通過增強體和土體共同受力， 從而提高整體地基承載力， 同時由于CFG樁造價低， 施工快， 具有較高的經濟效益， 在建筑工程中被大量使用。 本文通過某工程CFG樁試樁的檢測， 探討了土層差異對CFG樁復合地基增強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#樓框架剪力墻結構， 地上20 層， 地下1層， 筏板底位于③層粉質粘土， 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， 設計根據綜合考慮， 對④層粉土采取加強處理措施， 即采用CFG樁復合地基處理方案。 根據設計要求， 處理后復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土等。 層厚0.80～2.80m； ②層粘土： 硬塑狀態（局部堅硬狀態），干強度高， 韌性高。 層厚1.00 ～6.80m。 該層在場地內分布普遍； ③層粉質粘土： 灰黃、 青灰色， 可塑狀態， 搖振反應無， 光澤反應稍有光澤， 干強度中等，韌性中等。 該層在場地內局部分布； ④層粉土： 密實狀態， 搖振反應中等， 光澤反應無， 干強度低， 韌性低， 下部含少量粉細砂。 揭露厚度1.30 ～13.60m； ⑤層粘土： 硬塑～堅硬狀態， 干強度高， 韌性高， 局部夾可塑～硬塑狀態粉質粘土。 揭露厚度5.80 ～12.90m； ⑥層強風化泥質砂巖： 密實狀態， 粉砂質結構， 遇水易軟化， 局部含有礫石及少量中風化碎塊等。 層厚2.80 ～3.20m； ⑦層中風化泥質砂巖： 泥質膠結， 巖石飽和單軸抗壓強度 （fr） 標準值為0.97MPa， 巖石堅硬程度為極軟巖， 粉砂質結構， 層狀構造， 完整程度屬較完整， 巖體基本質量等級為Ⅴ級。 該層未揭穿， 揭露厚度5.20 ～7.60m。

根據本項目勘察報告揭露， ③層粉質粘土和④層粉土土體物理力學性能較差， 且承壓水分布于④層粉土， 具有弱承壓性。

3 CFG樁復合地基設計的地層參數

根據本工程的巖土勘察報告， 本次勘察對場地地層做了標貫試驗、 靜力觸探試驗及波速測試， 并取巖土樣進行了巖土工試驗。 對場地地基巖土的物理力學性質指標進行分析、 計算和統計， 其結果見“地基土物理力學指標數理統計表”。 地基巖土的地基承載力及設計主要參數一覽表如表1。巖土勘察報告CFG樁設計參數見下表2。

表1 各土層物理力學參數表

表2 各土層CFG樁設計參數表

4 CFG樁設計計算

根據《建筑地基處理技術規范》 JGJ79—2012 和本工程巖土勘察報告的CFG樁巖土參數， 本工程CFG樁樁徑擬選取為400mm， 樁長設計為16m， 樁身混凝土強度初步設計為C25， 單樁豎向抗壓承載力極限值Q可按下式計算，

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， 根據規范和地區經驗α＝1.0， 樁長16m， 樁端持力層為⑤層粘土， 根據土層分布和巖土參數計算， 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， 故根據土層參數計算的單樁承載力滿足設計承載力要求。

根據《建筑地基處理技術規范》 JGJ79—2012 和設計參數， 復合地基承載力按下式計算。

f＝0.90 ×0.049 ×800/0.1256 +0.95 × （1 -0.049） ×220 ＝478kPa， 通過計算滿足設計要求的復合地基承載力要求。

5 試樁檢測

由于該工程基礎等級為甲級， 同時本工程采用CFG樁復合地基， 周圍無類似工程經驗， 再加上本項目地層差異大， 樁身部分土層含水量大， 為確保施工工藝可行性和驗證設計參數， 根據《建筑樁基檢測技術規范》 JGJ106—2014 （以下簡稱規范） 和設計的要求， 工程樁施工前進行試樁試驗。 根據CFG樁設計參數施工了3 根試樁。 試樁達到齡期后， 由于受場地條件的影響， 采用單樁豎向抗壓靜載實驗對3 根試樁承載力進行檢測。 靜載試驗采用堆載法， 并采用慢速維荷法。 根據試樁靜載試驗數據如下圖1。

圖1 試樁靜載實驗數據

根據3 根樁試驗結果， 3 根樁Q-s曲線均為陡降型曲線， 根據規范的規定， 取陡降的起始點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， 均不滿足設計要求。

