桩复合地基承载力及施工检测

CFG桩复合地基承载力及施工检测桩基本解决设计施工(软土解决) -01-14 18:46:33 阅读62 评论0 字号：大中小 CFG桩复合地基承载力及施工检测提纲本文讨论了CFG桩复合地基承载力拟定，以及复合地基检测应注意的几种问题。核心词：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; thickness of flexible cusion中图分类号：TU4 文献标记码：A作者简介：闫明礼（1942），男，汉族，河北乐亭人，研究员，博士生导师，研究生学位。一、引言CFG桩复合地基技术已在全国广泛推广应用，国家行业原则建筑地基解决技术规范(JGJ79-)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根据。但在复合地基承载力的拟定及复合地基检测方面，在不同地区基于某些地区性经验，存在某些差别。本文将根据自己某些粗浅体会就上述问题做某些讨论。二、复合地基承载力的拟定根据建筑地基基本设计规范(GBJ79-)(简称地基规范)和建筑地基解决技术规范(JGJ79-)(简称地基解决规范)，复合地基承载力拟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：复合地基承载力特性值应通过现场复合地基载荷实验拟定，或采用增强体的载荷实验成果和其周边土的承载力特性值结合经验拟定；地基解决规范规定：复合地基承载力特性值，应通过现场复合地基载荷实验拟定。初步设计时，也可按下式估算：fspk=mRa/Ap+(1-m)fsk (1) 式中：fspk 复合地基承载力特性值(kpa)；m 面积置换率；Ra 单桩竖向承载力特性值(kN)；Ap 桩的截面积(m2)； 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0.750.95，天然地基承载力较高时取大值；fsk 桩间土承载力特性值(kPa)，宜按本地经验取值，如无经验时，可取天然地基承载力特性值。实际工程中，有条件时先在拟建场地做现场载荷实验，可为设计提供可靠的设计参数。而诸多状况是在无实验资料条件下按(1)式估算复合地基承载力，但要结合工程实践经验，合理拟定Ra、fsk、等参数的取值。但愿公式计算值接近但不不小于载荷实验成果，而大量实验成果表白，公式计算成果一般不不小于载荷实验成果。2、竣工验收阶段由以上讨论可知，在复合地基设计阶段，拟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规定的。在竣工验收阶段，能否只做单桩静载实验.用单桩承载力Ra和地质报告提供的天然地基承载力fak(或桩间土静载实验成果fsk)按公式(1)计算拟定复合地基承载力特性值,是需要阐明的一种重要问题。一方面，加固后桩间土承载力特性值fsk与然地基承载力特性值fak是不同的， 一般fskafak。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，由于土密度的增长和桩对土的侧向约束作用，fsk远不小于fak，用单桩承载力Ra和天然地基承载力fak拟定复合地基承载力与实测值相比会有较大误差。虽然用单桩静载实验的Ra和桩间土静载实验成果fsk按公式(1)计算复合地基承载力，的取值也许会因人而异，对于同一复合地基，得出不同的计算成果，这样就不能保证复合地基承载力的精确性和唯一性。因此，地基解决规范用强制性条文规定复合地基竣工验收时，承载力检查应采用复合地基载荷实验拟定。三、CFG桩复合地基载荷实验应注意的问题CFG桩复合地基载荷实验要点详见地基解决规范，此外实验时还应注意如下几种问题：1、褥垫铺设及荷载板安装一方面根据设计规定挖一试坑，坑的平面尺寸与荷载板相似，深度和褥垫厚度相似，如图1所示。按设计规定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 载荷实验褥垫层铺设及荷载板安装示意图2、褥垫厚度根据地基解决规范，静载实验褥垫厚度应取150mm。研究表白，褥垫厚度与桩、土荷载分担密切有关，褥垫越厚，土承当的荷载越多，桩承当的荷载越少，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足发挥，应当由桩间土承当的荷载转移至桩上，容易发生桩头压碎或桩过早一方面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，静载实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PS曲线的变形。这样做一方面是不规范，同步也不一定获得较高的承载力。如图2所示。曲线a为褥垫厚度150mm时实验成果，曲线b为褥垫厚度20mm实验成果。对正常设计的复合地基(桩体强度级别和单桩承载力不是过度保守)，S/B=0.01相应的荷载在曲线a和曲线b分别为Pa和Pb, 显然Pb不小于Pa。但由于曲线b褥垫太薄，桩间土承载能力不能充足发挥，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相应的承载力由极限荷载的一半Pc（Pc= ）来控制，PcPa。3.由载荷实验曲线拟定复合地基承载力地基解决规范规定：(1)当PS曲线极限荷载能拟定，其值不不不小于相应比例极限的2倍，可取比例极限作为承载力特性值；其值不不小于相应比例极限的2倍时，可取极限荷载的一半为承载力特性值。