《刚性桩复合地基检测技术规程》编制概要

张连琦　王鹏　王楠

【摘   要】   介绍了廊坊市地方标准《刚性桩复合地基检测技术规程》的编制原则和框架内容，着重对规程中的技术要点和重点条文进行了剖析。《规程》首次对褥垫层质量检测提出了具体要求；通过载荷试验快、慢速法对比试验验证了快速法在本地区的适用性，给出了收敛标准并对其应用进行了必要的限制；对常规抽检和扩大抽检作了明确区分，并对验证和扩大检测的情形进行了重新梳理；仅要求对试验检测的载荷试验结果进行统计；规定复合地基承载力特征值超过400kPa时应增加检测数量；放宽了载荷试验的卸载要求；考虑了复合地基设计等级为甲级时其承载力折减对最大加载的影响；对低应变法缺陷位置确定时要求直接采用单位工程同类桩型桩身波速平均值。

【关键词】   刚性桩；复合地基；检测

Summary for Compilation of

"Technical Specification for Testing of Rigid Pile Composite Foundation"

Zhang Lianqi， Wang Peng， Wang Nan

（Geophysical Exploration Institute of Hebei Province， Langfang 065000， China）

【Abstract】    This paper describes the compilation principles and framework contents of the Technical Specification for Testing of Rigid Pile Composite Foundation， a local standard of Langfang， and emphatically explores the technical points and key provisions in the Specification. The Specification puts forward the specific requirements for quality test of cushion for the first time. It verifies the applicability of the fast method in this region by the comparative test of the fast and slow methods in the load test， giving out the convergence criteria， imposes the necessary restrictions on its application， distinguishes the routine spot test and the expanded spot test， organizes the situations of verification and expanded test. The Specification also specifies that only the load test results are required to be counted， stipulates that the test quantity shall be increased when the eigenvalue of bearing capacity of composite foundation is higher than 400kPa， lessens the unloading requirements of load test， takes into account the influence of the bearing capacity reduction on the maximum load when the design grade of composite foundation is Grade A， and provides that the average wave velocity of the same type of pile in the unit project is required when determining the defect location with the low strain method.

【Key words】     rigid pile; composite foundation; test

〔中圖分类号〕  TU473.1+6                         〔文献标识码〕  A              〔文章编号〕 1674 - 3229（2023）02- 0091- 06

0     引言

刚性桩复合地基因其承载力高、造价低、施工速度快等优点，日益成为高层建筑普遍优先采用的地基形式。目前，廊坊地区绝大部分高层建筑普遍采用的是其中的CFG桩复合地基和素混凝土桩复合地基。这种广泛的、大规模的应用，使得对其施工质量的控制和监管面临着巨大的挑战。工程建设相关单位和政府质量监督管理部门迫切需要一部充分考虑本地区工程地质条件和检测工作实际情况，检测项目较全面，检测方法和评价标准统一、具体、有针对性的检测工作技术标准。在此背景之下，申请立项并编制完成了廊坊市地方标准《刚性桩复合地基检测技术规程》（DB1310/T282-2022）［1］（以下简称《规程》）。该《规程》已于2022年11月12日起实施。

《规程》的编制工作大体分三个阶段：第一阶段，广泛收集现行相关标准规范、图书、论文、报告等资料，经分析研究编写设计书，明确《规程》编制大纲和现场试验方案；第二阶段，在着重梳理、分析研究所收集资料的基础上，结合廊坊地区工程地质条件、多年检测工作实践经验以及现场试验结果，编写完成《规程》草案和征求意见稿；第三阶段，采用内部和外部、线上和线下的形式广泛征求各方意见，经充分讨论达成一致意见后形成送审稿，经专家评审，修改后形成报批稿。征求的意见主要来自市域内政府主管部门、勘察、设计、图审、施工、监理、检测等相关单位，具有广泛的代表性。

1     基本情况

1.1   编制原则

《规程》的编制主要遵循规范编制、实事求是、因地制宜、科学可行和一致性原则，编写过程中还考虑了以下几点。

（1）检测工作流程既要符合方法技术特点、检测工作实际，又要符合当地主管部门监管程序要求。不符合方法技术特点和检测工作实际则无法保质保量、安全顺畅完成检测工作；不符合当地主管部门监管程序要求则可能会遗漏必要的质量技术记录，最终造成无法进行验收的尴尬局面。

