CFG樁復(fù)合地基檢測(cè)技術(shù)與數(shù)值分析的工程實(shí)踐與理論探究一、引言1.1研究背景與意義隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加速，各類(lèi)工程建設(shè)如高層建筑、橋梁、道路等蓬勃發(fā)展，對(duì)地基的承載能力和穩(wěn)定性提出了更高要求。在復(fù)雜的地質(zhì)條件下，傳統(tǒng)的天然地基往往難以滿足工程需求，地基處理技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。CFG樁復(fù)合地基作為一種高效、經(jīng)濟(jì)的地基處理方式，在近幾十年得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。CFG樁（CementFly-ashGravelPile）即水泥粉煤灰碎石樁，是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘結(jié)強(qiáng)度樁，與樁間土、褥墊層一起構(gòu)成復(fù)合地基。其具有施工速度快、工期短、造價(jià)低、承載力提高幅度大等顯著優(yōu)點(diǎn)，在各類(lèi)工程中展現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。在高層建筑領(lǐng)域，CFG樁復(fù)合地基能夠有效提高地基承載力，滿足上部結(jié)構(gòu)對(duì)地基強(qiáng)度和變形的嚴(yán)格要求，保障建筑的安全與穩(wěn)定；在橋梁工程中，它可用于處理橋頭軟土地基，減少橋頭跳車(chē)現(xiàn)象，提高行車(chē)舒適性；在道路工程里，能增強(qiáng)道路地基的穩(wěn)定性，減少路面沉降和開(kāi)裂，延長(zhǎng)道路使用壽命。盡管CFG樁復(fù)合地基在工程實(shí)踐中取得了大量成功應(yīng)用，但在實(shí)際工程中，由于地質(zhì)條件的復(fù)雜性、施工工藝的多樣性以及設(shè)計(jì)理論的不完善等因素，其性能表現(xiàn)仍存在一定的不確定性。檢測(cè)工作是確保CFG樁復(fù)合地基質(zhì)量和安全的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過(guò)有效的檢測(cè)手段，可以準(zhǔn)確評(píng)估樁身完整性、樁體強(qiáng)度以及復(fù)合地基承載力等關(guān)鍵參數(shù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的質(zhì)量問(wèn)題，為工程質(zhì)量控制提供科學(xué)依據(jù)。數(shù)值分析則為深入理解CFG樁復(fù)合地基的工作機(jī)理和力學(xué)特性提供了有力工具，通過(guò)建立合理的數(shù)值模型，可以模擬不同工況下復(fù)合地基的應(yīng)力-應(yīng)變分布、荷載傳遞規(guī)律以及變形發(fā)展過(guò)程，預(yù)測(cè)其性能表現(xiàn)，為工程設(shè)計(jì)提供優(yōu)化建議。因此，開(kāi)展CFG樁復(fù)合地基的檢測(cè)及數(shù)值分析研究，對(duì)于提高工程質(zhì)量、保障工程安全、推動(dòng)地基處理技術(shù)的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和理論價(jià)值。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀CFG樁復(fù)合地基自問(wèn)世以來(lái)，受到了國(guó)內(nèi)外學(xué)者和工程技術(shù)人員的廣泛關(guān)注，在檢測(cè)方法和數(shù)值分析方面取得了豐碩的研究成果。國(guó)外對(duì)CFG樁復(fù)合地基的研究起步相對(duì)較早，在檢測(cè)技術(shù)上，較早地應(yīng)用了靜載荷試驗(yàn)、動(dòng)力觸探試驗(yàn)等傳統(tǒng)檢測(cè)手段，并不斷完善其測(cè)試方法和數(shù)據(jù)分析理論。例如，在靜載荷試驗(yàn)中，對(duì)加載方式、加載速率以及穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)等方面進(jìn)行了深入研究，以獲取更準(zhǔn)確的地基承載力和變形特性數(shù)據(jù)。在數(shù)值分析領(lǐng)域，國(guó)外學(xué)者利用有限元、邊界元等數(shù)值方法，對(duì)CFG樁復(fù)合地基的力學(xué)行為進(jìn)行模擬分析。通過(guò)建立精細(xì)化的數(shù)值模型，考慮樁土相互作用、材料非線性以及復(fù)雜的邊界條件，研究復(fù)合地基在不同荷載工況下的應(yīng)力分布、變形規(guī)律以及破壞模式。一些研究成果為CFG樁復(fù)合地基的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供了重要的理論支持。國(guó)內(nèi)對(duì)CFG樁復(fù)合地基的研究和應(yīng)用發(fā)展迅速。在檢測(cè)方法方面，不僅廣泛應(yīng)用了國(guó)外成熟的檢測(cè)技術(shù)，還結(jié)合國(guó)內(nèi)工程實(shí)際情況進(jìn)行了創(chuàng)新和改進(jìn)。除了常規(guī)的靜載荷試驗(yàn)、低應(yīng)變檢測(cè)、動(dòng)力觸探試驗(yàn)外，還發(fā)展了一些具有針對(duì)性的檢測(cè)技術(shù)，如高應(yīng)變動(dòng)力測(cè)試技術(shù)，用于檢測(cè)樁身完整性和單樁豎向抗壓承載力，提高了檢測(cè)效率和準(zhǔn)確性。近年來(lái)，隨著無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，諸如地質(zhì)雷達(dá)、聲波透射法等也逐漸應(yīng)用于CFG樁復(fù)合地基檢測(cè)中，能夠更全面地檢測(cè)樁身內(nèi)部缺陷和樁土界面情況。在數(shù)值分析方面，國(guó)內(nèi)學(xué)者利用多種數(shù)值軟件，如ANSYS、ABAQUS、FLAC3D等，對(duì)CFG樁復(fù)合地基進(jìn)行了大量的模擬研究。通過(guò)數(shù)值模擬，深入探討了樁長(zhǎng)、樁徑、樁間距、褥墊層厚度等因素對(duì)復(fù)合地基承載特性和變形特性的影響規(guī)律，為工程設(shè)計(jì)參數(shù)的優(yōu)化提供了依據(jù)。部分研究還考慮了復(fù)雜地質(zhì)條件、上部結(jié)構(gòu)與地基的共同作用等因素，使數(shù)值模型更貼近工程實(shí)際，進(jìn)一步提升了數(shù)值分析結(jié)果的可靠性和實(shí)用性。盡管?chē)?guó)內(nèi)外在CFG樁復(fù)合地基的檢測(cè)及數(shù)值分析方面取得了顯著成果，但仍存在一些不足之處有待完善。在檢測(cè)方法上，目前的檢測(cè)技術(shù)在某些復(fù)雜地質(zhì)條件下，如深厚軟土層、巖溶地區(qū)等，檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性仍有待提高。不同檢測(cè)方法之間的相互驗(yàn)證和綜合分析還不夠完善，缺乏統(tǒng)一的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)體系，導(dǎo)致在實(shí)際工程中檢測(cè)結(jié)果的可比性和一致性較差。在數(shù)值分析方面，雖然現(xiàn)有的數(shù)值模型能夠較好地模擬CFG樁復(fù)合地基的基本力學(xué)行為，但對(duì)于一些復(fù)雜的物理現(xiàn)象，如樁土之間的粘結(jié)滑移、材料的時(shí)效特性以及地震等動(dòng)力荷載作用下的響應(yīng)等，模擬的準(zhǔn)確性還有待進(jìn)一步提升。數(shù)值模型中的參數(shù)選取大多依賴于經(jīng)驗(yàn)和室內(nèi)試驗(yàn)，與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況存在一定偏差，如何更準(zhǔn)確地獲取和確定模型參數(shù)，提高數(shù)值模擬的精度，仍是需要深入研究的問(wèn)題。1.3研究?jī)?nèi)容與方法1.3.1研究?jī)?nèi)容本文針對(duì)CFG樁復(fù)合地基檢測(cè)及數(shù)值分析展開(kāi)研究，具體內(nèi)容如下：CFG樁復(fù)合地基檢測(cè)方法研究：系統(tǒng)梳理和分析目前常用的CFG樁復(fù)合地基檢測(cè)方法，包括靜載荷試驗(yàn)、低應(yīng)變檢測(cè)、動(dòng)力觸探試驗(yàn)等。詳細(xì)闡述每種檢測(cè)方法的基本原理、適用范圍、操作流程以及數(shù)據(jù)處理和分析方法。通過(guò)實(shí)際工程案例，對(duì)比不同檢測(cè)方法的優(yōu)缺點(diǎn)和檢測(cè)效果，為工程實(shí)踐中合理選擇檢測(cè)方法提供參考依據(jù)。實(shí)際工程案例檢測(cè)數(shù)據(jù)分析：選取典型的CFG樁復(fù)合地基工程案例，收集現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)，包括樁身完整性檢測(cè)數(shù)據(jù)、樁體強(qiáng)度檢測(cè)數(shù)據(jù)以及復(fù)合地基承載力檢測(cè)數(shù)據(jù)等。對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，研究CFG樁復(fù)合地基在實(shí)際工程中的質(zhì)量狀況和性能表現(xiàn)，找出影響檢測(cè)結(jié)果的主要因素。運(yùn)用統(tǒng)計(jì)分析方法，對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)特征分析，如均值、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)等，評(píng)估檢測(cè)數(shù)據(jù)的離散性和可靠性，為工程質(zhì)量控制和驗(yàn)收提供科學(xué)依據(jù)。數(shù)值模型建立與參數(shù)選?。夯谟邢拊碚?，利用專業(yè)數(shù)值分析軟件（如ANSYS、ABAQUS等）建立CFG樁復(fù)合地基的數(shù)值模型。詳細(xì)介紹模型的建立過(guò)程，包括幾何模型的構(gòu)建、單元類(lèi)型的選擇、材料參數(shù)的定義以及邊界條件的設(shè)定等。結(jié)合工程實(shí)際情況，合理選取數(shù)值模型中的參數(shù)，如樁土材料的彈性模量、泊松比、密度等，以及樁土相互作用的參數(shù)，如樁土界面的粘結(jié)強(qiáng)度、摩擦系數(shù)等。通過(guò)參數(shù)敏感性分析，研究不同參數(shù)對(duì)數(shù)值模擬結(jié)果的影響規(guī)律，確定對(duì)復(fù)合地基力學(xué)性能影響較大的關(guān)鍵參數(shù)，為數(shù)值模型的優(yōu)化和模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性提供保障。數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析：運(yùn)用建立的數(shù)值模型，對(duì)實(shí)際工程案例中的CFG樁復(fù)合地基進(jìn)行數(shù)值模擬分析，得到復(fù)合地基在不同荷載工況下的應(yīng)力-應(yīng)變分布、荷載傳遞規(guī)律以及變形發(fā)展過(guò)程等結(jié)果。將數(shù)值模擬結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，驗(yàn)證數(shù)值模型的合理性和有效性。通過(guò)對(duì)比，找出數(shù)值模擬與實(shí)際工程之間的差異，分析差異產(chǎn)生的原因，進(jìn)一步改進(jìn)和完善數(shù)值模型，提高數(shù)值模擬的精度和可靠性。基于數(shù)值模擬結(jié)果，深入研究CFG樁復(fù)合地基的工作機(jī)理和力學(xué)特性，為工程設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供理論支持。1.3.2研究方法本文綜合運(yùn)用多種研究方法，確保研究的全面性、科學(xué)性和可靠性，具體方法如下：文獻(xiàn)研究法：廣泛查閱國(guó)內(nèi)外關(guān)于CFG樁復(fù)合地基檢測(cè)及數(shù)值分析的相關(guān)文獻(xiàn)資料，包括學(xué)術(shù)期刊論文、學(xué)位論文、研究報(bào)告、工程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等。