陳冬梅

(中冶成都勘察研究總院有限公司，四川成都610023)

隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化建設(shè)和拉動(dòng)內(nèi)需戰(zhàn)略的不斷深入，各地興建了大批中高層建筑。由于地質(zhì)情況不盡相同，這對(duì)有效確保地基承載力及控制沉降變形提出了更高的要求。CFG樁即水泥粉煤灰碎石樁，是由碎石、石屑、砂和粉煤灰摻適量水泥加水拌和，制成的強(qiáng)度等級(jí)C5～C25的樁，同樁間土、褥墊層一起構(gòu)成了復(fù)合地基。CFG樁復(fù)合地基由于具有施工容易、承載力高、適應(yīng)性廣以及造價(jià)低等特點(diǎn)，得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。

1 地基處理工程概況

擬建工程為成都市高新區(qū)國(guó)際生態(tài)總部園，總建筑面積約135 535 m2，層數(shù)3～4層，采用框架結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)。

1.1 場(chǎng)地地質(zhì)條件

場(chǎng)地地質(zhì)單元屬岷江Ⅱ級(jí)階地，勘察鉆探揭露的深度內(nèi)，地層結(jié)構(gòu)見表1。

表1 地層結(jié)構(gòu)分布

1.2 復(fù)合地基設(shè)計(jì)概況

結(jié)合前期勘探與建造要求，CFG樁以稍密～密實(shí)卵石層為樁端持力層。設(shè)計(jì)樁徑為350 mm，樁長(zhǎng)1.80～7.50 m，正方形布樁，采用取土成孔灌注成樁法，樁間距不大于1.0 m，樁體強(qiáng)度為15 MPa。要求復(fù)合地基承載力特征值fspk≥250 kPa，變形模量 E0≥11.5 MPa。

1.3 檢測(cè)方法

按《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》(JGJ106－2003)，可采用靜載荷試驗(yàn)測(cè)地基承載力，用低應(yīng)變反射波法測(cè)樁身完整性。本次檢測(cè)對(duì)象為工程一期一標(biāo)段52號(hào)、63號(hào)樓共251根樁，按規(guī)范要求，靜荷載試驗(yàn)取3個(gè)點(diǎn)，低應(yīng)變?cè)囼?yàn)取26根樁[1]～[6]。

2 靜載荷試驗(yàn)

2.1 檢測(cè)原理

試驗(yàn)采用堆載法，由桁架、主梁、工字鋼和跳板搭成堆載平臺(tái)，上面均勻堆放砂袋，構(gòu)成加載反力系統(tǒng)。將一面積為1 m2的方形剛性壓板置于樁頭中心上，壓板下鋪設(shè)不大于20 mm的中粗砂找平層，加載采用一個(gè)1 000 kN油壓千斤頂放于壓板中心，通過(guò)手動(dòng)油泵控制其出力。壓力值由經(jīng)過(guò)標(biāo)定的壓力表給出，再由千斤頂?shù)臉?biāo)定曲線換算成荷載值。試樁的沉降變形通過(guò)對(duì)稱布置于樁頭的4個(gè)百分表測(cè)量。試驗(yàn)用儀器的容許壓力均大于最大加載時(shí)壓力的1.2倍。

2.2 試驗(yàn)方法

本次試驗(yàn)采用慢速維持載荷法進(jìn)行逐級(jí)加載，每級(jí)加載量為預(yù)估地基極限承載力的1/8，由于試驗(yàn)確定的最大加載荷載不小于2倍設(shè)計(jì)值(即500 kPa)，故每級(jí)加載量可取63 kN。每級(jí)加荷后，按間隔 10 min、10 min、10 min、15 min、15 min分別測(cè)讀一次沉降量并詳細(xì)記錄，之后間隔取30 min。同時(shí)，應(yīng)使每級(jí)荷載維持時(shí)間不小于2 h。每加一級(jí)荷載后，當(dāng)1 h的沉降增量小于0.1 mm，認(rèn)為已達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定，可加下一級(jí)荷載。當(dāng)出現(xiàn)以下現(xiàn)象之一時(shí)即可終止試驗(yàn):(1)沉降急劇增大，土被擠出或承壓板周圍出現(xiàn)明顯隆起;(2)累計(jì)沉降量已達(dá)到承壓板寬度的8%;(3)當(dāng)達(dá)不到極限荷載而最大加載壓力已大于設(shè)計(jì)要求壓力值的2倍。卸載時(shí)，可分4級(jí)等量卸載，每卸一級(jí)，須間隔30 min讀記回彈量，待卸完全部荷載后間隔3 h讀記總的回彈量。

