柴常峰

摘要：文章通過對某工程CFG樁復(fù)合地基成樁質(zhì)量缺陷的檢測實例分析，說明了低應(yīng)變動力檢測樁身完整性的目的僅在于查清成樁狀況，當(dāng)樁身存在嚴(yán)重縮頸缺陷的Ⅲ類樁時采用其他方法進一步確認(rèn)其可用性。

關(guān)鍵詞：復(fù)合地基；CFG樁；檢測；振動沉管

中圖分類號：TU753

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-2374(2009)14-0188-03

當(dāng)前CFG樁復(fù)合地基的常規(guī)檢測方法是靜荷載試驗抽取總樁數(shù)的0.5％～1％，但不少于3點，低應(yīng)變動力檢測數(shù)量一般取CFG樁總數(shù)的10％～20％。試點應(yīng)本著隨機分布的原則進行選擇。但在成樁質(zhì)量存在明顯缺陷時還沒有明確的評價方法，本文就某住宅樓工程CFG樁復(fù)合地基成樁質(zhì)量缺陷進行了有意義的檢測分析與評價方法討論。

一、工程簡介

北京市某住宅樓工程，六層，磚混結(jié)構(gòu)，無地下室，建筑面積5976.78m²。擬建筑場地原為空地，地形稍有起伏，地面標(biāo)高為25.05～25.78m。設(shè)計要求地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值不低于180kPa，天然地基承載力不能滿足設(shè)計要求，需做地基加固處理。

二、工程地質(zhì)概述

本地區(qū)屬河流沖洪積地貌，場地地下土質(zhì)變化較大，土質(zhì)不均；現(xiàn)將本場地土質(zhì)自地表向下一次概述為：粉質(zhì)粘土填土①層，厚約1.70～1.00米；新近沉積層；粉質(zhì)粘土②層，砂質(zhì)粉土②₁層，夾有粘質(zhì)粉土②層；淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土③層，夾有砂質(zhì)粉土③₁層；粉細(xì)砂土④層，局部夾有砂質(zhì)粉土④，層；砂質(zhì)粉土⑤層，夾粉質(zhì)粘土⑤層；一般第四紀(jì)沉積層：砂質(zhì)粉土—粉砂土⑥層，局部夾有粉質(zhì)粘土⑥₁層和粉質(zhì)粘土⑥₂粉細(xì)砂土⑥₃層；粘質(zhì)粉土—砂質(zhì)粉土⑦層，與粉質(zhì)粘土⑦₁層互層；粉砂—細(xì)砂土⑧層。該場地的詳細(xì)地質(zhì)剖面圖如圖1所示。

三、CFG樁復(fù)合地基的設(shè)計與施工

經(jīng)設(shè)計計算，該工程采用CFG樁復(fù)合地基，共449根樁，樁徑φ400ram，有效樁長7.5m，保護樁長0.5m，樁身砼強度等級為C25。

該工程復(fù)合地基CFG樁采用振動沉管施工。振動沉管CEG樁施工工藝屬于非排土成樁工藝，主要適用于粘性土、粉土、淤泥質(zhì)土、人工填土及松散砂土等地質(zhì)條件，尤其適用于松散的粉土、粉細(xì)砂的加固。它具有施工操作簡單，施工費用較低、對樁間土的擠密效應(yīng)顯著等優(yōu)點。但是，振動沉管打樁機成樁也有其缺點，如施工控制不好，可能會發(fā)生縮頸和斷樁，存在難以穿透厚的硬土層如砂層、卵石層等、振動及噪音污染嚴(yán)重、振動對臨近已有建筑物可能產(chǎn)生不良影響、在飽和粘性土中成樁會造成地表隆起擠斷已打樁、在高靈敏度土中施工可導(dǎo)致樁間土強度的降低、施工中混合料從攪拌機到樁機進料的水平運輸一般為翻斗車或人工運輸以致效率相對較低等問題。

該工程復(fù)合地基CFG樁的樁長(含保護樁長)為0.8m，總樁數(shù)為449根。根據(jù)CFG樁施工原始記錄統(tǒng)計分析表明：成孔時間約為5～10min，其中稱孔時間5～6min的孔為255根，占總孔數(shù)的51％，成孔時間7～10min的為24根，占總孔數(shù)的49％；成樁時間也約為5～10min，其中成樁時間為5min的樁為342根，占總樁數(shù)的76％，成樁時間為8～10min的樁為107根，占總樁數(shù)的23％。該工程復(fù)合地基CFG樁施工日期為2001年3月21日至2001年4月1日。

四、CFG樁復(fù)合地基加固效果的檢測及評價

為檢測CFG樁復(fù)合地基的加固效果和施工質(zhì)量，在樁體強度滿足荷載試驗條件時，開挖基槽，將樁頭鑿去浮漿，清至樁頂標(biāo)高，進行了如下檢測：(1)單樁復(fù)合地基靜荷載試驗三個試點，要求復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值不小于180kPa，壓板面積為1.6m×1.6m；(2)低應(yīng)變動測樁身完整性，檢測樁數(shù)共94根，占總樁數(shù)的20.9％。

單樁復(fù)合地基的三個靜載荷試驗樁點為339#、212#和79#，其中212#試點在135kPa時的沉降量為3.95mm，而在180kPa荷載時的沉降量≥60mm，低應(yīng)變動測和開挖查明在距樁頂0.8～1.0m處樁身有嚴(yán)重縮頸，并被荷載試驗時壓斷。為此，在212#式點的附近又選擇199#和244#兩個點做靜載試驗。靜載試驗結(jié)果見表1：