對(duì)這些文獻(xiàn)進(jìn)行系統(tǒng)梳理和分析，了解該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)以及存在的問(wèn)題，為本文的研究提供理論基礎(chǔ)和研究思路，避免重復(fù)性研究，同時(shí)借鑒前人的研究成果和經(jīng)驗(yàn)，指導(dǎo)本文的研究工作。案例分析法：選取具有代表性的CFG樁復(fù)合地基實(shí)際工程案例，深入了解工程的地質(zhì)條件、設(shè)計(jì)參數(shù)、施工工藝以及檢測(cè)情況等。通過(guò)對(duì)實(shí)際工程案例的詳細(xì)分析，獲取現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)和實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，真實(shí)地反映CFG樁復(fù)合地基在實(shí)際應(yīng)用中的性能表現(xiàn)和存在的問(wèn)題。以實(shí)際案例為基礎(chǔ)，進(jìn)行檢測(cè)方法的應(yīng)用研究和數(shù)值模型的驗(yàn)證分析，使研究成果更具實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，能夠直接指導(dǎo)工程實(shí)踐。理論研究法：深入研究CFG樁復(fù)合地基的加固機(jī)理、檢測(cè)方法的基本原理以及數(shù)值分析的理論基礎(chǔ)。運(yùn)用土力學(xué)、材料力學(xué)、彈性力學(xué)等相關(guān)學(xué)科的理論知識(shí)，對(duì)CFG樁復(fù)合地基的力學(xué)行為進(jìn)行理論推導(dǎo)和分析，建立相應(yīng)的理論模型和計(jì)算公式。通過(guò)理論研究，揭示CFG樁復(fù)合地基的工作機(jī)理和荷載傳遞規(guī)律，為檢測(cè)方法的優(yōu)化和數(shù)值模型的建立提供理論依據(jù)，使研究成果具有堅(jiān)實(shí)的理論支撐。數(shù)值模擬法：利用有限元分析軟件，建立CFG樁復(fù)合地基的數(shù)值模型，對(duì)其在不同工況下的力學(xué)性能進(jìn)行數(shù)值模擬分析。通過(guò)數(shù)值模擬，可以直觀地觀察復(fù)合地基的應(yīng)力-應(yīng)變分布、變形發(fā)展過(guò)程以及樁土相互作用等情況，深入研究各種因素對(duì)復(fù)合地基性能的影響規(guī)律。數(shù)值模擬法能夠彌補(bǔ)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的局限性，如試驗(yàn)成本高、周期長(zhǎng)、難以控制變量等問(wèn)題，快速、高效地獲取大量的模擬數(shù)據(jù)，為研究提供豐富的信息資源，同時(shí)也可以對(duì)不同設(shè)計(jì)方案進(jìn)行模擬比較，為工程設(shè)計(jì)的優(yōu)化提供參考依據(jù)。二、CFG樁復(fù)合地基概述2.1CFG樁復(fù)合地基的組成與工作原理CFG樁復(fù)合地基主要由CFG樁、樁間土和褥墊層三部分構(gòu)成。CFG樁是其核心增強(qiáng)體，由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成，具有較高的粘結(jié)強(qiáng)度，其強(qiáng)度等級(jí)一般在C7-C25之間。通過(guò)調(diào)整水泥用量和配合比，可根據(jù)工程實(shí)際需求靈活改變樁體強(qiáng)度。樁間土是指CFG樁周?chē)奶烊坏鼗馏w，在復(fù)合地基中，樁間土與CFG樁共同承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)傳來(lái)的荷載。褥墊層則是鋪設(shè)在樁頂與基礎(chǔ)之間的散體粒狀材料層，通常采用中砂、粗砂、級(jí)配砂石或碎石等材料，厚度一般在150-300mm之間。其工作原理基于樁土共同承載和荷載傳遞機(jī)制。在荷載作用下，由于CFG樁的強(qiáng)度和模量遠(yuǎn)大于樁間土，樁頂應(yīng)力顯著高于樁間土表面應(yīng)力，形成樁土應(yīng)力差。這種應(yīng)力差使得樁能夠?qū)⒋蟛糠趾奢d向深層地基傳遞，從而有效減少樁間土所承擔(dān)的荷載。同時(shí)，樁間土在樁的側(cè)向約束作用下，其強(qiáng)度和承載能力也得到一定程度的提高。褥墊層在其中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，它不僅能夠協(xié)調(diào)樁土變形，通過(guò)自身的壓縮變形來(lái)調(diào)節(jié)樁與樁間土的差異沉降，避免樁頂應(yīng)力集中；還能調(diào)整荷載分配，將上部荷載按照一定比例合理地傳遞到樁體和樁間土上，確保樁土共同受力。例如，在某高層建筑的CFG樁復(fù)合地基中，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，在建筑物施工過(guò)程中，隨著上部荷載的逐漸增加，CFG樁承擔(dān)了約60%-70%的荷載，而樁間土承擔(dān)了剩余的30%-40%荷載，二者相互協(xié)同，共同保障了地基的穩(wěn)定性和承載能力。在地基處理過(guò)程中，CFG樁的成樁方式對(duì)其工作性能也有重要影響。常見(jiàn)的成樁方式有振動(dòng)沉管成樁和長(zhǎng)螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓混合料成樁。振動(dòng)沉管成樁通過(guò)振動(dòng)錘的振動(dòng)將樁管沉入土中，然后灌注混合料成樁，這種方式適用于粉土、黏性土及素填土地基，在成樁過(guò)程中，振動(dòng)作用可使樁周土得到一定程度的擠密，提高樁間土的密實(shí)度和強(qiáng)度。長(zhǎng)螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓混合料成樁則是利用長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)鉆孔至設(shè)計(jì)深度，然后通過(guò)鉆桿中心管將混合料泵送至孔內(nèi)成樁，該方法適用于黏性土、粉土、砂土等地基，以及對(duì)噪聲或泥漿污染要求嚴(yán)格的場(chǎng)地，其成樁過(guò)程對(duì)樁周土的擾動(dòng)較小，能夠較好地保持樁周土的原始結(jié)構(gòu)和性能。不同的成樁方式在不同的地質(zhì)條件下，對(duì)CFG樁復(fù)合地基的工作性能和承載特性產(chǎn)生不同的影響，在實(shí)際工程中，需要根據(jù)具體的地質(zhì)條件和工程要求選擇合適的成樁方式。2.2CFG樁復(fù)合地基的特點(diǎn)與應(yīng)用范圍CFG樁復(fù)合地基具有諸多顯著特點(diǎn)，使其在各類(lèi)工程中得到廣泛應(yīng)用。從特點(diǎn)方面來(lái)看，CFG樁復(fù)合地基的承載力提升效果顯著。由于CFG樁自身強(qiáng)度較高，能將上部荷載有效傳遞至深層土體，與樁間土共同作用，大幅提高地基的承載能力。在一些地基承載力較低的區(qū)域，通過(guò)合理設(shè)計(jì)CFG樁復(fù)合地基，可使地基承載力提高2-3倍，滿足高層建筑、大型工業(yè)廠房等對(duì)地基承載力的嚴(yán)格要求。其變形較小，能夠有效控制地基沉降。樁體與樁間土協(xié)同工作，且樁體模量較大，使得復(fù)合地基在荷載作用下的變形得到有效約束。在某高層住宅工程中，采用CFG樁復(fù)合地基后，地基的最終沉降量控制在30mm以內(nèi)，遠(yuǎn)低于規(guī)范允許的沉降值，保障了建筑物的穩(wěn)定性和安全性。此外，該復(fù)合地基還具備經(jīng)濟(jì)性良好的特點(diǎn)。CFG樁材料中大量使用粉煤灰等工業(yè)廢料，降低了水泥用量，同時(shí)樁體不配筋，減少了鋼材使用量，從而降低了工程造價(jià)。與傳統(tǒng)的樁基礎(chǔ)相比，CFG樁復(fù)合地基可節(jié)省造價(jià)20%-30%，在保證工程質(zhì)量的前提下，為建設(shè)項(xiàng)目節(jié)省了大量資金。在應(yīng)用范圍上，CFG樁復(fù)合地基在工業(yè)與民用建筑領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。對(duì)于高層建筑，CFG樁復(fù)合地基能夠提供足夠的承載力，滿足上部結(jié)構(gòu)的荷載要求，確保建筑的穩(wěn)定性。在多層建筑中，它也能有效處理軟弱地基，提高地基性能，減少地基處理成本。在工業(yè)廠房建設(shè)中，針對(duì)大型設(shè)備基礎(chǔ)對(duì)地基承載力和變形的嚴(yán)格要求，CFG樁復(fù)合地基同樣能發(fā)揮良好的作用。在道路橋梁工程方面，CFG樁復(fù)合地基常用于處理橋頭軟土地基。在橋梁與道路連接部位，軟土地基容易導(dǎo)致橋頭跳車(chē)現(xiàn)象，影響行車(chē)安全和舒適性。通過(guò)采用CFG樁復(fù)合地基，可增強(qiáng)地基強(qiáng)度，減少地基沉降，有效緩解橋頭跳車(chē)問(wèn)題。在道路路基處理中，尤其是在軟土地區(qū)的道路建設(shè)中，CFG樁復(fù)合地基能夠提高路基的穩(wěn)定性，防止路面出現(xiàn)開(kāi)裂、塌陷等病害，延長(zhǎng)道路使用壽命。在市政工程領(lǐng)域，如城市廣場(chǎng)、地下停車(chē)場(chǎng)等建設(shè)中，CFG樁復(fù)合地基也得到了大量應(yīng)用。這些工程對(duì)地基的承載能力和變形控制有一定要求，CFG樁復(fù)合地基能夠滿足其需求，同時(shí)由于其經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)，成為一種較為理想的地基處理方式。三、CFG樁復(fù)合地基檢測(cè)方法3.1靜載試驗(yàn)法3.1.1試驗(yàn)原理與設(shè)備靜載試驗(yàn)法是一種直接且可靠的檢測(cè)CFG樁復(fù)合地基承載力和變形特性的方法，其試驗(yàn)原理基于在樁頂或承壓板上逐級(jí)施加豎向荷載，模擬建筑物實(shí)際承受的荷載情況。隨著荷載的增加，地基土和CFG樁共同承擔(dān)荷載并產(chǎn)生相應(yīng)的沉降變形。通過(guò)精確測(cè)量各級(jí)荷載作用下的沉降量，得到荷載-沉降關(guān)系曲線，進(jìn)而依據(jù)相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，確定復(fù)合地基的承載力特征值以及變形參數(shù)。在試驗(yàn)過(guò)程中，所使用的設(shè)備主要包括加載裝置、反力裝置和沉降觀測(cè)裝置。加載裝置通常采用油壓千斤頂，其具有加載穩(wěn)定、易于控制的特點(diǎn)。千斤頂?shù)募虞d能力應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)最大加載量進(jìn)行合理選擇，確保能夠滿足試驗(yàn)要求。反力裝置常見(jiàn)的有壓重平臺(tái)反力裝置、錨樁反力裝置以及錨樁壓重聯(lián)合反力裝置等。壓重平臺(tái)反力裝置是通過(guò)在平臺(tái)上堆放重物（如砂袋、鐵塊等）來(lái)提供反力，要求壓重量不少于預(yù)定最大試驗(yàn)荷載的1.2倍，且壓重應(yīng)在檢測(cè)前一次加上，并均勻穩(wěn)固地放置于平臺(tái)上。錨樁反力裝置則是利用錨樁的抗拔力來(lái)提供反力，適用于試驗(yàn)荷載較大且場(chǎng)地條件允許設(shè)置錨樁的情況。沉降觀測(cè)裝置一般采用百分表或位移傳感器，其精度要求較高，通常百分表的精度為0.01mm，位移傳感器的精度可達(dá)0.001mm。這些觀測(cè)裝置安裝在承壓板或樁頂上，用于準(zhǔn)確測(cè)量在各級(jí)荷載作用下的沉降量。為了保證觀測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，觀測(cè)裝置的安裝應(yīng)牢固、穩(wěn)定，避免受到外界因素的干擾。例如，在某高層建筑的CFG樁復(fù)合地基靜載試驗(yàn)中，采用了壓重平臺(tái)反力裝置，堆載材料為砂袋，總壓重量達(dá)到了試驗(yàn)最大荷載的1.5倍。油壓千斤頂?shù)募虞d量程為5000kN，滿足了試驗(yàn)加載要求。在承壓板上均勻布置了4個(gè)百分表，用于觀測(cè)沉降量。通過(guò)這些設(shè)備的合理選擇和安裝，確保了靜載試驗(yàn)的順利進(jìn)行，為準(zhǔn)確獲取復(fù)合地基的性能參數(shù)提供了保障。