李廣旺

(中材地質(zhì)工程勘查研究院有限公司，北京 100102)

【其 他】

CFG樁復(fù)合地基承載力不足時(shí)的短樁補(bǔ)救方法及多樁復(fù)合地基檢測(cè)

李廣旺

(中材地質(zhì)工程勘查研究院有限公司，北京 100102)

本建筑原設(shè)計(jì)CFG樁復(fù)合地基承載力為330kPa，施工完成一半多時(shí)發(fā)現(xiàn)不能滿足390kPa承載力要求，于是采用了在原長樁間隙布設(shè)CFG短樁形成長短樁復(fù)合地基，從而解決了原設(shè)計(jì)承載力不足的缺陷；施工結(jié)束后復(fù)合地基承載力采用了多樁復(fù)合地基檢測(cè)方法，檢測(cè)數(shù)據(jù)證明該處理措施經(jīng)濟(jì)合理可行。

CFG樁復(fù)合地基；長短樁復(fù)合地基；CFG短樁；多樁復(fù)合地基檢測(cè)

1 工程概況

某地九號(hào)公館5號(hào)樓工程區(qū)域基本地層條件為：地表以下65.0m深度范圍內(nèi)的土層，主要地層為新近沉積層、第四系全新統(tǒng)河湖相沉積層及上更新統(tǒng)陸相沉積層，地層巖性以填土、粉土、粘性土和砂土為主，自上而下分布如下：①層素填土：平均厚度1.17m；②層粉質(zhì)粘土：厚度4.30～8.00m，平均5.99m；③層粉土：厚度1.60～4.30m，平均3.06m；④層粉質(zhì)粘土：厚度5.40～8.10m，平均6.35m；⑤層粉質(zhì)粘土：厚度3.20～5.50m，平均4.75m；⑥層粉質(zhì)粘土：厚度4.10～6.50m，平均5.32m；⑦層中細(xì)砂：厚度6.70～8.10m，平均7.33m；⑧層粉質(zhì)粘土：厚度5.90～7.00m，平均6.47m；⑨層細(xì)砂：厚度3.80～4.60m，平均4.05m；⑩層粉質(zhì)粘土：厚度5.70～6.80m，平均6.30m； 層細(xì)砂：厚度8.10～9.20m，平均8.66m； 層粉質(zhì)粘土：該層未穿透。

場(chǎng)區(qū)淺層地下水為第四系松散層孔隙潛水，勘察期間，實(shí)測(cè)穩(wěn)定水位埋深4.20～4.80m，標(biāo)高2.53～3.14m，水位埋深受季節(jié)、氣候及降水等因素影響而有所變化，變化幅度約1m。場(chǎng)區(qū)地基土對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)有微腐蝕性，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋有微腐蝕性。

由于此工作區(qū)內(nèi)天然地基不能滿足承載力要求，故采用了長螺旋成孔管內(nèi)泵送混凝土成樁的CFG樁復(fù)合地基，設(shè)計(jì)CFG樁徑410mm，樁長23.5m，包括0.5m保護(hù)樁長，樁端持力層為⑥層粉質(zhì)粘土層，樁間距1.65m×1.65m，單樁承載力計(jì)算值為822kN，設(shè)計(jì)采用特征值為820kN。置換率4.8%，樁身混凝土強(qiáng)度為C20，復(fù)合地基承載力特征值達(dá)330kPa。共布樁381根，施工完成260根時(shí)發(fā)現(xiàn)新圖紙?jiān)O(shè)計(jì)復(fù)合地基承載力特征值要求390kPa，因此緊急叫停，研究對(duì)策。

2 長短樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，地基處理后承載力標(biāo)準(zhǔn)值≥390kPa。

