复杂地质条件下CFG桩质量控制探讨

    周霜林

    

    

    

    Discussion on the Quality Control of CFG Pile Under Complicated Geological Conditions

    ZHOU Shuang-lin

    （Zunyi Normal University， Zunyi 563006， China）

    【摘? 要】在复杂场地条件下，不均匀地质现象十分常见。因此，GB/T 50783—2012《复合地基技术规范》[1]规定，对淤泥、淤泥质土或地基应按地区经验或现场试验确定CFG桩的适用性。论文提供了一个工程实例，通过现场试桩发现岩土工程地质条件与原勘察报告之间的差异，并由此调整设计方案，通过提高复合地基的置换率来确保工程安全，对类似工程具有较好的参考价值。

    【Abstract】Under complicated site conditions， uneven geological phenomenon is very common. Therefore， GB/T 50783—2012 "Technical Code for Composite Foundation"[1] stipulates that the applicability of CFG pile should be determined according to regional experience or field test for silt， silty soil or foundation. This paper provides a project example. The project found the difference between the geotechnical project geological conditions and the original survey report through field pile test， and adjusted the design plan accordingly， and ensured the safety of the project by increasing the replacement rate of the composite foundation， which has good reference value for similar projects.

    【关键词】复杂地质;CFG桩;现场试桩;质量控制

    【Keywords】complicated geology; CFG pile; field pile test; quality control

    【中图分类号】TU473.1+6? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文献标志码】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章编号】1673-1069（2021）05-0186-02

    1 工程概况

    该工程由两幢框剪结构的建筑物和纯地下室构成，根据相关规范，其重要性等级判定为二级，场地等级和地基等级均判定为二级，岩土工程勘察等级为乙级（拟建物性质见表1）。

    本工程天然地基无法满足承载力要求，拟采用CFG桩复合地基进行加固。处理后1号楼复合地基承载力特征值fspk≥320kPa，2号楼复合地基承载力特征值fspk≥300kPa，纯地下室复合地基承载力特征值大于fspk≥300kPa，复合地基壓缩模量均要求Esp≥14MPa。

    2 场地工程地质条件

    拟建场地位于成都市平原西部边缘，地势较为平坦。勘察孔孔口标高为528.44～529.71m，场内高差仅为1.27m。该场地的地貌单元属于岷江水系I级阶地。

    本项目岩土工程报告提示，场地内主要地层为第四系全新统人工填土层（Q4ml）、第四系上更新统冲洪积层（Q4-3al+pl）、第四系全新统中段冲积基层（Q4-2al+pl）及第四系全新统下段冲积基层（Q4-1ml）。由上到下分别为杂填土、素填土、粉质粘土、卵石（分为松散、稍密、中密和密实卵石三个亚层），勘察未见砾石、细砂、中砂、淤泥和淤泥质土。上层滞水是场地上部主要地下水，赋存于人工填土层中。通过大气降水补给。场地中下部，主要埋藏于砂、卵石层中的孔隙潜水是主要的地下水源，具有很强透水性。该类型以区域地下水作为补给源。

    3 CFG桩复合地基处理设计

    ①1号楼：桩端持力层选择稍密卵石层，且CFG桩桩端嵌入持力层不应小于0.5m。由岩土工程勘察报告提供的设计参数值取值为：持力层端阻力特征值qp=1200kPa，CFG桩桩径d=0.40m，则Up为1.256m;桩周侧阻力特征值qsi取值分别为：粉质粘土qsi=20kPa，卵石（稍密）qsi=60kPa，卵石（中密）qsi=80kPa。

    计算时取最不利组合，以5#钻孔计算如下：

    Ra=up∑qsili+qpAp=1.256×（20×3.7+80×0.5）+1500×0.1256=331.6kN

    则单桩竖向承载力Ra的取值为330kN。

    根据场地地层岩土工程特点，拟采用螺旋钻机成孔，孔径d=0.4m。根据JGJ 79—2012《建筑地基处理技术规范》[2]，按fspk=m×Ra/Ap+β×（1-m）×fsk计算，β取0.9，fsk取120kPa，m=0.084。计算公式为：m=d2/de2=d2/（1.05s）2。

    式中：d为桩径取平均值0.4m;s为桩间距。

    经计算得知：s=1.31m。实际布桩时，在1号楼筏板基础内按桩间距1.30m的等边三角形满堂布置。

    ②2号楼：参数同上，计算时取最不利组合，以17#钻孔计算如下：Ra=up∑qsili+qpAp=1.256×（20×4.1+60×0.5）+1200×0.1256=291.4kN