3.1.2試驗(yàn)步驟與數(shù)據(jù)處理試驗(yàn)前，需對(duì)試驗(yàn)場(chǎng)地進(jìn)行平整處理，確保承壓板能夠平穩(wěn)放置。根據(jù)設(shè)計(jì)要求和相關(guān)規(guī)范，確定試驗(yàn)的最大加載量、加載級(jí)數(shù)以及加載速率等參數(shù)。在樁頂或承壓板上安裝好沉降觀測(cè)裝置，并進(jìn)行初始讀數(shù)記錄。加載過(guò)程采用逐級(jí)等量加載方式，分級(jí)荷載一般為最大加載量或極限承載力的1/10，其中第一級(jí)可取分級(jí)荷載的2倍。每施加一級(jí)荷載后，按照規(guī)定的時(shí)間間隔測(cè)讀沉降量。通常在加荷前后各讀計(jì)承壓板沉降量一次，之后每半小時(shí)讀記一次。當(dāng)一小時(shí)內(nèi)沉降量小于0.1mm時(shí)，認(rèn)為沉降已趨于穩(wěn)定，可施加下一級(jí)荷載。卸載過(guò)程同樣分級(jí)進(jìn)行，每級(jí)卸載量取加載時(shí)分級(jí)荷載的2倍，逐級(jí)等量卸載。每卸一級(jí)荷載，間隔半小時(shí)讀記回彈量，待卸完全部荷載后，間隔三小時(shí)讀記總回彈量。在數(shù)據(jù)處理方面，根據(jù)試驗(yàn)過(guò)程中記錄的各級(jí)荷載和對(duì)應(yīng)的沉降量數(shù)據(jù)，繪制荷載-沉降（P-S）曲線和沉降-時(shí)間（S-lgt）曲線。通過(guò)對(duì)P-S曲線的分析，確定復(fù)合地基的承載力特征值。一般情況下，當(dāng)P-S曲線有明顯的比例界限時(shí)，取該比例界限所對(duì)應(yīng)的荷載為復(fù)合地基的承載力特征值；當(dāng)P-S曲線無(wú)明顯比例界限時(shí)，可根據(jù)相對(duì)變形值來(lái)確定，如取沉降值s=0.01d（d為荷載板直徑或邊長(zhǎng)）所對(duì)應(yīng)的荷載值作為該檢測(cè)點(diǎn)的單樁復(fù)合地基承載力特征值，同時(shí)特征值不應(yīng)大于最大加載值的一半。S-lgt曲線則用于分析沉降隨時(shí)間的變化規(guī)律，判斷地基的穩(wěn)定性。以某實(shí)際工程為例，在該工程的CFG樁復(fù)合地基靜載試驗(yàn)中，共進(jìn)行了10級(jí)加載，最大加載量為1200kPa。通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制的P-S曲線如圖1所示。從圖中可以看出，在加載初期，P-S曲線近似呈線性關(guān)系，隨著荷載的增加，曲線逐漸變緩。當(dāng)荷載達(dá)到800kPa時(shí)，曲線出現(xiàn)了明顯的拐點(diǎn)，此時(shí)對(duì)應(yīng)的沉降量為15mm。根據(jù)規(guī)范要求，取沉降值s=0.01d（d為承壓板直徑，此處d=2m）即s=20mm所對(duì)應(yīng)的荷載值作為承載力特征值，經(jīng)計(jì)算，該檢測(cè)點(diǎn)的復(fù)合地基承載力特征值為750kPa，滿足設(shè)計(jì)要求。同時(shí)，通過(guò)S-lgt曲線分析可知，在各級(jí)荷載作用下，沉降隨時(shí)間的變化逐漸趨于穩(wěn)定，表明地基具有較好的穩(wěn)定性。[此處插入P-S曲線和S-lgt曲線圖片，圖片來(lái)源：實(shí)際工程案例]3.1.3案例分析某商業(yè)綜合體項(xiàng)目，其地基采用CFG樁復(fù)合地基進(jìn)行處理。該項(xiàng)目場(chǎng)地地質(zhì)條件復(fù)雜，上部為厚度不等的雜填土和粉質(zhì)黏土，下部為粉砂和細(xì)砂層。設(shè)計(jì)要求復(fù)合地基承載力特征值達(dá)到350kPa。在工程施工完成后，選取了3個(gè)具有代表性的試驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行靜載試驗(yàn)。試驗(yàn)采用壓重平臺(tái)反力裝置，加載設(shè)備為5000kN的油壓千斤頂，沉降觀測(cè)采用精度為0.01mm的百分表。按照試驗(yàn)步驟，逐級(jí)加載至最大加載量700kPa。試驗(yàn)結(jié)果顯示，3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的荷載-沉降曲線形態(tài)基本相似。在加載初期，沉降量隨荷載增加近似呈線性增長(zhǎng)，當(dāng)荷載達(dá)到400kPa左右時(shí)，曲線斜率開(kāi)始逐漸減小，表明地基土的變形模量有所增加。繼續(xù)加載至最大荷載時(shí)，3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的沉降量分別為25mm、28mm和26mm。根據(jù)規(guī)范確定復(fù)合地基承載力特征值的方法，取沉降值s=0.01d（d為承壓板邊長(zhǎng)，此處d=1.5m，s=15mm）所對(duì)應(yīng)的荷載值。經(jīng)分析，3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的復(fù)合地基承載力特征值分別為380kPa、370kPa和375kPa，均大于設(shè)計(jì)要求的350kPa。通過(guò)本次靜載試驗(yàn)結(jié)果可知，該商業(yè)綜合體項(xiàng)目的CFG樁復(fù)合地基施工質(zhì)量良好，能夠滿足設(shè)計(jì)對(duì)地基承載力的要求。這為后續(xù)工程的順利開(kāi)展提供了有力保障，同時(shí)也驗(yàn)證了靜載試驗(yàn)法在評(píng)估CFG樁復(fù)合地基質(zhì)量和承載性能方面的有效性和可靠性。若試驗(yàn)結(jié)果不滿足設(shè)計(jì)要求，則需要進(jìn)一步分析原因，如樁身質(zhì)量問(wèn)題、樁間距不合理、樁長(zhǎng)不足等，并采取相應(yīng)的處理措施，如補(bǔ)樁、調(diào)整樁間距或增加樁長(zhǎng)等，以確保地基的安全性和穩(wěn)定性。3.2動(dòng)力觀測(cè)法3.2.1試驗(yàn)原理與設(shè)備動(dòng)力觀測(cè)法的試驗(yàn)原理是基于土體動(dòng)力學(xué)理論，通過(guò)對(duì)地基施加一定的動(dòng)力激勵(lì)，使其產(chǎn)生振動(dòng)響應(yīng)。地基在振動(dòng)過(guò)程中，其振動(dòng)特性與地基土的物理力學(xué)性質(zhì)以及CFG樁與樁間土的相互作用密切相關(guān)。通過(guò)測(cè)量地基的振動(dòng)反應(yīng)，如振動(dòng)頻率、振幅、相位等參數(shù)，利用相關(guān)的動(dòng)力學(xué)理論和分析方法，可以反演得到地基的動(dòng)態(tài)剛度和阻尼等力學(xué)參數(shù)，進(jìn)而估算出CFG樁復(fù)合地基的承載力。在實(shí)際試驗(yàn)中，常用的激振設(shè)備有鋼管錘、電磁激振器等。鋼管錘是一種較為簡(jiǎn)單且常用的激振設(shè)備，它通過(guò)自由下落沖擊地面產(chǎn)生激振力。其激振能量和頻率可以通過(guò)調(diào)整錘的重量、下落高度以及沖擊位置等參數(shù)來(lái)控制。電磁激振器則是利用電磁感應(yīng)原理產(chǎn)生周期性的激振力，具有激振頻率和幅值易于調(diào)節(jié)、可實(shí)現(xiàn)多種波形激振等優(yōu)點(diǎn)。振動(dòng)測(cè)量?jī)x器主要包括加速度傳感器、速度傳感器和位移傳感器等。加速度傳感器能夠快速、準(zhǔn)確地測(cè)量地基振動(dòng)的加速度響應(yīng)，其測(cè)量精度高、頻率響應(yīng)范圍寬，適用于測(cè)量高頻振動(dòng)信號(hào)。速度傳感器用于測(cè)量地基振動(dòng)的速度，對(duì)于一些對(duì)振動(dòng)速度較為敏感的工程結(jié)構(gòu)或地基問(wèn)題，速度傳感器能夠提供重要的測(cè)量數(shù)據(jù)。位移傳感器則主要用于測(cè)量地基的振動(dòng)位移，它能夠直觀地反映地基在振動(dòng)過(guò)程中的變形情況。這些傳感器將測(cè)量到的振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后通過(guò)信號(hào)調(diào)理器進(jìn)行放大、濾波等處理，最后傳輸至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行記錄和分析。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通常具有多通道數(shù)據(jù)采集功能，能夠同時(shí)采集多個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)存儲(chǔ)和初步分析。例如，在某橋梁工程的CFG樁復(fù)合地基動(dòng)力觀測(cè)試驗(yàn)中，采用了重量為50kg的鋼管錘作為激振設(shè)備，通過(guò)調(diào)整其下落高度為1m，產(chǎn)生了較為穩(wěn)定的激振力。使用了靈敏度為100mV/g的加速度傳感器來(lái)測(cè)量地基的振動(dòng)加速度，該傳感器能夠準(zhǔn)確地捕捉到地基在激振作用下的高頻振動(dòng)信號(hào)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用了16通道的采集設(shè)備，以1000Hz的采樣頻率對(duì)加速度傳感器輸出的信號(hào)進(jìn)行采集和記錄，為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析提供了豐富的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。3.2.2試驗(yàn)步驟與數(shù)據(jù)分析試驗(yàn)前，首先要對(duì)試驗(yàn)場(chǎng)地進(jìn)行平整和清理，確保激振設(shè)備和測(cè)量?jī)x器能夠穩(wěn)定安裝。根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康暮蛨?chǎng)地條件，合理布置激振點(diǎn)和測(cè)量點(diǎn)。激振點(diǎn)應(yīng)選擇在具有代表性的位置，以保證能夠激發(fā)地基的整體振動(dòng)響應(yīng)。測(cè)量點(diǎn)則應(yīng)圍繞激振點(diǎn)進(jìn)行布置，形成一定的測(cè)量網(wǎng)格，以便全面獲取地基的振動(dòng)信息。試驗(yàn)時(shí)，利用激振設(shè)備對(duì)地基進(jìn)行激振。根據(jù)試驗(yàn)要求，可以采用單次沖擊激振、多次沖擊激振或周期性激振等不同的激振方式。在激振過(guò)程中，通過(guò)振動(dòng)測(cè)量?jī)x器實(shí)時(shí)測(cè)量地基的振動(dòng)參數(shù)，包括加速度、速度和位移等。為了保證測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性，需要對(duì)測(cè)量?jī)x器進(jìn)行校準(zhǔn)和調(diào)試，并在測(cè)量過(guò)程中注意避免外界干擾。數(shù)據(jù)采集完成后，需要對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。首先，對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括去除噪聲、濾波、數(shù)據(jù)平滑等操作，以提高數(shù)據(jù)的質(zhì)量。然后，根據(jù)動(dòng)力觀測(cè)法的理論基礎(chǔ)，利用相關(guān)的數(shù)據(jù)分析方法，如傅里葉變換、小波分析等，對(duì)預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。通過(guò)傅里葉變換，可以將時(shí)域的振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào)，得到地基振動(dòng)的頻率成分和幅值分布，從而確定地基的固有頻率和共振頻率等參數(shù)。小波分析則能夠?qū)π盘?hào)進(jìn)行多尺度分析，更有效地提取信號(hào)中的特征信息，對(duì)于分析復(fù)雜的振動(dòng)信號(hào)具有重要作用。根據(jù)分析得到的振動(dòng)參數(shù)，結(jié)合土體動(dòng)力學(xué)理論和經(jīng)驗(yàn)公式，反演計(jì)算地基的動(dòng)態(tài)剛度和阻尼。例如，利用地基的固有頻率和質(zhì)量，可以通過(guò)公式計(jì)算得到地基的動(dòng)態(tài)剛度。