（2）摒弃大而全、广而粗、多而乱的思想，着重在小、精、细上做文章。作为一部专门的检测技术规程，范围小才能聚焦于主要检测项目和常用的检测方法，精益求精，不放过每一个细节才能确保检测工作顺畅、工作质量可控。

（3）创新点应从本地区工程地质条件、检测工作实际出发，具备相应的试验数据或逻辑推理性。缺少试验数据就缺少令人信服的支撑，推理不具备逻辑性就无法得到科学合理的结论。

（4）框架结构应与现行标准规范相承，整体行文统一、用词准确，避免笼统、含糊的表述，对无法确定的情形给出具有实操性的通路。

1.2   框架内容

《规程》适用于廊坊地区建筑工程刚性桩复合地基检测，其他如市政、水利、交通等工程也可作为参考。《规程》共8章2个附录120余条。

第1章“范围”阐明了《规程》的主要内容和适用范围。第2章“规范性引用文件”阐述了《规程》中明文引用的标准、规范。第3章“术语和定义”指出了《规程》所涉及的术语和定义所在的标准、规范名称。第4章“基本规定”对检测类别、检测工作流程、检测方法和检测数量、验证和扩大检测、检测报告等进行了规定。第5～8章分别明确了复合地基载荷试验、单桩载荷试验、地基土载荷试验、低应变法的一般规定和仪器设备及其安装、现场检测、检测数据分析与判定的详细要求。附录A“载荷试验记录表”和附录B“单桩载荷试验混凝土桩桩头处理”均为资料性附录，供参考。

2     《规程》的技术要点及说明

2.1   检测项目和检测方法的确定

《规程》首次将“刚性桩复合地基”概念引入检测标准，实现了与设计规范［2］的有效衔接。刚性桩复合地基是指以摩擦型刚性桩作为竖向增强体的复合地基。如钢筋混凝土桩、素混凝土桩、预应力管桩、大直径薄壁筒桩、水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）、二灰混凝土桩和钢管桩等。

目前，国家行业和地方现行检测标准规范［3-4］中，对刚性桩复合地基的常规检测项目主要是复合地基承载力、单桩承载力和桩身完整性；检测方法主要是复合地基载荷试验、单桩载荷试验和低应变法；未包含褥垫层相关检测要求，也未明确地基土承载力的检测。

考虑到刚性桩复合地基设置褥垫层时，褥垫层是刚性桩复合地基的重要组成部分，其铺填质量的好坏直接影响复合地基中桩、土承载力的正常发挥和建筑沉降大小。从复合地基整体角度出发，为避免当前褥垫层施工随意性较大、存在漏检的工程风险，《规程》首次将褥垫层质量纳入复合地基检测范畴。其检测内容主要是材料、厚度和密实度（夯填度或压实系数）三方面，《规程》第4.1.4条、第4.2.7～4.2.9条对此做出了规定。

对地基土承载力检测的相关规定，主要基于以下几种情形：一是在饱和软土中采用挤土成桩施工工艺时，超静孔隙水压力的作用可能造成桩周土强度的丧失；二是当天然地基存在特殊性岩土而具有特殊工程特性時，需要对其进行置换、压实、挤密处理，然后再进行刚性桩复合地基处理设计；三是当采用多桩型复合地基处理技术时，多桩型复合地基载荷试验可能难以实施；四是设计或许有进行地基土承载力检测的要求。因此，《规程》第4.1.4条、第4.2.5条规定，必要时尚应对地基土承载力进行检测，并对检测数量的下限作出了要求。《规程》规定的检测项目和检测方法见表1。

2.2   载荷试验快、慢速法对比

载荷试验按加载时相对沉降稳定标准的不同可分为慢速维持荷载法（慢速法）、分级加荷沉降非稳定法（快速法）或等沉降速率法。对快速法的相关规定散见于现行国家、行业标准规范［4-7］及河北、山东、广东、上海、重庆等地方标准中。为确定该快速法在廊坊地区的适用性，分别进行了30组的单桩复合地基、单桩和地基土载荷试验快、慢速法对比试验工作。各方法现场操作步骤和资料整理分别按《规程》相关章节的规定进行。

