浅析我国CFG 桩复合地基在检测中存在的问题

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　　摘要：为更好的保障CFG 桩复合地基的施工能够较高的满足施工标准，增强桩基本身的强度性和完整性，就应对CFG 桩复合地基的施工技术、质量控制和检测工作进行严格的管理，避免相关的质量通病的出现影响桩基的施工效果。下面本文将结合作者多年的工作实践经验，对CFG 桩复合地基检测工作常见的问题进行分析总结，以供参考。

　　关键词：CFG 桩,地基施工,静载荷试验

　　0 导语

　　为更好的确保CFG 桩复合地基的施工质量安全性能符合设计施工标准，根据我国建筑地基处理技术规范》JGJ79—2002( 以下简称《规范》)的要求，在地基施工结束后，应对其进行必要的复合地基承载力和桩身完整性检测工作。但是，在实际的过程中由于相关的检测过程不够规范，造成检测结果不能为地基施工的质量性能进行较为准备为评估，严重影响了建筑工程整体的质量安全。下面本文将对此进行具体阐释。

　　1 荷载板刚度未达到要求

　　对于CFG 桩复合地基进行检测时，需要检测单位运用不同尺寸、足够刚度的荷载板对桩距进行测试，但是在实际的检测过程中采用一定厚度的钢板代替的情况却屡见不鲜。有些单位采用多层钢板，从底层向上几何尺寸逐渐减小的组合式荷载板，如图 1a 所示。有的采用梁板式组合，底层为 4 ～ 5cm 厚钢板，其上根据荷载板尺寸在第 1 层放几排工字钢、第 2 层两排工字钢，再放钢板和千斤顶，如图 1b 所示。但不少单位就用 1 层 4 ～5cm 钢板，有的两层 2cm 钢板作荷载板。

　　例如，某工程为高层建筑地基处理，采用 CFG桩复合地基方案，设计要求复合地基承载力为400kPa，正方形布桩，桩距为 1. 5m。第 1 个检测单位用 1. 5m × 1. 5m、4 ～ 5cm 厚钢板作为荷载板，荷载板上放千斤顶做静载试验，如图 1c 所示。试验过程中，随着荷载不断增加，荷载板发生明显的中间下凹周边上翘的挠曲变形。检测结果复合地基承载力特征值不满足设计要求。建设单位请了另一个检测单位，对该工程重新检测，荷载板具有足够的刚度，检测结果满足设计要求的复合地基承载力特征值 400kPa。同一个工程具有不同检测结果的原因在于荷载板刚度是否符合《规范》附录 A 第 A. 0. 2 条，即复合地基试验承压板应具有足够刚度的要求。复合地基是桩土共同承担荷载，第 1 个检测单位的荷载板刚度不够，荷载板下桩间土只有很少一部分承载力充分发挥，因此荷载主要由桩承担，桩过早达到极限承载力，导致复合地基承载力偏低。第 2 个检测单位荷载板具有足够刚度，荷载板下桩间土承载力得到充分发挥，试验结果是合理的。荷载板刚度不够影响试验结果的可靠性是当前复合地基检测中非常突出的问题，建议检测单位配置不同尺寸足够刚度的荷载板( 见图 1d) ，当荷载板尺寸不能完全符合实际要求的置换率时，可考虑选用厚度较大的钢板与设计的置换率相等，之上再放置图 1d 所示的荷载板，并保证组合后的荷载板具有足够的刚度。

　　2 褥垫层铺设不合理

　　一般要求首先根据设计要求挖一试验坑，坑的平面尺寸与荷载板相同，深度和褥垫层厚度相同，如图 2a 所示。按设计要求的夯填度铺设褥垫层，厚度为 150mm。保证原状土对褥垫层的侧向约束。之后安装荷载板并使荷载板与褥垫层密切接触。

　　但不少单位褥垫层铺设如图 2b 所示，褥垫层超出荷载板只有 20 ～ 30cm。当加压时褥垫层没有侧向约束，褥垫材料向外挤出，增大了褥垫层的竖向变形。

　　实际工程褥垫层满铺，取一根桩和其分担的桩间土作为一个单元分析，褥垫层都有侧向约束。如果按图 2a 挖一试坑不方便，可按图 2c 将褥垫层四周向外多铺一定距离，保证褥垫层都有侧向约束。以正方形布桩为例，褥垫层四周向外多铺的距离，不应小于 1 /2 桩距或 1 /2 荷载板宽度。

　　3 最大加载压力偏小

　　《规范》附录 A 规定，试验点数量≥3 个，当满足其极差不超过平均值的 30% 时，可取平均值为承载力特征值。当 P-s 曲线是平缓的光滑曲线时，可按相对变形值确定承载力特征值，且该值不应大于1 /2 最大加载压力。《规范》附录 A 还规定，最大加载压力不应小于设计要求压力值的 2 倍。

　　实际工程中不少检测单位选用的最大加载压力刚好是设计要求承载力特征值的 2 倍。例如设计要求复合地基承载力特征值 200kPa。最大加载压力选用设计要求的复合地基承载力特征值的 2 倍，即 400kPa，且试验结果承载力由 1 /2 最大加载压力控制。3 台试验结果分别为: f1= 200kPa ; f2=200kPa; f3= 180kPa，极差( 最大值与最小值之差) 为20kPa，平均值为 193kPa，极差与平均值之比为 10%≤30% ，则复合地基承载力特征值 fspk为:193kPa，不能满足设计要求的复合地基承载力特征值 200kPa。