再根據(jù)振動(dòng)信號(hào)的衰減特性，采用相應(yīng)的阻尼識(shí)別方法，如半功率帶寬法、對(duì)數(shù)衰減法等，估算地基的阻尼比。最后，根據(jù)地基的動(dòng)態(tài)剛度和阻尼，以及相關(guān)的承載力估算模型，如動(dòng)力系數(shù)法、共振柱法等，估算CFG樁復(fù)合地基的承載力。以某實(shí)際工程為例，在該工程的CFG樁復(fù)合地基動(dòng)力觀測(cè)試驗(yàn)中，通過(guò)對(duì)采集到的振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行傅里葉變換分析，得到地基的主要振動(dòng)頻率為15Hz和30Hz。利用半功率帶寬法計(jì)算得到地基的阻尼比為0.05。根據(jù)動(dòng)力系數(shù)法，結(jié)合地基的動(dòng)態(tài)剛度和阻尼比，估算出該CFG樁復(fù)合地基的承載力為280kPa。3.2.3案例分析某工業(yè)園區(qū)的廠房建設(shè)工程采用了CFG樁復(fù)合地基。該場(chǎng)地的地質(zhì)條件較為復(fù)雜，上部為厚度約5m的雜填土，下部為粉質(zhì)黏土和粉砂互層。為了檢測(cè)CFG樁復(fù)合地基的承載力和樁身質(zhì)量，采用了動(dòng)力觀測(cè)法進(jìn)行檢測(cè)，并與靜載試驗(yàn)法進(jìn)行對(duì)比分析。在動(dòng)力觀測(cè)試驗(yàn)中，使用電磁激振器作為激振設(shè)備，在不同位置進(jìn)行了多次激振試驗(yàn)。通過(guò)布置在地基表面的加速度傳感器和位移傳感器，采集了地基的振動(dòng)響應(yīng)數(shù)據(jù)。對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理后，得到了地基的動(dòng)態(tài)剛度和阻尼等參數(shù)，并估算出復(fù)合地基的承載力為320kPa。同時(shí)，選取了3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行靜載試驗(yàn)。靜載試驗(yàn)結(jié)果顯示，3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的復(fù)合地基承載力特征值分別為300kPa、310kPa和305kPa，平均值為305kPa。對(duì)比動(dòng)力觀測(cè)法和靜載試驗(yàn)法的檢測(cè)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，動(dòng)力觀測(cè)法估算的承載力略高于靜載試驗(yàn)法得到的結(jié)果。分析其原因，主要是動(dòng)力觀測(cè)法在檢測(cè)過(guò)程中，由于激振能量的傳播和地基土的非線性特性，可能會(huì)導(dǎo)致對(duì)地基承載力的高估。而靜載試驗(yàn)法是一種直接的加載試驗(yàn)方法，能夠更真實(shí)地反映地基在實(shí)際荷載作用下的承載性能。然而，動(dòng)力觀測(cè)法具有檢測(cè)速度快、成本低、對(duì)地基擾動(dòng)小等優(yōu)點(diǎn)，在一些大規(guī)模的工程檢測(cè)中具有較高的應(yīng)用價(jià)值。通過(guò)與靜載試驗(yàn)法等其他檢測(cè)方法相互驗(yàn)證和補(bǔ)充，可以更全面、準(zhǔn)確地評(píng)估CFG樁復(fù)合地基的質(zhì)量和承載性能。在該工程中，綜合考慮兩種檢測(cè)方法的結(jié)果，認(rèn)為CFG樁復(fù)合地基的承載力基本滿足設(shè)計(jì)要求，為后續(xù)的廠房建設(shè)提供了可靠的依據(jù)。3.3變形觀測(cè)法3.3.1試驗(yàn)原理與設(shè)備變形觀測(cè)法的試驗(yàn)原理基于地基在荷載作用下的變形特性與承載力之間的內(nèi)在聯(lián)系。在對(duì)CFG樁復(fù)合地基施加荷載時(shí)，地基土體和CFG樁會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變形。隨著荷載的逐漸增加，地基的變形也隨之增大。通過(guò)精確觀測(cè)地基在不同荷載階段的變形情況，如沉降、傾斜等，利用已建立的變形與荷載關(guān)系曲線，以及相關(guān)的地基變形理論和經(jīng)驗(yàn)公式，可以反演推算出地基的承載力。其核心在于認(rèn)為地基的變形是其承載能力的外在表現(xiàn)，在一定的地質(zhì)條件和地基處理方式下，地基的變形與承載力之間存在著相對(duì)穩(wěn)定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。在試驗(yàn)過(guò)程中，需要使用多種觀測(cè)設(shè)備來(lái)準(zhǔn)確獲取地基的變形數(shù)據(jù)。水準(zhǔn)儀是用于測(cè)量地基沉降的常用設(shè)備，其通過(guò)水準(zhǔn)測(cè)量原理，利用水準(zhǔn)儀提供的水平視線，讀取水準(zhǔn)尺上的讀數(shù)，從而測(cè)量出不同觀測(cè)點(diǎn)之間的高差，進(jìn)而計(jì)算出地基的沉降量。水準(zhǔn)儀的精度對(duì)于沉降測(cè)量的準(zhǔn)確性至關(guān)重要，一般工程中常使用精度為DS05或DS1的水準(zhǔn)儀，其每公里往返測(cè)高差中數(shù)的中誤差分別不超過(guò)±0.5mm和±1.0mm，能夠滿足大部分CFG樁復(fù)合地基沉降觀測(cè)的精度要求。測(cè)斜儀則主要用于測(cè)量地基的傾斜變形。它通過(guò)測(cè)量?jī)x器軸線與重力方向之間的夾角變化，來(lái)確定地基的傾斜程度。測(cè)斜儀可分為鉆孔測(cè)斜儀和表面測(cè)斜儀。鉆孔測(cè)斜儀通常安裝在預(yù)先在地基中鉆孔的測(cè)斜管內(nèi)，能夠測(cè)量不同深度處地基土體的水平位移，從而了解地基內(nèi)部的變形情況；表面測(cè)斜儀則直接安裝在地基表面，用于測(cè)量地基表面的傾斜變化。測(cè)斜儀的精度一般可達(dá)到0.01°甚至更高，能夠敏感地捕捉到地基的微小傾斜變形。除了水準(zhǔn)儀和測(cè)斜儀，還可能使用全站儀等設(shè)備。全站儀具有測(cè)量角度、距離和高差等多種功能，在變形觀測(cè)中，可通過(guò)測(cè)量觀測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)變化，全面獲取地基的變形信息。例如，在對(duì)大型建筑物的CFG樁復(fù)合地基進(jìn)行變形觀測(cè)時(shí)，利用全站儀可以同時(shí)測(cè)量地基不同位置的水平位移和豎向沉降，為分析地基的整體變形特性提供更豐富的數(shù)據(jù)。3.3.2試驗(yàn)步驟與結(jié)果分析試驗(yàn)前，需根據(jù)工程實(shí)際情況和檢測(cè)要求，合理布置觀測(cè)點(diǎn)。觀測(cè)點(diǎn)應(yīng)均勻分布在CFG樁復(fù)合地基的代表性位置，包括樁頂、樁間土表面以及基礎(chǔ)邊緣等部位。在樁頂布置觀測(cè)點(diǎn)可以直接反映CFG樁的承載變形情況，樁間土表面的觀測(cè)點(diǎn)則用于監(jiān)測(cè)樁間土的變形特性，基礎(chǔ)邊緣的觀測(cè)點(diǎn)有助于了解地基整體的變形趨勢(shì)。在觀測(cè)點(diǎn)處安裝好水準(zhǔn)儀、測(cè)斜儀等觀測(cè)設(shè)備，并進(jìn)行初始讀數(shù)記錄。安裝過(guò)程中，要確保設(shè)備安裝牢固、水平或垂直，避免因設(shè)備安裝不當(dāng)而影響測(cè)量精度。開(kāi)始加載試驗(yàn)，加載方式一般采用逐級(jí)加載，分級(jí)荷載可根據(jù)工程實(shí)際和相關(guān)規(guī)范確定，通常為預(yù)估最大荷載的1/10-1/15。每施加一級(jí)荷載后，按照規(guī)定的時(shí)間間隔觀測(cè)并記錄地基的變形數(shù)據(jù)。在加載初期，觀測(cè)時(shí)間間隔可適當(dāng)短一些，如15-30分鐘觀測(cè)一次；隨著荷載的增加和地基變形的逐漸穩(wěn)定，觀測(cè)時(shí)間間隔可適當(dāng)延長(zhǎng)，如1-2小時(shí)觀測(cè)一次。在整個(gè)加載過(guò)程中，要密切關(guān)注地基的變形情況，若發(fā)現(xiàn)變形異常，應(yīng)及時(shí)停止加載并分析原因。卸載過(guò)程同樣分級(jí)進(jìn)行，卸載級(jí)數(shù)與加載級(jí)數(shù)相同或略少，每級(jí)卸載量為加載時(shí)分級(jí)荷載的1.5-2倍。在卸載過(guò)程中，也要按照規(guī)定的時(shí)間間隔觀測(cè)地基的回彈變形。根據(jù)試驗(yàn)過(guò)程中記錄的各級(jí)荷載和對(duì)應(yīng)的變形數(shù)據(jù)，繪制荷載-變形曲線，如荷載-沉降曲線（P-S曲線）、荷載-傾斜曲線（P-θ曲線）等。通過(guò)對(duì)這些曲線的分析，可以判斷地基的變形特性和承載能力。在P-S曲線中，一般來(lái)說(shuō)，在加載初期，曲線呈線性關(guān)系，表明地基處于彈性變形階段，此時(shí)地基的變形主要是由于土體顆粒的彈性壓縮和樁體的彈性變形引起的。隨著荷載的增加，曲線斜率逐漸減小，說(shuō)明地基的變形模量有所增加，土體開(kāi)始出現(xiàn)塑性變形。當(dāng)曲線出現(xiàn)明顯的拐點(diǎn)或陡降段時(shí)，表明地基已接近或達(dá)到極限承載狀態(tài)，此時(shí)對(duì)應(yīng)的荷載可作為地基的極限承載力。根據(jù)相關(guān)規(guī)范，取一定變形值（如沉降值s=0.01b，b為承壓板寬度或直徑）所對(duì)應(yīng)的荷載值作為復(fù)合地基的承載力特征值。對(duì)于P-θ曲線，若曲線斜率逐漸增大，說(shuō)明地基的傾斜變形隨荷載增加而加速發(fā)展，當(dāng)斜率突然增大時(shí)，可能預(yù)示著地基即將發(fā)生失穩(wěn)破壞。通過(guò)分析P-θ曲線，可以評(píng)估地基在水平方向的穩(wěn)定性和承載能力。例如，在某實(shí)際工程的CFG樁復(fù)合地基變形觀測(cè)試驗(yàn)中，通過(guò)繪制P-S曲線發(fā)現(xiàn)，當(dāng)荷載達(dá)到300kPa時(shí)，曲線出現(xiàn)了明顯的拐點(diǎn)，此時(shí)沉降量為18mm。根據(jù)規(guī)范要求，取沉降值s=0.01b（b=2m，s=20mm）所對(duì)應(yīng)的荷載值，經(jīng)分析確定該CFG樁復(fù)合地基的承載力特征值為280kPa。同時(shí)，通過(guò)P-θ曲線分析可知，在整個(gè)加載過(guò)程中，地基的傾斜變形較小，且在荷載達(dá)到設(shè)計(jì)要求值時(shí)，傾斜變形仍處于允許范圍內(nèi)，表明地基在水平方向具有較好的穩(wěn)定性。3.3.3案例分析某住宅小區(qū)建設(shè)項(xiàng)目，采用CFG樁復(fù)合地基進(jìn)行地基處理。該場(chǎng)地地質(zhì)條件復(fù)雜，上部為厚度約3-5m的雜填土，下部為粉質(zhì)黏土和粉砂互層。設(shè)計(jì)要求復(fù)合地基承載力特征值達(dá)到200kPa。在工程施工完成后，采用變形觀測(cè)法對(duì)CFG樁復(fù)合地基進(jìn)行檢測(cè)。在地基上均勻布置了10個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，其中5個(gè)位于樁頂，5個(gè)位于樁間土表面。使用精度為DS1的水準(zhǔn)儀測(cè)量沉降，測(cè)斜儀測(cè)量?jī)A斜變形。加載試驗(yàn)采用逐級(jí)加載方式，分級(jí)荷載為20kPa，最大加載量為400kPa。在加載過(guò)程中，每級(jí)荷載施加后，每隔30分鐘觀測(cè)一次沉降和傾斜數(shù)據(jù)。卸載時(shí)，分級(jí)荷載為40kPa。試驗(yàn)結(jié)束后，根據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)繪制了荷載-沉降曲線和荷載-傾斜曲線。從荷載-沉降曲線可以看出，在加載初期，沉降量隨荷載增加呈線性增長(zhǎng)，當(dāng)荷載達(dá)到250kPa時(shí)，曲線斜率開(kāi)始減小，表明地基土體出現(xiàn)了一定的塑性變形。繼續(xù)加載至400kPa時(shí)，沉降量達(dá)到35mm。根據(jù)規(guī)范取沉降值s=0.01b（b為承壓板直徑，此處b=1.5m，s=15mm）所對(duì)應(yīng)的荷載值，經(jīng)分析確定該復(fù)合地基的承載力特征值為220kPa，滿足設(shè)計(jì)要求。從荷載-傾斜曲線來(lái)看，在整個(gè)加載過(guò)程中，地基的傾斜變形較小，最大傾斜角度為0.15°，遠(yuǎn)小于規(guī)范允許的傾斜角度。