左建委

(中国水电建设集团十五工程局有限公司，陕西咸阳 712000)

CFG桩复合地基承载力质量问题探析

左建委

(中国水电建设集团十五工程局有限公司，陕西咸阳 712000)

南水北调温博三标大沙河倒虹吸CFG桩试验区施工后，检测时发现CFG桩的复合地基承载力均不满足设计要求。通过一系列的分析、研究，找到了出现质量问题的原因，主要是持力层土壤扰动、雨水浸泡造成的地基承载力降低，并据此提出了施工时要注意的事项。

CFG桩;复合地基;承载力;质量问题;处理措施

1 引 言

CFG桩即水泥粉煤灰碎石桩，是由水泥、粉煤灰、碎石、砂及一定比例的水拌制而成的一种混合料，在地基中形成具有较高黏结强度的桩体，和桩间土、褥垫层一起形成复合地基，用以提高地基承载力。广泛用于处理黏性土、粉土、砂土和已固结的素填土等地基。

CFG桩复合地基技术可较大幅度地提高天然土层的承载能力，减少建筑物的地基沉降，具有施工方法简便、适用地层广泛、周期短、造价低、污染小等特点，近年来在地基基础处理工程方面应用较为广泛。但因地下地质条件复杂，加之施工质量、地下水等因素，往往会对CFG桩的质量产生一定程度的影响。文章通过对CFG桩的复合地基承载力的检测结果，分析研究影响复合地基承载力的主要因素，希望对以后的CFG桩施工提供借鉴。

2 工程场区水文地质条件

南水北调温博三标大沙河倒虹吸第24节管身左侧建基面主要位于褐黄色重粉质壤土中，建基面以下该层厚度一般为0.5～17.5m，局部夹有细砂薄层，其下为砂卵石层;右侧建基面主要位于第④层砂卵石层中。出口闸室段建基面主要位于第⑤层褐黄色壤土中，建基面以下该层厚度一般大于8m，承载力标准值

125kPa，岩性不均一，左侧夹有厚度约2.5m的卵石透镜体，承载力标准值约为400kPa。

场区第⑥层为卵石层，揭露最大厚度为12m。第④层砂卵石层和第⑥层卵石层有第四系松散层空隙承压水，承压水头0.4～7.6m，为强透水层，具有动态变化特征。

3 CFG桩设计参数

由于该基础中褐黄色壤土承载力为125kPa，24节管身及出口闸基础的承载力不满足要求，结合实际情况，采用CFG桩对上述基础进行处理。

CFG桩桩间距均为2000mm×2000mm，方形满堂布置;桩径500mm;桩体强度不小于10N/mm2。其中24节管身段桩长为20m，复合地基承载力不小于320kPa;闸室段桩长为10m，复合地基承载力不小于200kPa。

设计要求进行桩身低应变检测及单桩复合地基承载力检测。

4 试验区桩位布置

CFG桩施工前要进行工艺性试验，用以确定具体的施工技术参数和施工工艺，从而指导CFG桩正式施工;同时，通过CFG桩试验确定地层的加固效果。

因为卵石层地基承载力很高，为保证试验的可靠性，24节管身试验区选在左侧重粉质壤土区域;闸室段则选在右侧地下无卵石透镜体区域。两个试验区均做试验桩12个，各选其中3个进行复合地基承载力试验。桩位布置见图1。

图1 试验区桩位布置(单位:cm)

该工程CFG桩施工采用长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩的施工工艺。

5 试验检测结果

试验检测在CFG桩施工完后的28d进行，首先进行低应变动测试验，用以检验桩身的完整性;单桩复合地基承载力试验采用压重平台反力装置试验法，用以检测地基承载力是否满足设计要求。选择的检测桩如图1所示。

规范规定复合地基承载力试验桩的数量每个单体工程不少于3点，因此任意选取三根桩进行试验。

规范规定低应变动力试验数量不少于总桩数的10%，因复合地基承载力试验各需3个桩进行试验，因此低应变动力试验根据选取的静载荷试验桩对两个区分别进行了检测，检测结果均为Ⅰ类桩。

24节管身段复合地基承载力特征值检测结果见表1。

表1 24节管身段复合地基承载力特征值检测结果

闸室段复合地基承载力特征值检测结果见表2。

表2 闸室段复合地基承载力特征值检测结果

表中设计静载压力按照规范规定，加载量不小于 设计要求的单桩承载力特征值的2.0倍。

单桩静载荷Q～S曲线见图2。

图2 单桩静载荷Q～S曲线

检测结果显示:两个试验区的CFG桩的复合地基承载力均不满足设计要求。

6 原因分析

6.1 设计原因

该工程CFG桩为设计变更项目，开挖施工至建基面后，地质单位根据建基面岩性情况，对基础地质进行了复勘，根据复勘结果提出必须进行基础处理的建议，因此地质情况不会出现差异。

