1、某工程 CFG 桩浅部缺陷的成因分析以及对复合地基承载力的影响摘 要：本文简要介绍了某工地在 CFG 桩检测工程中出现的不合格实例，对采用低应变反射法对基桩完整性的检测结果进行了分析，并通过对典型桩的单桩复合地基载荷试验，检验该缺陷类型桩对复合地基承载力的影响。 关键词：基桩 ；低应变；桩身完整性；单桩复合地基载荷试验；承载力 中图分类号：TU473.1+1 文献标识码： A 文章编号： 1 工程实例 山东某油罐罐体为立式圆形钢储罐，油罐直径为 60m，罐壁高度为19.5m，设计液位高度为 17.5m。该工程采用 CFG 桩复合地基基础，共布置 CFG 桩 739 根（砼标号 C20） ，桩径
2、 500mm，桩距 2200mm，三角形布桩，设计桩长 22.5m，设计承载力特征值要求不低于 225kPa。施工工艺采用长螺旋泵送混凝土施工，根据场地岩土工程勘察报告，场地地貌单元属于冲洪积和海积平原，勘察最大揭露深度 60.00 米范围内的地层，除表层为人工填土外，主要为第四系全新统冲洪积（Q4al+pl） 、海积（Q4m）和上更新统冲洪积（Q3al+pl） 、海积（Q3m）形成的粉土、粉质粘土及砂土层。 现场进行低应变检测工作时发现大量浅部缺陷导致的 IV 类桩，桩身完整性的不合格数量约占桩总数 20%左右，现场也对此类不合格桩进行开挖、处理。同时对两根 IV 类桩进行了单桩复合地基载荷
3、试验以验证桩身完整性对承载力的影响。 2 检测方法 2.1 测试前的准备 低应变检测现场检测前需要凿掉桩头部分的多余浮浆及其他杂物，对桩头进行磨光处理。用“角磨机”在桩头处打磨若干个面积大于传感器底面的光洁面，严禁用砂浆或混凝土等涂抹做找平处理，以保证传感器与桩头的紧密偶合，有效地接收反射波信号；保证力锤敲击处干净、平整、坚硬，有良好激振条件以便于敲击能量能更多地传到桩底，保证在不同方位进行测试。 单桩复合地基载荷试验要求试验点处标高与基础底面设计标高相同，承压板下铺设约 10cm 左右厚的砂，并压实找平。 2.2 低应变反射法 其基本原理是在桩头用锤敲击产生应力波，并以波速 C 沿桩身向下传
4、播，传播过程中应力波如遇到波阻抗 Z (Z=pCA)发生变化的界面时，如缩径、扩径、混凝土内部夹有异物或离析等，一部分应力波发生反射，回传至桩头，另一部分发生透射继续向下传播至桩底，并且在桩底处发生反射回传至桩头。这些反射波由安装在桩头的传感器(速度型或加速度型)所接收，接收到的信号经过仪器接收、放大等处理，最后得到速度或加速度时程曲线(时域曲线)，通过对曲线形态特征的分析便可进行桩身缺陷位置的判定及校核桩长等工作，对桩身完整性做出评价。当在桩顶施一脉冲冲击力，就有弹性波沿桩身向下传播，根据波动理论，介质中传播的波列到达波阻抗差异界面时，就会产生反射，设桩底反射初至时间为 T，桩长为 L，则混
5、凝土平均波速为：Vp=2L/T。对于中间缺陷桩来说，如果缺陷部位的反射初至时间为 t，则缺陷部位深度为：H=（1/2）t.Vp。缺陷（离析、扩径、缩径、夹泥、断桩等）的性质，可根据反射波的振幅、相位、频率、波列组合以及衰减历时特征，结合场地施工及地质情况做出相应评价。 2.3 单桩复合地基载荷试验 采用油压千斤顶加载，加载反力由堆载反力梁及混凝土预制块提供。承压板为方形钢制压板，面积 4.15m2（2.04m2.04m，与一根桩承担的处理面积相同） 。荷载用压力传感器测读，在承压板上对称设置 4 个位移传感器量测承压板沉降。采用慢速维持荷载法，逐级加载，每级荷载达到相对稳定后再施加下一级荷载。