這表明該CFG樁復(fù)合地基在水平方向具有良好的穩(wěn)定性，能夠有效承受上部結(jié)構(gòu)傳來(lái)的荷載。通過(guò)本次變形觀測(cè)法檢測(cè)案例可以看出，變形觀測(cè)法能夠直觀地反映CFG樁復(fù)合地基在荷載作用下的變形特性，通過(guò)對(duì)變形數(shù)據(jù)的分析，可以準(zhǔn)確評(píng)估復(fù)合地基的承載力和穩(wěn)定性。在實(shí)際工程中，這種檢測(cè)方法為工程質(zhì)量的控制和驗(yàn)收提供了重要依據(jù)，確保了工程的安全可靠。3.4低應(yīng)變反射波法檢測(cè)樁身完整性3.4.1檢測(cè)原理與儀器設(shè)備低應(yīng)變反射波法檢測(cè)樁身完整性的原理基于應(yīng)力波在樁身中的傳播特性。當(dāng)在樁頂施加一個(gè)瞬態(tài)的激振力時(shí)，會(huì)產(chǎn)生彈性應(yīng)力波，該應(yīng)力波以縱波的形式沿樁身向下傳播。在傳播過(guò)程中，若樁身存在波阻抗差異界面，如樁身缺陷（斷裂、縮徑、擴(kuò)徑、離析等）或樁底，應(yīng)力波會(huì)在這些界面處發(fā)生反射和透射。根據(jù)波動(dòng)理論，應(yīng)力波在樁身中傳播時(shí)，波阻抗Z等于樁身材料的密度ρ與波速c的乘積，即Z=ρc。當(dāng)應(yīng)力波遇到波阻抗變化的界面時(shí)，一部分能量會(huì)反射回樁頂，另一部分能量則會(huì)透射繼續(xù)向下傳播。通過(guò)安裝在樁頂?shù)膫鞲衅鹘邮辗瓷洳ㄐ盘?hào)，并對(duì)其進(jìn)行分析處理，就可以根據(jù)反射波的特征來(lái)判斷樁身的完整性。例如，當(dāng)樁身存在斷裂缺陷時(shí)，應(yīng)力波傳播到斷裂處，由于樁身連續(xù)性被破壞，波阻抗發(fā)生顯著變化，會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的反射波，且反射波的相位與入射波相反；若樁身存在縮徑缺陷，反射波的幅值會(huì)相對(duì)較小，相位與入射波相同。在實(shí)際檢測(cè)中，常用的儀器設(shè)備主要包括基樁動(dòng)測(cè)儀和檢波器?；鶚秳?dòng)測(cè)儀是整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)的核心，它負(fù)責(zé)采集、放大、存儲(chǔ)和分析反射波信號(hào)?，F(xiàn)代的基樁動(dòng)測(cè)儀通常具備高采樣率、高精度的A/D轉(zhuǎn)換功能，能夠準(zhǔn)確地捕捉到微弱的反射波信號(hào)。例如，某型號(hào)的基樁動(dòng)測(cè)儀采樣率可達(dá)100kHz以上，能夠滿足對(duì)高頻反射波信號(hào)的采集要求。同時(shí)，它還配備了功能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析軟件，可對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行濾波、積分、頻譜分析等多種處理，以提取出有用的信息。檢波器則用于接收樁頂?shù)恼駝?dòng)信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳輸給基樁動(dòng)測(cè)儀。常用的檢波器有加速度傳感器和速度傳感器。加速度傳感器具有靈敏度高、頻率響應(yīng)范圍寬的特點(diǎn)，能夠快速響應(yīng)樁頂?shù)母哳l振動(dòng)信號(hào)，適用于檢測(cè)樁身的微小缺陷。速度傳感器則對(duì)低頻振動(dòng)信號(hào)更為敏感，在檢測(cè)樁身的較大缺陷或樁底反射時(shí)具有較好的效果。在選擇檢波器時(shí)，需要根據(jù)檢測(cè)目的和樁身的具體情況進(jìn)行合理選擇。為了保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，檢波器的安裝也至關(guān)重要，通常采用耦合劑將其緊密粘貼在樁頂?shù)闹行奈恢茫_保能夠準(zhǔn)確接收樁頂?shù)恼駝?dòng)信號(hào)。3.4.2檢測(cè)步驟與數(shù)據(jù)分析在進(jìn)行低應(yīng)變反射波法檢測(cè)時(shí)，首先要進(jìn)行測(cè)點(diǎn)布置。測(cè)點(diǎn)應(yīng)選擇在樁頂?shù)闹行奈恢茫源_保能夠接收到均勻、準(zhǔn)確的反射波信號(hào)。若樁頂表面不平整，需進(jìn)行打磨處理，保證傳感器能夠與樁頂緊密接觸。激振是檢測(cè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，激振方式和激振能量的選擇直接影響檢測(cè)結(jié)果。常用的激振設(shè)備有手錘、力棒等。手錘激振操作簡(jiǎn)便，通過(guò)調(diào)整錘重和敲擊力度，可以控制激振能量的大小。力棒激振則能產(chǎn)生較為穩(wěn)定的激振力，適用于對(duì)檢測(cè)精度要求較高的情況。在激振時(shí)，應(yīng)根據(jù)樁的類(lèi)型、樁徑、樁長(zhǎng)以及預(yù)估的缺陷深度等因素，選擇合適的激振方式和激振能量。對(duì)于小直徑短樁，可采用輕錘短脈沖激振，以激發(fā)高頻信號(hào)，提高對(duì)淺層缺陷的檢測(cè)靈敏度；對(duì)于大直徑長(zhǎng)樁，則需要采用重錘長(zhǎng)脈沖激振，使應(yīng)力波能夠傳播到樁底，獲取樁底反射信號(hào)。激振后，傳感器會(huì)接收到樁頂?shù)恼駝?dòng)信號(hào)，并將其傳輸給基樁動(dòng)測(cè)儀?；鶚秳?dòng)測(cè)儀對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行放大、濾波等處理后，存儲(chǔ)原始信號(hào)。在檢測(cè)過(guò)程中，應(yīng)多次激振并采集信號(hào)，以確保信號(hào)的可靠性和重復(fù)性。一般每個(gè)測(cè)點(diǎn)采集3-5條有效信號(hào)，若信號(hào)差異較大，需分析原因并重新檢測(cè)。數(shù)據(jù)分析是低應(yīng)變反射波法檢測(cè)的核心內(nèi)容。首先，對(duì)采集到的原始信號(hào)進(jìn)行時(shí)域分析。通過(guò)觀察反射波的波形、相位、幅值以及到達(dá)時(shí)間等特征，初步判斷樁身的完整性。正常情況下，樁身完整時(shí)，應(yīng)力波在樁身中傳播，在樁底會(huì)產(chǎn)生清晰的反射波，反射波的相位與入射波相反，幅值相對(duì)較小。若樁身存在缺陷，會(huì)在缺陷位置產(chǎn)生反射波，根據(jù)反射波的特征可以判斷缺陷的類(lèi)型和位置。例如，當(dāng)反射波的相位與入射波相同且幅值較大時(shí)，可能存在縮徑缺陷；若反射波的相位與入射波相反且幅值很大，可能存在斷裂缺陷。通過(guò)測(cè)量反射波的時(shí)間差，結(jié)合應(yīng)力波在樁身中的傳播速度，可計(jì)算出缺陷的深度。除了時(shí)域分析，還可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻域分析。利用傅里葉變換等方法將時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào)，得到信號(hào)的頻譜圖。在頻譜圖中，不同頻率成分對(duì)應(yīng)著不同的物理意義。通過(guò)分析頻譜圖中峰值頻率的變化，可以進(jìn)一步判斷樁身的完整性和缺陷情況。例如，當(dāng)樁身存在缺陷時(shí)，頻譜圖中會(huì)出現(xiàn)與缺陷相關(guān)的特征頻率，通過(guò)分析這些特征頻率的位置和幅值，可以更準(zhǔn)確地確定缺陷的位置和嚴(yán)重程度。3.4.3案例分析某高層住宅工程采用CFG樁復(fù)合地基，共施工CFG樁500根。為檢測(cè)樁身完整性，采用低應(yīng)變反射波法對(duì)其中100根樁進(jìn)行檢測(cè)。在檢測(cè)過(guò)程中，按照上述檢測(cè)步驟進(jìn)行操作。選取合適的測(cè)點(diǎn)，采用手錘激振，根據(jù)樁徑和樁長(zhǎng)調(diào)整激振力度，確保激振能量能夠使應(yīng)力波傳播到樁底。基樁動(dòng)測(cè)儀采集并存儲(chǔ)反射波信號(hào)。對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行分析，其中一根樁的檢測(cè)信號(hào)如圖2所示。從時(shí)域波形圖中可以看出，在0.005s左右出現(xiàn)了一個(gè)明顯的反射波，其相位與入射波相同，幅值較大。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷，該樁可能存在縮徑缺陷。通過(guò)計(jì)算反射波的時(shí)間差，并結(jié)合該地區(qū)CFG樁的平均波速4000m/s，計(jì)算出缺陷位置距樁頂?shù)纳疃葹椋篭begin{align*}L&=\frac{v\times\Deltat}{2}\\&=\frac{4000\times0.005}{2}\\&=10m\end{align*}進(jìn)一步對(duì)該信號(hào)進(jìn)行頻域分析，得到頻譜圖。在頻譜圖中，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)與縮徑缺陷相關(guān)的特征頻率500Hz。通過(guò)與其他正常樁的頻譜圖對(duì)比，驗(yàn)證了該樁存在縮徑缺陷的判斷。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)該樁在10m深度處樁徑確實(shí)明顯小于設(shè)計(jì)樁徑，與檢測(cè)結(jié)果相符。通過(guò)對(duì)100根樁的檢測(cè)分析，共發(fā)現(xiàn)有5根樁存在不同程度的缺陷，其中3根為縮徑缺陷，2根為離析缺陷。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，施工單位對(duì)缺陷樁進(jìn)行了相應(yīng)的處理，確保了CFG樁復(fù)合地基的質(zhì)量和工程的安全。[此處插入時(shí)域波形圖和頻譜圖圖片，圖片來(lái)源：實(shí)際工程案例]通過(guò)該案例可以看出，低應(yīng)變反射波法在檢測(cè)CFG樁樁身完整性方面具有操作簡(jiǎn)便、檢測(cè)速度快、成本低等優(yōu)點(diǎn)，能夠有效地檢測(cè)出樁身存在的缺陷。但在實(shí)際應(yīng)用中，也需要檢測(cè)人員具備豐富的經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識(shí)，準(zhǔn)確分析反射波信號(hào)，避免誤判和漏判。3.5鉆芯法檢測(cè)樁身質(zhì)量3.5.1檢測(cè)原理與設(shè)備鉆芯法檢測(cè)樁身質(zhì)量的原理是利用專用鉆機(jī)在樁身中鉆孔，從樁身內(nèi)部取出芯樣，通過(guò)對(duì)芯樣的直觀觀察和試驗(yàn)分析，獲取樁長(zhǎng)、樁身混凝土強(qiáng)度、樁底沉渣厚度以及樁身完整性等關(guān)鍵質(zhì)量指標(biāo)。在鉆孔過(guò)程中，鉆機(jī)的鉆頭旋轉(zhuǎn)切削樁身混凝土，將其破碎并取出柱狀芯樣。芯樣的長(zhǎng)度和直徑應(yīng)滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和試驗(yàn)要求，一般芯樣直徑不宜小于70mm，以保證芯樣具有足夠的代表性。鉆芯法所使用的主要設(shè)備為鉆機(jī)，鉆機(jī)應(yīng)具備良好的穩(wěn)定性和較高的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)能力，以適應(yīng)不同樁身材料和地質(zhì)條件下的鉆孔需求。例如，某型號(hào)鉆機(jī)的額定最高轉(zhuǎn)速可達(dá)1000r/min以上，能夠滿足對(duì)各種強(qiáng)度等級(jí)混凝土樁的鉆芯要求。鉆機(jī)需配備單動(dòng)雙管鉆具，這種鉆具能夠有效地保護(hù)芯樣，減少芯樣在鉆取過(guò)程中的損傷。單動(dòng)雙管鉆具由外管和內(nèi)管組成，外管負(fù)責(zé)切削樁身混凝土，內(nèi)管則用于收集和保護(hù)芯樣。在鉆進(jìn)過(guò)程中，內(nèi)管不隨外管轉(zhuǎn)動(dòng)，避免了芯樣的擾動(dòng)和磨損。此外，還需要配套使用孔口管、擴(kuò)孔器、卡簧、扶正穩(wěn)定器等輔助設(shè)備。孔口管用于固定鉆孔位置，防止鉆孔坍塌，保證鉆孔的垂直度。擴(kuò)孔器在鉆孔過(guò)程中可根據(jù)需要對(duì)孔徑進(jìn)行適當(dāng)擴(kuò)大，便于后續(xù)的芯樣提取和檢測(cè)?？ɑ蓜t用于卡住芯樣，使其能夠順利地從樁身中取出。