浅谈CFG桩复合地基质量检测方法
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【摘要】结合某工程的CFG桩复合地基实际情况，探讨了当前由于一些监督部门、监理部门、施工单位、设计单位往往在判断不同施工工艺成桩的检测时，所掌握的尺度不一样，仍要求套用规范对这类取土成孔柱锤夯扩成桩进行低应变桩身完整性检测，这种检测方法的实用性和准确性就值得商榷与探讨。
【关键词】CFG桩；荷载；检测方法
CFG桩复合地基适用于加固粘性土、粉土、砂土、杂填土、素填土及淤泥质土等软弱地基。因其适用性广泛，处理成本相对较低，近年来得到了广泛的推广和运用。《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002)中CFG桩复合地基质量检测方式的规定，规范规定“水泥粉煤灰碎石桩地基竣工验收时，承载力检验应采用复合地基载荷试验。”同时还规定应“抽取不少于总桩数的10％的桩进行低应变动力试验，检测桩身完整性”。而某些地区CFG桩复合地基的施工工艺具有地方特色，明显不同于规范所依托的三种成桩方式，而更贴近柱锤扩桩。因此在对一些CFG桩复合地基进行质量检测时，检测方式的确定除应考虑CFG桩复合地基受荷工作机理外，尚应同时考虑其施工工艺或成桩方式的实际情况。
1 CFG桩复合地基中桩的受力特点
从受荷机理分析，由于在CFG桩顶和基础承台间一般设置了100mm-300mm厚的褥垫层，是桩土共同承担荷载，但桩土应力比很大，桩承担的竖向荷载较多。同样也因为褥垫层的存在，桩和基础分开，在水平荷载作用下绝大多数水平荷载由基础侧土抗力、侧面摩阻力及基底桩间土承担，且一般CFG桩复合地基置换率较小，桩承受的水平荷载很小，因此CFG桩主要以承受竖向荷载为主。大量的工程实践和室内外试验结果表明，只要褥垫层厚度不小于100mm(褥垫层的厚度一般为150mm-300mm，其大小决定于土体及基础的性质，当桩端土质相对较硬，而桩问土土质相对较差时，厚度可取小值，以充分发挥桩体承载能力)，桩体就不会发生水平折断，桩在复合地基中就不会失去工作能力。因此CFC桩在复合地基中的主要作用是抵抗竖向承载力，在取土成孔柱锤夯扩作用下是完全能够得到保证的。
2 CFG桩施工工艺及技术要求
2.1 施工工艺
施工流程：钻机就位―成孔―钻杆内灌筑混凝土―提升钻杆―灌筑孔底混凝土―边泵送边提升钻杆―成桩―钻机移位。
CFG桩主要施工步骤如下：
第一，根据设计给定坐标及施工图进行测量放线，完成后进行复验、校核工作，其精度必须满足设计要求。
第二，根据施工图进行桩位的放线定点，自检合格后，请业主、监理检验合格并确认后方可开工。
第三，将长螺旋钻机平稳准确的安放在桩位点上，钻机就位后校正好钻杆的位置和垂直度，垂直度的容许偏差不大于1％。
第四，按设计要求的混凝土强度等级配制混凝土，其坍落度宜为160-200mm。
第五，钻进成孔时应先慢后快，这样能避免钻杆摇晃，也能及时检查并纠正钻杆的偏差。
第六，CFG桩成孔到设计高程，空30s之后停止钻进，开始泵送混凝土。当钻杆芯管充满混凝土后开始提钻，严禁先提钻后泵料。成桩的提拔速度宜控制在2-3m/min，成桩过程宜连续进行，避免供料出现不及时导致停机待料现象。
2.2 技术要求
首先，桩施工垂直度误差不超过1％，桩长误差不超过10cm，桩径允许误差±20mm，桩位误差，对于边桩不超过1/3桩直径，对于内部桩不超过1/2桩直径。
其次，在本工程施工中，投料量的控制，以桩顶与设计桩顶高程一致、桩顶浮浆厚度不大于300mm为准。再次，在材料上，强度等级为C20。最后，CFG桩混凝土每班制作试块二组，检测28d强度。
3 低应变动力检测试验
