CFG桩软基处理检测及分析

摘要:针对福银高速公路南连接线工程FLA3合同段CFG桩设计与施工，对桩身完整性与承载力进行了检测，并就影响检测准确性的诸因素进行了分析，为类似工程施工确保质量提供了积极的借鉴。

关键词：CFG桩；静载荷试验；复合地基及承载力

中图分类号: U412文献标识码：A文章编号：

1 工程概况

一公司施工的福州福银高速公路南连接线工程FLA3合同段，全长13.00km。工程位于闽东南沿海，地层较简单。从新到老地层主要有：第四系全新统冲洪积层（Q4al-pl）、坡残积层（Q4el-dl），地表见零星分布的人工填土（Q4me）及沿线路基填土。基岩主要为侏罗系上统南园组的（J3n）凝灰熔岩，白垩系石帽山群(K1h)凝灰质砂岩、凝灰熔岩，燕山晚期花岗斑岩(γπ)、正长斑岩(ξπ)。基岩完整性较好，有利于工程建设。本段地下水发育，其类型有第四系冲洪积层孔隙水、基岩风化孔隙裂隙潜水、基岩构造裂隙水。

在具体施工过程中发现,YK265+260～YK+370段路基右侧加宽，在路基填筑到4m时路基面出现纵向裂缝，裂缝宽度为1～2cm，路基出现沉降和侧移现象。根据地质补勘报告显示，原地面一下2m深处存在可塑状粘土层，深度约6m。经会议研究决定采用CFG桩方案处理该段软基，单桩长L=6.0～9.0m，直径50cm,间距为1.8 m和1.6m，呈梅花形布置。

2 施工配合比设计

泵送混合料理论配合比为：水泥：河砂：碎石：粉煤灰：外加剂：水=1：4.78：6.08：1.00：0.01：1.00；现场泵送混合料施工配合比为：水泥：河砂：碎石：粉煤灰：外加剂：水=1：4.97：6.08：1.0：0.01：0.67。150×150×150标准立方体抗压强度≮15MPa，坍落度控制在160～180mm的混凝土。 采用混凝土搅拌站集中拌合，搅拌时间为2min,混凝土搅拌运输车运送。

3 桩身完整性与承载力检测

YK265+260～YK+370段首次对桩身完整性及承载力检测进行了检测。

3.1桩身完整性检测

3.1.1完整性检测

在CFG桩浇灌过程中现场制作6组混合料标准立方体试件，3组标准养护（温度20℃±1℃，湿度≥95%），3组同条件养护, 试件3d、7d、28d抗压强度见表1。

表1CFG桩抗压强度对比表

桩身完整性在其达到设计强度70%以上后采用RSM-PRT 低应变测试仪对686根CFG桩桩身完整性全部检测，其中一类桩617根，二类桩13根,断桩56根，无三类桩。一类桩占90%,,二类桩占1.9%,断桩率为8.1%。经开挖验证发现大部分断桩位置都在0.8～2.0m范围之内,断口处呈现新鲜混凝土面,断桩是由于开挖桩间土和破桩头时对桩身的扰动造成的,二类桩主要是由于提钻过快导致桩身局部夹泥。波速平均值在4000m/s左右,经抽芯验证检测桩长与施工桩长偏差在±30cm以内。

3.1.2低应变反射波法测试注意问题

1）桩头的处理。在现场信号采集过程中，桩头的处理是测试成功的第一关键，检测时首先清除桩头素混凝土（浮浆），否则无论怎么改变传感器的安装，无论怎么改变振源，测试信号都不理想。一般情况下，桩头的处理以露出新鲜含骨料的混凝土面为止，在桩中心处打磨1个直径约7cm点，围绕着这个点在距桩心2/3～3/4半径处再打磨3个点，4个点尽量平整、干净。

2）传感器的安装。传感器的安装必须通过藕合剂与桩面粘接，且应于桩顶面垂直，藕合剂选择粘性好的黄油，检测量大时即经济又实用。

3）击振点及击振方式的选择。对于CFG桩测试一般采用尼龙锤或小铁锤击振。尼龙锤与小铁锤相比，脉冲宽、频率低、衰减快，浅层缺陷和微小缺陷很难做出判断，当根据信号发现浅层部位异常时，建议用小铁锤，其重量小、能量小、脉冲窄、频率高，可较准确的确定浅层缺陷的程度和位置（图1、图2）。

图1 Ⅰ类桩低应变波形图 图2 Ⅵ类桩低应变波形图

4）桩周土层的影响。在对基桩进行低应变反射波法测试时，要充分考虑到桩周土层对所采集波形曲线的影响。检测人员往往只注意到桩身波阻抗变化造成的信号反射，而忽略了应力波在桩身中传播时，不仅受到桩身材料、刚度及缺陷的影响，还受到桩周土层的土模量大小的影响。当桩周土从软土层变化到硬土层时，采集的波形曲线会在相应位置处产生类似扩径的反射波，而当桩周土从硬土层变化到软土层时，采集的波形曲线会在相应位置处产生类似缩径的反射波。如果不考虑桩周土对采集波形曲线的影响，不了解桩侧的地质情况，容易对基桩产生误判。