扶正穩(wěn)定器安裝在鉆桿上，可減少鉆桿在鉆進(jìn)過(guò)程中的晃動(dòng)，保證鉆孔的穩(wěn)定性和垂直度。鉆桿應(yīng)選用順直、強(qiáng)度高的管材，其直徑一般為50-70mm，以確保在鉆進(jìn)過(guò)程中能夠承受較大的扭矩和軸向力。鉆頭的選擇至關(guān)重要，應(yīng)根據(jù)混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)選用適宜粒度、濃度、胎體硬度的金剛石鉆頭。對(duì)于強(qiáng)度較高的混凝土樁，應(yīng)選用粒度較細(xì)、濃度較高、胎體硬度較大的金剛石鉆頭，以提高鉆進(jìn)效率和芯樣質(zhì)量；對(duì)于強(qiáng)度較低的混凝土樁，則可選用粒度稍粗、濃度稍低、胎體硬度較小的金剛石鉆頭。鉆頭外徑不宜小于100mm，以保證取出的芯樣具有足夠的直徑，滿足試驗(yàn)分析的要求。在進(jìn)行鉆芯檢測(cè)時(shí)，還需要配備水泵，水泵的排水量應(yīng)為50-160L/min，泵壓應(yīng)為1.0-2.0MPa，用于在鉆孔過(guò)程中提供循環(huán)水，冷卻鉆頭并排出鉆屑。鋸切芯樣試件用的鋸切機(jī)應(yīng)具有冷卻系統(tǒng)和牢固夾緊芯樣的裝置，配套使用的金剛石圓鋸片應(yīng)有足夠剛度，以保證芯樣試件的切割精度和質(zhì)量。芯樣試件端面的補(bǔ)平器和磨平機(jī)應(yīng)滿足芯樣制作的要求，確保芯樣試件的兩端面平整、平行，符合抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)。3.5.2檢測(cè)步驟與結(jié)果評(píng)定檢測(cè)步驟首先是鉆孔位置的確定，對(duì)于樁徑小于1.2m的樁，鉆孔宜為1個(gè)；樁徑在1.2-1.6m之間的樁，鉆孔數(shù)量宜為2個(gè)；樁徑大于1.6m的樁，鉆孔數(shù)量宜為3個(gè)。當(dāng)鉆孔為1個(gè)時(shí)，宜在距樁中心10-15cm的位置開(kāi)孔，以確保能夠獲取具有代表性的芯樣。鉆機(jī)就位后，應(yīng)調(diào)整鉆機(jī)的垂直度，使鉆芯孔垂直度偏差不大于0.5%，避免鉆孔偏離樁身。鉆進(jìn)過(guò)程中，應(yīng)控制鉆進(jìn)速度和壓力，保持勻速鉆進(jìn)，防止因鉆進(jìn)速度過(guò)快或壓力過(guò)大導(dǎo)致芯樣破碎。同時(shí)，要密切關(guān)注鉆機(jī)的運(yùn)行情況，如發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)及時(shí)停機(jī)檢查。鉆取的芯樣應(yīng)由上而下按回次順序放進(jìn)芯樣箱中，并對(duì)芯樣進(jìn)行詳細(xì)編錄，記錄芯樣的顏色、結(jié)構(gòu)、密實(shí)度、膠結(jié)情況等特征，以及樁端持力層的巖土性狀。對(duì)于樁身存在缺陷的部位，應(yīng)特別標(biāo)注并詳細(xì)描述缺陷的位置、類(lèi)型和程度。芯樣加工是檢測(cè)的重要環(huán)節(jié)，截取混凝土抗壓芯樣試件時(shí)，當(dāng)樁長(zhǎng)小于10m時(shí)，每孔截取2組；樁長(zhǎng)在10-30m之間時(shí)，每孔截取3組；樁長(zhǎng)大于30m時(shí)，每孔截取不少于4組。下部芯樣位置距樁底不宜大于1m，中間芯樣宜等間距截取。缺陷位置能取樣時(shí)，應(yīng)截取一組芯樣進(jìn)行混凝土抗壓試驗(yàn)。當(dāng)同一基樁的鉆芯孔數(shù)大于一個(gè)，其中一孔在某深度存在缺陷時(shí)，應(yīng)在其他孔的該深度處截取芯樣進(jìn)行混凝土抗壓試驗(yàn)。芯樣試件應(yīng)按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行加工，其長(zhǎng)度與直徑之比應(yīng)在1.95-2.05之間，兩端面應(yīng)平整并與軸線垂直。強(qiáng)度測(cè)試采用壓力試驗(yàn)機(jī)對(duì)芯樣試件進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)將芯樣試件放置在壓力試驗(yàn)機(jī)的承壓板中心，確保試件受力均勻。按照規(guī)定的加載速率進(jìn)行加載，直至試件破壞。記錄破壞荷載，并根據(jù)芯樣的尺寸計(jì)算出芯樣的抗壓強(qiáng)度。在結(jié)果評(píng)定方面，混凝土芯樣試件抗壓強(qiáng)度代表值應(yīng)按一組3塊試件強(qiáng)度值的平均值確定。同一受檢樁同一深度部位有兩組或兩組以上混凝土芯樣試件抗壓強(qiáng)度代表值時(shí)，取其平均值為該樁深度處混凝土芯樣試件抗壓強(qiáng)度代表值；受檢樁中不同深度位置的混凝土芯樣試件抗壓強(qiáng)度代表值中的最小值為該樁混凝土芯樣試件抗壓強(qiáng)度代表值。將該代表值與設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)進(jìn)行對(duì)比，判斷樁身混凝土強(qiáng)度是否滿足設(shè)計(jì)要求。樁身完整性類(lèi)別應(yīng)結(jié)合鉆芯孔數(shù)、現(xiàn)場(chǎng)混凝土芯樣特征、芯樣單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果等進(jìn)行綜合判定。例如，芯樣連續(xù)、完整、膠結(jié)良好、骨料分布均勻、芯樣側(cè)表面光滑、無(wú)裂縫，且芯樣單軸抗壓強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求，則可判定樁身完整性為Ⅰ類(lèi)；若芯樣有輕微缺陷，但不影響樁身結(jié)構(gòu)承載力的正常發(fā)揮，可判定為Ⅱ類(lèi)；當(dāng)芯樣有明顯缺陷，對(duì)樁身結(jié)構(gòu)承載力有影響時(shí)，判定為Ⅲ類(lèi)；若芯樣嚴(yán)重破碎、無(wú)法取樣或樁身混凝土嚴(yán)重離析，則判定為Ⅳ類(lèi)。樁端持力層性狀依據(jù)芯樣特征、巖石芯樣單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)、動(dòng)力觸探或標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)等進(jìn)行綜合判定。若芯樣中巖石的強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等特征符合設(shè)計(jì)要求，且相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，則可認(rèn)為樁端持力層滿足設(shè)計(jì)要求。3.5.3案例分析某商業(yè)綜合體項(xiàng)目，采用CFG樁復(fù)合地基，樁徑為500mm，樁長(zhǎng)15m，設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20。為檢測(cè)樁身質(zhì)量，選取了5根樁進(jìn)行鉆芯法檢測(cè)。在鉆孔過(guò)程中，嚴(yán)格按照檢測(cè)步驟進(jìn)行操作。對(duì)于每根樁，均在距樁中心12cm的位置開(kāi)孔，使用配備單動(dòng)雙管鉆具的鉆機(jī)進(jìn)行鉆進(jìn)。鉆進(jìn)過(guò)程中，保持勻速鉆進(jìn)，密切關(guān)注鉆機(jī)運(yùn)行情況，確保鉆孔垂直度。鉆取的芯樣按順序放入芯樣箱，并進(jìn)行詳細(xì)編錄。其中，3根樁的芯樣連續(xù)、完整、膠結(jié)良好，骨料分布均勻，芯樣側(cè)表面光滑，無(wú)裂縫。對(duì)這3根樁的芯樣進(jìn)行加工后，截取了3組芯樣試件進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果顯示，芯樣試件的抗壓強(qiáng)度代表值分別為23MPa、22MPa和24MPa，均大于設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)C20。根據(jù)這些特征，判定這3根樁的樁身完整性為Ⅰ類(lèi)，樁身混凝土強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。另外1根樁的芯樣在8-9m深度處出現(xiàn)了輕微離析現(xiàn)象，芯樣局部骨料分布不均勻，但未發(fā)現(xiàn)裂縫。對(duì)該深度處及其他位置的芯樣進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，結(jié)果表明，除該離析部位芯樣抗壓強(qiáng)度稍低（為18MPa）外，其他部位芯樣抗壓強(qiáng)度代表值均在21MPa以上。綜合考慮，判定該樁樁身完整性為Ⅱ類(lèi)，雖然存在輕微離析現(xiàn)象，但對(duì)樁身結(jié)構(gòu)承載力的影響較小。最后1根樁的芯樣在12-13m深度處出現(xiàn)了明顯的裂縫，裂縫寬度約為1-2mm，且該部位芯樣的抗壓強(qiáng)度代表值僅為15MPa，遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)。經(jīng)過(guò)對(duì)芯樣的進(jìn)一步分析和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，判斷該裂縫是由于施工過(guò)程中混凝土灌注不連續(xù)或振搗不密實(shí)導(dǎo)致的。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，判定該樁樁身完整性為Ⅲ類(lèi)，樁身存在嚴(yán)重缺陷，對(duì)樁身結(jié)構(gòu)承載力有較大影響。針對(duì)這根Ⅲ類(lèi)樁，施工單位采取了補(bǔ)樁措施，在該樁附近重新施工了1根CFG樁，以確保地基的承載能力和穩(wěn)定性。通過(guò)該案例可以看出，鉆芯法能夠直觀、準(zhǔn)確地檢測(cè)出CFG樁樁身的質(zhì)量問(wèn)題，為工程質(zhì)量控制和處理提供了可靠的依據(jù)。四、CFG樁復(fù)合地基數(shù)值分析方法4.1有限元軟件介紹在CFG樁復(fù)合地基的數(shù)值分析中，ANSYS和ABAQUS等有限元軟件發(fā)揮著關(guān)鍵作用。ANSYS是一款功能強(qiáng)大的通用有限元分析軟件，由美國(guó)ANSYS公司開(kāi)發(fā)。它融合了結(jié)構(gòu)、流體、電場(chǎng)、磁場(chǎng)、聲場(chǎng)等多種分析功能于一體，能夠與多數(shù)CAD軟件進(jìn)行接口連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和交換，是現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的高級(jí)CAD工具之一。在巖土工程領(lǐng)域，其土木工程專用包ANSYS/CivilFEM為研究鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土及巖土結(jié)構(gòu)的特性提供了全面的解決方案。在CFG樁復(fù)合地基分析中，ANSYS具備諸多優(yōu)勢(shì)。它提供了豐富的單元類(lèi)型，如PLANE82和SOLID95單元，這些單元能夠體現(xiàn)塑性、蠕變、膨脹、應(yīng)力剛化、大變形和大應(yīng)變等特性，非常適合用于模擬CFG樁復(fù)合地基中樁、土、褥墊層等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的力學(xué)行為。在建立三維有限元模型時(shí)，可利用ANSYS的命令流工具，并結(jié)合其自帶的APDL（ANSYSParametricDesignLanguage）進(jìn)行參數(shù)化建模。APDL是一個(gè)強(qiáng)大的二次開(kāi)發(fā)工具，能夠幫助用戶更有效地進(jìn)行分析計(jì)算，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的分析工作，例如循環(huán)、分支、宏等結(jié)構(gòu)，大大提高了建模效率和分析靈活性。以某高層建筑的CFG樁復(fù)合地基數(shù)值模擬為例，使用ANSYS建立模型時(shí)，通過(guò)APDL參數(shù)化定義樁長(zhǎng)、樁徑、樁間距等關(guān)鍵參數(shù)，方便對(duì)不同設(shè)計(jì)方案進(jìn)行快速建模和分析。在材料參數(shù)定義方面，對(duì)于土體和褥墊層可選用Drucker-Prager模型，該模型能較好地反映土體的非線性、彈塑性特征；對(duì)于樁體和承臺(tái)則采用理想的線彈性材料模型。