6、加载分级分 10 级，单级荷载 45kPa，总加载量为 450kPa。 3 结果分析 3.1 低应变检测结果分析 该工程对现场大部分不合格桩进行了判断比较，出现了如下两种典型情况： 情况 1：明显具有不合格桩的同向多次反射波形，根据波动理论分析，介质中传播的波列到达波阻抗差异界面时，就会产生反射，设桩底反射初至时间为 T，桩长为 L，对于中间缺陷桩来说，如果缺陷部位的反射初至时间为 t，则缺陷部位深度为：H=（1/2）t.Vp，根据实测波形经分析判断，按波速 3800m/s 左右计算该桩缺陷位置，缺陷应该位于应在距离桩顶位置约 2.5m 左右。经过现场开挖验证，桩身明显存在严重断裂并有夹泥现象
7、，经过测量，缺陷位置为 2.55 米左右，与理论计算相差不大。该工程中也有些桩的曲线与以上典型曲线类似，但开挖后桩身外无明显缺陷，在经过取芯样品中发现，芯样明显存在蜂窝现象。 经现场分析原因研究，认为出现夹泥的不合格桩可能造成原因为隔桩跳打的时候打桩机对桩间土的挤压导致桩身断裂，造成有夹泥现象，或者为土建单位进行开挖时碰断桩身，导致低应变检测波形出现多次同向反射波形。判断该桩桩身完整性为 IV 类不合格桩。 情况 2：对该不合格桩的检测采用两种锤子进行现场检测，第一条曲线现场采用尼龙锤进行检测，该桩典型曲线并没有出现明显多次反射，但波形明显为异常波形，大低频频率，对同一根桩又采用铁锤进行检测，
8、在浅部位置出现了多次反射波形。采用不同采集锤，实测波形的采集效果明显不同。根据实测波形经分析判断，桩身缺陷位置应在距离桩顶位置向下 1520cm 左右，应为桩头明显空洞。经过现场开挖验证测量之后发现，缺陷位置为距离桩顶约 15cm20cm 左右，桩头明显存在严重空洞。现场分析原因研究，可能原因为打桩施工过程中，加压的排气口不通畅或者被堵住，造成桩头混凝土出现明显空洞，即空桩头的现象。同时也影响该空洞位置以下的桩身完整性判断，在判断该桩的桩身完整性为 IV 类不合格桩的同时，对空桩头以下位置的桩身完整性不能做出判断，在把空桩头处理掉之后，空桩头以下位置桩身的完整性仍需要重新检测。在该工程中对此类
9、桩，在空桩头未经过处理之前，均未做单桩复合地基载荷试验。 3.2 对典型不合格桩单桩复合地基载荷试验结果分析 对在 2.5 米左右有缺陷的两根桩，分别进行了单桩复合地基载荷试验，采用油压千斤顶加载，加载反力由堆载反力梁及混凝土预制块提供。承压板为方形钢制压板，面积 4.15m2（2.04m2.04m） 。最大试验压力不低于设计要求复合地基承载力特征值的 2 倍，取 450kPa。静载结果根据建筑地基处理技术规范 （JGJ79-2002）规定，判定它们的单桩复合地基承载力特征值。从而得出结论：载荷试验 ps 曲线均为平缓光滑曲线。在 225 kPa 试验压力下沉降分别为 3.71 mm 和 3.
10、81mm，在最大试验压力下，复合地基也未出现破坏，最大沉降为 12.88mm 和 14.75mm。两根典型桩的桩身完整性虽然判定为 IV 类，但其单桩复合地基承载力特征值不低于 225kPa，其单桩复合地基承载力仍然满足设计要求。 4 结束语 CFG 桩施工工艺中，造成桩身完整性不合格的原因是多种多样的，需要现场采集人员依靠丰富的判断经验以及熟练的处理技巧，才能得到更为清晰、直观的资料结果。根据该场地中的两根典型的 IV 类桩进行的单桩复合地基载荷试验，在该工程场地中，这两根 IV 类桩对单桩复合地基承载力的影响不大，满足该工程的单桩复合地基承载力的设计要求。 参考文献： 1 建筑地基基础设计规范(GB5007-2002)北京：中国建筑工业出版社，2002. W* Y xBn4 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. &v R(y*#c 3 建筑基桩检测技术规范（JGJ106-2003）.北京：中国建筑工业出版社，2003.