抽取总桩数10％的桩进行低应变动力试验，本工程低应变动力检测数量为44根，检验桩身完整性。低应变动测试验桩位置由建设、设计、施工各方确定。
3.1 检测方法
第一，仪器设备：RS-1616K(s)型基桩动测仪(1台)、检波器、力棒。
第二，测点布置：为了检测桩身截面整体的质量情况，测试时在桩头上布置1-2个接收点，1个激发点。
第三，激发方式：桩身完整性检测时，用尼龙头力棒激振桩头中心部位。
第四，接收方式：进行桩身完整性检测时，速度计或加速度计作为接收器稳固地安置在桩头上，用RS-1616K(s)型低应变桩基完整性检测软件采集。
第五，动测原理及测试流程：动测原理是用力棒或力锤敲击桩顶进行激振，在桩身中激起纵向振动，产生纵向应力波；应力波沿桩身由桩顶向桩底传播，如果桩身有缺陷，则应力波首先在缺陷处产生反射和透射；这些往复传播的应力波就构成了反映桩的特性的时域信号。
第六，现场测试注意事项：现场测试时，首先凿去桩顶浮桨，平整并处理干净后，将传感器牢固的粘结在桩头。测试时保持环境安静，减少背景噪音。为保证结果的准确性，每颗桩都重复观测并记录4次以上的清晰波形。
第七，桩身质量与完整性分析:根据受检波形的特征，如有无杂波、桩底反射震相是否清晰等，判断受检桩桩身完整性情况。根据桩底反射波走时(△T)，按施工控制的成桩桩长(L)，即可求出桩身材料的纵波波速(Vp)。反之，由Vp和△T可求出各受检桩的桩长[L＝Vp×(△T/2)]。当受检桩存在缺陷时，根据缺陷反射波的震相和走时，可判断缺陷类型及位置。
3.2 检测结果
根据实测记录波形对该楼被检测的44根基桩进行分析，结论为：I类桩44根，满足规范要求。
4 静载荷的检测
基槽开挖后，实测CFG桩径都在480mm以上，少数桩达到600mm。从CFG桩砼中碎石总用量及总灌注长度反算平均桩径为400mm。同时从取土成孔直径(320-350mm)结合实际成桩直径(约490mm)看，桩间土得到了非常明显的挤密加固效果。低应变检测42根桩，绝大多数的桩现场实测低应变波形曲线杂乱，砼离析或夹泥现象明显，桩身完整性多为Ⅲ类或Ⅱ类。其中的45#、242#、377#桩低应变检测均为Ⅲ类桩(同时又抽取该3根桩做静载荷试验)。
设计及监理根据地质条件或成桩质量较差的情况抽45#、242#、377#等3个桩做静载荷试验。各试验点所得P-S曲线均为缓变形，未出现明显的拐点，三个试验点总沉降量分别为9.57mm、10.75mm、15.22mm，按相对沉降确定复合地基承载力实测值分别为444.1kPa、367kPa、290.4kPa，均大于最大加载量(524kPa)的一半(即262kPa)，检测结论是复合地基承载力特征值为262kPa，变形模量为29.5kPa，均满足设计要求。
5 结语
某工程的取土成孔柱锤夯扩成桩的CFG桩复合地基施工工艺是该地区主要的地基处理方式。大量的工程检测和沉降观测实践证明，这种施工工艺条件下的CFG桩复合地基是安全可靠的。就静载荷与低应变检测相比较而言，往往静载荷检测一次过关，而桩身完整性检测要经过2次或多次。因此，笔者认为对取土成孔柱锤夯扩成桩的CFG复合地基按规范进行静载荷试验检测是合理的也是必需的。建议，按照尊重客观实际、实事求是的做法，对该地区采取该工艺方法施工的CFC桩，仅以静载荷检测已能证明CFG桩复合地基的承载力，可节省人力、财力及其它不必要的损耗。
参考文献：
[1]建筑地基基础设计规范(GB5007- 2005)．北京：中国建筑工业出版社，2004．
[2]建筑地基处理技术规范(JGJ79- 2002)．北京：中国建筑工业出版社，2002．
[3]建筑桩基技术规程(JGJ94-94).北京：中国建筑工业出版社，2005．
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