CFG桩复合地基检测常见问题
罗鹏飞1，佟建兴1，孙训海1，刘建飞2
（1 中国建筑科学研究院地基所，北京 100013；2 浙江省建筑设计研究院，杭州 310006）
[摘 要]：CFG桩复合地基施工后需进行静载荷试验和低应变检测，以确定处理后的复合地基承载力是否满足设计要求和桩身的完整性。针对目前实际工程中，CFG桩复合地基检测中存在荷载板刚度不够、褥垫层铺设不合理、最大加载压力偏小、低应变桩身完整性检验试验点选择不合理，以及多桩型复合地基检测方案不合理的问题进行了分析，并提出了相应的改进建议。 [关键词]：CFG桩复合地基；多桩型复合地基；静载荷试验；低应变检测 中图分类号: TU4 文献标识码：A 文章编号：
Common problems in testing of cement flyash gravel pile composite ground
Luo Pengfei1, Tong Jianxing1, Sun Xunhai1, Liu Jianfei2
( 1 Institute of Foundation Engineering of China Academy of Building Research, Beijing 100013, China;
2 Zhejiang Prov. Institute of Architectural Design and Research, Hangzhou, 310006, China)
Abstract: Static loading test and low strain integrity testing must be done after construction of cement flyash gravel pile composite ground completely, in order to confirm whether the bearing capacity of cement flyash gravel pile composite foundation satisfies the requirement of design or not and whether the pile body is integrality or not. Some common problems in testing of cement flyash gravel pile composite ground are analysed accroding to present practical engineering, such as loading plate without enough rigidity, unreasonable paving cushion, relatively smaller maximum loading pressure, unreasonable selection of experimental points for pile body integrality testing by low strain integrity testing and unreasonable detecting schemes of multi-type-pile composite ground, and the corresponding suggestions for improvement are put forward.
Keywords: cement flyash gravel pile composite ground; multi-type-pile composite ground; static loading test; low strain integrity testing
0 前言
根据《建筑地基处理技术规范》JGJ 79-2002（后简称《规范》），CFG桩复合地基施工后，需进行复合地基承载力和桩身完整性检测，采用单桩或多桩复合地基静载荷试验确定复合地基承载力，采用低应变动力试验检测桩身完整性。
实际工程中发现有些地方复合地基检测的实施还不够规范，有些问题还比较严重，以致影响到能否对施工验收做出正确地评价。
本文对遇到的一些主要问题做一些讨论。 1 复合地基静载荷试验常见问题
1.1 荷载板刚度不够
由于CFG桩复合地基设计的桩距变化较大，需要检测单位备有不同尺寸足够刚度的荷载板，不少检测单位图方便，就用一定厚度的钢板代替。有些单位采用多层钢板，从底层向上几何尺寸逐渐减小的组合式荷载板，如图1所示。有的采用梁板式组合，底层为4～5cm钢板，其上根据荷载板尺寸在第一层放几排工字钢、第二层两排工字钢，再放钢板和千斤顶。如图2所示。但不少单位就用一层4～5cm钢板，有的两层2cm钢板做荷载板。
图1 钢板组合式荷载板
Fig.1 Combined loading plate using steel plate
图2 钢板工字钢组合式荷载板
Fig.2 Combined loading plate using steel plate and joist steel
比如，某工程为高层建筑地基处理，采用CFG桩
复合地基方案，设计要求复合地基承载力为400kPa，正方形布桩，桩距为1.5m。第一个检测单位用
1.5m×1.5m、厚度5cm的钢板作为荷载板，荷载板上放千斤顶做静载荷试验，如图3所示。试验过程中，随着荷载不断增加，荷载板发生明显的中间下凹周边上翘的挠曲变形。
图3 厚度不大的钢板做荷载板
