深厚软土地基沉桩挤土效应防治及现场监测

鉴于预制桩沉桩过程会对桩周土体产生挤压 ,并产生超静孔隙水压力 ,从而影响周围建筑物和地下管线等公共设施的安全状况。结合工程实例 ,分析了沉桩过程中引起的超孔隙水压力及土体位移的变化规律 ,表明本工程所采用桩基施工控制措施和应力释放孔法能够有效减少沉桩挤土效应 ,可为类似工程的设计和施工提供参考     

高频免共振液压振动锤沉桩对桩周土影响的研究

与传统工艺相比,高频免共振液压振动锤沉桩具备噪声低、振动小、免共振、低荷载、适用地质条件广且工期短的优点,近年来应用范围逐步扩大。依托上海市某工程项目,通过现场试验,分析其对于桩周土体的影响,结果表明：高频免共振液压振动锤长期振沉钢管桩使周围土体产生一定的沉降和侧移,并改变了桩周土压力和孔隙水压力;随着沉桩过程的不断进行,分层沉降、水平位移、土压力和孔隙水压力整体呈增大趋势。沉桩全部结束后,水平挤压位移最大达37 mm,上抬位移最大达35 mm,孔隙水压力最大增量达76 kPa,土压力最大增量达150 kPa,表明长期振动沉桩施工对于桩周土体水平位移存在一定影响,对土体竖直位移影响较小。沉桩结束后,土压力和孔隙水压力有恢复至初始值的趋势。     

排水刚性桩沉桩挤土效应的现场试验研究

排水刚性桩是一种将刚性桩与竖向排水体相结合的新桩型。基于江阴一中新建教学楼桩基工程,开展了排水刚性桩与不含排水体的普通刚性桩的沉桩对比现场试验,实时动态监测排水桩与普通桩桩周土体中不同距离及深度处的水平位移、侧向土压力及孔隙水压力的变化情况,研究排水刚性桩的沉桩挤土效应。试验结果表明：排水桩能够减小沉桩过程中桩周土体因桩身挤土而发生的侧向水平位移,在距桩心3倍桩径处,排水桩桩周土体的最大水平位移为普通桩的1/6,在距桩心6倍桩径处,排水桩为普通桩的2/5;排水桩能够大幅降低桩周土体因沉桩挤土而产生的超孔隙水压力,深度15m,距离桩中心2倍桩径处,排水桩的超孔压峰值仅为普通桩的1/4;排水桩能够减少沉桩过程中桩周土体的挤土压力,降低沉桩挤土对桩周原有土压力的影响,在深度15m距桩心2倍桩径处,排水桩的土压力变化的峰值仅为普通桩的1/4。现场试验数据为排水刚性桩的工程应用提供了设计参考依据。     

静钻根植桩施工环境效应现场试验研究

静钻根植桩采用先钻孔注浆后植桩的施工技术,可以解决传统预制桩施工过程引起的挤土效应问题。然而,静钻根植桩施工过程中钻孔和注浆过程会对周围土体产生一定扰动,目前没有相关研究。文章通过一组现场试验对静钻根植桩施工过程中的钻孔、注浆搅拌和植桩阶段对周围土体的扰动规律进行研究。静钻根植桩施工前在钻孔周围土体中埋设土压力传感器,孔隙水压力传感器和测斜管,分别测试静钻根植桩施工过程中周围土体中水平土压力,超静孔隙水压力和深层土体水平位移的变化规律。研究结果表明：静钻根植桩施工过程会对周围土体造成一定扰动,而施工完成后周围土体中的水平土压力、超静孔隙水压力和深层土体水平位移迅速恢复;当水平距离达到4D(D为钻孔直径)时,静钻根植桩施工过程基本不会对土体产生影响;试验结果可以为静钻根植桩在地铁周围等施工位移控制敏感区域的应用提供理论依据。     

饱和粘土中单桩沉桩引起的超孔隙水压力分析

以圆柱孔扩张理论为基础，通过实测资料的分析，探讨了沉桩时单桩周围土中产生的超孔隙水压力的大小、分布及影响范围，得出了单桩沉桩后土体中沿径向及深度方向的超静孔隙水压力规律，并与理论解进行了对比。     

静压桩挤土效应及施工措施试验研究

为减小静压桩施工对周围环境产生的影响,需要采取合理措施减小沉桩挤土效应。以软土地区某桩基工程建设项目为依托,选取预钻孔、预钻孔与应力释放孔结合的施工措施,进行了预制空心方桩的挤土效应试验。通过预埋孔隙水压力计与测斜管,监测了静压桩不同贯入深度下土中孔隙水压力和土体水平位移的变化规律。监测结果表明:超孔压的影响半径超过12d,且超孔隙水压力随上覆有效应力的增大而增大;静压桩挤土效应引起的水平位移在软硬土层交界面附近将发生突变;预钻孔及释放孔的影响半径超过12d;前一节桩压桩在桩周土体中产生裂缝有利于后续压桩过程中超孔压的消散。试验结果对认识静压桩沉桩挤土效应,进而制定减小沉桩挤土效应的合理措施提供有效帮助。     

