CFG桩复合地基承载力与施工检测

摘要：本文讨论了CFG桩复合地基承载力确定，以及复合地基检测应注意的几个问题。
关键词：CFG桩复合地基，承载力，施工检测，褥垫厚度
Abstract : In this paper, bearing capacity of CFG pile composite foundation and its testing after construction are discussed.
Key words:composite foundation of CFG pile; bearing capacity; construction testing; thicknessofflexible cusion

一、引言
CFG桩复合地基技术已在全国广泛推广应用，国家行业标准《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002)的颁布，为工程技术人员进行 CFG桩复合地基设计、施工及检测提供了技术依据。但在复合地基承载力的确定及复合地基检测方面，在不同地区基于某些地区性经验，存在一些差异。本文将根据自己一些粗浅体会就上述问题做一些讨论。

二、复合地基承载力的确定

根据《建筑地基基础设计规范》(GBJ79-2002)(简称地基规范)和《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002)(简称地基处理规范)，复合地基承载力确定可分为设计阶段和竣工验收阶段进行讨论。

1、设计阶段

在复合地基设计阶段，地基规范规定：复合地基承载力特征值应通过现场复合地基载荷试验确定，或采用增强体的载荷试验结果和其周边土的承载力特征值结合经验确定；地基处理规范规定：复合地基承载力特征值，应通过现场复合地基载荷试验确定。初步设计时，也可按下式估算：
fspk=mRa/Ap+β(1-m)fsk(1)
式中：fspk— 复合地基承载力特征值(kpa)；
m — 面积置换率；
Ra— 单桩竖向承载力特征值(kN)；
Ap— 桩的截面积(m2)；
β— 桩间土承载力折减系数，宜按地区经验取值，如无经验时可取0.75～0.95，天然地基承载力较高时取大值；
fsk — 桩间土承载力特征值(kPa)，宜按当地经验取值，如无经验时，可取天然地基承载力特征值。

摘自：学术论文模板www.udooo.com

实际工程中，有条件时先在拟建场地做现场载荷试验，可为设计提供可靠的设计参数。而很多情况是在无试验资料条件下按(1)式估算复合地基承载力，但要结合工程实践经验，合理确定Ra、fsk、β等参数的取值。希望公式计算值接近但不大于载荷试验结果，而大量试验结果表明，公式计算结果一般不大于载荷试验结果。

2、竣工验收阶段

由以上讨论可知，在复合地基设计阶段，确定复合地基设计参数时，用公式(1)估算复合地基承载力是符合规范要求的。在竣工验收阶段，能否只做单桩静载试验.用单桩承载力Ra和地质报告提供的天然地基承载力fak(或桩间土静载试验结果fsk)按公式(1)计算确定复合地基承载力特征值,是需要说明的一个重要问题。
首先，加固后桩间土承载力特征值fsk与然地基承载力特征值fak是不同的， 通常fsk＝afak。a为桩间土承载力提高系数，对挤密效果好的土采用振动挤土成桩工艺，由于土密度的增加和桩对土的侧向约束作用，fsk远大于fak，用单桩承载力Ra和天然地基承载力fak确定复合地基承载力与实测值相比会有较大误差。即使用单桩静载试验的Ra和桩间土静载试验结果fsk按公式(1)计算复合地基承载力，β的取值可能会因人而异，对于同一复合地基，得出不同的计算结果，这样就不能保证复合地基承载力的准确性和唯一性。因此，地基处理规范用强制性条文规定复合地基竣工验收时，承载力检验应采用复合地基载荷试验确定。

三、CFG桩复合地基载荷试验应注意的问题

CFG桩复合地基载荷试验要点详见地基处理规范，此外试验时还应注意如下几个问题：

1、褥垫铺设及荷载板安装

首先根据设计要求挖一试坑，坑的平面尺寸与荷载板相同，深度和褥垫厚度相同，如图1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。

2、褥垫厚度

根据地基处理规范，静载试验褥垫厚度应取150mm。研究表明，褥垫厚度与桩、土荷载分担密切相关，褥垫越厚，土承担的荷载越多，桩承担的荷载越少，反之亦然。当褥垫太薄，会导致桩顶应力集中，桩间土承载能力不能充分发挥，应该由桩间土承担的荷载转移至桩上，容易发生桩头压碎或桩过早首先达到单桩极限承载力，复合地基承载力偏低。
曾经见过这样的报道，某工程为使复合地基竣工验收承载力得以通过，静载试验时人为选用很小的褥垫厚度，目的是减少给定压力下复合地基P—S曲线的变形。这样做首先是不规范，同时也不一定获得较高的承载力。
曲线a为褥垫厚度150mm时试验结果，曲线b为褥垫厚度20mm试验结果。对正常设计的复合地基(桩体强度等级和单桩承载力不是过分保守)，S/B=0.01对应的荷载在曲线a和曲线b分别为Pa和Pb, 显然Pb大于Pa。但由于曲线b褥垫太薄，桩间土承载能力不能充分发挥，和曲线a相比，由于桩过早达到单桩极限承载力，则有曲线b对应的承载力由极限荷载的一半Pc（Pc= ）来控制，Pc¢Pa。

3.由载荷试验曲线确定复合地基承载力

地基处理规范规定：
(1)当P—S曲线极限荷载能确定，其值不小于对应比例极限的2倍，可取比例极限作为承载力特征值；其值小于对应比例极限的2倍时，可取极限荷载的一半为承载力特征值。
(2)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，且该值不应大于最大加载压力的一半。对于CFG桩复合地基，当以卵石、圆砾、密实粗中砂为主的地基，可取s/b（或s/d）等于0.008所对应的压力；当以粘性土、粉土为主的地基，可取s/b（或s/d）等于0.01所对应的压力为复合地基承载力特征值。按相对变形确定复合地基承载力特征值不大于最大加载压力的一半。实际工程中由平缓光滑的P—S曲线确定复合地基承载力容易发生如下错误：
①只注意s/b（或s/d）等于0.01所对应的压力，而忽视了不应大于最大加载压力的一半的限制。
②只注意最大加载压力的一半，而忽视了s/b（或s/d）等于0.01所对应压力的限制。

4.试验前后对桩做低应变检测

由于设计或施工的某种失误，有时CFG桩复合地基承载力可能达不到设计要求，为弄清承载力偏低的原因，做复合地基静载试验前后，对桩做低应变检测了解桩身有无缺陷是至关重要的。
当试验前和试验后低应变检测判定桩身完整，而承载力偏低时，首先复核设计是否有误。当排除设计原因后，对长螺旋钻成孔管内泵送混凝土成桩工艺(采用常规侧开门钻头)，且桩端土为饱和砂土、粉土或卵石，是桩端虚土过多桩无端阻所致的可能性最大。为了防止上述问题发生，需选用本文作者发明的专利钻头(专利号ZL 00 2 63200.4)。