Fig.3 Loading plate using steel plate with not large thickness
检测结果复合地基承载力特征值不满足设计要求。建设单位请了另一个检测单位，对该工程重新检测，荷载板具有足够的刚度，检测结果满足设计要求的复合地基承载力特征值400kPa。
为什么同一个工程具有不同的检测结果呢？问题在于荷载板刚度是否符合《规范》附录A第A.0.2复合地基试验承压板应具有足够刚度的要求。复合地基是桩土共同承担荷载，第一个检测单位的荷载板刚度不够，荷载板下桩间土只有很少一部分承载力充分发挥，因此荷载主要由桩承担，桩过早达到极限承载力，导致复合地基承载力偏低。第二个检测单位荷载板具有足够刚度，荷载板下桩间土承载力得到充分发挥，试验结果是合理的。
荷载板刚度不够影响试验结果的可靠性是当前复合地基检测中非常突出的问题，建议检测单位配置不同尺寸的如图4所示的足够刚度的荷载板，最好选用这样的荷载板进行静载荷试验，当荷载板尺寸不能完全符合实际要求的置换率时，可考虑选用厚度较大的钢板与设计的置换率相等，之上放置图4所示的荷载板，并保证组合后的荷载板具有足够的刚度进行静载荷试验。
图4 足够刚度的荷载板
Fig.4 Loading plate with enough rigidity
1.2 褥垫铺设不合理
首先根据设计要求挖一试坑，坑的平面尺寸与荷载板相同，深度和褥垫厚度相同，如图5所示。按设计要求的夯填度铺设褥垫层，厚度为150mm。保证原状土对褥垫层的侧向约束。之后安装荷载板并使荷载板与褥垫层密切接触。
图5 静载荷试验褥垫层铺设及荷载板安装示意图 Fig.5 Schematic diagram of paving cushion and installed loading plate in the static loading test
但不少单位褥垫层铺设如图6所示，褥垫层超出荷载板只有20～30cm。当加压时褥垫层没有侧向约束，褥垫材料向外挤出，增大了褥垫层的竖向变形。实际工程褥垫层满铺，取一根桩和它分担的桩间土作为一个单元分析，褥垫层都有侧向约束。如果按图5挖一试坑不方便，可按图7将褥垫层四周向外多铺一定距离，保证褥垫层都有侧向约束。以正方形布桩为例，褥垫层四周向外多铺的距离，不应小于二分之一桩距或荷载板宽度的一半。
图6 褥垫层铺设不合理的示意图
Fig.6 Schematic diagram of unreasonable paving cushion
图7 褥垫层加宽铺设示意图
Fig.7 Schematic diagram of paving cushion widened
1.3 最大加载压力偏小
《规范》附录A规定，试验点数量不少于3个，当满足其极差不超过平均值的30％时，可取平均值为承载力特征值。
当P—S曲线是平缓的光滑曲线时，可按相对变形值确定承载力特征值，且该值不应大于最大加载压力的一半。
《规范》附录A还规定，最大加载压力不应小于设计要求压力值的2倍。
实际工程中不少检测单位选用的最大加载压力刚好是设计要求承载力特征值的2倍。比如设计要求复合地基承载力特征值200kPa。最大加载压力选用设计要求的复合地基承载力特征值的2倍，即400kPa，且试验结果承载力由最大加载压力的一半控制。三台试验结果分别为：f1=200kPa ；f2=200kPa；f3=180kPa，极差(最大值与最小值之差)为20kPa，平均值为193kPa，极差与平均值之比为10%，不大于30%，则复合地基承载力特征值
fspk为：
f180kPa
spk=
200kPa+200kPa+3
=193kPa
不能满足设计要求的复合地基承载力特征值200kPa。
如果最大加载压力适当加大，比如选用设计要求的复合地基承载力特征值的2.1倍,即420kPa，做3台静载荷试验，承载力由最大加载压力的一半控制,试验结果分别为： f1=210kPa；f2=210kPa；f3=180kPa.平均值为200kPa，极差为30kPa，极差与平均值之比为15%，不大于30%，则承载力特征值为：
f210kPa+210kPa+180kPa
spk=
3
=200kPa
满足设计要求。
显然如果检测人员最大加载压力选用设计要求复合地基承载力特征值的2倍，3台试验中只要有一台稍偏低就不能满足设计要求。所以，在进行复合地基静载荷试验时，最大加载压力适当大于设计要求压力值的2倍。以防止把本来是满足设计要求的工程可能误判为不合格。
1.4 低应变桩身完整性检测试验点选择不合理
复合地基静载荷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。
低应变检测试验点选择除了注意在平面上应均匀分布外，还要注意随机选点，以保证缺陷桩统计比例的真实性。比如，某工程因机械清土不当，造成桩浅部水平断裂，随机选取143根桩进行低应变检测，发现25根桩有水平断裂缺陷，缺陷桩为检测桩的17%，又增加143根桩进行低应变检测，缺陷桩为检测桩的16.8%，目前，北京地区多用抽取桩号尾号数字来确定，比如，抽取总桩数的10%进行低应变检测，选尾号数字3，则3、13、23、33、43……即为所选被检测桩。由于桩位普遍采用电脑自动编号，采用上述方法既保证了试验点选取的随机性，又保证了分布的均匀性。
但也发现有的监理对随机选点的重要性认识不够，将旁站发现可能存在问题的桩人为选定为被检桩，这样将导致缺陷桩统计比例可能偏大，丧失真实性。为了对工程负责，及时发现施工可能发生的问题，还要保证缺陷桩统计比例真实可靠，对这些桩可以做低应变检测，以便判断这些桩是否有缺陷和什么缺陷，但不参与统计，参与统计的只能是这些桩中被随机选定的桩。