2.2.1   试验点位桩位的选取

分别选取香河、大厂、固安、廊坊市区、临空区和开发区的10个场地10个单体工程进行试验，每个场地均进行单桩复合地基、单桩和地基土三种载荷试验各3组的快、慢速法对比试验。每组对比的2个点均位于同一场地，场地工程地质条件一致。试验点（桩）位置覆盖了廊坊主要工程地质区，地层岩性以黏性土、粉土和粉细砂为主。涉及到桩的对比试验，试验前后均进行了低应变法检测，确保对比的2根桩桩身完整性类别一致。对比试验的2个点，其环境条件、试验人员和使用的仪器设备均一致。试验人员均持有地基基础检测员证书，所用仪器设备均在计量检定或校准的有效期内。

2.2.2   对比试验结果及分析

各方法对比试验的2个点，其最大加载值均为设计要求承载力特征值的2倍。在最大加载作用下，各点均未达到极限状态。按《规程》相关规定取值，2个对比点的极限承载力和承载力特征值均相同。相较于慢速法，对应的快速法试验各点累计沉降量偏小，累计用时也偏少，具体见表2。

由以上对比试验结果可见，当最大加载值为设计承载力特征值的2倍时，尽管快速法与慢速法试验时的桩土应力应变存在一定的差异（快速法累计沉降量偏小），但就验收检测而言，如果仅为确定承载力，快速法是可以在本地区应用的。这一结果与相关文献［4+6-7］研究成果一致。可以看出快速法能够明显节省试验时间，既节约试验成本，又有可能因减少昼夜温差等环境影响而提高试验观测精度。

但限于快速法理论研究程度还不够深入，对比试验数量还不完全充分，经验数据还需进一步积累等原因，参考河北省地方标准《建筑地基基礎检测技术规程》DB13（J）148-2012，当采用快速法载荷试验进行验收检测时，《规程》第4.2.2条规定：a）地基基础设计等级为乙级及以下工程；b）同一场地、同一条件下应至少有3组或一个单位工程采用慢速维持荷载法。

2.3   验收检测的抽检部位

常规验收检测进行的抽样工作，随机兼顾均匀和代表性是抽样方法的基本要求。现行国家行业规范《建筑地基检测技术规范》JGJ340-2015和河北省地方标准《建筑地基基础检测技术规程》DB13（J）148-2012在对验收检测部位选择作出规定时，从用有限的检测数量控制整个工程施工质量角度考虑，是将施工出现异常或对施工质量有异议的部位，局部岩土条件复杂可能影响施工质量的部位与设计认为重要的部位，依据前一种方法检测结果确定后一种方法的检测部位，同类地基随机均匀分布等要求并列在一起的。《规程》对此进行了区分，将常规检测抽样工作与特定的、特别的检测对象分别在第4.1.8条和第4.3.2条关于扩大检测中作出相应规定，主要考虑了以下几点。

（1）施工出现异常或对施工质量有异议的，局部岩土条件复杂可能影响施工质量的，依据前一种方法确定后一种方法需要扩大检测的要求，属于特定的、特别的检测对象，不具备常规抽样样品代表性的特性。

（2）将常规检测的抽样要求与特定的、特别的检测对象并列集中在一起表述，容易造成混乱，不利于形成统一认识，也不利于实现抽样工作的规范化、标准化。当对检测结果进行分析评价时，由于违背同一条件原则，检测数量无法满足低限要求，则必定面临无法评价的困难。

（3）当前，在廊坊地区进行刚性桩复合地基检测实践中，各地建设行政主管部门有些情况下会要求先进行100%的低应变桩身完整性检测，然后再进行载荷试验的承载力检测。这与先面后点、先普查后详查、多方法综合的检测工作原则相一致，又能充分发挥低应变法检测数量大、速度快、费用低的优势。即使不全数检测，加大低应变法检测数量，覆盖特殊的、特别的检测对象也是可行的。可见，低应变法桩身完整性检测不存在选择检测部位的难题。反而是载荷试验承载力检测，因为数量有限、费用较大、周期较长等原因，在出现特殊的、特定的检测对象时，按目前规定对其检测部位进行选择就会出现较大困难，也造成一定程度的混乱。

