摘要：连镇铁路站前工程路基基底采用CFG桩加固处理，为检测CFG桩施工质量，采用低应变法进行验收性检测。文章结合工程实例主要探讨了低应变法检测CFG桩过程中的重、难点，为类似工程提供参考与借鉴。
关键词：CFG桩；桩身完整性；低应变法
1 前言
本项目使用长螺旋钻成孔，高压泵送混合物（水泥，粉煤灰，碎石和水，并根据C15混凝土对材料进行配合比测试）形成竖向增强体。 CFG桩可以大大提高复合地基在基础处理过程中的竖向承载力，具有施工速度快，成本低，效果显著的特点而被广泛使用。
在目前的CFG桩完整性测试中，通常采用低应变反射波法，这是基于应力波理论开发的一种基本的桩身完整性检测方法，确定基桩的完整性。
2 低应变法基本原理及判定标准
力锤锤击桩顶后，会激发桩顶粒子的振动，并且运动会随CFG桩的主体传播，从而形成应力波。如果产生上行拉伸应力波形，即桩身阻抗降低，则表示桩身出现蜂窝，孔洞，裂纹，收缩，分离等现象。否则，随着桩身阻抗的增加，将产生上形的压缩波，并运动到基桩的顶面，这会降低粒子的向下速度，此信息由安装在基桩顶部的加速度传感器接收。
根据时域波形，将入射波和反射波的到达时间与其幅度，相位，频率和其他特征进行比较，以进行分析和计算。使用完整的第一个基桩底部的反射时间△t，计算纵向速度C：
式中：L―完整桩的桩长（m）；
△t―完整桩的桩底反射波的传递时间（s）。
由该工程完整桩的平均波速Ca计算缺陷的位置：
式中：△ti―桩缺陷处反射波的传递时间；
Li―桩缺陷的位置（m）。
图1 低应变反射波法检测示意图
低应变法判定桩身完整性类别应结合缺陷出现的深度、测试信号衰减特性以及设计桩型、成桩工艺、地质条件、施工情况进行综合判定。本工程试验按《铁路工程基桩检测技术规程》中有关规定进行。
表1：低应变反射波法桩身完整性判定标准
3 低应变法缺点
低应变方法的特点是操作简单，速度快，成本低廉，结果可靠，是对基桩完整性进行全面研究的有效方法。但是，也有一些限制：
（1）确定基础桩的质量不稳定。由于输入桩长通常与结构的实际桩长不同，因此实际波速和计算出的波速之间存在一定差异。
（2）在时域中，速度曲线的冲击脉冲宽度是测试和分析结果的盲区，很难在桩头的浅部找到缺陷。
（3）上层的大缺陷将覆盖下层的缺陷。当应力波在缺陷阻抗大于上层的界面处反射时，会发生多次反射，应力波的向下传播能量迅速降低，因此在阻抗低的界面处的反射波信号难以接收，依此类推。难以发现缺陷。
（4）如果基桩主体中有多个缺陷，则很难解释波形，也很难确定缺陷的类型和程度。这是由于在相同故障波阻抗界面处的多次反射和在不同故障波阻抗界面处的多次反射。
（5）对基桩的质量有一定的限制，并且波形的分析和解释要求测试人员具有丰富的实践经验。缺陷桩需要从许多方面进行全面分析。如有必要，请检查桩位置的工程地质钻探结果和桩的原始施工记录。如果条件允许，可以使用钻孔取芯方法来验证和识别缺陷，确定缺陷的类型和程度，然后使用合理的修复技术和加固方法来确保基础桩的质量。
4 CFG桩易出现的质量问题
CFG桩密排，桩身直径小，桩身上没有钢筋笼，采用长螺旋钻孔和高压泵送混合料建造桩。由于现场的地质条件不同，在桩的形成和开挖过程中很容易发生诸如泥浆淤积和裂缝桩之类的缺陷。桩顶位置缺陷（裂缝桩）是低应变法检测CFG桩完整性最困难的地方。
5 工程实例分析
5.1工程概况