6 試樁結果原因分析

針對試樁承載力不能滿足設計要求， 根據現場情況， 進行以下分析： 1） 對施工單位施工記錄進行分析， 施工過程無異常情況。

2） 對樁身完整性進行低應變法檢測， 3 根試樁低應變檢測曲線如下圖2。

圖2 試樁底應變檢測曲線

通過對3 根試樁低應變曲線進行分析， 3 根試樁樁身均無異常反射， 樁身完整性均為Ⅰ類。

3） 進一步根據勘察報告進行復核計算也沒有問題。

后根據各方討論， 決定對該棟樓區域進行補勘，補勘結果發現該棟樓區域土含水量大， 土質較其它區域差異較大。 可能由于勘察孔布置局限性， 沒有準確反應該棟樓區域的土質情況， 同時由于樁基施工隊伍現場施工人員素質較低， 同時現場疏于管理， 對試樁的土質異常情況沒有重視， 沒有發現土質異常情況，導致原設計試樁承載力不能滿足設計要求。

7 試樁參數調整及檢測

設計根據勘察單位對該棟樓區域的地層進行補勘的結果， 重新進行了復合計算， 將CFG樁樁長有原來的16m， 調整為20m。 重新施工3 根試樁， 考慮到本棟樓土質較差， 樁長較長， 試驗前對3 根試樁完整性進行低應變檢測， 低應變檢測結果如下圖3。

圖3 底應變檢測結果

通過對以上3 根試樁低應變曲線進行分析， 樁身完整性均為Ⅰ類， 后對該3 根試樁進行了堆載法單樁豎向抗壓靜載試驗， 試驗結果如圖4。

圖4 堆載法單樁豎向抗壓靜載實驗

根據試驗結果， 3 根樁均加載1600KN時， Q-s曲線均為緩變型曲線， 根據規范規定， 3 根試樁單樁豎向抗壓承載力均能達到設計要求的1600kN。

工程樁的施工參數按后面調整后的參數進行施工， 由于該棟樓土質較差， 施工過程中制定了針對這棟樓的施工方案， 如使用混凝土中心壓灌澆筑混凝土， 同時控制拔管速度等， 確保沉樁質量。 為檢驗施工質量， 施工完成后， 根據規范， 分別抽檢3 根樁進行單樁復合地基靜載實驗和單樁豎向抗壓靜載試驗，承載力均滿足試驗， 并按設計和規范要求， 抽檢20%的樁進行低應變法完整性檢測， 樁身完整性符合規范要求。 最后出具匯總報告， 通過質檢驗收， 并順利進入下一步工序的施工。

8 試樁試驗的探討

本工程由于勘察布孔的局限性等因素的影響， 局部土質異常情況沒有準確反映， 導致試樁承載力不滿足設計要求。 本工程根據規范和設計要求， 在工程樁施工前， 施工了試樁， 通過試樁試驗及時發現了問題， 設計根據試樁結果調整了設計參數， 從而避免了后期工程樁施工出現問題， 避免了工程在經濟上和工期上的損失。 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地的要求， 避免樁基全面施工后發現樁型或施工工藝不適合本場地， 此時再改樁型將會給工程工期帶來較大的損失。

2） 根據試樁單樁豎向靜載試驗確定試樁極限承載力。 由于地質報告提供的參數很多都是經驗參數，往往偏保守， 同時試樁試驗能得出準確的試樁承載力， 從而可以提高單樁承載力， 降低樁的參數， 或減少樁的數量， 降低了工程成本。 勘察單位提供的參數很多都是經驗值， 再加上很多土體參數都是通過室內試驗推測的， 有的土體運到實驗室可能已經擾動了，不能代表原狀土的性質， 現場的原位測試較少， 以及勘察孔的布置等， 受上面因素的影響， 很難得出準確的參數。 當沒有成熟參考經驗時， 最后只能通過試樁試驗驗證設計參數， 及時調整設計參數， 防止工程樁施工后， 發現問題了， 這樣不管從工期上和經濟上都將會給工程帶來較大的損失。

8.2 規范規定

規范也規定了以下情況下要進行施工前試樁： ①設計等級為甲級； ②無相關試樁資料可參考的設計等級為乙級的樁基； ③地質條件復雜、 基樁施工質量可靠性低； ④本地區采用的新樁型或新工藝成樁的樁基。

在實際的工程中， 有些可能考慮工期， 經濟等因素， 沒有施工施工前的試樁。 結果造成， 有的沒有優化設計， 導致工程成本的提高； 有的工程樁施工， 工程樁承載力達不到設計的要求； 有得工程樁成樁質量出現了問題。 所以針對項目具體情況， 施工工程前的試樁還是很有必要的。

9 結語

工程樁施工前的試樁， 既能檢驗施工工藝能否適應項目土質的要求， 又能檢驗設計的參數是否滿足設計要求， 同時也能優化設計， 達到節約成本的目的，因此工程樁施工前的試樁還是很有必要的。