（4）刚性桩复合地基检测，一般先进行低应变法桩身完整性检测，再进行载荷试验承载力检测。此时，在桩的完整性类别已经摸清、对桩的施工质量有了整体把握的情况下，承载力检测抽取的样品理应包含桩身完整性类别这一属性，且复合地基和单桩载荷试验的常规抽检数量应大致体现出不同类别桩的占比。《规程》第4.1.8条明确要求根据低应变法桩身完整性检测结果，确定单桩复合地基和单桩载荷试验桩位。当进行地基土承载力检测时，也应遵照这一原则。

（5）那些特殊的、特定的对象如果仅是个别、局部存在，且设计全面考虑之后采取了相应的处理措施，则可能并不需要进行检测评价。

《规程》第4.1.9条的“同一条件”可理解为地基条件、桩长、桩身完整性类别相近，地基的基础类型、基础和桩端持力层、桩型、桩径、成孔和成桩工艺相同。

2.4   验证和扩大检测

验证检测应根据检测的目的，选择更准确可靠（或更直观）、更适宜的检测方法来进行。为体现验证检测的重要性，《规程》第4.3.1条规定承载力的验证检测应采用慢速维持荷载法。验证检测的目的是消除疑惑、确认检测结果的准确性和可靠性，宜以验证检测结果作为验收依据。对检测结果的存疑包括：检测机构对自已的检测结果有疑问或当前的检测方法无法给出合理结论的，此时也是自行验证的重新检测；工程相关参与方对检测结果提出质疑，并得到委托方支持的；检测结果和勘察报告不相符；采用的检测方法对结论的支持性不强；各方法得出的单项结论出现矛盾且无法解释的等。需要进一步说明的是，采用钻芯法对桩身混凝土实体强度进行的验证检测，不同于相关规范［7］对单桩的钻芯法检测，可按《规程》第4.3.1条的规定给出具有保证率的强度推定值。

扩大检测指的是，当按照常规检测时所选用的检测和抽样方法还不能得出相应的检测结论，或不能完全覆盖局部特殊情况时，所进行的检测方法选择范围和抽检数量的扩大。目前，国家相关行业、地方标准中关于扩大检测的规定比较分散，也不明确、具体，实施较困难。本规程对此进行了重新梳理，在《规程》第4.3.2条规定了需要进行扩大检测的6种情形：a）施工出现异常情况或对施工质量存疑时；b）局部地质条件复杂或出现异常情况时；c）承载力检测结果不符合设计要求的；d）低应变法检测出现Ⅲ、Ⅳ类桩的；e）低应变法检测结果发现Ⅱ类桩超过抽检桩总数30%的；f）低应变法检测结果发现存在浅部断裂桩的。这基本上覆盖了在本地区多年来检测工作遇到的实际情况，也达到了政府主管部门质量监管的实际要求。《规程》第4.3.3条规定，当出现需要扩大检测的情形之一时，应采用低应变法对单位工程桩进行全数检测；对承载力的扩大检测，应结合工程具体情况，经专家论证或工程相关各方确认后进行。这也是本地区日常检测过程中的常规作法。

2.5   载荷试验结果统计方法及其他

2.5.1   载荷试验结果统计方法

《规程》采用的载荷试验结果统计方法主要参考了《建筑基桩检测技术规范》JGJ106-2014。区分了试验检测和验收检测，只对试验检测结果进行统计，取消了验收检测经过统计给出单位工程复合地基、单桩或地基土承载力特征值并进行工程整体评价的要求。主要原因：一是采用统计的方式进行整体评价相当于用小样本推断大母体。而载荷试验抽检的数量有限，并非概率统计学意义上的抽样方式，与工程中具有保证率的验收结果评价是截然不同的。二是，验收检测的最大加载值一般取承载力特征值的2倍，当某个或某几个点承载力不满足设计要求时，说明其真正的极限承载力能够据实确定，且小于承载力特征值的2倍。其他点按最大加载值确定的极限承载力，只是人为给出并非据实确定，其真正的极限承载力可能要大得多。如按各试验点真正的承载力进行统计，其极差有可能会超过平均值的30%。第三，还应区分载荷试验点位的选取是常规的、均匀随机抽检，还是针对某些特定的、特别的检测对象，如将这两种检测结果放在一起进行统计是明显不合理的［8］。

