CFG樁復(fù)合地基承載力質(zhì)量問題探析

左建委

(中國水電建設(shè)集團十五工程局有限公司，陜西咸陽 712000)

CFG樁復(fù)合地基承載力質(zhì)量問題探析

左建委

(中國水電建設(shè)集團十五工程局有限公司，陜西咸陽 712000)

南水北調(diào)溫博三標(biāo)大沙河倒虹吸CFG樁試驗區(qū)施工后，檢測時發(fā)現(xiàn)CFG樁的復(fù)合地基承載力均不滿足設(shè)計要求。通過一系列的分析、研究，找到了出現(xiàn)質(zhì)量問題的原因，主要是持力層土壤擾動、雨水浸泡造成的地基承載力降低，并據(jù)此提出了施工時要注意的事項。

CFG樁;復(fù)合地基;承載力;質(zhì)量問題;處理措施

1 引 言

CFG樁即水泥粉煤灰碎石樁，是由水泥、粉煤灰、碎石、砂及一定比例的水拌制而成的一種混合料，在地基中形成具有較高黏結(jié)強度的樁體，和樁間土、褥墊層一起形成復(fù)合地基，用以提高地基承載力。廣泛用于處理黏性土、粉土、砂土和已固結(jié)的素填土等地基。

CFG樁復(fù)合地基技術(shù)可較大幅度地提高天然土層的承載能力，減少建筑物的地基沉降，具有施工方法簡便、適用地層廣泛、周期短、造價低、污染小等特點，近年來在地基基礎(chǔ)處理工程方面應(yīng)用較為廣泛。但因地下地質(zhì)條件復(fù)雜，加之施工質(zhì)量、地下水等因素，往往會對CFG樁的質(zhì)量產(chǎn)生一定程度的影響。文章通過對CFG樁的復(fù)合地基承載力的檢測結(jié)果，分析研究影響復(fù)合地基承載力的主要因素，希望對以后的CFG樁施工提供借鑒。

2 工程場區(qū)水文地質(zhì)條件

南水北調(diào)溫博三標(biāo)大沙河倒虹吸第24節(jié)管身左側(cè)建基面主要位于褐黃色重粉質(zhì)壤土中，建基面以下該層厚度一般為0.5～17.5m，局部夾有細砂薄層，其下為砂卵石層;右側(cè)建基面主要位于第④層砂卵石層中。出口閘室段建基面主要位于第⑤層褐黃色壤土中，建基面以下該層厚度一般大于8m，承載力標(biāo)準(zhǔn)值

125kPa，巖性不均一，左側(cè)夾有厚度約2.5m的卵石透鏡體，承載力標(biāo)準(zhǔn)值約為400kPa。

場區(qū)第⑥層為卵石層，揭露最大厚度為12m。第④層砂卵石層和第⑥層卵石層有第四系松散層空隙承壓水，承壓水頭0.4～7.6m，為強透水層，具有動態(tài)變化特征。

3 CFG樁設(shè)計參數(shù)

由于該基礎(chǔ)中褐黃色壤土承載力為125kPa，24節(jié)管身及出口閘基礎(chǔ)的承載力不滿足要求，結(jié)合實際情況，采用CFG樁對上述基礎(chǔ)進行處理。

CFG樁樁間距均為2000mm×2000mm，方形滿堂布置;樁徑500mm;樁體強度不小于10N/mm2。其中24節(jié)管身段樁長為20m，復(fù)合地基承載力不小于320kPa;閘室段樁長為10m，復(fù)合地基承載力不小于200kPa。

設(shè)計要求進行樁身低應(yīng)變檢測及單樁復(fù)合地基承載力檢測。

4 試驗區(qū)樁位布置

CFG樁施工前要進行工藝性試驗，用以確定具體的施工技術(shù)參數(shù)和施工工藝，從而指導(dǎo)CFG樁正式施工;同時，通過CFG樁試驗確定地層的加固效果。

因為卵石層地基承載力很高，為保證試驗的可靠性，24節(jié)管身試驗區(qū)選在左側(cè)重粉質(zhì)壤土區(qū)域;閘室段則選在右側(cè)地下無卵石透鏡體區(qū)域。兩個試驗區(qū)均做試驗樁12個，各選其中3個進行復(fù)合地基承載力試驗。樁位布置見圖1。

圖1 試驗區(qū)樁位布置(單位:cm)

