關于河口渡槽水泥粉煤灰碎石樁（CFG）復合地基承載力檢測方法和檢測結果分析

任瑞君

（長治市襄屯灌區管理局 山西長治046011）

長治市襄屯灌區河口渡槽位于襄垣縣河口村，其中4號～14號排架采用CFG樁復合地基，樁徑400 mm，樁長2.36～5.97m不等，樁距1.78m，呈梅花型布樁，每個排架設計樁數18根，4號至14號排架共198根，要求地基處理后復合地基承載力特征值不小于120 kPa。

1 原場地工程地質條件

1.1 地層劃分及巖性特征

根據地質勘察單位提供的《長治市襄屯灌區河口渡槽巖土工程勘察報告》，按巖性時代特征、力學性質等，將地基自上而下分為5層，現分述如下：

第①層粉土（Q4）：該土層厚度為1.30～4.00 m，層底高程為863.80～866.50 m，該土層含木炭粒、煤屑、植物根、小磚粒、煤灰粒、砂土等。該層地基土承載力特征值為95kPa。

第②層粉土（Q4）：該土層厚度為3.40～5.70 m，平均厚度4.20 m，層底埋深6.50～7.40 m，層底高程為860.00～863.10 m。紅黃、灰褐色，濕，中密。含鈣質粉未，局部地段為圓礫、砂土透鏡體。該土層搖震反應中等，無光澤反應，干強度低，韌性低。該層地基土承載力特征值為105kPa。

第③層粉土（Q3）：該土層厚度為3.60～9.00 m，平均厚度6.80 m，層底埋深11.40～15.50 m，層底高程為851.30～857.80 m。褐紅、黃紅色，濕，中密。含零星錳斑，小鈣質結核，局部地段為砂土、粉質黏土透鏡體。該土層搖震反應中等，無光澤反應，干強度低，韌性低。該層地基土承載力特征值為145kPa。

第④層粉質黏土（Q2）：為一般黏性土，中等壓縮性?；尹S、黃色，硬塑～堅硬。局部地段為砂土透視鏡。該土層無搖震反應，斷裂面稍有光滑，干強度中等，韌性中等。該層地基土承載力特征值為190 kPa。

第⑤層圓礫（Q2）：該土層最大揭露厚度為3.10 m。密實，磨圓中等，分選一般。該層地基土承載力特征值為250 kPa。

1.2 地基土濕陷性評價

4號～14號排架地基處理深度范圍內不考慮濕陷性影響。

2 檢測任務和目的

1）任務:本次單樁復合地基靜載荷試驗共作3組，占總樁數的2.0%，低應變檢測198組。

2）目的：檢測地基處理后復合地基承載力是否滿足設計要求，判定樁身完整性（缺陷程度及其位置）。

3 單樁復合地基靜載荷試驗方法

3.1 試驗設備

試驗設備見表1。

表1 檢測設備配備一覽表

3.2 試驗方法

采用慢速維持荷載法，堆載作反力,油壓千斤頂加荷，沉降量由百分表測量。試驗前將樁頂及樁間土開挖至設計基礎底面標高，承壓板底面鋪設50 mm厚粗砂墊層。將承壓板中心對準樁心，油壓千斤頂平放在承壓板上，在承壓板上按正交直徑方向安置承重平臺及配載，用千斤頂控制逐級加荷（見圖1靜載荷試驗提供反力裝置圖）。按照JGJ79-2002《建筑地基處理技術規范》，具體操作如下：

