CFG樁復(fù)合地基質(zhì)量檢測中的若干問題.doc

CFG樁復(fù)合地基質(zhì)量檢測中的若干問題梁建智1宋膺2李發(fā)根3張占偉4（1.陜西建工集團總公司，710003，西安；2、4.西安大地工程檢測有限公司，710003，西安；3.陜西秦洲房地產(chǎn)開發(fā)公司，710004，西安） 水泥粉煤灰碎石樁（Cement Fly-ash Gravel pile）簡稱CFG樁，自上個世紀(jì)八十年代在我國應(yīng)用以來，因其具有造價低、建筑物沉降量小等優(yōu)點迅速得到推廣，本省已大量應(yīng)用于甲、乙類住宅建筑中，但在其施工質(zhì)量檢測中存在著承載力檢測數(shù)量、樁身淺部斷裂質(zhì)量評價和樁長不足工程處理等問題值得探討。1、關(guān)于承載力檢測數(shù)量問題 CFG樁的承載力檢測數(shù)量，相關(guān)規(guī)范均規(guī)定為按總樁數(shù)的0.5%1%確定。范圍值較大。規(guī)范編者意圖，可能是具體檢測數(shù)量由檢測單位根據(jù)工程重要程度、建設(shè)場地地層情況和施工情況與有關(guān)單位協(xié)商確定。但在實際工作中，建設(shè)方為了節(jié)約投資常取下限，即按總樁數(shù)的0.5%確定承載力檢測數(shù)量與承包方（檢測方）簽訂合同；如系招標(biāo)項目，投標(biāo)方為達到“低標(biāo)中”目的，亦根據(jù)此下限做標(biāo)書。由于規(guī)范中規(guī)定的承載力檢驗項目屬重要項目，其中規(guī)定的檢測數(shù)量均指最低值，故不分建筑物重要性程度，一律按0.5%這一下限確定承載力檢測數(shù)量顯然不夠科學(xué)，如果說對丙類建筑取0.5%是合理的，則對甲乙類建筑來說，在某種程度上便存在著結(jié)構(gòu)安全隱患。 我們建議：對CFG樁承載力檢驗數(shù)量取總樁數(shù)的0.5%1%這一條款應(yīng)予細(xì)化，具體意見是：對丙類建筑取總樁數(shù)的0.5%；對乙類建筑取總樁數(shù)的0.75%；對甲類建筑取總樁數(shù)的1%；且各類建筑每個單體工程的檢驗數(shù)量不應(yīng)少于3點。2、關(guān)于樁身淺部斷裂問題 2.1規(guī)范規(guī)定和造成樁身淺部斷裂原因 建筑地基處理技術(shù)規(guī)范（JGJ 79-2002）（以下簡稱JGJ 79-2002規(guī)范）第9.3.4條規(guī)定：CFG樁施工完畢在“清土和截樁時，不得造成樁頂標(biāo)高以下樁身斷裂和擾動樁間土?！睘榇?，清土應(yīng)避免機械設(shè)備超挖，并應(yīng)預(yù)留至少50cm用人工清除，截樁則應(yīng)用鋼釬或電鋸等工具沿樁周向樁心逐次剔除，而不可用重錘猛力橫向擊打，但缺乏經(jīng)驗或為了趕進度又疏于管理的施工單位，往往因截樁不當(dāng)而使樁頂標(biāo)高以下0.5m1.5m范圍內(nèi)樁身斷裂。 2.2樁身淺部斷裂工程實例 2.2.1工程概況 某工程，位于西安市建工路與萬壽路十字西南角，地下1層地上14層，建筑面積約15000m2?？蚣艚Y(jié)構(gòu)，梁板式筏形基礎(chǔ)。建設(shè)場地地層自上而下依次為：人工填土、第四系上更新統(tǒng)風(fēng)積黃土、古土壤、中更新統(tǒng)風(fēng)積黃土及沖洪積粉質(zhì)粘土等。 該工程設(shè)計采用CFG樁復(fù)合地基，樁徑400mm，樁長12.0m，樁間距1400mm，正方形布置，樁總數(shù)880根，樁身混凝土強度等級為C25，CFG樁單樁復(fù)合地基承載力特征值fspk320kPa。 CFG樁施工采用400mm螺旋鉆成孔，C25商品混凝土灌注成樁。