該工程CFG樁施工采用長螺旋鉆孔、管內(nèi)泵壓混合料灌注成樁的施工工藝。

5 試驗檢測結(jié)果

試驗檢測在CFG樁施工完后的28d進行，首先進行低應(yīng)變動測試驗，用以檢驗樁身的完整性;單樁復(fù)合地基承載力試驗采用壓重平臺反力裝置試驗法，用以檢測地基承載力是否滿足設(shè)計要求。選擇的檢測樁如圖1所示。

規(guī)范規(guī)定復(fù)合地基承載力試驗樁的數(shù)量每個單體工程不少于3點，因此任意選取三根樁進行試驗。

規(guī)范規(guī)定低應(yīng)變動力試驗數(shù)量不少于總樁數(shù)的10%，因復(fù)合地基承載力試驗各需3個樁進行試驗，因此低應(yīng)變動力試驗根據(jù)選取的靜載荷試驗樁對兩個區(qū)分別進行了檢測，檢測結(jié)果均為Ⅰ類樁。

24節(jié)管身段復(fù)合地基承載力特征值檢測結(jié)果見表1。

表1 24節(jié)管身段復(fù)合地基承載力特征值檢測結(jié)果

閘室段復(fù)合地基承載力特征值檢測結(jié)果見表2。

表2 閘室段復(fù)合地基承載力特征值檢測結(jié)果

表中設(shè)計靜載壓力按照規(guī)范規(guī)定，加載量不小于 設(shè)計要求的單樁承載力特征值的2.0倍。

單樁靜載荷Q～S曲線見圖2。

圖2 單樁靜載荷Q～S曲線

檢測結(jié)果顯示:兩個試驗區(qū)的CFG樁的復(fù)合地基承載力均不滿足設(shè)計要求。

6 原因分析

6.1 設(shè)計原因

該工程CFG樁為設(shè)計變更項目，開挖施工至建基面后，地質(zhì)單位根據(jù)建基面巖性情況，對基礎(chǔ)地質(zhì)進行了復(fù)勘，根據(jù)復(fù)勘結(jié)果提出必須進行基礎(chǔ)處理的建議，因此地質(zhì)情況不會出現(xiàn)差異。

設(shè)計方根據(jù)地質(zhì)方提供的地質(zhì)復(fù)勘報告進行CFG樁設(shè)計，在試驗區(qū)檢測完后，又反復(fù)進行了核算，認為設(shè)計不存在問題。

6.2 施工原因

a.試驗檢測結(jié)束后，立即對不合格原因進行調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)試驗室試塊壓力試驗已經(jīng)完成，試驗結(jié)果均符合設(shè)計要求，說明CFG樁配合比是正確的。

b.調(diào)查了整個工藝施工過程，查閱了整個施工記錄，從混合料的拌制、運輸、泵壓成樁等，逐次檢查，未發(fā)現(xiàn)有違規(guī)操作的現(xiàn)象。

c.24節(jié)管身段做靜載荷試驗時，兩個樁出現(xiàn)了樁頭壓碎的現(xiàn)象，為驗證樁身強度是否滿足要求，對樁頭壓碎的兩個樁進行了全樁身取芯并試驗，取芯過程再次證明了樁身是完好的。樁身取芯試驗結(jié)果見表3。

表3 樁身取芯試驗結(jié)果

每個樁各取三個芯樣進行試驗，取芯試驗結(jié)果證明了樁身強度滿足設(shè)計要求。

d.工程場區(qū)地下水水位很高，經(jīng)過了長期的降排水，CFG樁施工建基面遠在地下水位以下，但降水效果相對于該建基面來說，仍然不是很理想，水位在該建基面以下不到1.0m的位置，樁身均進入了下層承壓水層。施工過程中承壓水可能會把混合料中的水泥、粉煤灰及細骨料帶走，從而影響樁身質(zhì)量，但通過全樁身取芯以及芯樣試驗、低應(yīng)變動測試驗，均證明了這一推測是不成立的;另外，雖然地質(zhì)復(fù)勘顯示地層為重粉質(zhì)壤土和卵石層，但因鉆探布孔的局限性，仍不排除樁周局部存在砂土或粉質(zhì)黏土等現(xiàn)象，因為地下水位高，會使砂土處于飽和狀態(tài)，影響與樁周的摩擦力，使復(fù)合地基承載力降低，但這一現(xiàn)象對承載力影響是不大的。

e.試驗區(qū)施工期處于夏季雨季，試驗檢測前，出現(xiàn)過降雨，而降雨前未及時對檢測工作面進行覆蓋，使持力層土壤受到雨水浸泡，土壤泡軟，使持力層的承載力降低，同時影響樁周土與樁身的摩阻力(甚至產(chǎn)生負摩阻力)，使地基沉降量增大，從而使復(fù)合地基承載力降低。

f.工程為變更項目，原建基面開挖完成后進行的設(shè)計變更，根據(jù)CFG樁的施工要求，又回填了70cm厚的碎石層，CFG樁施工完后，又人工開挖至建基面，如此重復(fù)工作，不可避免地對建基面造成了擾動，使承載力降低。

