CFG桩复合地基检测常见问题.docx

cfg桩复合地基检测常见问题罗 鹏 飞1 ，佟 建 兴1 ，孙 训 海1 ，刘 建 飞2( 1. 中国建筑科学研究院 ，北 京 100013 ; 2. 浙江省建筑设计研究院 ，浙 江 杭 州 310006 )摘 要 cfg 桩复合地基施工后需进行静载荷试验和低 应 变 检 测 ，以确定处理后的复合地基承载力是否满足设计 要求和桩身的完整性 。 针对目前实际工程中 cfg 桩 复 合 地基检测中存在荷载板刚度不够 、褥垫层铺设不合理 、最 大 加 载 压 力 偏 小 、低应变桩身完整性检验试验点选择 不 合 理 ，以及多桩型复合地基检测方案不合理的问题进行了 分 析 ，并提出了相应的改进建议 。关 键 词 地 基 ; cfg 桩 ; 多桩型复合地基 ; 静 载 荷 试 验 ; 低 应 变 检 测中 图 分 类 号 tu413. 4文 献 标 识 码 a文 章 编 号 1002 -8498 ( 2012 ) 08 -0080 -04common problems in testing of cement fly ash gravelpile composite groundluo pengfei1 ，tong jianxing1 ，sun xunhai1 ，liu jianfei2( 1. china academy of building research，beijing 100013 ，china;2. zhejiang prov institute of architectural design and research，hangzhou，zhejiang 310006 ，china)abstract: static loading test and low strain integrity test must be done after construction of cement fly ashgravel pile composite ground completely in order to confirm whether the bearing capacity of cement fly ash gravel pile composite foundation satisfies the requirement of design and whether the pile body is integrality some common problems in testing of cement fly ash gravel pile composite ground are analyzed according to present practical engineering，such as loading plate without enough rigidity，unreasonable paving cushion，relatively smaller maximum loading pressure，unreasonable selection of experimental points for pile body integrality test by low strain integrity test and unreasonable detecting schemes ofmulti-type-pile composite groundkey words: foundations; cement test; low strain integrity testingthe corresponding suggestions for improvement are put forwardfly ash gravel pile; multi-type-pile composite ground; static loading要 检测单位备有 不 同 尺 寸 足 够 刚 度 的 荷 载 板 ，不 少检 测 单 位 图 方 便 ，就用一定厚度的钢板代替 。 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 1 a 所 示 。有 的 采 用 梁 板 式 组 合 ，底 层 为 4 5 cm 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 1 b 所 示 。但 不 少 单 位 就 用 1 层 4 5 cm 钢 板 ，有 的 两 层 2 cm 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400 kpa，正 方 形 布 桩 ，桩 距 为 1. 5 m。 第 1 个 检 测 单 位 用 1. 5 m 1. 5 m、4 5 cm 厚 钢 板 作 为 荷 载 板 ，荷 载 板上放千斤顶做静载试验 ，如 图 1 c 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0前 言根 据建 筑 地 基 处 理 技 术 规 范 jgj79 2002( 以 下 简 称规 范 ) ，cfg 桩 复 合 地 基 施 工 完 成 后 ，需 进 行 复 合 地 基 承 载 力 和 桩 身 完 整 性 检 测 。 一 般 情 况 下 ，实 际 施 工 中采用单桩或多 桩复合地基载荷 试 验 确 定 复 合 地 基 承 载 力 ，采用低应变动力试验检 测 桩 身 完 整 性 。 实 际工程中发现有些地方复合地 基 检 测 的 实 施 还 不 够 规 范 ，有 些问题还比较严重 ， 以 致 影 响 到 能 否 对 施 工 验 收 做 出 正 确 评 价 。 本 文 对 遇 到 的 一 些 常 见 的 主 要 问 题 进 行 讨 论 。1荷 载 板 刚 度 不 够由 于 cfg 桩 复 合 地 基 设 计 的 桩 距 变 化 较 大 ，需收 稿 日 期 2012 -01 -18作 者 简 介 罗 鹏 飞 ，中 国 建筑科学研究院地基所博士研究生 ，北 京100013 ，电 话 : ( 010 ) 84272233 ，e-mail:市 北 三 环 东 路 30 号luopengfei1234 yahoo com cn罗 鹏 飞 等 : cfg 桩复合地基检测常见问题 2012 no 36381放 置 图 1 d 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 2 a 所 示 。