某CFG桩HC桩软基处理检测方案

PAGE19-客专CFG桩、PHC桩软基处理检测方案××××××质量检测有限公司××××年××月××日一、前言1、CFG桩简介：CFG桩（CementFly-askGravelpiles）是水泥粉煤灰碎石桩的简称，是近年来发展起来的一种新型的地基处理方法，目前已作为国家重点科研成果向全国推广。CFG桩是由碎石、石屑、粉煤灰掺适量水泥加水拌合，用振动（锤击）沉管打桩机或其它成桩机具制成的一种低标号的桩体，其主要用来加固地基，和被挤密的桩间土一起，通过褥垫层形成CFG桩复合地基共同承担上部荷载。CFG桩复合地基具有承载力提高幅度大、变形模量大、沉降变形小的特点，用于建筑物对地基承载力和变形要求高的地基是比较理想的。CFG桩用振动沉管打桩机成桩，由于不放钢筋笼，施工速度快，工期短，质量容易控制；并能利用工业废料（粉煤灰），变废为宝，经济实用，比一般振动（锤击）沉管灌注桩和钻孔灌注桩造价都低得多。CFG桩虽然在地基处理中具有以上优势，但在施工过程中如施工工艺控制不严、施工方法不当，也容易出现一些质量问题，如：①施工过程中拔管速度太快可能造成缩径或断桩，太慢有可能造成桩端一段范围的桩体水泥含量较少，桩体强度降低；②连续施打可能造成的缺陷是桩径被挤扁或缩径，应采取隔桩跳打法施工；配合比控制不严，坍落度控制不合理，碎石质量的好坏，均有可能造成桩身出现空洞和断桩；④粉煤灰混凝土投料不足，容易出现缩径或断桩现象。2、PHC桩简介：PHC桩是一种在工厂批量预制的高强度预应力管桩。采用静压和锤击两种工艺施工，将桩植入土层中，用来加固地基，与被挤密的桩间土一起形成复合地基共同承担上部荷载。PHC桩的单位承载力造价是各种桩型中较低的，且综合HYPERLINK"/Economic/"经济效益指标也好于其他桩型。随着PHC管桩的广泛HYPERLINK""应用和HYPERLINK"/fazhan/"发展，以及人们对它的HYPERLINK"/"理论研究和工程实践的不断积累，PHC桩的施工技术会不断得到提高。PHC桩在软土地基处理中，虽然具有综合HYPERLINK"/Economic/"经济效益好的优势，但在施工过程中，如施工工艺控制不严、施工方法不科学，也容易出现桩体移位、桩身上浮、桩身倾斜、桩身断裂等现象。静压法施工预应力管桩属于挤土类型，往往由于沉桩时使桩四周的土体结构受到扰动，改变了土体的应力状态，产生挤土效应；桩基施工过程中焊接时间过长；桩的接头较多而且焊接质量不好或桩端停歇在硬夹层；施工HYPERLINK"/"方法与施工顺序不当，每天成桩数量太多、压桩速率太快、布桩过多过密等，都会加剧挤土效应。也有可能是某一土层的不排水抗剪强度低、压缩性高，桩在静压过程中，桩入土体使其产生冲剪破坏，同时对桩周围土体进行排挤，孔隙水受此冲剪挤压形成不均匀水头，产生巨大的超孔隙水压力，而上部杂填土层未做清理，使土体向上的应力无法释放，加大了地基土的侧向应力。在施工过程中，相邻的桩会产生横向位移和桩身上浮，严重时，会出现断桩现象。主要原因有下列几方面：a、桩入土后，遇到大块坚硬障碍物，把桩尖挤向一侧。b、两节桩或多节桩施工时，相接的两桩不在同一轴线上，产生了曲折。c、桩数较多，土饱和密实，桩间距较小，在沉桩时土被挤到极限密实度而向上隆起，相邻的桩被浮起。d、在软土地基施工较密集的群桩时，由于沉桩引起的孔隙水压力把相邻的桩推向一侧或浮起。二、工程概况客运专线许昌段软土地基处理采用CFG桩和PHC桩,为保证桩基施工质量及软土地基处理效果,应对桩身质量及复合地基承载能力进行相关的项目检测。三、检测方法依据《客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准》铁建设[2005]160号及《铁路工程基桩检测技术规程》（TB10218-2008）的有关要求，本次采用的检测方法见表1。