    则单桩竖向承载力Ra的取值为290kN。

    经计算：m=0.087，s=1.29m。实际布桩时，在1号楼筏板基础内按桩间距1.25m的等边三角形满堂布置。

    ③纯地下室：参数同上，以29#钻孔计算如下：

    Ra=up∑qsili+qpAp=1.256×（20×3.9+60×0.5）+1200×0.1256

    =286.4kN

    则单桩竖向承载力Ra的取值为280kN。

    经计算：m=0.091。

    纯地下室采用独立柱基和条形基础。经验算，实际置换率大于设计置换率，布桩情况详见表2。

    桩身强度校核：

    CFG桩砼强度为C15，则fcu=15MPa。

    4Ra/Ap=4×320kN/0.1256m2=10191kPa

    fcu=15000kPa>4Ra/Ap，满足规范要求。

    4 现场试桩

    为确保工程质量，在正式施工前，采用螺旋钻机进行实地试桩，情况如下：①现场基坑已经开挖至设计基础底标高，场地内发现一条宽约6m的灰黑色土带自场地东南侧延伸至场地西北侧，其深度及成因不确定，疑似古河道。②试桩共9根，分别位于8#、18#、22#、39#勘探孔附近，其中3根位于疑似古河道范围内。全部试桩钻进容易，其中8根可以成孔，1根不能成孔（疑似古河道内），钻进深度5.5～11.0m。疑似古河道内试桩时，淤泥质土粘附于螺旋钻杆上，极难脱落（见图1）。③在能成孔的8根试桩中，有2根试樁超过了地勘报告显示的持力层深度，达11m，剩余6根试桩钻孔深度为5.5～7.5m，均位于勘察报告显示的持力层中。经现场夯底，夯锤提升至孔口夯击，击数4次，其中2根夯击声清脆，夯锤底部能见击碎的白色粉末状卵石痕迹，夯沉量小于10cm，其余试桩夯沉量均大于10cm，最大为40cm。④6根钻孔深度为5.5～7.5m的试桩中，钻孔上部所取出的土主要为可塑、软塑状深灰色粉质粘土，下部卵石含量约40%，其中夯沉量小于10cm的钻孔卵石主要粒径为3～5cm，其余钻孔主要粒径均小于3cm，充填物为中砂、砾石，状态松散（见图2）。其中3根试桩上层滞水较丰富（见图3）。⑤在39#钻孔附近，螺旋钻杆上附着大量细砂，表明场地内可能以透镜体形式存在砂层，厚约2.0m（见图4）。

    综上所述，由于原岩土工程勘察报告未能揭示以透镜体存在的砾砂、中细砂以及疑似古河道的淤泥质土，为确保工程质量，需对原设计方案进行调整。

    5 方案调整

    现场试桩的情况，表明场地内地质条件极为复杂。但如何选取岩土工程参数成了难题。由于复合地基的核心是桩土共担，当桩间土的承载力较差时，可以通过提高桩承担的荷载来调整整个复合地基的承载力以达到设计要求。如果考虑场地内的不均匀性，以及岩土工程勘察时以点代面的特点，在场地内不能确定最不利地质条件，也就不能确定其岩土体的物理力学参数及地层厚度。这对于方案调整将是一个难点。然而，可以考虑到复合地基所有的计算都是为了确定置换率。置换率越高，其他条件相同的情况下，其承载力越高。因此，实际工程中，可以回避上述难点，以提高置换率为方案调整的核心工作。根据现场条件及地区经验，本工程方案在原有基础上作如下调整：场地内的最低置换率由0.084提高至0.12;场地中疑似古河道范围内的置换率提高至0.16。

    6 质量控制

    现行规范规定，复合地基现场施工结束后28d，必须进行桩身完整性检测、复合地基竖向抗压载荷试验以及单桩竖向抗压载荷试验。选择检测点一般需业主、监理、设计、勘察和施工等单位共同确定，并需遵循以下原则选择有代表性的点位：结构荷载变化较大处;地质条件较弱处;施工时有异常情况处;随机选择。该项目现场施工结束28d后按规范进行检测，桩身完整性、复合地基承载力特征值和压缩模量完全满足设计及相关规范要求。

    7 结论和建议

    复合地基质量控制是工程中的重点和难点，尤其是在复杂地质条件下，CFG桩的设计及施工质量控制是广大工程技术人员面临的难题之一。本文通过一个工程实例，提供了较为详细的设计方案和现场试桩资料。通过该工程实例，可以得到以下结论或建议：①对于特殊地质条件，一定要按规范要求进行现场试桩;②复合地基设计的控制因素是置换率，可以通过提高置换率来保证设计和施工的质量。

    【参考文献】

    【1】GB/T 50783—2012 复合地基技术规范[S].

    【2】JGJ 79—2012 建筑地基处理技术规范[S].