某素混凝土桩复合地基承载力试验及结果分析

某素混凝土桩复合地基承载力试验及结果分析

李建国

天水建筑设计院甘肃天水741000

摘要：素混凝土桩的加固机理是通过置换作用，使桩和桩间土共同承担荷载，地基承载力容易满足设计要求。本文通过工程实例结果，试验承载力未能满足设计要求，分析了原因，提出了对策。

关键词：素混凝土桩；复合地基；承载力试验；结果分析

1前言

素混凝土桩是CFG桩的一种，桩身材料为素混凝土，是一种高粘结强度的刚性桩，其加固机理主要是置换作用，由于褥垫层的作用，能保证桩和桩间土共同承担外荷载及调整桩土荷载分担比，使复合地基承载力满足设计要求。素混凝土桩常采用长螺旋钻孔压灌成桩，成桩工艺成熟，方便快捷。由于发挥了天然地基承载力，与钻孔灌注桩相比，能节省较大工程造价，同时施工工期相对较短。由于上述优点，该地基处理方法在一些小高层建筑中广泛应用，产生了巨大的社会效益和经济效益。

2工程概况

2.1建筑及地层概况

某工程为为商业用途的交易市场，地上8层，框架结构。

场地地层结构为①杂填土层，层厚0.0～1.50m；②粉土层，层厚11.70～13.80m，承载力特征值fak=90kPa；③泥岩层，勘察未揭穿，最大揭露厚度6.50m，中等风化泥岩承载力特征值fak=300kPa。

建筑场地类别为Ⅱ类，无湿陷性、可液化土层分布；地下水位埋深3.50～4.10m，②粉土层为主要含水层。

2.2地基处理方案

设计采用条形基础，用长螺旋钻孔压灌素混凝土桩进行地基处理。桩径400mm，桩长12.0m，桩间距为1.30m，等边三角形布置，要求复合地基承载力特征值fspk≥300kPa，单桩竖向抗压承载力特征值Ra≥350kN，设计桩身混凝土强度等级为C25。桩基施工完毕后铺设200mm厚级配良好砂石褥垫层。

3复合地基加固效果及分析

依据规范和按设计要求，选取4个试验点进行复合地基（平板）静载荷试验，选取3根试桩进行单桩竖向抗压静载荷试验。

根据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）第7.1.5条，本工程一根桩分担的处理地基面积等效圆直径为1.37m，复合地基静载荷试验最大预估加载675kPa，单桩竖向抗压静载荷试验最大加载855kN。采用分离式油压千斤顶和高压泵站加荷，压重平台反力装置。

3.1复合地基（平板）载荷试验

1#复合地基试验点荷载加至第9级675kPa沉降稳定时，其累计沉降量为35.4mm；2#复合地基试验点荷载加至第9级675kPa沉降稳定时，其累计沉降量为69.0mm；3#复合地基试验点荷载加至第9级675kPa沉降稳定时，其累计沉降量为67.28mm，承压板周围土体开裂；4#复合地基试验点荷载加至第9级675kPa沉降稳定时，其累计沉降量为48.64m。

复合地基（平板）载荷试验p-s曲线

3.2单桩竖向静载试验

1#试桩荷载加至第7级700kN沉降稳定时，其累计沉降量为71.67mm，试桩完好；2#试桩荷载加至第9级855kN沉降稳定时，其累计沉降量为32.54mm，试桩完好；3#试桩荷载加至第8级760kN沉降稳定时，其累计沉降量为62.99mm，试桩完好。

3.3试验结论

根据4个复合地基（平板）静载荷试验点p～s曲线分析，其曲线形态为缓变型。取p～s曲线上累计沉降量s=0.008d=10.96mm对应的荷载，且不大于最大加载量1/2所对应的压力作为各试验点的承载力特征值。结果为：4个复合地基（平板）静载荷试验点承载力特征值分别为285.3kPa、311.1kPa、290.6kPa、312.7kPa。满足承载力特征值极差不超过平均值的30%，取4个试验点承载力特征值的平均值300.0kPa作为该工程复合地基的承载力特征值。

根据1#～3#试桩Q～s、s～lgt曲线形态分析：1#、3#试桩Q～s曲线形态呈缓变型，s～lgt曲线尾部未出现向下弯曲，试桩最大荷载下的累计沉降量均大于40mm，取Q～s曲线上取累计沉降量40mm所对应的荷载为单桩极限承载力，即1#试桩Qu=600.6kN，3#试桩Qu=667.9kN；2#试桩Q～s曲线形态呈缓变型，s～lgt曲线尾部也未出现明显的向下弯曲，试桩最大荷载下的累计沉降量小于40mm，取最大累计加载量为单桩极限承载力，即2#试桩Qu=855kN。3根试桩的单桩极限承载力值极差超过平均值的30%，故取1#、3#试桩的平均值作为单桩极限承载力标准值Qu=634.2kN，单桩竖向抗压承载力特征值Ra=317.1kN，不能满足设计要求。

综合各方因素（施工记录、勘察报告等）进行分析，造成1#、3#试桩沉降量大的主要原因应为桩基未进入下部稳定的持力层（③泥岩层）。

单桩竖向静载试验Q-s曲线图

4结束语

从试验结果看，原天然地基经素混凝土桩复合地基处理后，承载力有较大的提高，地基处理后的复合地基承载力特征值从地基处理前天然地基的80kPa提高到300kPa，提高了2倍多，但地基变形量较大。由于施工中控制不当，桩端未进入下部稳定的持力层（③泥岩层），造成单桩承载力不能满足设计要求。因此该种处理方法尽管设计、施工经验均很成熟，但是要重视施工控制环节，保证施工质量，才能达到设计预期效果。

参考文献

[1]《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）

[2]《复合地基技术规范》（GB/T50783－2012）

[3]《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003）