通過(guò)合理設(shè)置邊界條件，模擬地基的實(shí)際受力狀態(tài)，最終得到了復(fù)合地基在不同荷載工況下的應(yīng)力-應(yīng)變分布和變形情況，為工程設(shè)計(jì)提供了重要參考。ABAQUS同樣是一款廣泛應(yīng)用于工程領(lǐng)域的大型通用有限元分析軟件，它在非線性分析方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。ABAQUS能夠模擬各種復(fù)雜的材料行為和接觸問(wèn)題，其豐富的材料本構(gòu)模型庫(kù)可以準(zhǔn)確地描述CFG樁復(fù)合地基中不同材料的力學(xué)性能。在模擬樁土相互作用時(shí)，ABAQUS提供了多種接觸算法，如罰函數(shù)法、拉格朗日乘子法等，能夠精確地模擬樁土界面的粘結(jié)和滑移行為，這對(duì)于深入研究CFG樁復(fù)合地基的工作機(jī)理至關(guān)重要。在某橋梁工程的CFG樁復(fù)合地基數(shù)值分析中，利用ABAQUS建立模型，考慮了樁土之間的非線性接觸關(guān)系。通過(guò)設(shè)置合適的接觸參數(shù)，如接觸剛度、摩擦系數(shù)等，準(zhǔn)確地模擬了樁土在荷載作用下的相互作用過(guò)程。分析結(jié)果清晰地展示了樁土應(yīng)力傳遞規(guī)律以及樁土界面的相對(duì)位移情況，為橋梁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供了科學(xué)依據(jù)。ABAQUS還具備強(qiáng)大的后處理功能，能夠以直觀的圖形方式展示分析結(jié)果，如應(yīng)力云圖、位移等值線圖等，方便研究人員對(duì)復(fù)合地基的力學(xué)性能進(jìn)行深入分析和評(píng)估。4.2建立有限元模型4.2.1模型假設(shè)與簡(jiǎn)化為便于數(shù)值計(jì)算，對(duì)CFG樁復(fù)合地基進(jìn)行了一系列假設(shè)與簡(jiǎn)化處理。假定樁體、土體、褥墊層材料均為均質(zhì)、各向同性。在實(shí)際工程中，土體往往存在不均勻性和各向異性，但考慮到數(shù)值模擬的復(fù)雜性和計(jì)算資源的限制，做出這樣的假設(shè)能夠在一定程度上簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程，同時(shí)抓住問(wèn)題的主要特征。例如，對(duì)于樁體，假設(shè)其材料性質(zhì)在整個(gè)樁身范圍內(nèi)均勻一致，不考慮施工過(guò)程中可能產(chǎn)生的材料差異；對(duì)于土體，雖然不同土層的物理力學(xué)性質(zhì)存在差異，但在模型中簡(jiǎn)化為單一均質(zhì)土層，以便于分析和計(jì)算。假設(shè)樁與樁間土、承臺(tái)與褥墊層之間在變形過(guò)程中不產(chǎn)生相對(duì)滑移，即接觸面上的節(jié)點(diǎn)始終保持接觸。這一假設(shè)忽略了樁土界面和承臺(tái)與褥墊層界面可能存在的相對(duì)滑動(dòng)和脫離現(xiàn)象，但在許多情況下，這種簡(jiǎn)化能夠滿足工程分析的精度要求。在一些地基條件較好、樁土相互作用相對(duì)穩(wěn)定的工程中，樁土界面的相對(duì)滑移對(duì)復(fù)合地基整體性能的影響較小，采用該假設(shè)可以簡(jiǎn)化模型的建立和計(jì)算過(guò)程。在幾何模型方面，對(duì)于單樁復(fù)合地基模型，將樁、承臺(tái)截面按面積相等簡(jiǎn)化為圓形，把三維問(wèn)題轉(zhuǎn)化為軸對(duì)稱問(wèn)題，按平面問(wèn)題進(jìn)行計(jì)算。這種簡(jiǎn)化方式可以大大減少計(jì)算量，提高計(jì)算效率。對(duì)于群樁復(fù)合地基模型，根據(jù)實(shí)際樁的布置形式，選取具有代表性的單元進(jìn)行建模。例如，在常見(jiàn)的正方形布樁方式中，選取一個(gè)包含四根樁及其周?chē)馏w和褥墊層的單元進(jìn)行建模，通過(guò)合理設(shè)置邊界條件，來(lái)模擬整個(gè)群樁復(fù)合地基的工作狀態(tài)。在建模過(guò)程中，忽略了一些次要的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，如樁頂?shù)臄U(kuò)大頭、樁身的微小缺陷等，這些細(xì)節(jié)在一定程度上對(duì)復(fù)合地基的性能影響較小，忽略它們可以使模型更加簡(jiǎn)潔，便于分析。4.2.2材料參數(shù)設(shè)定在有限元模型中，土體的材料參數(shù)設(shè)定至關(guān)重要。土體的本構(gòu)關(guān)系復(fù)雜，具有非線性、彈塑性、剪脹性等特點(diǎn)。為了準(zhǔn)確描述土體的力學(xué)行為，選用Drucker-Prager彈性-理想塑性模型。該模型能夠較好地反映土體在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的屈服和塑性變形特性。在該模型中，需要輸入粘聚力C、內(nèi)摩擦角φ、膨脹角h等參數(shù)。這些參數(shù)的取值主要依據(jù)工程勘察報(bào)告中的土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)。例如，通過(guò)室內(nèi)直剪試驗(yàn)可以測(cè)定土體的粘聚力和內(nèi)摩擦角；通過(guò)三軸壓縮試驗(yàn)可以獲取土體在不同應(yīng)力狀態(tài)下的變形特性，進(jìn)而確定膨脹角等參數(shù)。在實(shí)際工程中，還可以參考當(dāng)?shù)仡?lèi)似工程的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)參數(shù)進(jìn)行合理調(diào)整，以提高模型的準(zhǔn)確性。樁體材料通常采用理想的線彈性模型，其彈性模量和泊松比根據(jù)樁體的設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)和材料組成確定。對(duì)于CFG樁，其彈性模量主要取決于水泥用量、粉煤灰含量、碎石級(jí)配等因素。一般來(lái)說(shuō)，隨著水泥用量的增加，樁體的彈性模量增大。在實(shí)際工程中，可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試樁或室內(nèi)試驗(yàn)，測(cè)定樁體的彈性模量和泊松比。對(duì)于設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C20的CFG樁，根據(jù)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和試驗(yàn)結(jié)果，其彈性模量可取值為10000MPa，泊松比取值為0.2。褥墊層材料選用理想彈塑性體，其彈性模量和泊松比根據(jù)褥墊層的材料類(lèi)型確定。常見(jiàn)的褥墊層材料如中砂、粗砂、級(jí)配砂石等，其彈性模量一般在10-50MPa之間。例如，對(duì)于采用中砂作為褥墊層材料的情況，其彈性模量可取值為20MPa，泊松比取值為0.3。在確定褥墊層材料參數(shù)時(shí)，還需要考慮褥墊層的壓實(shí)度和級(jí)配情況，這些因素會(huì)影響褥墊層的力學(xué)性能。4.2.3網(wǎng)格劃分與邊界條件設(shè)置對(duì)模型進(jìn)行合理的網(wǎng)格劃分是保證計(jì)算精度的關(guān)鍵。采用適應(yīng)性網(wǎng)格劃分技術(shù)，在樁體、樁土界面以及褥墊層與樁、土接觸部位進(jìn)行網(wǎng)格加密。這是因?yàn)樵谶@些部位，應(yīng)力和應(yīng)變變化較為劇烈，加密網(wǎng)格可以更準(zhǔn)確地捕捉到這些變化。對(duì)于樁體，將樁身劃分為較細(xì)的網(wǎng)格，使單元尺寸能夠滿足計(jì)算精度要求。在樁土界面處，通過(guò)減小單元尺寸，提高界面處的計(jì)算精度，以準(zhǔn)確模擬樁土之間的相互作用。遠(yuǎn)離樁體的土體部分，由于應(yīng)力和應(yīng)變變化相對(duì)較小，可以采用較粗的網(wǎng)格，以減少計(jì)算量。在邊界條件設(shè)置方面，模型的底面施加豎向約束，限制其在垂直方向的位移。這是基于實(shí)際工程中地基底部與下部土體緊密接觸，在荷載作用下基本不會(huì)產(chǎn)生豎向位移的考慮。模型的側(cè)面施加水平約束，限制其在水平方向的位移。對(duì)于軸對(duì)稱模型，對(duì)稱軸上的節(jié)點(diǎn)約束其水平位移。在模型頂部，施加與實(shí)際工程荷載相同的均布荷載，模擬上部結(jié)構(gòu)對(duì)地基的作用。通過(guò)合理設(shè)置邊界條件，使模型能夠真實(shí)地反映CFG樁復(fù)合地基在實(shí)際工程中的受力狀態(tài)。4.3數(shù)值模擬過(guò)程與結(jié)果分析4.3.1靜力荷載模擬與結(jié)果分析利用ANSYS軟件對(duì)CFG樁復(fù)合地基施加靜力荷載進(jìn)行數(shù)值模擬。首先，在模型頂部按照實(shí)際工程情況施加均布荷載，荷載大小根據(jù)工程設(shè)計(jì)要求確定。在加載過(guò)程中，逐步增加荷載值，模擬地基在不同荷載階段的受力狀態(tài)。通過(guò)模擬分析，得到了復(fù)合地基在靜力荷載作用下的應(yīng)力分布云圖和位移等值線圖。從應(yīng)力分布云圖可以看出，在荷載作用下，CFG樁樁身承受了較大的應(yīng)力，樁頂應(yīng)力集中現(xiàn)象較為明顯。隨著深度的增加，樁身應(yīng)力逐漸減小。樁間土的應(yīng)力分布相對(duì)較為均勻，且應(yīng)力值明顯小于樁身應(yīng)力。在樁土界面處，存在一定的應(yīng)力過(guò)渡區(qū)域，表明樁土之間存在相互作用。在位移方面，復(fù)合地基的沉降主要集中在樁頂和樁間土表面。樁頂沉降量相對(duì)較大，這是由于樁身承受了大部分荷載，樁體發(fā)生了一定的壓縮變形。樁間土表面也產(chǎn)生了一定的沉降，但沉降量小于樁頂沉降。通過(guò)位移等值線圖可以清晰地看到，沉降量從樁頂向四周逐漸減小，形成了一定的沉降梯度。對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行量化分析，得到了不同荷載水平下樁身軸力、樁側(cè)摩阻力以及樁土應(yīng)力比的變化規(guī)律。隨著荷載的增加，樁身軸力逐漸增大，且軸力沿樁身的分布呈現(xiàn)出上大下小的趨勢(shì)。樁側(cè)摩阻力在樁身上部表現(xiàn)為負(fù)摩阻力，在中性點(diǎn)以下表現(xiàn)為正摩阻力，中性點(diǎn)的位置隨著荷載的增加而逐漸下移。樁土應(yīng)力比隨著荷載的增加而增大，表明在荷載作用下，樁體承擔(dān)的荷載比例逐漸增加。將數(shù)值模擬得到的沉降量與現(xiàn)場(chǎng)靜載試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)兩者具有較好的一致性。數(shù)值模擬結(jié)果在一定程度上能夠準(zhǔn)確地反映CFG樁復(fù)合地基在靜力荷載作用下的力學(xué)性能，為工程設(shè)計(jì)和分析提供了可靠的依據(jù)。但同時(shí)也存在一些差異，主要是由于數(shù)值模型中的材料參數(shù)和假設(shè)條件與實(shí)際工程存在一定的偏差，以及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)存在一定的誤差等因素導(dǎo)致的。在后續(xù)的研究中，可以進(jìn)一步優(yōu)化數(shù)值模型，提高模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性。4.3.2動(dòng)力荷載模擬與結(jié)果分析在動(dòng)力荷載模擬方面，考慮到地震等動(dòng)力荷載對(duì)CFG樁復(fù)合地基的影響。采用時(shí)程分析法，在模型底部輸入地震波，模擬復(fù)合地基在動(dòng)力荷載作用下的響應(yīng)。選擇合適的地震波，如EICentro波、Taft波等，根據(jù)工程場(chǎng)地的地震設(shè)防烈度和場(chǎng)地類(lèi)別對(duì)地震波進(jìn)行調(diào)整，使其符合實(shí)際工程的地震作用情況。模擬過(guò)程中，記錄復(fù)合地基在不同時(shí)刻的加速度、速度和位移響應(yīng)。通過(guò)分析加速度響應(yīng)，可以了解復(fù)合地基在地震作用下的振動(dòng)特性。在地震波作用初期，復(fù)合地基的加速度迅速增大，隨著時(shí)間的推移，加速度呈現(xiàn)出波動(dòng)變化的趨勢(shì)。樁身和樁間土的加速度響應(yīng)存在一定的差異，樁身的加速度相對(duì)較大，這是由于樁體的剛度較大，對(duì)地震波的響應(yīng)更為敏感。速度響應(yīng)分析表明，復(fù)合地基的速度在地震作用下也發(fā)生了明顯的變化。