为规避以上问题，在执行《规程》进行验收检测时，只要出现承载力不满足设计要求的情况，就应及时分析原因，必要时扩大检测，并提出局部或整体工程处理的建议。

2.5.2   载荷试验的其他技术规定

《规程》第4.2.3～4.2.6条对复合地基承载力特征值超过400kPa時增加检测数量的规定，要比现行河北省地方标准［4］要求的严格一些。主要原因：一是现行河北省地方标准《长螺旋钻孔泵压混凝土桩复合地基技术规程》DB13（J）/T123-2011［9］把“复合地基需要提高承载力的幅度达到4～5倍”归为“专门研究和论证”的情形之一；二是廊坊地区高层建筑刚性桩复合地基目前普遍采用长螺旋钻孔泵压混凝土桩施工工艺；三是廊坊地区浅部地层主要为新近沉积层，其天然地基承载力特征值一般在100kPa左右。

《规程》第5.3.1条、第6.3.1条和第7.3.1条对载荷试验前进行预压作出了统一的要求。第5.3.2条、第6.3.2条和第7.3.2条统一规定加荷分级宜按最大加载量或预估极限承载力等分为10级。规定“需要卸载试验数据时，卸载应分级进行”主要考虑到：卸载试验数据在承载力的确定中并不发挥作用，根据廊坊地区工程地质条件和地基检测工作实践经验，如果只是验收检测，目的也只是确定承载力，那么可不进行卸载试验。如此，在保证检测工作质量的同时也提高了检测工作效率。当需要全面考察受检对象变形特征，或者是试验检测、设计有明确要求等情况时，应进行卸载试验。

《规程》第5.1.2条、第6.1.2条和第7.1.2条对试坑尺寸，统一要求不小于承压板尺寸的3倍。第5.1.4条和第7.1.3条对复合地基和地基土载荷试验，必要时，要求对受检土层取样进行土工试验。第5.1.5条对复合地基载荷试验的最大加载压力考虑了复合地基设计等级为甲级时可能进行折减的情况。此时应明确设计要求的复合地基承载力特征值是否进行了折减，复合地基载荷试验的最大加载压力应不小于折减前复合地基承载力特征值的2倍。第5.2.2条、第6.2.3条和第7.2.2条区分了垫层和找平层，并统一规定铺设范围均应超出承压板边不少于200mm。第5.3.3条、第6.3.3条和第7.3.3条对相对沉降稳定标准，统一要求沉降速率小于0.1mm/h。第5.3.4条、第6.3.4条和第7.3.4条明确了快速法载荷试验沉降相对收敛标准为“最后15 min时间间隔的沉降增量小于相邻15 min时间间隔的沉降增量”。

2.6   低应变法桩身完整性检测

考虑到刚性桩的桩型特点、成孔、成桩施工工艺以及本地区的实际情况，采用低应变法进行桩身完整性检测时应注意把握以下几点。

（1）桩间反射信号可能因施工质量缺陷产生，但也可能由设计构造或施工工艺本身局限导致。例如：预制桩接桩处的同相反射信号、灌注桩桩身的逐渐扩径再缩回原桩径的变截面、地层硬夹层影响等。此外还应注意，相同程度的缺陷因桩周土层性质或缺陷埋深的不同，可能在实测曲线中呈现出不同的幅值。《规程》第8.4.7条对检测实践中已知、常见且容易忽视的几种在时域分析时需要注意的情况进行了明示，以引起低应变法分析人员的重视。

（2）对未配置钢筋的刚性桩，其抵抗水平荷载的能力较弱，实践中常因施工或开槽机械挤压、碰撞而产生浅部断桩。实践中，经开挖和进行单桩或复合地基载荷试验验证，该类型缺陷深度视地层情况有较大差别，一般深度在2.5倍桩径以内，缺陷性质基本为水平整合型裂缝，一般也不影响单桩承载力和复合地基承载力的正常发挥，但有可能会影响桩的耐久性。因此，对该类型桩的施工、基槽开挖应采取必要的防护措施。