2.3 試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)取52號(hào)樓19#、63號(hào)樓29#、63號(hào)樓110#共3個(gè)測(cè)試點(diǎn)，P－S曲線分別見圖1中的1、2、3號(hào)線。3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)加載至502 kPa時(shí)，總沉降量為17.08～19.12 mm，沉降量不大，且P－S曲線相對(duì)平緩，無(wú)明顯陡降段。同時(shí)，加載過(guò)程中，荷載板四周地面無(wú)裂縫，無(wú)側(cè)向擠出現(xiàn)象，綜合分析，該復(fù)合地基承載力達(dá)到了設(shè)計(jì)要求值。

圖1 靜載荷試驗(yàn)P－S曲線

3 低應(yīng)變反射波試驗(yàn)

3.1 檢測(cè)原理

該方法通過(guò)在樁頂進(jìn)行垂向激振，產(chǎn)生彈性波并沿樁身向下傳播，在樁身存在明顯波阻抗界面(如樁底、斷樁和嚴(yán)重離析部位)或樁身截面積變化(如縮頸或擴(kuò)頸)部位產(chǎn)生反射波，經(jīng)接收、放大、濾波和資料處理，可識(shí)別來(lái)自樁身不同部位的反射信號(hào)，據(jù)此計(jì)算樁身波速，判斷樁身完整性和混凝土強(qiáng)度異常，原理見圖2。

圖2 低應(yīng)變反射波法測(cè)試框圖

式中:vp為樁身混凝土的波速(m/s);L為樁身全長(zhǎng)(m)，tr為樁底反射波的到達(dá)時(shí)間(s);t'r為樁身缺陷部位反射波的到達(dá)時(shí)間(s);vpm為同一工地內(nèi)多根已測(cè)合格樁樁身縱波速度的平均值(m/s)。

根據(jù)所測(cè)波形特征，結(jié)合樁的混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)要求，將樁身結(jié)構(gòu)的完整性按四類劃分:

Ⅰ類:樁身完整。

Ⅱ類:樁身存在輕微缺陷，不影響樁身結(jié)構(gòu)承載力的正常發(fā)揮，在工程中可以正常使用。

Ⅲ類:樁身存在明顯缺陷，對(duì)樁身結(jié)構(gòu)承載力有影響。Ⅳ類:樁身存在嚴(yán)重缺陷。

3.2 試驗(yàn)結(jié)果

所測(cè)26根基樁波速為2 630～2 980 m/s，其中，22根基樁樁身完整，屬Ⅰ類樁，另4根樁在1.1～1.8 m處有輕微離析，屬Ⅱ類樁。

4 結(jié)論及建議

對(duì)場(chǎng)地內(nèi)已建CFG樁復(fù)合地基，采用了靜載荷試驗(yàn)測(cè)地基承載力，低應(yīng)變反射波法測(cè)樁身完整性，結(jié)果表明，承載力特征值fspk≥250 kPa，26樁中22根為Ⅰ類樁，4根為Ⅱ類樁，成樁質(zhì)量達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

CFG樁復(fù)合地基成套技術(shù)在我國(guó)的推廣與應(yīng)用不足20年，其施工及檢測(cè)技術(shù)還存在著較大的改進(jìn)空間，通過(guò)施工實(shí)踐，對(duì)其提出如下幾點(diǎn)建議:

(1)規(guī)范中僅規(guī)定了卸載的方法，但卸載后的變形量即回彈量可以體現(xiàn)樁基變形的特性，其作用應(yīng)進(jìn)行進(jìn)一步的研究。

(2)試驗(yàn)中通過(guò)手動(dòng)油泵控制千斤頂?shù)某隽?，利用人工讀數(shù)的方法記錄沉降量，使得結(jié)果極易受人為因素的影響，建議該技術(shù)在今后的發(fā)展中將自動(dòng)加荷及數(shù)據(jù)采集引入進(jìn)來(lái)。

(3)低應(yīng)變檢測(cè)試驗(yàn)中，由于縮頸、夾泥、離析以及斷樁造成的反射波波形特征差別不大，往往只能結(jié)合施工過(guò)程及 個(gè)人經(jīng)驗(yàn)對(duì)缺陷類型進(jìn)行估計(jì)，同時(shí)，依據(jù)反射波的時(shí)間差，只能確定缺陷的位置，對(duì)缺陷程度進(jìn)行定量判斷則較難，這是該技術(shù)值得改進(jìn)的一面。

[1]JGJ79－2002建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S]

[2]JGJ106－2003建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范[S]

[3]中冶成都勘察總院有限公司.成都高新國(guó)際生態(tài)總部園項(xiàng)目復(fù)合地基檢測(cè)報(bào)告[R].成都，2012

[4]史佩棟，高大釗，桂業(yè)琨，等.樁基工程手冊(cè)[M].北京:人民交通出版社，2008

[5]王勝軍.客運(yùn)專線路基CFG樁質(zhì)量檢測(cè)與分析[J].長(zhǎng)沙鐵道學(xué)院學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版)，2011，12(1):222－224

[6]徐亮，李建，李小泉.CFG樁復(fù)合地基靜載檢測(cè)方法探討[J].水電站設(shè)計(jì)，2011，27(1):91－94