检测方法及适用范围表1序号检测方法适用范围检测项目1低应变反射波法法适用于CFG桩桩、PHC桩、混凝土灌注注桩及其他预预制打入桩桩检测桩身完整性性，判定桩桩身缺陷的的类型、缺缺陷的程度度及缺陷的的位置范围围2竖向抗压静载荷荷试验适用于CFG桩桩、PHC桩、混凝土灌注注桩及其他桩桩①确定单桩或桩--土复合地地基竖向抗抗压极限承承载力。②判定单桩或桩--土复合地地基竖向抗抗压承载力力是否满足足设计要求求。③通过桩身内力及及变形测试试，测定桩桩材侧、桩桩端阻力。④验证高应变法的的单桩竖向向抗压承载载力检测结结果。3钻芯法适用于CFG桩桩及其他混混凝土灌注注桩①检测桩身质量情情况，如桩桩身材料胶结状状况、有无无气孔、松松散或断桩桩等，桩身身强度是否否符合设计计要求。②检测桩端持力层层的岩土性性状(强度)和厚度是是否符合设设计或规范范要求。③检测施工记录桩桩长是否真真实。④验证无损检测（低低应变法、声声波透射法法等）结果果是否准确确。四、检测依据1、《铁路工程基桩检测技术规程》TB10218-20082、《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002五、检测频率根据《客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准》铁建设[2005]160号及《铁路工程基桩检测技术规程》（TB10218-2008）的有关要求进行。1、低应变反射波法检测数量：总桩数的10%。2、静载荷试验检测数量：总桩数的2‰，且每批不少于3根。3、钻芯法检测数量：根据需要，对检测不合格桩进行复核。当用上述方法检测出不合格桩，应按不合格桩数量的双倍数量进行扩大检测。六、抽样方案1、施工质量有疑问的桩；2、设计方认为重要的桩；3、局部地质条件出现异常的桩；4、施工工艺不同的桩；5、采用低应变法等无损检测，桩身完整性被判为Ⅱ类及以下的桩；6、除上述规定外，同类型桩宜均匀随机分布。七、检测仪器设备1、低应变检测仪：RSM-PRT型；带宽10～12000Hz；A/D转换精度24位；采样间隔10～65536。2、传感器：加速度传感器，SY-3型，灵敏度150pc/m.s-2。3、地质勘探钻：XY-1型（最大钻进深度100m）4、静载荷测试仪：RSM-JCⅢ型；全自动加载和数据采集。5、位移传感器：最大量程50mm；精度优于0.01mm。5、油压千斤顶：1000kN、2000kN。6、电动油泵：ZBY-500B型；额定工作压力100MPa。7、其他：电脑、打印机等八、检测人员1、现场检测技术负责人：1名，由具有多年丰富桩基础检测经验，具有中级及以上技术职称专业技术人员担任。2、现场检测技术人员：5名，由具有多年丰富桩基础检测经验，具有中级技术职称的人员担任。3、配合人员：民工若干名。九、检测工作程序1、检测工作的程序框图，见图1进行：图1检测工作程序框图十、检测前的准备工作1、调查、收集有关资料1）收集被检测工程的岩土工程勘察资料、桩基设计图纸、施工记录；了解施工工艺和施工中出现的异常情况。2）进一步明确委托方的具体要求。3）检测项目现场实施的可行性。2、检测前应对仪器设备检查调试。3、检测仪器设备应经国家授权的计量部门计量，计量检定合格后方可投入使用，始终确保所使用的仪器设备在计量检定周期的有效期内。4、其他准备工作：如水、电、桩头处理、场地平整、安全防护设施等。十一、现场检测（一）低应变反射波法1、受检桩应符合下列规定：1）桩身强度至少达到设计强度的70%，且不小于15MPa。2）桩头的材质、强度、截面尺寸应与桩身基本等同。3）桩顶面应平整、密实，并与桩轴线基本垂直。a.桩顶条件和桩头处理好坏直接影响测试信号的质量。