（3）低应变法有理论基础和适用范围要求，考虑到桩施工的隐蔽性、复杂性，对其施工质量的影响还有许多未知因素，这些都可能会造成对低应变法实测曲线无法分析更无从解释的情况出现。如实测信号复杂，无规律；桩身截面存在渐变或多变，且变化幅度较大；按施工记录桩长计算的桩身波速值明显异常，且又缺乏可靠资料印证；预制桩2L/C时刻出现异常反射，且不能判断该反射是正常接桩反射的等。当遇到《规程》第8.4.8条规定的上述情形之一时，宜结合其他检测方法评价桩身完整性。必要时，可采用慢速法载荷试验对其承载力进行验证或扩大检测。

（4）与国家现行行业、地方标准［3-4，7］不同，在进行桩身缺陷位置计算时，《规程》第8.4.4条未采用受检桩桩身波速值，而是要求直接采用单位工程同类桩型桩身波速平均值。这是因为：一是当桩身存在缺陷时，在缺陷位置处会发生波的绕行［7］，这增加了波的整桩传播距离，延长了波的桩底反射时间，使测得的受检桩桩身波速值偏低，从而使计算得到的缺陷位置偏浅。如果缺陷桩桩身波速值偏低5%，计算的缺陷位置也将偏浅5%，即当缺陷位置为10 m时，计算值偏浅0.5m；当缺陷位置为20m时，计算值偏浅1.0m［8］。二是，虽然采用缺陷位置以上桩段的实际波速值是最为理想的，但该值的获取较为困难；而由多根Ⅰ类桩桩身波速值计算得到的单位工程同类型桩身波速平均值（见《规程》第8.4.3条），具有广泛的代表性，对提高缺陷位置的计算精度来说，是比较实际且合理的选择。

（5）基于廊坊地区地层岩性及其分布情况和检测工作实践经验，为避免后期室内分析时人为造成实测曲线的畸变，《规程》第8.4.1条规定当采用指数放大时，放大起始点与测点的间距不宜超过实际桩长的1/3，放大倍数宜小于20，放大后的信号幅值不应大于入射波幅值的一半。

3     结语

由素混凝土桩、CFG桩等刚性桩、桩周土和褥垫层三个要素共同组成的刚性桩复合地基，是目前廊坊地区高层建筑普遍优先选用的地基形式。《规程》首次将“刚性桩复合地基”概念引入检测标准，实现了与设计规范的有效衔接；首次将褥垫层施工质量纳入检测范畴，既符合理论实际，又完善、弥补了现行相关标准、规范的不足。

《规程》从本地区工程地质条件、检测工作实践出发，对快速法载荷试验进行了研究，有利于该方法的进一步推广应用；通过梳理分析分散于国家现行行业和地方标准、规范中的相关条文，对验收检测抽检部位、验证和扩大检测、载荷试验结果统计方法、低应变法桩身完整性检测等相关重点内容作出了多处创新性的规定，达到了协调统一、清晰明确、切实可行的编制目标。

《规程》的编制和实施，填补了本地区刚性桩复合地基检测技术标准的空白，有效改变本地区地基基础检测标准的滞后局面，回应了本地区质量监管部门和工程参建各方的迫切需要，必将进一步促进检测工作规范化、标准化，促进本地区检测行业健康发展，更好地为本地区工程建设质量保驾护航。

［参考文献］

［1］ DB1310/T282-2022，刚性桩复合地基检测技术规程［S］.

［2］ GB/T50783-2012，复合地基技术规范［S］.

［3］ JGJ340-2015，建筑地基检测技术规范［S］.

［4］ DB（13）J148-2012，建筑地基基础检测技术规程［S］.

［5］ GB50021-2001（2009年版），巖土工程勘察规范［S］.

［6］ TB10018-2018，铁路工程地质原位测试规程［S］.

［7］ JGJ106-2014，建筑基桩检测技术规范［S］.

［8］ 张连琦，胡中硕.对CFG桩复合地基验收检测结果评价的讨论［J］.河北勘察设计，2022（1）：32-33.

［9］ DB13（J）/T123-2011，长螺旋钻孔泵压混凝土桩复合地基技术规程［S］.

[收稿日期]   2022-12-12

[作者简介]   张连琦（1972- ），男，河北省地球物理勘查院高级工程师，研究方向：岩土工程勘察、检测。