考虑孔压消散的静压单桩挤土位移场研究

静压桩挤土位移会随压桩过程中产生的超孔隙水压力的消散而变化,但由于压桩过程的复杂性,这一问题尚没有得到很好的解决。基于应变路径法及源汇法理论,根据土体的固结度理论推导小应变条件下考虑孔压消散的静压单桩周围土体位移场的解析解,该解析解可以考虑如下问题:地表面的自由边界条件问题,土体中孔隙水压力的消散问题,并能给出整个压桩深度内土体的水平及竖向位移场。根据压桩过程中近桩身土体变形特性对大变形条件下近桩周土体位移场做出相应的理论推导,并分析大小应变条件下挤土位移场的差别。利用所获得的挤土位移理论解分析超孔压消隙对土体位移场的影响,与现场测试结果进行对比,结果表明:静压单桩水平挤土位移和地表面隆起量均随孔隙水压力的消散而减小;考虑孔压消散的静压单桩挤土位移场的理论解和实测值变化规律相一致,且数值上基本吻合,能够满足工程需要。     

透水性混凝土桩施工中超孔隙水压力变化特性试验

为研究透水性混凝土桩施工中产生的超孔隙水压力的变化规律,通过在现场埋设孔隙水压力计的方法,监测并分析了振动沉管法单桩施工过程中及施工后桩周土体的超孔隙水压力随时间、径向距离及深度的变化,并根据监测结果分析了透水性混凝土桩单桩施工对桩周地基的影响。结果表明:对于高地下水位的粉性土地基,桩周土体的超孔隙水压力在沉管结束时达到最大值,之后消散速率较快,完全消散时间较短,且距桩越近,超孔隙水压力的上升与消散速率越快;超孔隙水压力在径向上与深度上大致呈现递减趋势,距桩越近,超孔隙水压力越大;地基土体的液化范围与加固范围的空间分布呈上大下小的漏斗形。提出的适用于透水性混凝土桩的施工工艺可为类似工程的设计与施工提供参考。     

PHC管桩施工对周围土体的影响分析

管桩在沉桩过程中产生的挤土效应,会使周围土体发生一定量的变形,并使土体内的孔隙水压力增加,从而对施工周边环境造成影响,甚至发生重大事故。针对此问题,结合京沪高速铁路正线路基PHC管桩沉桩过程的监测成果,分析了管桩在沉桩过程中周围土体变形和孔隙水压力的变化规律,并得出对类似工程具有指导意义的结论。     

高频液压振动锤打桩有限元方法分析

高频液压振动锤的使用在国外已经很普遍了,在国内也慢慢的推广开来,但是对高频振动锤的沉桩理论的研究还是落后于其实际应用。以前的研究主要集中在试验方面,在此基于PLAXIS 8.2岩土工程分析软件的动力模块分析高频振动锤打桩相关问题,主要对沉桩的位移、振动沉桩的应力场、超孔隙水压力的分布做简要的动力分析。分析表明超孔隙水压力的产生对振动沉桩起到一个很重要的影响,特别是无粘性土层中,如果桩周土体能产生振动液化,那么就能加快沉桩速度,提高施工效率。     

Experimental study on friction fatigue of vibratory driven piles by in situ model tests

Friction fatigue is an important factor to consider for pile drivability during the installation of piles. Only a few studies have focused on the friction fatigue of vibratory driven piles. However, the friction fatigue of jack-in piles has been investigated extensively. Therefore, this study focuses on the friction fatigue of vibratory driven piles. A total of six in situ vibratory pile driving tests were conducted with different frequencies and different vibratory forces. Both the acceleration at the pile head and the axial strain of the pile were monitored during vibratory driving. The shaft friction, τ_Sij, was analyzed at each section of the pile during vibratory driving, and the decrease in friction (i.e., friction fatigue) was observed. The concept of accumulated shear work, W, was introduced during vibratory driving, and a unified relationship was established between the decrease in shaft friction normalized by the cone tip resistance, τ_Sij/q_c, and W. From a practical viewpoint, this concept will be helpful for the construction management of vibratory pile driving and for determining the vibratory hammer specifications.     

