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        CFG 樁復(fù)合地基承載力試驗(yàn)施設(shè)位置分析

        2020-03-31 12:20:52姚利兵
        關(guān)鍵詞:承載力規(guī)范建筑

        姚利兵

        (陜西建工第十建設(shè)集團(tuán)有限公司,陜西 漢中723000)

        1 “復(fù)合地基”的定義及其與樁基礎(chǔ)的區(qū)別

        GB 50007—2011《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》中定義:復(fù)合地基(composite ground, composite foundation),是指部分土體被增強(qiáng)或被置換,而形成的由地基土和增強(qiáng)體共同承擔(dān)荷載的人工地基。根據(jù)復(fù)合地基荷載傳遞機(jī)理將復(fù)合地基分成豎向增強(qiáng)體復(fù)合地基和水平向增強(qiáng)復(fù)合地基2 類,又把豎向增強(qiáng)體復(fù)合地基分成散體材料樁復(fù)合地基、柔性樁復(fù)合地基和剛性樁復(fù)合地基3 種。豎向增強(qiáng)體,最常見的形式有CFG 樁、振沖碎石樁、沉管砂石樁等。

        JGJ 94—2008《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》中定義:樁基(pile foundation),是指由設(shè)置于巖土中的樁和與樁頂連接的承臺(tái)共同組成的基礎(chǔ)或由柱與樁直接連接的單樁基礎(chǔ)。根據(jù)承載性狀可分為:

        1)摩擦型樁:(1)摩擦樁:在承載能力極限狀態(tài)下,樁頂豎向荷載由樁側(cè)阻力承受,樁端阻力小到可忽略不計(jì);(2)端承摩擦樁:在承載能力極限狀態(tài)下,樁頂豎向荷載主要由樁側(cè)阻力承受。

        2)端承樁型:(1)端承樁:在承載能力極限狀態(tài)下,樁頂豎向荷載由樁端阻力承受,樁側(cè)阻力小到可忽略不計(jì);(2)摩擦端承樁:在承載能力極限狀態(tài)下,樁頂豎向荷載主要由樁端阻力承受。

        雖然都是“樁”,但根據(jù)上述概念,就可以看出復(fù)合地基和樁基礎(chǔ)中的“樁”是有非常大的區(qū)別的。前者是由“樁”和(處理后的)地基土共同承擔(dān)上部荷載,后者則完全由樁本身承擔(dān)荷載。所以,復(fù)合地基靜載荷的試驗(yàn)是應(yīng)該作用在樁與(處理后的)地基土二者之上,而不是簡(jiǎn)單的樁頂。

        2 褥墊層的作用

        JGJ 79—2012《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》中規(guī)定了“樁頂和基礎(chǔ)之間應(yīng)設(shè)置褥墊層,褥墊層厚度宜為樁徑的40%~60%”。褥墊層如此設(shè)計(jì)的原理,就是因?yàn)槿靿|層在復(fù)合地基中具有如下作用:

        1)保證樁、土共同承擔(dān)荷載,它是水泥粉煤灰碎石樁形成復(fù)合地基的重要條件。

        2)通過(guò)改變?nèi)靿|層厚度,調(diào)整樁垂直荷載的分擔(dān),通常褥墊越薄樁承擔(dān)的荷載占總荷載的百分比越高。

        3)減少基礎(chǔ)底面的應(yīng)力集中。

        4)調(diào)整樁、土水平荷載的分擔(dān),褥墊層越厚,土分擔(dān)的水平荷載占總荷載的百分比越大,樁分擔(dān)的水平荷載占總荷載的百分比越小。對(duì)抗震設(shè)防區(qū),不宜采用厚度過(guò)薄的褥墊層設(shè)計(jì)。

        5)褥墊層的設(shè)置,可使樁間土承載力充分發(fā)揮,作用在樁間土表面的荷載在樁側(cè)的土單元體產(chǎn)生豎向和水平附加應(yīng)力,水平向附加應(yīng)力作用在樁表面具有增大側(cè)阻的作用,在樁端產(chǎn)生的豎向附加應(yīng)力對(duì)提高單樁承載力是有益的。

        根據(jù)相關(guān)研究,當(dāng)褥墊層逐級(jí)施加荷載時(shí),樁-土受力可分為2 個(gè)階段:第一階段,荷載較小時(shí),土發(fā)揮了較大的承載力;第二階段,荷載逐漸增大,土達(dá)到極限承載狀態(tài),樁幾乎承擔(dān)了所有外加荷載,此時(shí)樁-土共同工作的極限承載力大于外部荷載之和(見圖1)[3]。