设计方根据地质方提供的地质复勘报告进行CFG桩设计，在试验区检测完后，又反复进行了核算，认为设计不存在问题。

6.2 施工原因

a.试验检测结束后，立即对不合格原因进行调查分析，发现试验室试块压力试验已经完成，试验结果均符合设计要求，说明CFG桩配合比是正确的。

b.调查了整个工艺施工过程，查阅了整个施工记录，从混合料的拌制、运输、泵压成桩等，逐次检查，未发现有违规操作的现象。

c.24节管身段做静载荷试验时，两个桩出现了桩头压碎的现象，为验证桩身强度是否满足要求，对桩头压碎的两个桩进行了全桩身取芯并试验，取芯过程再次证明了桩身是完好的。桩身取芯试验结果见表3。

表3 桩身取芯试验结果

每个桩各取三个芯样进行试验，取芯试验结果证明了桩身强度满足设计要求。

d.工程场区地下水水位很高，经过了长期的降排水，CFG桩施工建基面远在地下水位以下，但降水效果相对于该建基面来说，仍然不是很理想，水位在该建基面以下不到1.0m的位置，桩身均进入了下层承压水层。施工过程中承压水可能会把混合料中的水泥、粉煤灰及细骨料带走，从而影响桩身质量，但通过全桩身取芯以及芯样试验、低应变动测试验，均证明了这一推测是不成立的;另外，虽然地质复勘显示地层为重粉质壤土和卵石层，但因钻探布孔的局限性，仍不排除桩周局部存在砂土或粉质黏土等现象，因为地下水位高，会使砂土处于饱和状态，影响与桩周的摩擦力，使复合地基承载力降低，但这一现象对承载力影响是不大的。

e.试验区施工期处于夏季雨季，试验检测前，出现过降雨，而降雨前未及时对检测工作面进行覆盖，使持力层土壤受到雨水浸泡，土壤泡软，使持力层的承载力降低，同时影响桩周土与桩身的摩阻力(甚至产生负摩阻力)，使地基沉降量增大，从而使复合地基承载力降低。

f.工程为变更项目，原建基面开挖完成后进行的设计变更，根据CFG桩的施工要求，又回填了70cm厚的碎石层，CFG桩施工完后，又人工开挖至建基面，如此重复工作，不可避免地对建基面造成了扰动，使承载力降低。

7 问题处理

针对降低地基承载力的几个主要原因，采取了相应的应对措施，如:采取措施进一步降低地下水位;对建基面持力层人工开挖、人工工作，尽量避免扰动建基面;阴雨天气来临之前，做好防雨覆盖措施，降雨之前及时进行覆盖，在检测工作面周围挡土准备拦截地面水进入工作面等。

准备好这些措施后，在24节管身段及闸室段各重新选了两个试验区进行CFG桩试验施工，经检测，结果均能满足设计要求。

对于前两个不合格试验区，采取了加桩处理的措施，试验检测结果满足设计要求。

8 结语

a.此次CFG桩施工从试验区开始施工至工程桩开始施工，历时3个多月，其造成的损失是非常大的，教训是沉重的，提醒施工技术人员在以后的施工中，一定要注重理论知识的学习，要精心施工，认真研究施工中出现的问题，及时解决这些问题，使施工能够顺利进行。 b.预留不少于50cm的土层，必须采取人工开挖，以保证基础准确开挖至建基面高程，同时避免对建基面土层产生扰动，降低建基面地基承载力。

c.剔除多余桩头时，准确找出设计桩顶高程，人工从三个方向均匀布置，同时用钢钎剔除，不得用重锤或重物横击桩体，直到设计高程，并把桩顶找平，避免桩身过高或过低造成桩间土承载力分担的不均匀。

d.建基面开挖时严防浸水，以免持力层土壤泡软，使桩间土以及复合地基承载力降低。

e.CFG桩施工前必须进行试验桩施工，以确定准确的施工参数，坚决不允许不试桩按照经验施工，甚至盲目施工。

f.采用长螺旋钻孔、管内泵压混合料施工工艺，成桩施工在钻至设计深度后，一定要准确掌握提拔钻杆时间，注意混合料泵送量应与拔管速度相匹配。

g.工程中出现质量问题时，要采用多种可能的手段注意分析，多方查找原因，不要轻易妄下结论，同时质量问题的解决方案应遵循尽可能节约资金、缩短工期的原则。

［1］JGJ 79—2002建筑地基处理技术规范［S］．北京:中国建筑工业出版社，2002

［2］JGJ 106—2003建筑基桩检测技术规范［S］．北京:中国建筑工业出版社，2003．

［3］江正荣．地基与基础工程施工禁忌手册［M］．北京:机械工业出版社，2006．

［4］江正荣．建筑施工计算手册［M］．第三版．北京:中国建筑工业出版社，2013．

Discussion on bearing capacity quality problem in CFG pile composite foundation

ZUO Jianwei
(Sinohydro Corporation Engineering Bureau 15 Co.，Ltd.，Xianyang 712000，China)

After South-to-North Water Diversion Project Wenbo Bid 3 Dasha River Inverted Siphon CFG pile test area is constructed，it is found that CFG pile composite foundation bearing capacity does not meet design requirement during detection．Causes of quality problems are discovered through a series of analysis and study，mainly including soil disturbance in supporting layer，and reduction of foundation bearing capacity due to rainwater immersion．Notes that should be emphasized during construction is proposed accordingly．

CFG pile;composite foundation;bearing capacity;quality problem;treatment measures

TV223

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1005-4774(2015)06-0023-04