5）联线接头及信号线的保护。利用RSM系列工程动测仪和配套的速度计、加速度计对基桩进行低应变反射波法测试时。仪器与传感器之间接头部位是最容易出问题的地方，无论是传感器接头、信号线接头和电源线接头，都存在硬软交接现象，承重能力和抗折抗拉能力较差，实际使用过程中，仪器经常出现自触发、不触发现象，检测人员往往认为是仪器出毛病了，其实可能仪器没有任何毛病，只是联接线与主机或传感器的接头松弛原因造成的，用手紧摁着接头或换根联接线即可。若联接线没有问题，则表示仪器的通道出现故障了，必须送回厂家进行修理。

3.2复合地基承载力检测

3.2.1承载力检测

软土路基采用CFG桩处理的最终目的就是使其复合地基承载力和变形模量满足设计要求。根据《高速公路路基工程施工质量验收暂行标准》要求，检测数量为总桩数的2‰，且每检验批不少于3根。在成桩28d后，采用静载试验方法对此段3根CFG桩进行复合地基承载力和变形模量试验，试验结果见表2。

表2CFG桩复合地基承载力统计表

3.2.2静载试验应注意的问题

1）试验点的选择与处理。复合地基静载试验的试验点在平面上应均匀分布，当土性分布不均匀时，试验点选择应考虑土性对复合地基承载力的影响，选择有代表性的点，试验点选取后应先用低应变对桩身进行完整性检测，排除断桩和缺陷桩。因为CFG桩承载力主要依靠桩身与桩周土的摩阻力和桩底的端阻力提供的，不要在雨后立即做静载试验，试验点选好后将桩头凿平，将桩周围的土铲除或填充与桩头平并夯实，静载试验褥垫层采用细砂，厚度应取2～3cm。经试验表明，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，导致复合地基承载力实测值偏低。采用圆形承载板，直径与桩间距相同，安装后应用水平尺测量承载板是否水平，调整水平后将千斤顶安放在承载板中心位置。用于观测承压板沉降的百分表或位移传感器,当不能居中安置时,必须对称设置于承压板的板面上,且应使伸缩杆垂直于板面;百分表应带有磁性表座,并应在保证百分表测头垂直承压板板面的前提下具有便利定位的能力,使用的位移传感器连同其托梁,也应具有相应的能力;表座拖梁的支点(固定点)与承压板中心的距离应>1.5b、与地锚等反力装置之反力点的距离不得

2）堆载方式。静载试验需要的反力装置有很多种，经统计此标段CFG桩复合地基承载力检测数量很大，所以采用混凝土预制块堆载，混凝土预制块可以循环使用，吊装方便，每个预制块重5t左右。堆载时，每层预制快交错布置，不允许留通缝，用钢丝加固。加(卸)荷使用的千斤顶的额定量程不应小于预计极限荷载的1.4倍,当使用重物堆载时,重物应一次备齐并不应小于预计极限荷载的1.2倍,当使用千斤顶和重物联合加载时,其加载总能力不得低于极限荷载的1.4倍。

3）加载。试验荷载应分级施加，施加荷载时应保持静力条件几荷载对承压板中心的竖向传递。第一级荷载（含设备自重）易接近，后续各级荷载增量可取预估极限荷载的1/7～1/10，我们一般采取快法进行试验，每施加一级荷载后，隔15min观测一次沉降，累积观测达2h后，再施加下一级荷载，试验总加载重量不宜小于设计值的2倍，当承压板周围土层明显的的侧向挤出，或荷载增加不大，沉降急骤增大，荷载-沉降曲线出现陡降段，或在某级荷载下，24h沉降速率不能达到稳定标准（

4）数据处理。根据实测数据绘制p-s、s-lgt、s-lgp曲线，如图3所示。

图3p-s、s-lgt、s-lgp曲线图

4 经验及体会

（1）CFG桩混合料状态的好坏是灌桩顺利是否的必要条件。

（2）合理的钻孔施工顺序是成桩质量保证的关键，要结合设计桩位、间距、地质条件及混凝土配合比初、终凝时间确定合理的布桩顺序。

（3）对于饱和、流塑性淤泥层CFG桩施工工艺十分困难，缩径、离析等情况较为普遍，影响成桩质量，在该地质条件上施工时要特别注意。

（4）施工过程中的监测及反馈是保证成桩质量的有效手段，要通过钻进速度、钻机状态、地表变化、临桩观测、混凝土灌注量、低应变检测、静载荷试验等手段控制成桩质量。

作者简介：赵先岭（1974―），男，1995年7月毕业于山东省轻工业学院精细化工专业。现为中铁十四局集团一公司工程师。