7 問題處理

針對降低地基承載力的幾個主要原因，采取了相應(yīng)的應(yīng)對措施，如:采取措施進一步降低地下水位;對建基面持力層人工開挖、人工工作，盡量避免擾動建基面;陰雨天氣來臨之前，做好防雨覆蓋措施，降雨之前及時進行覆蓋，在檢測工作面周圍擋土準(zhǔn)備攔截地面水進入工作面等。

準(zhǔn)備好這些措施后，在24節(jié)管身段及閘室段各重新選了兩個試驗區(qū)進行CFG樁試驗施工，經(jīng)檢測，結(jié)果均能滿足設(shè)計要求。

對于前兩個不合格試驗區(qū)，采取了加樁處理的措施，試驗檢測結(jié)果滿足設(shè)計要求。

8 結(jié)語

a.此次CFG樁施工從試驗區(qū)開始施工至工程樁開始施工，歷時3個多月，其造成的損失是非常大的，教訓(xùn)是沉重的，提醒施工技術(shù)人員在以后的施工中，一定要注重理論知識的學(xué)習(xí)，要精心施工，認真研究施工中出現(xiàn)的問題，及時解決這些問題，使施工能夠順利進行。 b.預(yù)留不少于50cm的土層，必須采取人工開挖，以保證基礎(chǔ)準(zhǔn)確開挖至建基面高程，同時避免對建基面土層產(chǎn)生擾動，降低建基面地基承載力。

c.剔除多余樁頭時，準(zhǔn)確找出設(shè)計樁頂高程，人工從三個方向均勻布置，同時用鋼釬剔除，不得用重錘或重物橫擊樁體，直到設(shè)計高程，并把樁頂找平，避免樁身過高或過低造成樁間土承載力分擔(dān)的不均勻。

d.建基面開挖時嚴防浸水，以免持力層土壤泡軟，使樁間土以及復(fù)合地基承載力降低。

e.CFG樁施工前必須進行試驗樁施工，以確定準(zhǔn)確的施工參數(shù)，堅決不允許不試樁按照經(jīng)驗施工，甚至盲目施工。

f.采用長螺旋鉆孔、管內(nèi)泵壓混合料施工工藝，成樁施工在鉆至設(shè)計深度后，一定要準(zhǔn)確掌握提拔鉆桿時間，注意混合料泵送量應(yīng)與拔管速度相匹配。

g.工程中出現(xiàn)質(zhì)量問題時，要采用多種可能的手段注意分析，多方查找原因，不要輕易妄下結(jié)論，同時質(zhì)量問題的解決方案應(yīng)遵循盡可能節(jié)約資金、縮短工期的原則。

［1］JGJ 79—2002建筑地基處理技術(shù)規(guī)范［S］．北京:中國建筑工業(yè)出版社，2002

［2］JGJ 106—2003建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范［S］．北京:中國建筑工業(yè)出版社，2003．

［3］江正榮．地基與基礎(chǔ)工程施工禁忌手冊［M］．北京:機械工業(yè)出版社，2006．

［4］江正榮．建筑施工計算手冊［M］．第三版．北京:中國建筑工業(yè)出版社，2013．

Discussion on bearing capacity quality problem in CFG pile composite foundation

ZUO Jianwei
(Sinohydro Corporation Engineering Bureau 15 Co.，Ltd.，Xianyang 712000，China)

After South-to-North Water Diversion Project Wenbo Bid 3 Dasha River Inverted Siphon CFG pile test area is constructed，it is found that CFG pile composite foundation bearing capacity does not meet design requirement during detection．Causes of quality problems are discovered through a series of analysis and study，mainly including soil disturbance in supporting layer，and reduction of foundation bearing capacity due to rainwater immersion．Notes that should be emphasized during construction is proposed accordingly．

CFG pile;composite foundation;bearing capacity;quality problem;treatment measures

TV223

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1005-4774(2015)06-0023-04