1.5 多桩型复合地基检测方案不合理
对可液化地基（或湿陷性黄土地基）一般先采用碎石桩（或挤密灰土桩）消除地基液化（或湿陷性），当建筑物荷载大时，单一碎石桩复合地基（或灰土桩复合地基）承载力不能满足设计要求，需采用CFG桩进一步加固，形成多桩型复合地基。对有两个好的桩端持力层的地基，有时需要长短CFG桩更为经济，长短CFG桩复合地基也属多桩型复合地基。为研究方便，对两种桩型的复合地基中，承载能力贡献大的称为主桩，如由CFG桩和碎石桩（灰土桩）组成的复合地基中的CFG桩，长短CFG桩复合地基中的长桩称为主桩，其余为辅桩。
对两种桩型组成的复合地基的检测，由于加载量大，一些单位采用了简易方法，即分别对两种桩型做
单桩复合地基静载荷试验，将两种桩型单桩复合地基承载力相加取平均值，作为多桩型复合地基承载力特征值。参考文献[3]的研究结果表明，相同褥垫厚度条件下，桩间土、辅桩、主桩承载力的发挥有如下关系：桩间土承载力发挥最大，辅桩次之，主桩最小。因此，分别对两种桩型做单桩复合地基静载荷试验，分别确定单桩复合地基承载力相加取平均值是不尽合理的。
载荷试验确定，无论是在设计阶段，还是复合地基竣工验收，复合地基静载荷试验结果的可靠性是至关重要的。针对目前检测发生的问题，建议： （1） 荷载板应有足够的刚度，能够很好的反映复合
地基桩土共同承担荷载的特点。
（2） 褥垫层铺设要模拟实际工程的工作性状，褥垫
层水平向应有一定的侧向力作用。
也有的如图8所示，荷载板下有一根主桩和一根辅桩，虽然置换率是对的，但难于保障荷载板均匀下沉。试验方案不合理。
建议采用图9所示的四桩复合地基检测方案，对图9所示的布桩设计，选用正方形荷载板，两根主桩和两根辅桩分别位于两个对角线上。
图8 错误的检测方案 Fig.8 Erroneous detecting scheme
（a）主辅桩间隔布桩
（b）主辅桩按排间隔布桩 图9 不同布桩条件下的检测方案 Fig.9 Detecting schemes under the different
conditions of pile layout
2 结语
CFG桩复合地基承载力应通过现场复合地基静
（3） 最大加载压力宜适当大于设计要求压力值的2
倍。
（4） 低应变检测试验点选择除了注意在平面上应
均匀分布外，还要注意随机选点，以保证缺陷桩统计比例的真实性。
（5） 多桩型复合地基宜采用四桩复合地基检测方
案，对本文讨论的布桩形式，宜选用正方形荷载板，两根主桩和两根辅桩分别位于两个对角线上。
参 考 文 献
[1] 中华人民共和国国家标准. 建筑地基基础设计规范(GB5007-2002)[S].
北京: 中国建筑工业出版社, 2002.
Code for design of building foundation (GB 5007-2002)[S], China building industry press, 2002. (in Chinese).
[2] 中华人民共和国行业标准. 建筑地基处理技术规范(JGJ79-2002)[S]. 北
京: 中国建筑工业出版社，2002.
Technical code for ground treatment of buildings(JGJ 79-2002)[S], China building industry press, 2002. (in Chinese).
[3] 孙训海. 基础刚度、褥垫层厚度对刚性桩复合地基桩土承载性状的影
响[博士学位论文][D]. 北京: 中国建筑科学研究院, 2010.
Sun Xunhai. Effect of foundation rigidity and cushion thickness on rigid pile composite foundation bearing capacity[D]. Beijing: China Academy of Building Research, 2010. (in Chinese).
[4] 闫明礼, 张东刚. CFG桩复合地基技术及工程实践[M]（第二版）．北
京：中国水利水电出版社, 2006.
Yan Mingli Zhang Donggang, CFG pile composite foundation technology and engineering practice (Second edition)[M], Beijing: China WaterPower Press, 2006. (in Chinese).
[5] 闫明礼, 申计春等. CFG桩复合地基承载力及施工检测[J], 工程勘察,
2004(5):37-39.
Yan Mingli, Shen Jichun et al., Bearing capacity and construction inspection of CFG pile composite foundation[J], Geotechnical Investigation and Surverying, 2004(5) :37-39. (in Chinese).
作者简介：罗鹏飞（1982- ），男（汉族），湖北咸宁人，中国建筑科学研究院地基所博士研究生，从事地基与基础设计与研究。 Email：luopengfei1234@yahoo.com.cn
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