施工28天后采用小型挖掘機和人工聯(lián)合清土和截樁。 2.2.2施工質(zhì)量檢驗結(jié)果 (1)承載力檢驗結(jié)果 本工程采用配重堆載靜載荷試驗法檢驗CFG樁單樁復(fù)合地基承載力。共檢測5點。根據(jù)試驗結(jié)果，在最大加載量pmax=640kPa時，5個檢測點的壓板沉降量介于8.6515.66mm，在加載量p=320kPa時，5點壓板沉降量為3.897.64mm，其最大相對變形s/b=7.64/1400=0.0050.010，為此，判定該CFG樁復(fù)合地基承載力特征值fspk320kPa，滿足設(shè)計要求。 (2)樁身完整性檢測結(jié)果 本工程采用低應(yīng)變法檢測樁身完整性（采用美制PIT型樁身完整性檢測儀施測）。進行了兩次檢測。第一次按樁總數(shù)的20%檢測了176根樁，經(jīng)分析，發(fā)現(xiàn)約有10%樁的樁身波形異常，經(jīng)開挖驗證為樁身淺部斷裂，判為類樁。為保證建筑結(jié)構(gòu)安全和查清全數(shù)樁的樁身完整性情況，建設(shè)單位決定對其余未檢樁進行全數(shù)檢測。 根據(jù)低應(yīng)變法檢測結(jié)果，發(fā)現(xiàn)97根樁樁身存在淺部斷裂缺陷，占880根受檢樁的11.02%。 樁身淺部斷裂樁低應(yīng)變法檢測曲線如圖2.2.2（2）所示，波形呈低頻振蕩特性。圖2.2.2（2）樁身淺部斷裂的低應(yīng)變法檢測曲線 2.2.3樁身淺部斷裂樁的處理 根據(jù)相關(guān)規(guī)范和科技書籍中關(guān)于“樁體斷至樁頂設(shè)計標(biāo)高以下者，必須采取補救措施”的闡述，本工程對樁身淺部斷裂樁采取了如圖2.2.3所示接樁頭的方法予以處理。圖2.2.3淺部斷裂樁補強措施D-CFG樁直徑；h樁身斷裂面至樁頂設(shè)計標(biāo)高距離 2.3樁身淺部斷裂樁工程處理討論 2.3.1相關(guān)規(guī)范規(guī)定 (1)建筑地基處理技術(shù)規(guī)范（JGJ79-2002）第9.3.4條規(guī)定，“清土和截樁時，不得造成樁頂標(biāo)高以下樁身斷裂和擾動樁間土”。這里用“不得”二字，屬“嚴(yán)格”用詞。 (2)建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范（GB50202-2002）表4.13.4規(guī)定樁身完整性檢測為“一般項目”，“允許偏差或允許值及檢查方法按基樁檢測技術(shù)規(guī)范”。 (3)中國建筑工程總公司編制的建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（ZJQ00-SG-014-2006）表4.13.4規(guī)定，樁身完整性檢測為“主控項目”，并在條文說明中指出：“樁身完整性和樁長是水泥粉煤灰碎石樁復(fù)合地基設(shè)計的重要參數(shù)，本標(biāo)準(zhǔn)將其列為主控項目。”允許偏差或允許值及檢查方法按“建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范”。 (4)建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范（JGJ106-2003）條文說明第3.4.13.4.5條指出：樁身完整性和單樁承載力是兩個獨立概念?！柏Q向承載力滿足設(shè)計要求而完整性為類或類也可能存在安全和耐久性方面的隱患。如樁身出現(xiàn)水平整合型裂縫（灌注樁因擠土、開挖等原因也常出現(xiàn)）或斷裂，低應(yīng)變完整性為類或類，但高應(yīng)變完整性可能為類，且豎向抗壓承載力可能滿足設(shè)計要求，但存在水平承載力和耐久性方面的隱患。”