長樁設(shè)計(jì)參數(shù)及工藝均不變，在長樁間隙增加短樁，即復(fù)合地基采用長螺旋鉆孔壓灌CFG長短樁復(fù)合地基，以滿足上部結(jié)構(gòu)對(duì)地基承載力及沉降變形的要求。設(shè)計(jì)樁徑410mm，長樁樁長23.5m，不變，設(shè)計(jì)短樁樁長7.0m，等邊三角形布樁，樁間距為1.65m×1.65m，長樁樁端持力層為⑥層粉質(zhì)粘土層，短樁樁端持力層為④層粉質(zhì)粘土層。

2.1 單樁豎向承載力特征值

根據(jù)JGJ79-2012《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》，按下式計(jì)算單樁豎向承載力特征值(Ra)：

其中：Ap——樁身截面積，φ410：Ap=0.132 0；

up——樁身周長(m)，φ410：up=1.288；

lpi——樁在第i 層土中的長度(m)；

αp——樁端阻力發(fā)揮系數(shù)，取值αp=1.0；

qsi——樁側(cè)第i 層土的側(cè)阻力特征值(kPa)；

qp——端阻力特征值(kPa)。

根據(jù)上述公式計(jì)算結(jié)果如下：

長樁單樁承載力為821.99kN，取值Ra=820kN。

短樁單樁承載力為206.6kN，取值Ra=200kN。

2.2 樁身強(qiáng)度

根據(jù)樁身應(yīng)力：

樁身強(qiáng)度?。?/p>

施工時(shí)取CFG樁體混凝土采用C25混凝土。

2.3 確定樁間距和樁土面積置換率樁間距定為1.65m×1.65m。CFG樁的置換率：

m=Ap/Ae=0.132/(1.65×1.65)=4.8%

2.4 CFG樁復(fù)合地基承載力特征值

取最不利位置進(jìn)行計(jì)算。

(1) 僅長樁處理后的復(fù)合地基承載力特征值：

(2) 長短樁復(fù)合地基承載力：

式中：λ1、λ2——單樁承載力發(fā)揮系數(shù)，可按地區(qū)經(jīng)驗(yàn)值取值，取λ1=λ2=0.9；

β——樁間土發(fā)揮系數(shù)，取0.9；

fsk——基礎(chǔ)持力層承載力標(biāo)準(zhǔn)值，本工程地基土為②層粉質(zhì)粘土，取地基承載力fsk=100kPa。

2.5 沉降計(jì)算

根據(jù)規(guī)范要求，壓縮模量提高系數(shù)ζ=fspk/fsk。

長短樁復(fù)合地基加固土層壓縮模量提高系數(shù)：

僅有長樁處理形成的復(fù)合地基加固土層壓縮模量提高系數(shù)：

選取中心點(diǎn)計(jì)算沉降，中心點(diǎn)沉降為49.95mm。

經(jīng)計(jì)算采用長短樁處理后承載力沉降及下臥層驗(yàn)算均滿足設(shè)計(jì)要求。

2.6 設(shè)計(jì)成果

設(shè)計(jì)圖標(biāo)出檢測(cè)點(diǎn)位置，包括多樁復(fù)合地基檢測(cè)點(diǎn)位置，采用菱形壓板四樁復(fù)合地基，壓2根長樁、2根短樁。單樁承載力特征值長短樁分別為750kN和200kN，復(fù)合地基承載力特征值≥390kPa。

3 檢測(cè)方法及結(jié)果

(1) 復(fù)合地基承載力靜載試驗(yàn)采用多樁復(fù)合地基靜載試驗(yàn)，復(fù)合單元由2根長樁和2根短樁組成，將總荷載分級(jí)施加到多樁復(fù)合地基上，同時(shí)觀測(cè)分級(jí)荷載作用下的復(fù)合地基變形(沉降量)，繪制靜載試驗(yàn)的荷載—沉降曲線。靜載試驗(yàn)采用堆載反力慢速維持荷載法，多樁復(fù)合地基試驗(yàn)使用5.44m2方形壓板，加載試驗(yàn)采用JCQ-503型全自動(dòng)靜力試驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)，最大加荷值為780kPa，共分8級(jí)施加。