按 设 计 要 求 的 夯 填 度 铺 设 褥 垫 层 ，厚 度 为 150 mm。 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 。图 1 荷 载 板 示 意fig 1 loading plates图 2 荷载试验褥垫层铺设 fig 2 paving cushions in loading test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 400 kpa。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 1 d) ，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 再但不少单位褥垫层铺设 如 图 2 b 所 示 ，褥 垫 层 超出 荷 载 板 只 有 20 30 cm。 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 2 a 挖 一 试 坑 不 方 便 ，可 按 图 2 c 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 。82施 工 技 术第 41 卷实 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 200 kpa。 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 400 kpa，且 试 验 结 果 承 载 力 由 1 /2 最 大 加 载 压 力被 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 载控 制 。 3 台 试 验 结 果 分 别 为 : f1= 200 kpa ; f2 =200 kpa; f3 = 180 kpa，极 差 ( 最 大 值 与 最 小 值 之 差 ) 为20 kpa，平 均 值 为 193 kpa，极 差 与 平 均 值 之 比 为 10 %30 % ，则 复合地基承载力特征值 fspk 为 :200 + 200 + 180fspk= 193 kpa3不 能 满 足 设 计 要 求 的 复 合 地 基 承 载 力 特 征值 200 kpa。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 420 kpa， 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 = 210 kpa; f2 = 210 kpa; f3 =180 kpa。平 均 值 为 200 kpa，极 差 为 30 kpa，极 差 与 平 均 值 之 比 为 15 % 30 % ，则 承 载 力 特 征 值 为 :210 + 210 + 180，量 大一 些 单 位 采 用 了 简 易 方 法即 分 别 对 两 种 桩fspk= 200 kpa3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 。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 ，北 京 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 图 3 错误的检测方案 fig 3 erroneous detecting scheme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 竣罗 鹏 飞 等 : cfg 桩复合地基检测常见问题 2012 no 36383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.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.中国建筑科学研究院 gb50007 2002 建筑地基基础设计规 范s 北 京 : 中国建筑工业出版社 ，2002.闫 明 礼 ，张 东 刚 cfg 桩复合地基技术及工程实践 ( 2 版 )m 北 京 : 中国水利水电出版社 ，2006.闫 明 礼 ，申 计 春 ，刘 伟 ，等 cfg 桩复合地基承载力 及 施 工 检 测j 工 程 勘 察 ，2004 ( 5 ) : 37 -39.建设综合勘察研究设计院 gb50021 2001 岩 土 工 程 勘 察 规 范s 北 京 : 中国建筑工业出版社 ，2009 2 图 4 不同布桩条件下的检测方案 fig 4 detecting schemes under the different conditions of pile layout 3 4 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 5 6 ( 上 接 第 79 页 )地 基 承 载 力 特 征 值 分 别 为 211 ，230 kpa。由 于 储 罐 载 荷 较 大 ，覆盖层范围均为主要持力 层 。通 过 载 荷 试 验 和标准贯入 度综合判定强夯后 表 层 承 载 力 离 散 性 较 大 ，深层土承载力不能满足承 载 力 特 征 值 要 求 ，经综合判定强夯 后地基承载力不 能 满 足 工 程 施 工 要 求 。3. 4试 验 结 果本 工 程 场 地 土 大 多 为 黄 土 状 粉 土 ，原 始 地 貌 高 低 起 伏 ，导 致 回 填 土 薄 厚 不 均 ，地基土含水量低且 离 散 性 较 大 ，回 填 土与原状 土渗透系数不同 ，给 注 水 预 增 湿 施 工 带 来 很 大 难 度 ，各土 层含水率的均匀 性 难 以 控 制 ，虽 然 不 断 改 良 注 水 工 艺 ，但 工 程 实 际 应 用 难 度 依 然 较 大 。强 夯 处 理效 果 受到了注水增湿效果的直接影 响 ，含 水 率 的 均 匀 性决定强 夯后地基的均匀性 ，在 高