李广旺

(中材地质工程勘查研究院有限公司，北京 100102)

【其 他】

CFG桩复合地基承载力不足时的短桩补救方法及多桩复合地基检测

李广旺

(中材地质工程勘查研究院有限公司，北京 100102)

本建筑原设计CFG桩复合地基承载力为330kPa，施工完成一半多时发现不能满足390kPa承载力要求，于是采用了在原长桩间隙布设CFG短桩形成长短桩复合地基，从而解决了原设计承载力不足的缺陷；施工结束后复合地基承载力采用了多桩复合地基检测方法，检测数据证明该处理措施经济合理可行。

CFG桩复合地基；长短桩复合地基；CFG短桩；多桩复合地基检测

1 工程概况

某地九号公馆5号楼工程区域基本地层条件为：地表以下65.0m深度范围内的土层，主要地层为新近沉积层、第四系全新统河湖相沉积层及上更新统陆相沉积层，地层岩性以填土、粉土、粘性土和砂土为主，自上而下分布如下：①层素填土：平均厚度1.17m；②层粉质粘土：厚度4.30～8.00m，平均5.99m；③层粉土：厚度1.60～4.30m，平均3.06m；④层粉质粘土：厚度5.40～8.10m，平均6.35m；⑤层粉质粘土：厚度3.20～5.50m，平均4.75m；⑥层粉质粘土：厚度4.10～6.50m，平均5.32m；⑦层中细砂：厚度6.70～8.10m，平均7.33m；⑧层粉质粘土：厚度5.90～7.00m，平均6.47m；⑨层细砂：厚度3.80～4.60m，平均4.05m；⑩层粉质粘土：厚度5.70～6.80m，平均6.30m； 层细砂：厚度8.10～9.20m，平均8.66m； 层粉质粘土：该层未穿透。

场区浅层地下水为第四系松散层孔隙潜水，勘察期间，实测稳定水位埋深4.20～4.80m，标高2.53～3.14m，水位埋深受季节、气候及降水等因素影响而有所变化，变化幅度约1m。场区地基土对混凝土结构有微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋有微腐蚀性。

由于此工作区内天然地基不能满足承载力要求，故采用了长螺旋成孔管内泵送混凝土成桩的CFG桩复合地基，设计CFG桩径410mm，桩长23.5m，包括0.5m保护桩长，桩端持力层为⑥层粉质粘土层，桩间距1.65m×1.65m，单桩承载力计算值为822kN，设计采用特征值为820kN。置换率4.8%，桩身混凝土强度为C20，复合地基承载力特征值达330kPa。共布桩381根，施工完成260根时发现新图纸设计复合地基承载力特征值要求390kPa，因此紧急叫停，研究对策。

2 长短桩复合地基设计

根据设计要求，地基处理后承载力标准值≥390kPa。

长桩设计参数及工艺均不变，在长桩间隙增加短桩，即复合地基采用长螺旋钻孔压灌CFG长短桩复合地基，以满足上部结构对地基承载力及沉降变形的要求。设计桩径410mm，长桩桩长23.5m，不变，设计短桩桩长7.0m，等边三角形布桩，桩间距为1.65m×1.65m，长桩桩端持力层为⑥层粉质粘土层，短桩桩端持力层为④层粉质粘土层。

