余 呈 水
(福建省建筑科学研究院,福建 福州 350002)
CFG桩低应变法检测的探讨
余 呈 水
(福建省建筑科学研究院,福建 福州 350002)
结合工程实例,论证了低应变法对CFG桩检测的适用性,从力锤和检测时间选择两方面,分析了CFG桩低应变检测过程中应注意的问题,并总结了CFG桩常见曲线形式的判别经验,对以后的工程检测有借鉴意义。
低应变法,CFG桩,力锤,检测时间
CFG桩是英文Cement Fly-ash Grave的缩写,意为水泥粉煤灰碎石桩,由碎石、石屑、砂、粉煤灰掺水泥加水拌和,用各种成桩机械制成的可变强度桩。通过调整水泥掺量及配比,其强度等级在C5~C25之间变化,是介于刚性桩与柔性桩之间的一种桩型。CFG桩和桩间土一起,通过褥垫层形成CFG桩复合地基共同工作,故可根据复合地基性状和计算进行工程设计。CFG桩一般不用计算配筋,并且还可利用工业废料粉煤灰和石屑作掺和料,进一步降低了工程造价,近年来得到了广泛的应用。
关于本桩型的检测,在《建筑地基处理技术规范》中规定:水泥粉煤灰碎石桩地基竣工验收时,承载力检验应采用复合地基载荷试验。规范中同时规定:试验数量宜为总桩数的0.5%~1%,这个比例对于抽样来说是小样本,不能全面代表工程的质量。而钻芯法对于小直径的CFG桩容易偏出桩外,且由于CFG桩通常的强度小于混凝土灌注桩,芯样采取率一般较低,加上检测费用较高,所以只能少量用于CFG桩检测。因此,要对CFG桩进行较全面的检测,低应变法是比较好的选择,这也是《建筑地基处理技术规范》要求的。
《建筑地基处理技术规范》中规定了,应抽取不少于总桩数的10%的桩进行低应变动力试验,检测桩身完整性。但具体检测方法、标准在本规范中就没有体现。一般,只能参照《建筑基桩检测技术规范》进行检测,但该规范是针对要求检测桩具有15 MPa的检测强度才能检测。事实上,很多CFG桩设计的28 d强度并没有要求15 MPa以上,有的为10 MPa,有的甚至只要求5 MPa,更何况,因为工期原因,施工后不一定能等到28 d才检测,这样就更加不能满足15 MPa的检测要求。
虽然在强度上经常不能满足主要为混凝土桩制订的《建筑基桩检测技术规范》的要求,但当CFG桩弹性模量与桩周土是有明显差别时,还是符合低应变中一维线弹性杆件的理论依据,只是波速变异性大一些。而波速的影响,通过同一场地的试验比较可以部分消除。
很多情况下,采用低应变法可以较好地检测出CFG桩的桩身完整性及缺陷位置,在一定的准确度范围内推算桩长。但对于一些缺陷,曲线不能清晰地判别时,应当结合其他检测方法进行验证,且部分验证的结果,如果要推广到整个场地的判别,须采用较大的样本,按统计原则慎重使用。
2.1 力锤的选择
目前,基桩低应变法检测的激振设备普遍使用的是力锤、力棒,力棒主要是用于大直径长桩。而力锤的选择要根据CFG桩的设计强度进行。当CFG桩的设计强度较低时,宜选择能产生高频窄脉冲的铝合金锤、铁锤结合部的橡胶垫层进行检测。否则,整个钟型脉冲过宽,难以识别浅部甚至中部的缺陷。而如果CFG的设计强度足够高,达到15 MPa以上时,其弹性模量基本接近混凝土桩,采用常规的尼龙锤效果良好。
2.2 检测时间的选择
对钢混凝土桩,《建筑基桩检测技术规范》中规定15 MPa以上可进行检测,而对CFG桩,如果设计强度通常低于C15,即使设计为C15,也是要28 d龄期才能达到,这往往与工期要求是矛盾的。通过上面的分析,我们认为,只要CFG桩的弹性模量与桩周土有较明显的差别就可以尝试检测。所以,检测时间就要根据强度、气候状况、桩周土情况进行估算。如果现场检测曲线杂乱,重复性差、不能分辨缺陷及桩底,则需要过一段时间再次检测。通过一些桩的实测数据的总结,在南方地区可按表1估计检测时间。
表1 CFG桩检测时间估算值
下面针对几种与常规钢混凝土桩不同的CFG桩常见的曲线形式,结合工程实例,总结判别经验,供同行参考。
3.1 曲线形式1
类似常规钢混凝土完整桩的曲线。