　　如果最大加载压力适当加大，比如选用设计要求的复合地基承载力特征值的 2. 1 倍，即 420kPa，做 3 台静载试验，承载力由 1 /2 最大加载压力控制，试验结果分别为: f1= 210kPa; f2= 210kPa; f3=180kPa。平均值为 200kPa，极差为 30kPa，极差与平均值之比为 15% ≤30% ，则承载力特征值为:fspk= 200kPa，满足设计要求。

　　显然如果最大加载压力选用设计要求复合地基承载力特征值的 2 倍，3 台试验中只要有一台稍偏低就不能满足设计要求。所以，在进行复合地基静载试验时，最大加载压力适当大于设计要求压力值的 2 倍。以防止把本来是满足设计要求的工程可能误判为不合格。

　　4 低应变桩身完整性检测试验点选择不合理

　　复合地基静载试验的试验点在平面上应均匀分布，当土性分布不均匀时，试验点选择应考虑土性对复合地基承载力的影响。

　　低应变检测试验点选择除了注意在平面上应均匀分布外，还要注意随机选点，以保证缺陷桩统计比例的真实性。比如，某工程因机械清土不当，造成桩浅部水平断裂，随机选取 143 根桩进行低应变检测，发现 25 根桩有水平断裂缺陷，缺陷桩为检测桩的 17% ，又增加 143 根桩进行低应变检测，缺陷桩为检测桩的 16. 8% 。目前，很多地区多用抽取桩号尾号数字来确定，比如，抽取总桩数的 10% 进行低应变检测，选尾号数字 3，则 3，13，23，33，43 等即为所选被检测桩。由于桩位普遍采用计算机自动编号，采用上述方法既保证了试验点选取的随机性，又保证了分布的均匀性。

　　但也发现有的监理工程师对随机选点的重要性认识不够，将旁站发现可能存在问题的桩选定为被检桩，这样将导致统计的缺陷桩比例可能偏大，丧失真实性。为了对工程负责，及时发现施工可能发生的问题，还要保证缺陷桩统计比例真实可靠，对这些桩可以做低应变检测，以便判断这些桩是否有缺陷和什么缺陷，但不参与统计，参与统计的只能是这些桩中被随机选定的桩。

　　5 多桩型复合地基检测方案不合理

　　对可液化地基( 或湿陷性黄土地基) 一般先采用碎石桩( 或灰土挤密桩) 消除地基液化( 或湿陷性) ，当建筑物荷载大时，单一碎石桩复合地基( 或灰土桩复合地基) 承载力不能满足设计要求，需采用 CFG 桩进一步加固，形成多桩型复合地基。对有两个好的桩端持力层的地基，有时采用长短 CFG 桩更为经济，长短 CFG 桩复合地基也属多桩型复合地基。为研究方便，两种桩型的复合地基中，承载能力贡献大的称为主桩，如由 CFG 桩和碎石桩( 灰土桩) 组成的复合地基中的 CFG 桩，长短 CFG 桩复合地基中的长桩，其余为辅桩。

　　对两种桩型组成的复合地基的检测，由于加载量大，一些单位采用了简易方法，即分别对两种桩型做单桩复合地基静载试验，将两种桩型单桩复合地基承载力相加取平均值，作为多桩型复合地基承载力特征值。文献[1]的研究结果表明，相同褥垫层厚度条件下，桩间土承载力发挥最大，辅桩次之，主桩最小。因此，分别对两种桩型做单桩复合地基静载试验，分别确定单桩复合地基承载力相加取平均值是不尽合理的。

　　也有的检测方案如图 3 所示，荷载板下有一根主桩和一根辅桩，虽然置换率是对的，但难以保障荷载板均匀下沉。试验方案不合理。

　　建议采用图 4 所示的四桩复合地基检测方案，对图 4 所示的布桩设计，选用正方形荷载板，两根主桩和两根辅桩分别位于两个对角线上。

　　6 结语

　　CFG 桩复合地基承载力应通过现场复合地基载荷试验确定，无论是在设计阶段还是复合地基竣工验收阶段，复合地基载荷试验结果的可靠性是至关重要的。针对目前检测发生的问题，建议应保证如下几项。

　　1) 荷载板应有足够的刚度，能够很好地反映复合地基桩土共同承担荷载的特点。

　　2) 褥垫层铺设要模拟实际工程的工作性状，褥垫层水平向应有一定的侧向力作用。

　　3) 最大加载压力宜适当大于设计要求压力值的 2 倍。

　　4) 低应变检测试验点选择除了注意在平面上应均匀分布外，还要注意随机选点，以保证缺陷桩统计比例的真实性。

　　5) 多桩型复合地基宜采用四桩复合地基检测方案，对本文讨论的布桩形式，宜选用正方形荷载板，两根主桩和两根辅桩分别位于两个对角线上。

　　参考文献:

　　[1] 孙训海. 基础刚度、褥垫层厚度对刚性桩复合地基桩土承载性状的影响[D]. 北京: 中国建筑科学研究院，2010.

　　[2] 中国建筑科学研究院. JGJ79—2002 建筑地基处理技术规范[S]. 北京: 中国建筑工业出版社，2002.