速度的最大值出現(xiàn)在地震波作用的峰值時(shí)刻，且樁頂和樁間土表面的速度響應(yīng)較為突出。位移響應(yīng)結(jié)果顯示，復(fù)合地基在地震作用下產(chǎn)生了較大的位移，樁頂和樁間土表面的位移量較大，且位移分布呈現(xiàn)出不均勻的特點(diǎn)。進(jìn)一步分析動(dòng)力荷載作用下樁土應(yīng)力的變化情況。隨著地震波的輸入，樁土應(yīng)力迅速變化，樁身應(yīng)力和樁間土應(yīng)力在不同時(shí)刻呈現(xiàn)出不同的分布狀態(tài)。在地震波的峰值時(shí)刻，樁土應(yīng)力達(dá)到最大值，且樁身應(yīng)力的增加幅度較大。樁土應(yīng)力比在動(dòng)力荷載作用下也發(fā)生了明顯的變化，與靜力荷載作用下的情況有所不同。通過(guò)動(dòng)力荷載模擬，還研究了不同地震波特性和場(chǎng)地條件對(duì)復(fù)合地基動(dòng)力響應(yīng)的影響。結(jié)果表明，地震波的峰值加速度、頻率成分以及場(chǎng)地的土層性質(zhì)等因素對(duì)復(fù)合地基的動(dòng)力響應(yīng)具有顯著影響。當(dāng)輸入的地震波峰值加速度增大時(shí)，復(fù)合地基的加速度、速度和位移響應(yīng)均明顯增大；不同頻率成分的地震波會(huì)引起復(fù)合地基不同的振動(dòng)特性，高頻地震波會(huì)使復(fù)合地基產(chǎn)生更劇烈的振動(dòng)；場(chǎng)地土層的剛度和阻尼等性質(zhì)也會(huì)影響復(fù)合地基的動(dòng)力響應(yīng)，較軟的土層會(huì)導(dǎo)致復(fù)合地基的位移增大，而較大的阻尼則可以有效地減小復(fù)合地基的振動(dòng)響應(yīng)。4.3.3參數(shù)敏感性分析為了深入了解樁長(zhǎng)徑比、樁土模量比等參數(shù)對(duì)CFG樁復(fù)合地基性能的影響程度和規(guī)律，進(jìn)行了參數(shù)敏感性分析。在樁長(zhǎng)徑比方面，保持其他參數(shù)不變，分別改變樁長(zhǎng)和樁徑，得到不同樁長(zhǎng)徑比下復(fù)合地基的性能指標(biāo)。分析結(jié)果表明，隨著樁長(zhǎng)徑比的增大，復(fù)合地基的承載力逐漸提高。這是因?yàn)闃堕L(zhǎng)的增加使得樁體能夠?qū)⒑奢d傳遞到更深層的土體中，從而提高了地基的承載能力。同時(shí)，樁長(zhǎng)徑比的增大也會(huì)導(dǎo)致樁身壓縮變形減小，復(fù)合地基的沉降量隨之減小。但當(dāng)樁長(zhǎng)徑比過(guò)大時(shí)，樁身的施工難度會(huì)增加，成本也會(huì)相應(yīng)提高。對(duì)于樁土模量比，通過(guò)改變樁體和樁間土的彈性模量，研究其對(duì)復(fù)合地基性能的影響。結(jié)果顯示，隨著樁土模量比的增大，樁身承擔(dān)的荷載比例增加，樁土應(yīng)力比增大。這是因?yàn)闃扼w模量的相對(duì)增大使得樁體在荷載作用下的變形相對(duì)減小，從而更多地承擔(dān)了上部荷載。同時(shí)，樁土模量比的增大也會(huì)使復(fù)合地基的沉降減小，因?yàn)闃扼w承擔(dān)荷載能力的增強(qiáng)能夠更好地限制地基的變形。但當(dāng)樁土模量比過(guò)大時(shí)，樁間土的承載能力得不到充分發(fā)揮，可能會(huì)造成資源的浪費(fèi)。此外，還分析了褥墊層厚度、樁間距等參數(shù)對(duì)復(fù)合地基性能的影響。褥墊層厚度的增加會(huì)使樁土應(yīng)力比減小，樁間土承擔(dān)的荷載比例增加，這是因?yàn)槿靿|層的調(diào)節(jié)作用更加明顯，能夠更有效地協(xié)調(diào)樁土變形。同時(shí)，適當(dāng)增加褥墊層厚度可以減小樁頂?shù)膽?yīng)力集中現(xiàn)象，提高復(fù)合地基的整體穩(wěn)定性。樁間距的變化會(huì)影響復(fù)合地基的面積置換率，進(jìn)而影響其承載能力和沉降性能。較小的樁間距可以提高地基的承載力，但可能會(huì)導(dǎo)致樁間土的擠密效應(yīng)增強(qiáng)，增加施工難度；較大的樁間距則會(huì)使樁間土承擔(dān)的荷載相對(duì)增加，復(fù)合地基的沉降可能會(huì)增大。通過(guò)參數(shù)敏感性分析，明確了各參數(shù)對(duì)CFG樁復(fù)合地基性能的影響規(guī)律，為工程設(shè)計(jì)中合理選擇設(shè)計(jì)參數(shù)提供了理論依據(jù)。在實(shí)際工程中，可以根據(jù)具體的工程要求和地質(zhì)條件，綜合考慮各參數(shù)的影響，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，以達(dá)到提高地基承載能力、控制沉降和降低成本的目的。五、案例研究5.1工程概況某高層住宅項(xiàng)目位于城市繁華區(qū)域，場(chǎng)地周邊建筑密集，交通繁忙。該項(xiàng)目規(guī)劃建設(shè)兩棟30層的住宅樓，地下2層，采用框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系。由于場(chǎng)地地質(zhì)條件復(fù)雜，上部為厚度約4-6m的雜填土，主要由建筑垃圾、生活垃圾和粘性土等組成，成分復(fù)雜，結(jié)構(gòu)松散，承載力較低；中部為5-8m厚的粉質(zhì)黏土，該土層呈可塑狀態(tài)，壓縮性中等，地基承載力特征值為120kPa；下部為粉砂層，厚度較大，地基承載力特征值為180kPa，但該粉砂層在地震作用下存在液化的可能性。根據(jù)上部結(jié)構(gòu)對(duì)地基承載力和變形的要求，以及場(chǎng)地的地質(zhì)條件，經(jīng)綜合比選，決定采用CFG樁復(fù)合地基進(jìn)行地基處理。設(shè)計(jì)要求復(fù)合地基承載力特征值達(dá)到300kPa，以滿足上部結(jié)構(gòu)的荷載需求。CFG樁樁徑為400mm，樁長(zhǎng)12m，以粉砂層作為樁端持力層，樁間距為1.5m，呈正方形布置。樁體材料采用C20強(qiáng)度等級(jí)的CFG樁，褥墊層采用級(jí)配砂石，厚度為200mm。在施工過(guò)程中，采用長(zhǎng)螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓混合料成樁工藝，該工藝具有施工速度快、對(duì)周?chē)h(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)。施工過(guò)程中嚴(yán)格控制各項(xiàng)施工參數(shù)，確保CFG樁的施工質(zhì)量。5.2檢測(cè)方案實(shí)施與結(jié)果為確保該高層住宅項(xiàng)目的CFG樁復(fù)合地基質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求，采用多種檢測(cè)方法對(duì)其進(jìn)行全面檢測(cè)，包括靜載試驗(yàn)、低應(yīng)變反射波法檢測(cè)樁身完整性以及鉆芯法檢測(cè)樁身質(zhì)量。在靜載試驗(yàn)方面，根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2012）的要求，共選取了3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行單樁復(fù)合地基靜載試驗(yàn)。試驗(yàn)采用壓重平臺(tái)反力裝置，堆載材料為鋼筋混凝土預(yù)制塊，總壓重量達(dá)到試驗(yàn)最大荷載的1.5倍。加載設(shè)備選用量程為6000kN的油壓千斤頂，通過(guò)并聯(lián)的高精度油壓表控制加載量。沉降觀測(cè)采用精度為0.01mm的位移傳感器，對(duì)稱布置在承壓板的四個(gè)角上，以準(zhǔn)確測(cè)量沉降量。試驗(yàn)加載方式采用慢速維持荷載法，逐級(jí)加載，每級(jí)荷載為預(yù)估最大加載量的1/10，即120kN。每級(jí)荷載施加后，按規(guī)定的時(shí)間間隔測(cè)讀沉降量，當(dāng)一小時(shí)內(nèi)沉降量小于0.1mm時(shí)，施加下一級(jí)荷載。卸載過(guò)程同樣分級(jí)進(jìn)行，每級(jí)卸載量為加載時(shí)分級(jí)荷載的2倍。低應(yīng)變反射波法檢測(cè)樁身完整性時(shí)，對(duì)隨機(jī)抽取的50根CFG樁進(jìn)行檢測(cè)。使用武漢巖海公司生產(chǎn)的RS-1616K(S)型基樁動(dòng)測(cè)儀，配備LC0154A加速度計(jì)作為傳感器。在樁頂中心位置用黃油耦合安裝加速度計(jì)，采用力棒激振，激振能量根據(jù)樁徑和樁長(zhǎng)進(jìn)行調(diào)整，以保證應(yīng)力波能夠傳播到樁底并產(chǎn)生清晰的反射信號(hào)。檢測(cè)過(guò)程中，每個(gè)測(cè)點(diǎn)采集3-5條有效信號(hào)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波、放大等處理后，分析反射波的特征，判斷樁身的完整性。鉆芯法檢測(cè)樁身質(zhì)量選取了3根樁進(jìn)行檢測(cè)。采用XY-100型鉆機(jī)，配備單動(dòng)雙管鉆具進(jìn)行鉆孔。鉆孔位置位于樁身中心，垂直度偏差控制在0.5%以內(nèi)。鉆進(jìn)過(guò)程中，保持勻速鉆進(jìn)，控制鉆進(jìn)速度和壓力，避免芯樣破碎。鉆取的芯樣按順序放入芯樣箱，并進(jìn)行詳細(xì)編錄，記錄芯樣的顏色、結(jié)構(gòu)、密實(shí)度、膠結(jié)情況等特征。對(duì)芯樣進(jìn)行加工，截取混凝土抗壓芯樣試件，每組3塊，進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。靜載試驗(yàn)結(jié)果顯示，3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的荷載-沉降曲線形態(tài)基本相似。在加載初期，沉降量隨荷載增加近似呈線性增長(zhǎng)，當(dāng)荷載達(dá)到400kPa左右時(shí)，曲線斜率開(kāi)始逐漸減小，表明地基土的變形模量有所增加。繼續(xù)加載至最大荷載1200kPa時(shí)，3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的沉降量分別為22mm、24mm和23mm。根據(jù)規(guī)范確定復(fù)合地基承載力特征值的方法，取沉降值s=0.01b（b為承壓板邊長(zhǎng)，此處b=1.5m，s=15mm）所對(duì)應(yīng)的荷載值。經(jīng)分析，3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的復(fù)合地基承載力特征值分別為450kPa、430kPa和440kPa，均大于設(shè)計(jì)要求的300kPa。低應(yīng)變反射波法檢測(cè)結(jié)果表明，50根被檢測(cè)樁中，樁身完整性為Ⅰ類(lèi)的有45根，占比90%；Ⅱ類(lèi)的有5根，占比10%。Ⅰ類(lèi)樁的反射波信號(hào)清晰，樁底反射明顯，樁身無(wú)明顯缺陷；Ⅱ類(lèi)樁的反射波信號(hào)存在輕微異常，樁身可能存在局部輕微缺陷，但不影響樁身結(jié)構(gòu)承載力的正常發(fā)揮。鉆芯法檢測(cè)結(jié)果顯示，3根樁的芯樣連續(xù)、完整、膠結(jié)良好，骨料分布均勻，芯樣側(cè)表面光滑，無(wú)裂縫。芯樣的混凝土抗壓強(qiáng)度代表值分別為25MPa、24MPa和26MPa，均大于設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)C20。樁底沉渣厚度均小于50mm，滿足規(guī)范要求。樁端持力層為粉砂層，芯樣特征和相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果表明樁端持力層滿足設(shè)計(jì)要求。通過(guò)多種檢測(cè)方法的綜合應(yīng)用，全面了解了該高層住宅項(xiàng)目CFG樁復(fù)合地基的質(zhì)量狀況。檢測(cè)結(jié)果表明，該項(xiàng)目的CFG樁復(fù)合地基承載力滿足設(shè)計(jì)要求，樁身完整性良好，樁身混凝土強(qiáng)度和樁端持力層均符合設(shè)計(jì)和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。這些檢測(cè)結(jié)果為后續(xù)工程的安全施工和使用提供了可靠的依據(jù)。5.3數(shù)值分析模型建立與結(jié)果基于ANSYS軟件建立該高層住宅項(xiàng)目的CFG樁復(fù)合地基數(shù)值分析模型。根據(jù)工程實(shí)際情況，采