靜荷載試驗結(jié)果表明，除212#試點樁身被壓斷需進行處理外，其余四個試點對應(yīng)使用荷載180kPa時沉降量均小于10mm，對應(yīng)二倍使用荷載360kPa時沉降量為25～42mm，均未出現(xiàn)陡降，復(fù)合地基承載力滿足設(shè)計要求。

在靜荷載試驗的同時，隨機抽取了本工程CFG樁總樁數(shù)的20.9％共計94根進行低應(yīng)變動測樁身完整性，其中Ｉ類完整樁11根，占抽檢總數(shù)的11.7％，Ⅱ類輕度缺陷樁19根(不影響正常使用)，占抽檢總數(shù)的20.2％，Ⅲ類嚴(yán)重缺陷樁64根，占抽檢總數(shù)的68.1％。本工程Ⅲ類嚴(yán)重缺陷樁的典型動測時域曲線如圖2所示，表現(xiàn)為高幅值大低頻振蕩，推定為樁身淺部的嚴(yán)重縮頸。開挖9根樁的結(jié)果進一步查明，8根樁存在樁身淺部自樁頂以下0.5～1.2m范圍內(nèi)的嚴(yán)重縮頸，樁橫截面收縮了約20％～44％。由于是極淺部的缺陷，反射波無法正確測量，高頻信號傳不下去，測試范圍有限，看不到樁底反射，無法進一步判斷樁身中下部的完整情況。

該Ⅲ類樁是樁身存在嚴(yán)重縮頸的樁，是有待于用其它方法進一步確認(rèn)其可用性的樁。由于靜載試驗的339#、79#、199#和244#樁也均為Ⅲ類樁，可初步判定此Ⅲ類樁的單樁復(fù)合地基承載力能夠滿足設(shè)計要求。因此，不能輕率地因為Ⅲ類樁的比例高達(dá)68.1％而對該CFG樁復(fù)合地基做全盤否定。

為了進一步對動測結(jié)果中的Ⅲ類樁進行全面確切評價，在做進一步的檢測工作之前對該工程CFG樁施工的原始記錄進行了分析。對全部449根樁成孔后的振拔成樁的統(tǒng)計表明，成樁時間約為5～10min，其中成樁時間5min的樁為342根，占總樁數(shù)的76％，成樁時間為8～10min的樁為107根，占總樁數(shù)的23％。

根據(jù)閻明禮對振動沉管CFG樁施工工藝研究試驗表明，拔管速率太快將造成樁徑偏小或縮頸斷樁，大量工程實踐得出的結(jié)論是拔管速率為1.2～1.5m/min是適宜的。而本工程樁長8.0m(含0.5m保護樁長)的成樁時間發(fā)部分為5min，其偏高的1.6m/min拔管速率是造成此CFG樁普遍縮頸的根本原因。

據(jù)此對CFG樁施工原始記錄的分析表明，隨即抽取總樁數(shù)的20.9％進行低應(yīng)變動測樁身完整性得出的Ⅲ類樁的比率是可靠的，進一步加大動測得抽取比例還應(yīng)是與此一致的結(jié)果：

Ⅲ類嚴(yán)重缺陷樁的比率及其可用性已經(jīng)得到了初步判定，為確切評價其可用性，第二批隨即抽取了4.7#,320#、136#、77#和25#五個試點進行靜載荷試驗。其中25#、77#和136#為Ⅲ類樁，320#為Ⅱ類樁，407#為未做過動測得樁，除407#試點的壓板面積為1.4m×1.4m外，其余4個試點的壓板面積均為1.6m×1.6m，檢測結(jié)果見表2：

第二批靜荷載試驗結(jié)果表明，除了136#試點外，其余4個試點對應(yīng)使用荷載180kPa時沉降量均小于10mm，對應(yīng)二倍使用荷載360kPa時沉降量為11～28mm，均未出現(xiàn)陡降。而136#試點對應(yīng)使用荷載180kPa是的沉降量為15.24mm，且在二倍使用荷載范圍內(nèi)的沉降曲線呈緩變形，按相對變形量s/b=0.01判斷其復(fù)合地基承載力基本值為183kPa。故五個試點的復(fù)合地基承載力均滿足設(shè)計要求，也即Ⅲ類樁的進一步靜荷載試驗表明其單樁復(fù)合地基承載力能夠滿足設(shè)計要求。

動測結(jié)果和兩批靜載試驗后，在基槽勘驗中發(fā)現(xiàn)，基槽中部的136#和211#試點的周圍存在局部較軟弱回填土，厚度約0.5m左右，故決定將此軟弱回填土進行換填以使地基的變形更均勻。

五、結(jié)論

1.復(fù)合地基的樁土共同作用更明顯，雖然本工程通過20.9％的抽樣率檢驗出68.1％的CFG樁為Ⅲ類樁，但我們并未簡單的否定該地基，慎重起見經(jīng)先后兩批單樁復(fù)合地基靜荷載試驗結(jié)果表明，該復(fù)合地基尚能滿足設(shè)計要求。因此在復(fù)合地基的樁身完整性動測中出現(xiàn)大批率的Ⅲ類樁時，不能簡單地將該復(fù)合地基判斷為不合格，而應(yīng)采用其他方法進一步確認(rèn)其可用性。

2.反射波法對樁身極淺部的縮頸缺陷無法正確測量，現(xiàn)場開挖的8根存在極淺部嚴(yán)重縮頸缺陷的樁表明了其動測時域曲線表現(xiàn)為高幅值大低頻振蕩。

3.振動沉管CFG樁施工工藝中拔管速率是影響成樁質(zhì)量的重要因素之一，適宜的拔管速率為1.2～1.5m/min。拔管速率太快將造成樁徑偏小或縮頸斷樁。