圖1 靜載荷試驗提供反力裝置圖

1）加荷分級：要求最大加荷量為240 kPa，每級加荷為最大加荷量的1/10（24kPa）。

2）沉降觀測時間:每加一級荷載P，在加載前后均讀記承壓板沉降值s一次，以后每半個小時測讀一次，當一小時內沉降量小于0.1mm時，即可加下一級荷載。

3）當出現下列情況之一時終止試驗：

①沉降急劇增大，土被擠出或壓板周圍出現明顯隆起。

②累計沉隆量已大于壓板寬度和直徑的6%。

③當達不到極限荷載，而最大加載壓力已大于設計要求壓力值的2倍。

4）卸載及卸載沉降觀測：卸荷分為5級等量進行，每卸一級，間隔半小時，記錄回彈量，待卸完全部荷載后間隔三小時讀記總回彈量。

3.3 復合地基承載力特征值的確定原則

依據現場檢測人員進行的卸載沉降記錄，繪制壓力—沉降曲線（p～s）（詳見圖2，1號檢測樁壓力—沉降曲線（p～s）示意圖），根據規范規定：當壓力—沉降曲線（p～s）上極限荷載能確定，而其值不小于對應比例界限的2倍時，可取比例界限；當其值小于對應比例界限的2倍時，取極限荷載的一半；當壓力—沉降曲線（p～s）是平緩的光滑曲線時，取s/b=0.008所對應的壓力，且不大于最大加載量的一半；當滿足其極差不超過平均值的30%時，可取其平均值為復合地基承載力特征值。

圖2 1號檢測樁壓力—沉降曲線

4 低應變檢測方法

4.1 檢測設備

RSM-PRT型智能低應變儀，加速度傳感器，筆記本電腦，12磅手錘。

4.2 測試原理

本次測試采用反射波法。根據一維波動理論，在樁頂安裝好速度傳感器，然后用手錘敲擊樁頂激發應力波，波沿樁身向下傳播，當樁身存在波阻抗差異界面時（擴徑、縮徑、斷樁、強度差異，樁底），應力波就產生反射和透射，反射回樁頂的應力波經速度傳感器將振動號轉化為電信號輸入測樁儀采集離散放大，放大后的信號輸入計算機顯示存儲。根據測試曲線的相位，頻率等特性分析判斷樁身完整性。根據JGJ106-2003《建筑基樁檢測技術規范》，樁身完整性分類標準見表2。

表2 樁身完整性分類標準

5 單樁復合地基靜載荷試驗成果評價

根據復合地基靜載荷試驗數據，經回歸分析修正，得荷載-沉降關系（見1號檢測樁壓力—沉降曲線（p～s）示意圖）。

檢測結果分析如下：

1號（5-10）試驗點，最大加荷240 kPa，總沉降量4.34mm，p～s曲線平緩，綜合分析，復合地基承載力特征值為120 kPa；

2號（12-14）試驗點，最大加荷240 kPa，總沉降量4.58mm，p～s曲線平緩，綜合分析，復合地基承載力特征值為120 kPa；

3號（10-12）試驗點，最大加荷240 kPa，總沉降量4.81mm，p～s曲線平緩，綜合分析，復合地基承載力特征值為120 kPa；

以上各點極差不超過平均值的30%時，取其平均值復合地基承載力特征值為120 kPa。

6 低應變動力檢測成果評價

6.1 第一次低應變檢測

本次工程進行低應變檢測198根，樁身波速介于2098-4017m/s之間。Ⅰ類樁148根，占檢測樁總數的74.75%，Ⅱ類樁3根，占檢測樁總數的1.51%，Ⅳ類樁47根，占檢測樁總數的23.74%。

6.2 第二次低應變檢測

根據現場觀察第一次低應變檢測中出現的Ⅳ類樁都是因施工過程中碰撞造成的淺部斷裂，為進一步確定淺部斷裂下成樁效果，對第一次低應變檢測中斷樁部位距樁頂小于30 cm的47根Ⅳ類樁進行了頂部開挖。去除上部斷裂部分后，又進行了第二次低應變檢測試驗，檢測結果：樁身完整。

7 檢測結論

1）地基處理后復合地基承載力特征值為120 kPa，滿足設計要求。

2）根據低應變檢測曲線分析：

①樁身混凝土應力波速在2098～4017m/s之間，Ⅰ、Ⅱ類樁總數為151根，占檢測樁總數的76.26%，Ⅳ類總數為47根，占檢測樁總數的23.74%。

②檢測后又對47組樁頂部位30 cm左右出現斷樁缺陷的樁去除頂部斷樁后進行了第二次低應變試驗，下部沒有缺陷。