灌注桩应凿去桩顶浮浆或松散、破损部分，并露出坚硬的混凝土表面；桩顶表面应平整干净且无积水；妨碍正常测试的桩顶外面主筋应割掉。对于预应力管桩，当法兰盘与桩身混凝土之间结合紧密时，可不进行处理，否则，应采用电锯将桩头锯平。b.当桩头与承台或垫层相连时，相当于桩头处存在很大的截面阻抗变化，对测试信号会产生影响。因此，测试时桩头应与混凝土承台断开；当桩头侧面与垫层相连时，除非对测试信号没有影响，否则应断开。2、测试参数设定应符合下列规定：1）时域信号记录的时间段长度应在2/c时刻后延续不少于5ms；幅频信号分析的频率范围上限不应小于2000Hz。2）设定桩长应为桩顶测点至桩底的施工桩长，设定桩身截面积应为施工截面积。3）桩身波速可根据本地区同类型桩的测试值初步设定。4）采样时间间隔或采样频率应根据桩长、桩身波速和频域分辨率合理选择；时域信号采样点数不宜少于1024点。5）传感器的设定值应按计量检定结果设定。3、测量传感器安装和激振操作应符合下列规定：1）传感器安装应与桩顶面垂直；用耙合剂（黄油、石膏等）粘结时，应具有足够的粘结强度。传感器用藕合剂粘结时，粘结层应尽可能薄；必要时可采用冲击钻打孔安装方式，但传感器底安装面应与桩顶面紧密接触。2）实心桩的激振点位置应选择在桩中心，测量传感器安装位置宜为距桩中心2/3半径处；空心桩的激振点与测量传感器安装位置宜在同一水平面上，且与桩中心连线形成的夹角宜为900，激振点和测量传感器安装位置宜为桩壁厚的1/2处。3）激振点与测量传感器安装位置应避开钢筋笼的主筋影响。4）激振方向应沿桩轴线方向。5）瞬态激振应通过现场敲击试验，选择合适重量的激振力锤和锤垫，宜用宽脉冲获取桩底或桩身下部缺陷反射信号，宜用窄脉冲获取桩身上部缺陷反射信号。6）传感器的粘贴处和激振点应打磨平整。4、信号采集和筛选应符合下列规定：1）根据桩径大小，桩心对称布置2～4个检测点；每个检测点记录的有效信号数不宜少于3个。2）检查判断实测信号是否反映桩身完整性特征。3）不同检测点及多次实测时域信号一致性较差，应分析原因，增加检测点数量。4）信号不应失真和产生零漂，信号幅值不应超过测量系统的量程。5、检测数据的分析与判定1）波速计算：当桩长已知、桩底反射信号明确时，在地质条件、设计桩型、成桩工艺相同的基桩中，选取不少于5根Ⅰ类桩的桩身波速值按下式计算其平均值：a.完整桩的波速计算：或式中(图2)：c——桩身材料的一维应力波纵波波速（m/s），简称波速；L——测点下桩的长度（m）；Δt——桩底反射波峰值与入射波峰值的时刻差（s）；Δf——幅值谱上完整桩相邻峰值间的频率差（Hz）。被检工程的桩身材料平均波速值为5根以上完整桩的波速平均值。b.桩身缺陷位位置的算：：或或式中：———场区同条条件桩平均均波速；——桩身第j个缺陷陷的距离((m)；——桩身第j个缺陷陷的首次反反射波峰与与入射波波波峰对应的的时差(s)；——同一缺陷两相邻邻峰间频差差。2）检测结果判定：：完整性分类及判判别标准：：见表2和表3。桩身完整整性分类表表表2桩身完整性类别别分类原则Ⅰ桩身完整Ⅱ桩身有轻微缺陷陷，不会影影响桩身结结构承载力力的正常发发挥Ⅲ桩身有明显缺陷陷，对桩身身结构承载载力有影响响Ⅳ桩身存在严重缺缺陷，应进进行工程处处理桩身完整整性判定标标准表3类别时域信号特征幅频信号特征Ⅰ时刻前无缺陷反反射波，有有桩底反射射波。桩底谐振峰排列列基本等间间距，其相相邻频差Ⅱ时刻前出现轻微微缺陷反射射波，有桩桩底反射波波。桩底谐振峰排列列基本等间间距，其相相邻频差，轻轻微缺陷产产生的谐振振峰与桩底底谐振峰之之间的频差差＞。Ⅲ有明显缺陷反射射波，其他他特征介于于Ⅱ类和Ⅳ类之间。Ⅳ时刻前出现严重重缺陷反射射波或周期期性反射波波，无桩底底反射波；；或因桩身浅部严严重缺陷使使波形呈现现低频大振振幅衰减振振动，无桩桩底反射波波。