(2) 單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)，是將總荷載分級(jí)施加到單樁上，同時(shí)觀測(cè)分級(jí)荷載作用下的單樁變形(沉降量)，最大加荷值為1 500kN(長樁)，400kN(短樁)，共分10級(jí)施加，其中第一級(jí)配分級(jí)荷載的2倍。每一小時(shí)內(nèi)的樁頂沉降量不超過0.1mm，并連續(xù)出現(xiàn)兩次(從分級(jí)荷載施加后第30min開始，按1.5h連續(xù)三次每30min的沉降觀測(cè)值計(jì)算)。當(dāng)樁頂沉降速率達(dá)到穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)是，再施加下一級(jí)荷載。

(3) 樁身完整性檢測(cè)，采用低應(yīng)變反射波法。

(4) 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，現(xiàn)場(chǎng)抽樣，選做了3個(gè)多樁復(fù)合地基靜載試驗(yàn)和9個(gè)單樁豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)，低應(yīng)變樁身完整性試驗(yàn)檢測(cè)了78根。

(5) 測(cè)試結(jié)果：多樁復(fù)合地基靜載試驗(yàn)，測(cè)試數(shù)據(jù)如表1，試驗(yàn)結(jié)果如表2。所抽檢的3個(gè)多樁復(fù)合地基(靜10、靜11、靜12)靜載試驗(yàn)加荷至780kPa未呈現(xiàn)破壞狀態(tài)，各靜載點(diǎn)累計(jì)沉降量分別為26.07、31.13、27.54mm，未達(dá)極限荷載，各試驗(yàn)點(diǎn)多樁復(fù)合地基承載力≥390kPa。確定該復(fù)合地基承載力特征值≥390kPa，滿足設(shè)計(jì)要求。

表1 多樁復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

表2 多樁復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)結(jié)果

單樁豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)結(jié)果如表3、表4。

表3 長樁單樁豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)結(jié)果

樁身完整性檢測(cè)結(jié)果：該復(fù)合地基設(shè)計(jì)施工CFG樁762根，低應(yīng)變檢測(cè)78根，為施工樁數(shù)的10.24%，所檢測(cè)的78根樁中，Ⅰ類樁70根、Ⅱ類樁8根，分別占檢測(cè)樁數(shù)的89.74%、10.26%；Ⅱ類樁為淺部缺陷樁，該性質(zhì)缺陷不影響樁的豎向抗壓承載力的發(fā)揮，把該類性質(zhì)的缺陷樁綜合列為Ⅱ類樁。該工程CFG樁的檢測(cè)波速范圍3 733～4 082m/s，平均3 935m/s。

表4 短樁單樁豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)結(jié)果

4 結(jié)論

(1) 采用長短樁結(jié)合方法彌補(bǔ)原設(shè)計(jì)存在承載力不足缺陷是可行的，也是經(jīng)濟(jì)合理的，既能滿足承載力要求也能滿足變形的要求。

(2) 長短樁復(fù)合地基采用多樁復(fù)合地基靜載試驗(yàn)是檢測(cè)復(fù)合地基承載力的有效方法，也是能夠較準(zhǔn)確反映長短樁復(fù)合地基承載力的有效方法。

Remedial Method of Short Pile and Detection of Multi Pile Composite Foundation for Insufficient Bearing Capacity of CFG Pile Composite Foundation

LI Guang-wang
(SINOMA Geological Engineering Exploration Institute, Beijing 100102, China)

The original design of CFG pile composite foundation bearing capacity is 330kPa. It can not meet the requirements of bearing capacity of 390kPa when construction is completed more than half of that. CFG short piles are inserted in the original long pile space. So, the defects of insufficient bearing force of the original design is solved. Detection method of bearing capacity of composite foundation for multi pile composite foundation after construction is used. Test results show that the measures are reasonable in economy and feasible.

CFG pile composite foundation; long-short pile composite foundation; CFG short pile; detection of multi pile composite foundation

TU472；TU473.1

A

1007-9386(2014)05-0056-03

2014-07-30