該規(guī)范在條文說明第3.5.3條還指出：“工程基樁整體評價滿足設(shè)計要求的必要條件應(yīng)理解為：包括補強處理后復(fù)檢在內(nèi)的承載力和完整性應(yīng)全部符合要求”。 2.3.2兩種不同看法 我省當(dāng)前建筑工程界（以下簡稱業(yè)界）對CFG樁樁身淺部斷裂問題存在兩種看法，茲分述如下： (1)第一種看法：CFG樁樁身淺部斷裂問題不重要，可不進行補強處理。 此種看法認(rèn)為CFG樁樁身淺部斷裂問題不重要的理由是：GB50202-2002規(guī)范規(guī)定CFG樁質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)中樁體完整性為“一般項目”，并據(jù)此推理說既然是一般項目，則樁身完整性只須80%合格就可以了。 持此種看法認(rèn)為CFG淺部斷裂樁“如果斷裂部分無垂直方向偏移，在復(fù)合地基承載力特征值滿足設(shè)計要求的前提下，對斷裂樁體不必進行補強處理，可直接進行下道工序施工”，“這樣，既可節(jié)約建設(shè)資金，又可縮短建設(shè)工期”。 (2)第二種看法：CFG樁樁身淺部斷裂屬樁身存在明顯缺陷或嚴(yán)重缺陷，應(yīng)評價為類樁或類樁，須進行補強處理。我們支持此看法，理由如下： 1)應(yīng)該認(rèn)真執(zhí)行相關(guān)的技術(shù)規(guī)范。從本文第2.3.1條可以看出，對淺部斷裂的CFG樁是應(yīng)判定為類樁或類樁的，建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范條文說明第3.4.13.4.5條明確指出：對于、類樁，即使豎向抗壓承載力滿足設(shè)計要求，但存在水平承載力和耐久性方面的隱患，因此，從消除隱患確保建筑結(jié)構(gòu)安全角度說，對淺部斷裂的CFG樁應(yīng)進行補強處理。 2)“淺部斷裂樁問題不嚴(yán)重，可不進行處理”的論點會造成不良后果。那就是，此論點如果在某一工程項目被采用，將會有許多項目效仿，會出現(xiàn)許多淺部斷裂樁，這將是建筑工程質(zhì)量的倒退。再者，淺部斷裂樁可不處理，那么深部斷裂樁須處理否？某項建筑工程中存在許多類樁、類樁如何進行質(zhì)量驗收？該工程能評“長安杯”、“雁塔杯”、“魯班獎”否？ 3)低應(yīng)變法檢測樁身完整性方便快捷，淺部斷裂樁補強處理費用不多，耗時不長。 一位操作熟練的低應(yīng)變法檢測人員每日約可檢測100根樁。由清理樁間土或截樁造成的淺部斷裂樁的斷裂位置多在樁頂設(shè)計標(biāo)高下50150cm內(nèi)，一根補強樁樁身平均按樁徑40cm，長度100cm計，所需混凝土僅0.126m3，所以補強費用不多，耗時不長。再說，如能精心施工淺部斷裂樁是可以避免的，施工單位花費一點小錢，耽誤若干時日，對斷裂樁進行補強處理，保證了結(jié)構(gòu)安全，對職工是一個教育，同時也踐行了“質(zhì)量第一”的諾言，樹立了“質(zhì)量就是生命”的企業(yè)形象。對業(yè)界管理人員和科技人員來說，堅持執(zhí)行施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范對加強從業(yè)人員的質(zhì)量意識，提高建筑工程質(zhì)量的總體水平是大有裨益的。3、關(guān)于樁長問題 3.1概述 CFG樁當(dāng)用長螺旋鉆機械成孔時往往很難穿過圓礫或砂層，導(dǎo)致施工樁長設(shè)計樁長（以下稱樁長不足）。施工樁長原可以在鉆孔中根據(jù)設(shè)在鉆桿上的孔深標(biāo)識和灌注成樁中的混凝土用量容易發(fā)現(xiàn)，但由于施工單位管理不善，監(jiān)理人員監(jiān)督不到位或其它不正常因素而發(fā)生樁長不足缺陷。