本项目位于沿线沿海平原，软土分布广泛，只要地层为粉砂，粉砂粘土，粉砂粘土，深灰色，软塑料，流体塑料。软土的起因主要是海洋，包括沿海，泻湖相沉积物，通常被埋在地面以上1-5 m，厚度3-6 m以及局部超过15 m的区域。黄淮冲积平原和里下河冲积平原的软土一般是间歇性分布的冲积沉积物和沉积物，一般是石灰为主的重质黏土，通常埋在地下2-3 m，厚度0.5-5 m ，且局部大于10 m。软土的水分含量高，孔隙率高，可压缩性高，强度低，并且工程地质条件非常差。软土主要位于距地面0-3 m的范围内，并连续分布到河北，主要由大量土壤和黏土组成。承载能力通常小于150kPa，厚度为0.5至5m。可压缩性高，强度低，工程地质条件差。
在该项目中，CFG桩用于加固低等级的地基，桩直径为500mm，桩长为10m至20m。试验后，在高度0.40m至1.75m的浅层部分出现很多裂缝桩。浅部裂缝桩、夹泥桩无法辨别桩底反射信号，扩径、缩径桩有可辨别桩底反射信号。
5.2现场检测
现场选取5根能够采集到明显桩底反射信号且能明确确定桩长的CFG桩（钻孔取芯验证）的平均波速作为评判波速，经计算低应变波速为3900m/s。典型缺陷桩曲线图如下：
（1）断裂桩。同一根桩，曲线一使用尼龙锤锤击，曲线二使用力锤锤击，二者均无法辨别桩底反射信号，测试信号显示顶标高以下0.50m处断裂，经开挖验证顶标高以下0.48m处发现裂缝。
（2）夹泥桩。使用尼龙锤敲击，无法辨别桩底反射，1.50m、5.70m有明显同相反射信号。钻孔取芯验证0.40～0.55m夹泥，0.90～1.40m严重夹泥，5.70～6.10m胶结较差。
5.3检测结论
现场检测及开挖验证表明，CFG桩易出现浅部扩径、断桩现象。本工程结合施工情况，分析原因主要有以下几点：
（1）CFG桩桩顶标高以下0.75～1.75m的位置存在约1m厚的软塑状软土层，CFG桩成桩过程中，泵送砼压力过大，拔管速度过慢，拔管速度与混合料的泵送量不相匹配，容易造成扩径现象；同时CFG桩连续施打，没有采取隔桩、隔排跳打的方法施工，极易挤断相邻桩体。
（2）CFG桩成桩后，被长螺旋钻钻出的土层覆盖，施工单位采用山河智能60型（重约6T）挖掘机清除桩顶及桩间土方，清除土方时，施工单位没有现场人员指挥，司机未按规定的路径行驶，随意、野蛮挖土，CFG桩桩体受到扰动、碰撞，在剪力作用下浅层断裂。
（3）CFG桩在切除桩头时，由于锯片半径小于CFG桩半径，桩头环切时，不能直接切断桩头，桩头与桩身有约10cm 连接，施工单位直接使用挖掘机扒断桩头，极易造成浅层断裂。
同时，直径减小和泥浆堆积等缺陷也出现在浅层区域。因此，在测试CFG基桩的完整性时，有必要选择合适的激振设备和激振力度用以检测浅层缺陷。
6 结语
在此项目中，CFG桩的扩径较为普遍，浅层中的断桩更多。如何选择合适的激振设备和激振强度检测CFG桩缺陷是最困难问题之一。低应变法激振设备通常使用尼龙锤和力棒，力棒主要用于大直径长桩，本项目实践表明，小力锤更为适合检测CFG桩浅层断裂缺陷，而力锤大小选择取决于CFG桩的设计强度，养护周期和施工方法。
建议在类似工程的检测工作中，对于难以识别的浅部甚至中部的缺陷，宜结合使用高频窄脉冲的力锤和常规的尼龙锤作为激振设备进行比对分析。同时尽可能多的对缺陷桩进行钻孔取芯和复合地基静载荷试验，以确定缺陷桩对复合地基承载力的影响，对CFG桩质量进行综合评价。
参考文献：
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[2]王词,提高路基CFG桩低应变法检测分辨率的几点体会[J],工程地球物理学报,2009.08.
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