缺陷谐振峰排列列基本等间间距，其相相邻频差＞＞，无桩底底谐振峰；；或因桩身浅部严严重缺陷只只出现单一一谐振峰，无无桩底谐振振峰。注：对同一场地地、地质条条件相近、桩桩型和成桩桩工艺相同同的基桩，因因桩端部分分桩身阻抗抗与持力层层阻抗相匹匹配导致实实测信号无无桩底反射射波时，可可按本场地地同条件下下有桩底反反射波的其其他桩实测测信号判定定桩身完整整性类别。（二）单桩承载载力竖向静静载荷试验验1、基本要求1）试桩的成桩工艺艺和质量控控制标准应应与工程桩桩一致。2）桩顶部宜高出试试坑底面，试试坑底面宜宜与桩承台台底标高一一致。混凝凝土桩头加加固可按下下列规定执执行：3）混凝土桩应先凿凿掉桩顶部部的破碎层层和软弱混混凝土；4）桩头顶面应平整整，桩头中中轴线与桩桩身上部的的中轴线应应重合；5）桩头主筋应全部部直通至桩桩顶混凝土土保护层之之下，各主主筋应在同同一高度上上；6）距桩顶1倍桩径径范围内，宜宜用厚度为为3～5mm的钢板板围裹或距距桩顶1.5倍桩径范范围内设置置箍筋，间间距不宜大大于1000mm。桩顶顶应设置钢钢筋网片2～3层，间距60～100mmm；7）桩头混凝土强度度等级宜比比桩身混凝凝土提高1～2级，且不不得低于C30；8）高应变法检测的的桩头测点点处截面尺尺寸应与原原桩身截面面尺寸相同同。9）混凝土强度应达达到设计强强度。10）成桩休止时间间应满足表4所规定的时时间。成桩休休止时间表4土的类型休止时间(d))砂土7粉土10粘性土非饱和15饱和25注：对于泥浆护护壁灌注桩桩，宜适当当延长休止止时间。2、试验方法简介1）采用堆载、慢速速维持荷载载法进行。静载荷试验提供反力装置见图2所示。图2:静载荷试验提供供反力装置置图2）试验最大荷载载为设计荷荷载的2.0倍，试桩每每级荷载增增量按试验验最大荷载载的十分之之一确定，加加荷前进行行预压，卸卸荷量每级级为加荷量量的两倍，共共分5级卸荷。3）测读时间：①加载：每次加载后后测读时间间为：第5、15、30、45、60minn测读桩顶顶沉降量，以以后每隔330minn测读一次次，直至桩桩顶沉降量量达到相对对稳定标准准，进行下下一级加载载。②卸载：每级卸载后后测读1h，按第15、30、60minn测读桩顶顶沉降量后后，即可卸卸下一级荷荷载。荷载载卸至零后后，测读桩桩顶残余沉沉降量，维维持时间为为3h,测读时间间为第15、30minn，以后每每隔30mmin测读读一次。2、试桩沉降相对稳稳定标准每一小时内的桩桩顶沉降量量不超过00.1mmm，并连续续出现两次次（从分级级荷载施加加后第30minn开始，按1.55h连续三次次每30minn的沉降观观测值计算算）。当桩顶沉降速率率达到相对对稳定标准准时，再施施加下一级级荷载。3、终止加载条件当出现下列情况况之一时，即即可终止加加载：①试桩荷载达到设设计要求的的最大加载载量；②试桩在某级荷载载作用下，桩桩顶沉降量量大于前一一级荷载作作用下沉量量的5倍；注：当桩顶沉降降能相对稳稳定且总沉沉降量小于于40mm时，宜宜加载至桩桩顶总沉降降量超过40mm。③试桩在某级荷载载作用下，桩桩顶沉降量量大于前一一级荷载作作用下沉降降量的2倍，且经24h尚未达到到相对稳定定标准；④当工程桩作锚桩桩时，锚桩桩上拔量已已达到允许许值；⑤当荷载-沉降曲曲线呈缓变变型时，可可加载至桩桩顶总沉降降量超过60～80mm；在特特殊情况下下，可根据据具体要求求加载至桩桩顶累计沉沉降量超过过80mm。试桩总沉降量大大于40mmm。4、数据分析与结结果判定1）确定单桩竖向抗抗压承载力力时，应绘绘制竖向荷荷载-沉降()、沉降-时间对数数()曲线，需需要时也可可绘制其他他辅助分析析所需曲线线。2）单桩竖向抗压极极限承载力力可按下列列方法综合合分析确定定：a.