PHC桩设计施工中的几个问题

本文主要介绍PHC管桩的优点、设计、桩长控制、减轻PHC桩在软土地基中挤土效应的方法以及施工中存在的一些问题。     

软土地区采用夯扩桩基础破坏原因初探

分析了软土地区采用夯扩桩基础破坏的原因。这些原因包括软粘土侧压力、沉桩引起的挤土效应和超孔隙水压力、桩身负摩阻力和桩的压屈。     

大直径超长桩后继打桩拒锤现象分析 及单桩承载力计算

 受到海上施工条件的限制,特别是大直径超长桩的施工常出现停锤,停锤后继续打桩时,连续打桩引起的桩周地基土中的超静孔隙水压力消散,土体强度得到恢复和提高,使得打桩阻力增大,甚至出现拒锤现象。分析表明,地基土层的分布、土体中裂缝的开展、停打时间的长短以及桩管内土塞的作用直接影响土体强度的恢复和提高程度。提出超静孔隙水压力的计算方法以及超静孔隙水压力的时间效应;结合一维应力波动理论,以实测打桩记录为依据,采用反分析方法确定当后继打桩出现拒锤现象时的单桩承载力。实际工程算例和海上原位动测结果表明,该方法具有可行性。     

PHC管桩锤击施工效应分析

PHC管桩施工效应对地基土性质和桩体受力特性有很大的影响。为了查明PHC管桩施工效应,以PHC管桩加固某电厂古河道地基为依托,进行了PHC管桩沉桩效应的测试和分析。通过观测沉桩的锤击数和土塞效应,分析了PHC管桩沉桩规律性;利用静力触探、标准贯入试验、孔隙水压力和侧向位移观测等现场测试手段,研究了PHC管桩对桩周土体的影响。研究发现:沉桩锤击数与地基土性质有很大相关性,土芯长度与总桩长之比为22%～35%,且桩壁越薄其土塞效应越明显,在桩体承载力计算时忽略土塞效应是很不经济的;沉桩过程产生很大的挤土效应,不仅产生超孔隙水压力,而且随孔压消散,地基土得到密实、消除或降低液化性,其侧摩阻力可提高80%以上,有利于桩体强度的发挥。     

盾构切削木桩试验研究

结合上海新建路越江隧道穿越旧木桩工程,以φ1 800大型盾构模拟试验平台为基础,采用模型试验的方法,研究了盾构直接切削木桩和在土体中切削木桩两种工况,得到了实际施工中所需盾构道具改制方案以及土体加固参数。试验结果表明:盾构推进速度越慢而刀盘转速越快,则切削的效果越好,而推进速度在1 cm/min左右效果最好;增加先行刀的数量以及在盾构周边安装先行刀,可使得切削下来的木屑较易排出;在盾构切削木桩过程中,木桩位移以平动为主,转动位移较小,且桩体位移可以通过加固桩周土体得到控制。     

根据静探指标预测管桩(PHC桩)的沉桩锤击数

沉桩困难是打入式桩基施工中经常面临的主要问题之一。由于受到众多因素的影响,目前对沉桩难易程度的分析仍停留在定性分析的基础上[1],①,很难建立完善的数学模型对该问题进行定量分析计算。本文结合工程实践,利用静探指标建立了一定条件下计算预应力高强混凝土管桩(PHC桩)沉桩锤击数的经验公式,为该桩型沉桩难易程度分析提供一种定量的分析方法,从而为桩型和沉桩设备的选择提供较为可靠的依据。     

抗液化排水刚性桩沉桩过程中的孔压响应

抗液化排水刚性桩是一种将刚性桩与竖向排水体相结合的新桩型,可用于提升饱和土地基在地震作用下的抗液化能力。基于某建筑桩基工程,首次开展了抗液化排水刚性桩和不含排水体的普通刚性桩的沉桩对比现场试验,分析了沉桩过程中桩周土体超孔隙水压力的增长及消散规律。试验结果表明:沉桩过程中,抗液化排水刚性桩对桩周超孔压的消散作用对于可液化土层所在的桩侧深部埋深处最明显(试验测点距桩心2倍桩径、埋深-15 m),该处排水桩的超孔压峰值为普通桩的1/4到1/2,排水桩消散70%峰值超孔压所需时间仅为普通桩的1/3;在深部埋深(-15 m),排水桩的最大影响半径为2~4倍桩径,在上中部埋深(-5 m、-10 m),排水桩的最大影响半径为4~8倍桩径;在影响范围内,同位置排水桩对深部可液化土层超孔压的消散作用要大于上中部埋深土层。现场试验数据为抗液化排水刚性桩的桩间距选择提供了有力的设计参考依据。     

PHC管桩工程特性分析

以PHC管桩加固某电厂古河道地基为依托,进行了PHC管桩受力特性研究。利用桩身预先埋设的光纤传感器,并借助静载荷试验、高应变和静力触探等现场测试手段,研究了PHC管桩在不同级别荷载作用下桩身沿深度的受力分布特征,发现PHC管桩侧摩阻力不仅与地基土层性质相关,而且其分布特征也与桩埋置深度有很大关系;桩体上段摩阻力较小,中间段发挥度最大,下段桩身轴力衰减较快;根据试验结果提出了PHC管桩单桩承载力修正公式,用该式求得PHC管桩单桩承载力与静载荷试验结果吻合,说明修正公式是合理的。