        圖1 樁-土分擔(dān)比例隨荷載變化曲線

        3 地基承載力試驗(yàn)施作位置

        通過(guò)前述的論證,地基承載力試驗(yàn)應(yīng)該是在褥墊層施工之后在褥墊層之上進(jìn)行,但筆者看到目前很多試驗(yàn)是直接在樁頭破除之后的樁頂做的,但這一做法卻也是可以找到規(guī)范依據(jù)的。同樣是出在JGJ 79—2012《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》,附錄B“復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)要點(diǎn)”,B.0.3 規(guī)定“試驗(yàn)應(yīng)在樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高進(jìn)行”。結(jié)合前文,可以看出這一規(guī)定是有問(wèn)題的,或者說(shuō)是不確切的。該規(guī)定的存在是本文一開始提到的分歧之根本癥結(jié)所在,但其是在附錄中出現(xiàn)而不是在正文中,又沒有相應(yīng)的條文解釋,就導(dǎo)致了不同結(jié)論的產(chǎn)生,但又無(wú)法在規(guī)范范疇內(nèi)達(dá)成一致。

        通過(guò)與多家地基檢測(cè)單位交流,其試驗(yàn)規(guī)程則是依據(jù)JGJ 340—2015《建筑地基檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》,該規(guī)范中卻并未像JGJ 79—2012《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》規(guī)范那樣明確指出試驗(yàn)位置,條文5.1.2“復(fù)合地基載荷試驗(yàn)承壓板底面標(biāo)高與設(shè)計(jì)要求標(biāo)高相一致”反而愈發(fā)增加了技術(shù)人員的困惑,“設(shè)計(jì)要求標(biāo)高”是具體哪一個(gè)標(biāo)高?大多數(shù)的設(shè)計(jì)圖紙中不會(huì)說(shuō),因?yàn)檠韵轮馐且?guī)范已有明確規(guī)定,但規(guī)范規(guī)定并不明確或有疑問(wèn)。

        5.1.2 的條文解釋也是語(yǔ)焉不詳,起不了多大作用。條文5.2.3“承壓板底面下宜鋪設(shè)100~150mm 厚度的粗砂或中砂墊層,承壓板尺寸大時(shí)取大值”,該條規(guī)定看似與本文毫無(wú)關(guān)系,但其條文解釋卻如此寫到“影響復(fù)合地基載荷試驗(yàn)的主要因素有承壓板尺寸和褥墊層厚度”。至此,答案應(yīng)該是已經(jīng)非常明確了,令人奈何的是,條文解釋并不具有法律效力。

        地基處理之后,根據(jù)GB 50202—2018《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》第3.0.4 條:“地基基礎(chǔ)工程必須進(jìn)行驗(yàn)槽,驗(yàn)槽檢驗(yàn)要點(diǎn)應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)附錄A 的規(guī)定”,進(jìn)入驗(yàn)槽程序。翻開附錄A,A.1 一般規(guī)定中A.1.2“驗(yàn)槽時(shí),現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)具備巖土工程勘察報(bào)告、輕型動(dòng)力觸探記錄(可不進(jìn)行輕型動(dòng)力觸探的情況除外)、地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)文件、地基處理或深基礎(chǔ)施工質(zhì)量檢測(cè)報(bào)告等”,以及A.3 地基處理工程驗(yàn)槽中A.3.3“對(duì)于增強(qiáng)體復(fù)合地基,應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查樁位、樁頭、樁間土情況和復(fù)合地基施工質(zhì)量檢測(cè)報(bào)告”,此時(shí)又一個(gè)矛盾出現(xiàn)了。根據(jù)前文的推斷,復(fù)合地基靜載試驗(yàn)應(yīng)在褥墊層施工之后進(jìn)行,而地基驗(yàn)槽的時(shí)候又要求2 個(gè)條件:(1)能看到樁和樁間土;(2)有承載力試驗(yàn)報(bào)告。奈何魚與熊掌不可兼得,相關(guān)建設(shè)主體單位無(wú)所適從,只能是地方特色、自由發(fā)揮了。

        4 結(jié)語(yǔ)

        筆者認(rèn)為,無(wú)論是從地基處理工藝本身還是規(guī)范制定內(nèi)含上來(lái)說(shuō),復(fù)合地基載荷試驗(yàn)都應(yīng)該是在褥墊層施工之后進(jìn)行。各地區(qū)實(shí)際操作的不同,其根源還是在相關(guān)規(guī)范的不明確性。GB 50202—2018《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》、JGJ 79—2012《建筑地基檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》等規(guī)范的相關(guān)條文再版修訂時(shí)應(yīng)該作出更正或者補(bǔ)充,以便于各相關(guān)單位正確領(lǐng)會(huì)、執(zhí)行。

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