CFG樁復(fù)合地基設(shè)計、檢測及應(yīng)用實例
關(guān)鍵詞：CFG樁復(fù)合地基設(shè)計,施工檢測,影響因素
1.引言
近40年來，國內(nèi)外在地基處理技術(shù)方面發(fā)展十分迅速，老方法得到改進(jìn)，新方法不斷涌現(xiàn)。地基處理的基本方法：置換、夯實、擠密、排水、膠結(jié)、加筋和冷熱等處理方法。CFG樁復(fù)合地基作為一項地基處理技術(shù)已在全國廣泛推廣應(yīng)用，同時CFG樁復(fù)合地基設(shè)計、檢測也越來越引起工程技術(shù)人員的重視�，F(xiàn)結(jié)合工程實例就CFG樁復(fù)合地基設(shè)計參數(shù)的選擇和檢測效果的影響因素加以討論。
2.工程概況及場地工程地質(zhì)條件
某小區(qū)中的8#樓高12層，兩層地下室，基礎(chǔ)埋深4.7m，采用筏板基礎(chǔ)形式。要求地基處理后，復(fù)合地基承載力特征值不小于170kPa。
本場地地層分布較穩(wěn)定，表面分布為素填土，8#基礎(chǔ)持力層為4層粉土，其地基承載力特征值為130kPa。該場地地下水穩(wěn)定水位3.5m，水位主要受季節(jié)性大氣降水的影響。
3.CFG樁復(fù)合地基設(shè)計
根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(GBJ79-2002)(簡稱地基規(guī)范)和《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ79-2002)(簡稱地基處理規(guī)范)，在復(fù)合地基設(shè)計階段，地基規(guī)范規(guī)定：復(fù)合地基承載力特征值應(yīng)通過現(xiàn)場復(fù)合地基載荷試驗確定，或采用增強(qiáng)體的載荷試驗結(jié)果和其周邊土的承載力特征值結(jié)合經(jīng)驗確定;地基處理規(guī)范規(guī)定：復(fù)合地基承載力特征值，應(yīng)通過現(xiàn)場復(fù)合地基載荷試驗確定。初步設(shè)計時，也可按下式估算：
式中：fspk— 復(fù)合地基承載力特征值(kpa);
m — 面積置換率;
Ra — 單樁豎向承載力特征值(kN);
Ap — 樁的截面積(m2);
β — 樁間土承載力折減系數(shù)，宜按地區(qū)經(jīng)驗取值，如無經(jīng)驗時可取0.75～0.95，天然地基承載力較高時取大值;
fsk — 樁間土承載力特征值(kPa)，宜按當(dāng)?shù)亟?jīng)驗取值，如無經(jīng)驗時，可取天然地基承載力特征值。
實際工程中，有條件時先在擬建場地做現(xiàn)場載荷試驗，可為設(shè)計提供可靠的設(shè)計參數(shù)。而很多情況是在無試驗資料條件下按(1)式估算復(fù)合地基承載力，本工程按(1)式估算復(fù)合地基承載力，合理確定Ra、fsk、β等參數(shù)的取值就成為了設(shè)計的主要問題。
加固后樁間土承載力特征值fsk與然地基承載力特征值fak是不同的， 通常fsk=afak。a為樁間土承載力提高系數(shù)，對擠密效果好的土采用振動擠土成樁工藝，由于土密度的增加和樁對土的側(cè)向約束作用，fsk遠(yuǎn)大于fak，用單樁承載力Ra和天然地基承載力fak確定復(fù)合地基承載力與實測值相比會有較大誤差。即使用單樁靜載試驗的Ra和樁間土靜載試驗結(jié)果fsk按公式(1)計算復(fù)合地基承載力，β的取值可能會因人而異，對于同一復(fù)合地基，得出不同的計算結(jié)果，這樣就不能保證復(fù)合地基承載力的準(zhǔn)確性和唯一性。因此，地基處理規(guī)范用強(qiáng)制性條文規(guī)定復(fù)合地基竣工驗收時，承載力檢驗應(yīng)采用復(fù)合地基載荷試驗確定。這樣檢測尤為重要，同時也是對設(shè)計參數(shù)選擇合理性的一個檢測。
本設(shè)計fsk取天然地基承載力特征值，β取0.75，Ra按公式算出來為605 kPa，取600 kPa。經(jīng)驗算fsk為253.68 kPa，大于170 kPa;沉降計算要求小于80mm，經(jīng)計算沉降值為30mm。顯然本設(shè)計過于保守，原因在于a-樁間土承載力提高系數(shù)和β的取值問題。地基處理方案滿足設(shè)計要求的同時，也應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)因素。
4.CFG樁復(fù)合地基檢測的影響因素