2.1 单桩竖向承载力特征值

根据JGJ79-2012《建筑地基处理技术规范》，按下式计算单桩竖向承载力特征值(Ra)：

其中：Ap——桩身截面积，φ410：Ap=0.132 0；

up——桩身周长(m)，φ410：up=1.288；

lpi——桩在第i 层土中的长度(m)；

αp——桩端阻力发挥系数，取值αp=1.0；

qsi——桩侧第i 层土的侧阻力特征值(kPa)；

qp——端阻力特征值(kPa)。

根据上述公式计算结果如下：

长桩单桩承载力为821.99kN，取值Ra=820kN。

短桩单桩承载力为206.6kN，取值Ra=200kN。

2.2 桩身强度

根据桩身应力：

桩身强度取：

施工时取CFG桩体混凝土采用C25混凝土。

2.3 确定桩间距和桩土面积置换率桩间距定为1.65m×1.65m。CFG桩的置换率：

m=Ap/Ae=0.132/(1.65×1.65)=4.8%

2.4 CFG桩复合地基承载力特征值

取最不利位置进行计算。

(1) 仅长桩处理后的复合地基承载力特征值：

(2) 长短桩复合地基承载力：

式中：λ1、λ2——单桩承载力发挥系数，可按地区经验值取值，取λ1=λ2=0.9；

β——桩间土发挥系数，取0.9；

fsk——基础持力层承载力标准值，本工程地基土为②层粉质粘土，取地基承载力fsk=100kPa。

2.5 沉降计算

根据规范要求，压缩模量提高系数ζ=fspk/fsk。

长短桩复合地基加固土层压缩模量提高系数：

仅有长桩处理形成的复合地基加固土层压缩模量提高系数：

选取中心点计算沉降，中心点沉降为49.95mm。

经计算采用长短桩处理后承载力沉降及下卧层验算均满足设计要求。

2.6 设计成果

设计图标出检测点位置，包括多桩复合地基检测点位置，采用菱形压板四桩复合地基，压2根长桩、2根短桩。单桩承载力特征值长短桩分别为750kN和200kN，复合地基承载力特征值≥390kPa。

3 检测方法及结果

(1) 复合地基承载力静载试验采用多桩复合地基静载试验，复合单元由2根长桩和2根短桩组成，将总荷载分级施加到多桩复合地基上，同时观测分级荷载作用下的复合地基变形(沉降量)，绘制静载试验的荷载—沉降曲线。静载试验采用堆载反力慢速维持荷载法，多桩复合地基试验使用5.44m2方形压板，加载试验采用JCQ-503型全自动静力试验测试系统，最大加荷值为780kPa，共分8级施加。

(2) 单桩竖向抗压静载试验，是将总荷载分级施加到单桩上，同时观测分级荷载作用下的单桩变形(沉降量)，最大加荷值为1 500kN(长桩)，400kN(短桩)，共分10级施加，其中第一级配分级荷载的2倍。每一小时内的桩顶沉降量不超过0.1mm，并连续出现两次(从分级荷载施加后第30min开始，按1.5h连续三次每30min的沉降观测值计算)。当桩顶沉降速率达到稳定标准是，再施加下一级荷载。

(3) 桩身完整性检测，采用低应变反射波法。

(4) 现场检测，现场抽样，选做了3个多桩复合地基静载试验和9个单桩竖向抗压静载荷试验，低应变桩身完整性试验检测了78根。

(5) 测试结果：多桩复合地基静载试验，测试数据如表1，试验结果如表2。所抽检的3个多桩复合地基(静10、静11、静12)静载试验加荷至780kPa未呈现破坏状态，各静载点累计沉降量分别为26.07、31.13、27.54mm，未达极限荷载，各试验点多桩复合地基承载力≥390kPa。确定该复合地基承载力特征值≥390kPa，满足设计要求。

表1 多桩复合地基静载荷试验测试数据测试数据统计

表2 多桩复合地基静载荷试验结果

单桩竖向抗压静载荷试验结果如表3、表4。

表3 长桩单桩竖向抗压静载荷试验结果

桩身完整性检测结果：该复合地基设计施工CFG桩762根，低应变检测78根，为施工桩数的10.24%，所检测的78根桩中，Ⅰ类桩70根、Ⅱ类桩8根，分别占检测桩数的89.74%、10.26%；Ⅱ类桩为浅部缺陷桩，该性质缺陷不影响桩的竖向抗压承载力的发挥，把该类性质的缺陷桩综合列为Ⅱ类桩。该工程CFG桩的检测波速范围3 733～4 082m/s，平均3 935m/s。

表4 短桩单桩竖向抗压静载荷试验结果

4 结论

(1) 采用长短桩结合方法弥补原设计存在承载力不足缺陷是可行的，也是经济合理的，既能满足承载力要求也能满足变形的要求。

(2) 长短桩复合地基采用多桩复合地基静载试验是检测复合地基承载力的有效方法，也是能够较准确反映长短桩复合地基承载力的有效方法。

Remedial Method of Short Pile and Detection of Multi Pile Composite Foundation for Insufficient Bearing Capacity of CFG Pile Composite Foundation

LI Guang-wang
(SINOMA Geological Engineering Exploration Institute, Beijing 100102, China)

The original design of CFG pile composite foundation bearing capacity is 330kPa. It can not meet the requirements of bearing capacity of 390kPa when construction is completed more than half of that. CFG short piles are inserted in the original long pile space. So, the defects of insufficient bearing force of the original design is solved. Detection method of bearing capacity of composite foundation for multi pile composite foundation after construction is used. Test results show that the measures are reasonable in economy and feasible.

CFG pile composite foundation; long-short pile composite foundation; CFG short pile; detection of multi pile composite foundation

TU472；TU473.1

A

1007-9386(2014)05-0056-03

2014-07-30