我們近年來曾發(fā)現(xiàn)兩起樁長嚴(yán)重不足事故，茲簡述其要點并討論如下： 3.2樁長不足工程實例一 3.2.1工程概況 某商住樓工程位于我省彬縣縣城公劉街，地下1層地上18層，建筑面積約44000m2.框架結(jié)構(gòu)，筏形基礎(chǔ)，擬建場地地層自上而下為： -1層雜填土：主要由建筑垃圾和煤渣組成，成份雜亂，結(jié)構(gòu)松散，層厚1.505.50m。 -2層素填土：主要由建筑垃圾和煤灰渣組成，成份雜亂，結(jié)構(gòu)松散，層厚1.505.50m。 層黃土狀土：黃褐色，具針狀孔隙，可見氧化鐵條紋，軟塑狀態(tài)，層厚4.006.30m。 層圓礫：主要由砂巖碎塊組成，一般粒徑220mm，最大粒徑約100mm，混少量卵石，稍密狀態(tài)，層厚2.305.00m，地基土承載力特征值fspk250kPa。 層砂巖：深灰色，主要礦物成份以石英、長石為主，強風(fēng)化，層厚1.202.70m，層底深度12.0015.50m，地基土承載力特征值fspk400kPa。 層砂巖：淺灰色，主要礦物成份以石英、長石為主，中等風(fēng)化，該層未穿透，最大揭露厚度12.50m，地基土承載力特征值fspk750kPa。 該工程設(shè)計采用CFG樁復(fù)合地基，樁徑400mm，有效樁長5.907.80m，且樁端須進入層砂巖500mm，樁間距1.30m，正方形布樁，樁身混凝土強度等級為C20，樁總數(shù)2029根，要求處理后的CFG樁復(fù)合地基承載力特征值fspk350kPa，單樁豎向抗壓承載力特征值Ra420kPa。 CFG樁施工采用長螺旋鉆成孔，管內(nèi)泵壓混合料成樁。施工單位自報樁長5.86.6m，且樁端進入層砂巖不小于500mm，施工28天后采用小型挖掘機和人工聯(lián)合清土和截樁。 3.2.2施工質(zhì)量檢測結(jié)果 (1)承載力檢測結(jié)果 本工程采用配重堆載靜載荷試驗法檢驗CFG樁單樁復(fù)合地基承載力。共檢測9點。根據(jù)試驗結(jié)果，各檢測點在最大加載p=700kPa時，各檢測點的壓板沉降量介于17.3130.31mm，在設(shè)計值p=350kPa時，各檢測點的壓板沉降量介于6.779.92mm，其最大相對變形值S/b=9.92/13000.0080.010，為此，判定該CFG樁復(fù)合地基承載力特征值，滿足設(shè)計要求。 (2)樁身完整性檢測結(jié)果 本工程采用低應(yīng)變法檢測樁身完整性，前后兩次共檢測610根樁，其中有278根樁，根據(jù)施工單位樁長記錄（即自報施工樁長），測得波速大于4800m/s，占受檢樁總數(shù)的45.57%；波速大于5500m/s的達92根，占受檢樁總數(shù)的15.08%，有些樁的波速則高達6000m/s以上。 3.2.3低應(yīng)變法檢測波速過高分析與開挖驗證 (1)波速過高分析 1)根據(jù)低應(yīng)變法動測理論和工程檢測實踐得知，采用低應(yīng)變法檢測樁身完整性時，波速高低與樁身材料和其密實度有關(guān)。如鋼樁波速C=5120m/s；工廠制作的高強混凝土管樁波速C=35004500m/s；混凝土灌注樁波速C=30004200m/s。而本工程采用低應(yīng)變法檢測的610根樁中有278樁的波速高于4800m/s，且有92根樁的波速高于5500m/s，可見，此檢測結(jié)果屬異常情況。 2)根據(jù)公式（式中，C波速，單位：m/s；L測點下樁長，單位：m；速度波第一峰與樁底反射波峰間的時間差，單位：ms）可知，波速與樁長成正比。CFG樁低應(yīng)變法檢測在采樣和分析中，樁長L系根據(jù)施工單位提供的施工記錄設(shè)定的。