(2)当PS曲线是平缓的光滑曲线时，可按相对变形值拟定承载力特性值，且该值不应不小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所相应的压力；当以粘性土、粉土为主的地基，可取s/b（或s/d）等于0.01所相应的压力为复合地基承载力特性值。按相对变形拟定复合地基承载力特性值不不小于最大加载压力的一半。实际工程中由平缓光滑的PS曲线拟定复合地基承载力容易发生如下错误：只注意s/b（或s/d）等于0.01所相应的压力，而忽视了不应不小于最大加载压力的一半的限制。如图3所示， P1为s/b 0.01所相应的压力，P2为最大加载压力，P3为最大加载压力的一半。对图3(a)，取P1为复合地基承载力特性值是不当的，应取P3。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所相应压力的限制。如图3(b)所示, 取P3为复合地基承载力特性值是不当的，应取P1。4.实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桩复合地基承载力也许达不到设计规定，为弄清承载力偏低的因素，做复合地基静载实验前后，对桩做低应变检测理解桩身有无缺陷是至关重要的。当实验前和实验后低应变检测鉴定桩身完整，而承载力偏低时，一方面复核设计与否有误。当排除设计因素后，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也许性最大。为了避免上述问题发生，需选用本文作者发明的专利钻头(专利号ZL 00 2 63200.4)。实验前做低应变检测鉴定桩身完整，实验后做低应变检测发现桩头或桩身破坏，阐明桩体强度不够导致承载力偏低。当低应变检测鉴定桩身有缺陷(缩颈、断桩、离淅等)，静载实验成果还能满足设计规定，阐明此类桩身缺陷不影响复合地基竖向承载能力的使用；若静载实验成果不能满足设计规定，再结合不低于总桩数10低应变检测成果，可为工程技术人员提供如何使用此类缺陷桩和采用如何的补强措施提供根据。需要阐明的是，如果静载实验前没做低应变检测，当发现承载力有问题，需要理解实验桩与否有缺陷时，由于静载实验在荷载作用下也许使桩的初始状态已经发生了变化，桩与否存在固有缺陷已无法判断，对分析事故因素带来很大困难。此外，当静载实验时发现承载力有问题，实验结束后应立即进行桩身检查，探查桩头与否被压坏或低应变检测鉴定桩身某个部位被压坏。5.避免桩间土被扰动和含水量发生大的变化某工程复合地基承载力检测值比予估值大诸多，经做桩间土静载实验发现承载力特性值为400kpa (地质报告提供的承载力特性值为200kpa)，其因素是复合地基凉槽达60余天，桩间土含水量大幅度减少。另一工程则是在雨季施工，清土后未抓紧检测，雨后泡槽致使桩间土承载力从140 kpa减少到6080kpa。显然上述两种状况均无法得到可靠的复合地基承载力值。6.静载实验加载量的控制地基解决规范规定，复合地基静载实验最大加载压力不应不不小于设计规定压力值的2倍。同步也规定，实验点数量不应少于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性值。但许多检测人员多按等于设计规定压力值的2倍设计最大加载量，例如，设计规定复合地基承载力特性值为300kpa , 则设计最大加载量定为600kpa 。如果该工程为3台静载实验，其中1台实验极限荷载为590kpa ，其他为600kpa，且PS曲线是平缓的光滑曲线，承载力由最大加载量的一半控制，复合地基承载力特性值为298kpa ，不满足设计规定；若最大加载量定为610kpa ,尽管其中1台实验极限荷载为590kpa ，其他两台为610kpa ，极差不超过平均值的30，复合地基承载力特性值为301kpa ，满足设计规定。因此，实验方案设计，最大加载量不一定刚好等于复合地基承载力特性值的2倍，应根据桩身强度级别大小，合适加大。7.实验点选择复合地基静载实验的实验点在平面上应均匀分布，当土性分布不均匀时，实验点选择应考虑土性对复合地基承载力的影响。低应变检测实验点选择除了注旨在平面上应均匀分布外，还要注意随机选点，以保证缺陷桩记录比例的真实性。例如，某工程因机械清土不当，导致桩浅部水平断裂，随机选用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，又增长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拟定，例如，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即为所选被检测桩。四、结语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实验拟定，初步设计时可按公式(1)估算复合地基承载力特性值。复合地基竣工验收时，承载力检查应采用复合地基载荷实验拟定。2.复合地基静载实验前，一方面做桩的低应变检测，静载实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。3.褥垫厚度及荷载板安装，褥垫材料与否具有侧限、密实度大小及荷载板与褥垫层与否密切接触，对实验成果均有影响。4.对于p-s曲线为平缓光滑的缓变型曲线，注意按不不小于最大加载压力的一半和相对变形值两个控制条件，来拟定复合地基承载力特性值。5.复合地基静载实验最大加载量，不一定刚好等于复合地基承载力特性值的2倍，可根据桩身强度级别大小，合适加大。参照文献1 建筑地基基本设计规范(GB5007-)北京：中国建筑工业出版社，2 建筑地基解决技术规范(JGJ79-)北京：中国建筑工业出版社，3 建筑桩基技术规程(JGJ94-94)北京：中国建筑工业出版社，19954 阎明礼、张东刚CFG桩复合地基技术及工程实践北京：中国水利水电出版社，