如图1所示,其波速在合理范围,在桩底有反射波,应当判别为Ⅰ类桩。但如果比较钢混凝土桩,会发现,其脉冲宽度较常规的混凝土桩要略宽,入射波后紧跟的反相过冲也较大,但这是由于CFG桩本身的强度及特性引起的,不应求全责备。
3.2 曲线形式2
入射脉冲宽,但在桩中—下部有一段平直段,且存在桩底反射。
如图2所示,如果是对常规混凝土桩,此曲线应该认为浅部有缺陷,甚至明显缺陷,但对CFG桩开挖检测后,发现此类入射脉冲宽,但有桩底反射的CFG桩并没有明显缺陷,甚至没有轻微缺陷,是完整桩,可根据情况判别为Ⅰ类或Ⅱ类桩。
3.3 曲线形式3
类似常规混凝土浅部明显缺陷桩的曲线(大波浪)。
如图3所示,这种类型的曲线在设计强度较低的CFG桩中经常出现,按常规钢混凝土桩,应该进行开挖砍桩处理,然后复测。如果每根都这样处理,一是经济上负担很重,二是开挖的部分桩侧阻力被显著削弱了,也影响桩的正常使用。经多根桩的开挖检查,浅部并未发现明显缺陷,开挖砍去部分后曲线还是如此,钻取的芯样也没有明显缺陷。说明,此类曲线的CFG桩,若设计强度本身就比较低,大部分情况下并没有明显缺陷,可根据情况进行开挖、钻芯验证,结合设计要求,综合进行判别,或建议采用其他方法验证。注意,此类型的波形需仔细鉴别,波形入射脉冲上升段和下降段基本对称,尾部偏离零线并不明显,才可纳入此类别。
3.4 曲线形式4
浅部明显缺陷桩(非对称大波浪)。
如图4所示,这种类型的曲线波形需仔细鉴别,波形入射脉冲上升段和下降段不对称,尾部偏离明显,为典型的浅部明显或严重缺陷,应当开挖检查,砍桩至曲线改善为正常为止。若曲线持续得不到改进,应当建议其他检测方式验证。
1)CFG桩复合地基竣工验收时,承载力检验应采用复合地基载荷试验。规范中同时规定:试验数量宜为总桩数的0.5%~1%,这个比例对于抽样来说是小样本,不能全面代表工程的质量。当CFG桩弹性模量与桩周土是有明显差别时,可采用低应变法对CFG桩进行普查。
2)针对CFG桩的特点,选择合适的力锤、检测时间对检测数据的可靠性非常重要。
3)针对CFG桩的特点,入射脉冲较宽引起的一系列曲线的变化应当有所了解,若无法取得合理数据时,应当进行其他检测方法的辅助验证。
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Discussion on low strain integrity texting detection of CFG pile
Yu Chengshui
(FujianAcademyofBuildingResearch,Fuzhou350002,China)
On the basis of practical engineering, demonstrate the applicability of the low strain integrity texting detection of CFG pile. The problems of the force hammer and the detection time should be paid more attention in the low strain detection process of CFG pile. And summarized the distinguish experience of common form of CFG pile. And some useful proposals of detection in engineering are also suggested.
low strain integrity texting detection, CFG pile, force hammer, detection times
1009-6825(2017)02-0093-03
2016-11-03
余呈水(1983- ),男,助理工程师
TU473.16
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