CFG樁復(fù)合地基施工后的承載力檢測應(yīng)采用復(fù)合地基載荷試驗確定，復(fù)合地基載荷試驗尤為重要，它不僅是對施工質(zhì)量的一個檢測，同時也是對復(fù)合地基設(shè)計參數(shù)選擇合理性的一個檢測。歸納起來，CFG樁復(fù)合地基施工后的承載力檢測的影響因素有如下幾點。
4.1褥墊鋪設(shè)及荷載板安裝
首先根據(jù)設(shè)計要求挖一試坑，坑的平面尺寸與荷載板相同，深度和褥墊厚度相同，按設(shè)計要求的夯填度鋪設(shè)褥墊層，厚度為150mm。保證原狀土對褥墊層的側(cè)向約束。之后安裝荷載板并使荷載板與褥墊層密切接觸。
4.2褥墊厚度
根據(jù)地基處理規(guī)范，靜載試驗褥墊厚度應(yīng)取150mm。研究表明，褥墊厚度與樁、土荷載分擔(dān)密切相關(guān)，褥墊越厚，土承擔(dān)的荷載越多，樁承擔(dān)的荷載越少，反之亦然。當(dāng)褥墊太薄，會導(dǎo)致樁頂應(yīng)力集中，樁間土承載能力不能充分發(fā)揮，應(yīng)該由樁間土承擔(dān)的荷載轉(zhuǎn)移至樁上，容易發(fā)生樁頭壓碎或樁過早首先達(dá)到單樁極限承載力，復(fù)合地基承載力偏低。
4.3由載荷試驗曲線確定復(fù)合地基承載力
地基處理規(guī)范規(guī)定：
(1)當(dāng)P—S曲線極限荷載能確定，其值不小于對應(yīng)比例極限的2倍，可取比例極限作為承載力特征值;其值小于對應(yīng)比例極限的2倍時，可取極限荷載的一半為承載力特征值。
(2)當(dāng)P—S曲線是平緩的光滑曲線時，可按相對變形值確定承載力特征值，且該值不應(yīng)大于最大加載壓力的一半。對于CFG樁復(fù)合地基，當(dāng)以卵石、圓礫、密實粗中砂為主的地基，可取s/b(或s/d)等于0.008所對應(yīng)的壓力;當(dāng)以粘性土、粉土為主的地基，可取s/b(或s/d)等于0.01所對應(yīng)的壓力為復(fù)合地基承載力特征值。按相對變形確定復(fù)合地基承載力特征值不大于最大加載壓力的一半。
4.4試驗前后對樁做低應(yīng)變檢測
靜載試驗前應(yīng)對樁進(jìn)行低應(yīng)變檢測，如果靜載試驗前沒做低應(yīng)變檢測，當(dāng)發(fā)現(xiàn)承載力有問題，需要了解試驗樁是否有缺陷時，由于靜載試驗在荷載作用下可能使樁的初始狀態(tài)已經(jīng)發(fā)生了改變，樁是否存在固有缺陷已無法判斷，對分析事故原因帶來很大困難。
此外，當(dāng)靜載試驗時發(fā)現(xiàn)承載力有問題，試驗結(jié)束后應(yīng)立即進(jìn)行樁身檢驗，探查樁頭是否被壓壞或低應(yīng)變檢測判定樁身某個部位被壓壞。
4.5防止樁間土被擾動和含水量發(fā)生大的變化
某工程復(fù)合地基承載力檢測值比予估值大很多，經(jīng)做樁間土靜載試驗發(fā)現(xiàn)承載力特征值為350kpa (地質(zhì)報告提供的承載力特征值為170kpa)，其原因是復(fù)合地基涼槽達(dá)兩個月，樁間土含水量大幅度降低。另一工程則是在雨季施工，清土后未抓緊檢測，雨后泡槽致使樁間土承載力從150 kpa降低到60～80kpa。顯然上述兩種情況均無法得到可靠的復(fù)合地基承載力值。
5.結(jié)語
5.1CFG樁復(fù)合地基設(shè)計時地基處理方案滿足設(shè)計要求的同時，也應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)因素，其中設(shè)計參數(shù)的確定至關(guān)重要，應(yīng)根據(jù)巖土工程勘察報告中各層土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)合理選擇設(shè)計參數(shù)。
5.2.復(fù)合地基載荷試驗尤為重要，它不僅是對施工質(zhì)量的一個檢測，同時也是對復(fù)合地基設(shè)計參數(shù)選擇合理性的一個檢測。應(yīng)根據(jù)試驗結(jié)果及時調(diào)整或確認(rèn)復(fù)合地基承載力值。
5.3褥墊厚度及荷載板安裝，褥墊材料是否具有側(cè)限、密實度大小及荷載板與褥墊層是否密切接觸，對試驗結(jié)果都有影響。
5.4對于p-s曲線為平緩光滑的緩變型曲線，注意按不大于最大加載壓力的一半和相對變形值兩個控制條件，來確定復(fù)合地基承載力特征值。
參考文獻(xiàn)
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