根据沉降随随荷载变化化的特征确确定：对于于陡降型曲曲线，取其其发生明显显陡降的起起始点对应应的荷载值值。b.根据沉降随随时间变化化的特征确确定：取曲曲线尾部出出现明显向向下弯曲的的前一级荷荷载值。c.当试桩在某级荷载载作用下，桩桩顶沉降量量大于前一一级荷载作作用下沉降降量的2倍，且经24h尚未达到到相对稳定定标准时，取前一级荷载值。d.对于缓变型型曲线可根根据沉降量量确定，宜宜取40mmm对应的的荷载值；；当桩长大大于40mm时，宜考考虑桩身弹弹性压缩量量；对直径径大于或等等于8000mm的桩桩，可取00.05DD(D为桩桩端直径))对应的荷荷载值。注：当按上述四四款判定桩桩的竖向抗抗压承载力力未达到极极限时，桩桩的竖向抗抗压极限承承载力应取取最大试验验荷载值。3）单桩竖向抗压极极限承载力力统计值的的确定应符符合下列规规定：a.参加统计的的试桩结果果，当满足足其极差不不超过平均均值的300%时，取其其平均值为为单桩竖向向抗压极限限承载力。b.当极差超过过平均值的的30%时，应分分析极差过过大的原因因，结合工工程具体情情况综合确确定，必要要时可增加加试桩数量量。c.对桩数为33根或3根以下的的柱下承台台，或工程程桩抽检数数量少于33根时，应应取低值。d.单位工程同同一条件下下的单桩竖竖向抗压承承载力特征征值应按单单桩竖向抗抗压极限承承载力统计计值的一半半取值。（三）复合地基承载力竖竖向静载荷荷试验1、基本要求1）本试验方法适用用于单桩复复合地基载载荷试验和和多桩复合合地基载荷荷试验。2）被检桩桩身强强度应达到到设计要求求。3）复合地基载荷试试验用于测测定承压板板下应力主主要影响范范围内复合合土层的承承载力和变变形参数。4）复合地基载荷试试验承压板板应具有足足够刚度。单单桩复合地地基载荷试试验的承压压板可用圆圆形和方形形，面积为为一根桩承承担的处理理面积；多多桩复合地地基载荷试试验的承压压板可用方方形或矩形形，其尺寸寸按实际桩桩数所承担担的处理面面积确定。桩桩的中心((或形心)应与承压板板中心保持持一致，并并于荷载作作用点相重重合。5）承压板底面标高高应与桩顶顶设计标高高相适应。承承压板底面面下宜设粗粗砂或中砂砂垫层，垫垫层厚度取取50～150mmm，桩身身强度高时时宜取大值值。试验标标高处的长长度和宽度度，应不小小于承压板板尺寸的33倍。基准准梁的基点点应设在试试坑之外。6）试验前应采取措措施，防止止试验场地地地基土含含水量变化化或地基土土扰动。以以免影响试试验结果。2、试验方法简介介1）采用堆载、慢速速维持荷载载法进行。2）最大加载压力不不应少于设设计要求压压力值的22倍，加荷等等级可分为为8～12级。3）每加一级荷载前前后应各读读记压板沉沉降量一次次，以后每每半个小时时读记一次次。当一小小时内沉降降增量小于于0.1mmm时，即即可加下一一级荷载。4）卸荷级数可为加加载级数的的一半，等等量进行，每每卸一级，间间隔半小时时，读记回回弹量，待待卸完全部部荷载后间间隔三小时时读记总回回弹量。3、终止试验条件件当出现下列现象象之一时可可终止试验验：1）沉降急剧增大，土土被挤出或或压板周围围出现明显显的隆起；；2）承压板的累计沉沉降量已大大于其宽度度或直径的的6%；3）当达不到极限荷荷载，而最最大加载压压力已大于于设计要求求压力值的的2倍。4、复合地基承载力力特征值的的确定1）当压力一沉降曲曲线上极限限荷载能确确定，而其其值不小于于对应比例例限界的22倍时，可可取比例限限界；其值值小于对应应比例限界界的2倍时，可可取极限荷荷载的一半半；2）当压力-沉降曲曲线是平缓缓的光滑曲曲线时，可可按相对变变形确定；；a.对砂石桩、振振冲桩复合合地基或强强夯置换墩墩：当以粘粘性土为主主的地基，可可取S/BB或S/D等于于0.0ll5所对应的的压力(S为载荷试试验承压板板的沉降量量；B和D分别为承压板宽度度和直径，当当其值大于于