简析如何确定CFG桩复合地基承载力

提要：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

1、引言
水泥粉煤灰碎石桩由碎石、石屑、砂、粉煤灰及适量水泥加水搅拌制成的桩，简称CFG桩。(Cement Flyash Gre1)。CFG桩、桩间土与基底上的褥垫层共同组成复合地基。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 C

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FG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。

2、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。

2.1、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。
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。

2.2、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，由于fsk与fak差异加上β取值的因人而异导致对于同一复合地基，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。

3、CFG桩复合地基载荷试验应注意的问题

3.1、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。

图1 载荷试验褥垫层铺设及荷载板安装示意图

3.2、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，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。

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。
这里就出现了一个问题，某些工程的复合地基载荷试验中，极限荷载能确定，但是P-S曲线较为平滑，比例极限难以确定，而相关规范对比例界限的确定无相关规定，这就造成人为因素比较大，这对试验结果的确定产生了很大影响。笔者参考了林宗元编著的《岩土工程试验监测手册》，其相似度检测绍了7种常见确定比例界限的方法，其中斜率法适用范围更广，具体方法就是先绘制p-△s/△p曲线，在其曲线上取第一转折点所对应的荷载为比例界限荷载值，取第二转折点对应的荷载值为极限荷载值。
(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。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。

3.4.试验前后对桩做低应变检测

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。
当低应变检测判定桩身有缺陷，静载试验结果还能满足设计要求，说明这类桩身缺陷不影响复合地基竖向承载能力的使用；若静载试验结果不能满足设计要求，再结合不低于总桩数10％低应变检测结果，可为工程技术人员提供如何使用这类缺陷桩和采取怎样的补强措施提供依据。

3.5.防止桩间土被扰动和含水量发生大的变化

载荷试验场地地基土含水量变化或地基土受到扰动，均会影响实验结果的准确性。引起地基土含水量变化的因素很多，诸如降雨、曝晒、冰冻、刮风、蒸发、基坑浸水和人工降低地下水位等均可引起地基土含水量的变化，因此，试验前应采取有效的预防措施。

3.6.静载试验加载量的控制

地基处理规范规定，复合地基静载试验最大加载压力不应小于设计要求压力值的2倍。同时也规定，试验点数量不应少于3点，当满足其极差不超过平均值的30％时，可取平均值为复合地基承载力特征值。

3.7.试验点选择

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。因此选桩时应保持桩位的分散性。最简单的办法就选取桩号尾号数字来确定。
4、结语
4.1.设计阶段，CFG桩复合地基承载力应通过现场复合地基载荷试验确定，初步设计时可按公式(1)估算复合地基承载力特征值。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。
4.2.复合地基静载试验前，首先做桩的低应变检测，静载试验后再做低应变检测和桩顶部开挖探查，对分析判断复合地基施工发生的问题具有重要意义。
4.3.褥垫厚度及荷载板安装，褥垫材料是否具有侧限、密实度大小及荷载板与褥垫层是否密切接触，对试验结果都有影响。
4.4.对于p-s曲线为平缓光滑的缓变型曲线，注意按不大于最大加载压力的一半和相对变形值两个控制条件，来确定复合地基承载力特征值。
4.5.复合地基静载试验最大加载量，不一定刚好等于复合地基承载力特征值的2倍，可根据桩身强度等级大小，适当加大。
参考文献
建筑地基基础设计规范(GB5007-2002)．北京：中国建筑工业出版社，2002
建筑地基处理技术规范(JGJ79-2002)．北京：中国建筑工业出版社，2002
[3] 建筑桩基技术规程(JGJ94-94)北京：中国建筑工业出版社，1995