如施工記錄不真實，比如，施工記錄樁長（以下稱名義樁長）是實際樁長的n倍，則低應(yīng)變法曲線中顯示的波速（以下稱名義波速）亦為實際波速的n倍。因此，本工程低應(yīng)變法檢測中得出的高于4800m/s的波速是名義波速，并可推斷相應(yīng)的樁長為名義樁長，它比實際樁長數(shù)值大。據(jù)此，可得出這些高波速樁有“樁長不足”嫌疑。 (2)開挖驗證 根據(jù)上述分析，經(jīng)研究決定，在波速高于5000m/s（實際是名義波速）的樁中隨機抽樣選定5根樁進行開挖驗證。結(jié)果5根樁的實際樁長僅為2.70m、2.90m、3.00m、3.15m、4.00m，比施工單位提供的樁長（名義樁長）短許多，經(jīng)計算，僅為名義樁長的67%77%。 3.3樁長不足工程實例二 3.3.1工程概況 某住宅樓位于咸陽市渭城區(qū)文匯西路。地下1層，地上18層。建筑面積約19000m2。剪力墻結(jié)構(gòu)，梁筏基礎(chǔ)，建設(shè)場地地層自上而下依次為：層人工填土、層黃土、層古土壤、層粉質(zhì)粘土、層中細(xì)砂(該層砂粒級配不良，成份以長石、石英、云母等為主，中密狀態(tài)，層厚2.604.20m，地基土承載力特征值200kPa)、層粉質(zhì)粘土、層中粗砂等。 該工程設(shè)計采用CFG樁復(fù)合地基，樁身直徑400mm，有效樁長11.0m，且要求樁端穿過層中細(xì)砂進入層粉質(zhì)粘土不少于500mm，樁間距1500mm，正三角形布置，樁身混凝土強度等級C20，工程樁總數(shù)595根。設(shè)計要求處理后CFG樁復(fù)合地基承載力特征值fspk350kPa。 CFG樁施工采用長螺旋鉆機成孔，混凝土輸送泵壓灌成樁，施工樁長11.0m。 3.3.2施工質(zhì)量檢測結(jié)果 （1）承載力檢測結(jié)果 本工程進行施工質(zhì)量檢驗之初，設(shè)計單位僅要求做復(fù)合地基靜載荷試驗，不要求做單樁靜載荷試驗。根據(jù)復(fù)合地基靜載荷試驗結(jié)果，在最大加載量p=700kPa時，各檢測點的沉降量分別為：21.0729.80mm；在加載量p=350kPa時，各檢測點的沉降量介于7.6313.45mm；其最大相對變形值s/b13.45/13950.010，為此判定該CFG樁復(fù)合地基承載力特征值fspk=350kPa，滿足設(shè)計要求。 （2）樁身完整性檢測結(jié)果及分析 本工程采用低應(yīng)變法檢測樁身完整性，共檢測120根樁，其中有74根樁波速C4600m/s,占受檢樁總數(shù)的61.7%；有21根樁波速C5000m/s，占受檢樁總數(shù)的17.5%，為此，如本文第3.2.3條第(1)款所述，判定波速過高樁有“樁長不足”嫌疑。 3.3.3單樁靜載荷試驗和鉆孔驗證 根據(jù)上述對波速過高樁的分析，并因本工程樁身較長，且地下水位較高，不便進行開挖驗證，經(jīng)研究決定在波速大于5000m/s樁中隨機選兩根做單樁靜載荷試驗和采取鉆芯法對樁長進行鉆孔驗證。設(shè)計要求單樁豎向抗壓極限承載力Qu1020kN。 根據(jù)靜載荷試驗結(jié)果，兩根樁的單樁豎向抗壓極限承載力Qu僅達510kN1020kN，不滿足設(shè)計要求；根據(jù)鉆芯法檢測結(jié)果，兩根樁的樁長分別為6.30m和8.30m設(shè)計樁長11.0m，均未穿透層中細(xì)砂層。 3.4CFG樁長度不足的質(zhì)量評價和工程處理 3.4.1樁長不足的質(zhì)量評價 GB50202-2002規(guī)范第4.13.4條將CFG樁樁長列為一般項目，不允許有負(fù)偏差（即不允許長度不足）；中國建筑工程總公司標(biāo)準(zhǔn)ZJQ00-SG-014-2006第4.13.4條則把CFG