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        靜壓預應力管樁擠土效應試驗

        2011-05-04 08:07:30宋維金
        鐵道建筑 2011年5期
        關鍵詞:壓樁外排管樁

        宋維金

        (中鐵十四局集團 第四工程有限公司,山東 臨沂 276000)

        預應力管樁具有承載力高、抗彎性能好、質量穩(wěn)定、適應性強等優(yōu)點,靜力壓樁工藝具有噪聲少、無泥漿污染、施工速度快等特點 。然而,靜壓管樁屬于擠土樁,施工過程所產(chǎn)生的擠土效應會對周圍工程環(huán)境造成不良影響[1-2]。對于黏性土特別是飽和軟土地基,擠土效應主要體現(xiàn)為壓樁過程中壓密并擠開樁周土層,造成土體結構破壞,使地面附近土體向上隆起,較深層土體向水平方向發(fā)生側向位移,使土中超孔隙水壓力升高,改變土體工程性質,對土體強度和地基承載力產(chǎn)生較大影響。這不僅與地基土性和設計參數(shù)(樁長、置換率等)密切相關,而且與施工工藝有較大關系。

        1 試驗簡介

        試驗現(xiàn)場工點位于晉石高速公路 LK14+380—LK14+739,地基土層從上至下分別為硬殼2.0~3.0 m、淤泥質土3.0~5.0 m、殘積黏性土3.0~4.0 m和全風化混合花崗巖。預應力管樁處理深度12.0 m,樁間距2.0 m。該段線路附近存在LNG管線,埋設2.0 m范圍內。試驗中,在距離最外排管樁5.0 m處開挖深度2.5~3.0 m、寬度1 m的防擠溝。采用的傳感器有測斜管,測斜管分別布置在距離管樁外側5.0 m和10.0 m,深度15.0 m,測試布置平面和剖面示意見圖1和圖2。根據(jù)現(xiàn)場條件,靜壓管樁施工順序示意見圖3。

        圖1 測試布置平面示意(單位:m)

        圖2 測試布置剖面示意(單位:m)

        2 側向位移監(jiān)測結果與分析

        2.1 LK14+476斷面

        圖3 現(xiàn)場試驗靜壓管樁順序示意

        LK14+476斷面距最外排管樁10.0 m和5.0 m處的側向位移沿深度和打樁時間變化情況如圖4和圖5所示??傮w上,預應力管樁施工后產(chǎn)生一定的側向位移,主要發(fā)生在2.0~8.0 m深度范圍內,這是軟弱土層分布范圍,靠近地表側移較大,隨著深度增大逐漸減小,在壓樁過程中或壓樁剛結束時側移達到最大,此時地基土體產(chǎn)生一定的超靜孔壓,隨著時間增長孔壓逐漸消散,使側移有所減小,并逐漸達到穩(wěn)定。

        距最外排管樁10.0 m處地表最大側移達到7.1 mm,在2.0 m深度處最大側移達到6.2 mm。距最外排管樁5.0 m處的側向位移沿深度趨勢與10.0 m處的有一定的不同,這與防擠溝的作用直接相關,防擠溝的深度2.5~3.0 m,在3.0 m深度范圍內5.0 m處側移相對較小,與3.0 m以下深度形成一個轉角,防擠溝在3.0 m范圍內減小了一定的側移量,距最外排管樁5.0 m處地表最大側移達到13.9 mm,在2.0 m深度處最大側移達到15.3 mm。

        2.2 LK14+490斷面

        LK14+490斷面距最外排管樁10.0 m和5.0 m處的側向位移沿深度和打樁時間變化情況如圖6和圖7所示??傮w上,側向位移變化趨勢與 LK14+490斷面較為一致,距最外排管樁10.0 m處側移沿深度方向逐漸減小,地表最大側移為9.2 mm,2.0 m深度處最大側移為7.6 mm,距最外排管樁5.0 m處側移在3.0 m處形成轉角,地表最大側移為4.7 mm,2.0 m深度處最大側移為9.5mm。

        2.3 LK14+510斷面

        LK14+510斷面距最外排管樁10.0 m和5.0 m處的側向位移沿深度和打樁時間變化情況如圖8和圖9所示,沿深度方向側移變化趨勢與 LK14+476、490斷面較為一致,距最外排管樁10.0 m處地表側移為5.4 mm,2.0 m深度處側移為4.7 mm,距最外排管樁5.0 m處地表側移為9.6 mm,2.5 m深度處側移為11.3 mm。

        2.4 對比分析

        LK14+476、490和510斷面沿深度方向最大側移量分別如圖10、圖11和圖12所示。從圖中可知,防擠溝對附近的距最外排管樁5.0 m處側移具有明顯的減小作用,且在防擠溝2.5~3.0 m深度范圍內最為顯著,這為防擠溝的位置和深度設置提供了很好的參考,防擠溝的位置應適當靠近管線,深度應略超過管線深度;距最外排管樁10.0 m處側移明顯小于5.0 m側移量。

        圖13給出LK14+476斷面在5.0 m和10.0 m處、深度為2.5 m時的側移變化情況,LK14+476所在斷面的管樁分別在4月29日、5月1日、5月2日、5月5日、5月6日、5月8日施工,從圖13中可知,施工當天的側移量均有所增加,施工后側移量有所減小,并趨于穩(wěn)定,5月6日以后施工第三排樁側移量不再增加。LK14+490所在斷面?zhèn)纫谱兓厔菖c LK14+476斷面較為一致,LK14+510所在斷面總體上施工第四排樁開始對側移影響較小。

        圖4 LK14+476距最外排管樁10 m處側向位移

        圖5 LK14+476距最外排管樁5 m處側向位移

        圖6 LK14+490距最外排管樁10 m處位移

        圖7 LK14+490距最外排管樁5 m處位移

        圖8 LK14+510距最外排管樁10 m處位移

        圖9 LK14+510距最外排管樁5 m處位移

        圖10 LK14+476最大位移

        圖11 LK14+490最大位移

        圖12 LK14+510最大位移

        圖13 LK14+476斷面2.5 m深度處側移變化

        3 結論

        1)LK14+476斷面距最外排管樁10.0 m處地表最大側移為7.1 mm,在2.0 m深度處最大側移為6.2 mm。距最外排管樁5.0 m處地表最大側移為13.9 mm,在2.0 m深度處最大側移為15.3 mm。

        2)LK14+490斷面距最外排管樁10.0 m處地表最大側移為9.2 mm,2.0 m深度處最大側移為 7.6 mm,距最外排管樁5.0 m處地表最大側移為4.7 mm,2.0 m深度處最大側移為9.5 mm。

        3)LK14+510斷面距最外排管樁10.0 m處地表最大側移為5.4 mm,2.0 m深度處最大側移為 4.7 mm,距最外排管樁5.0 m處地表最大側移為9.6 mm,2.0 m深度處最大側移為11.3 mm。

        4)防擠溝對減小側移具有明顯作用,本工點防擠溝設置處即距最外排管樁5.0 m處,使沿深度方向的地基側移在防擠溝設置深度范圍內形成折角。建議防擠溝的位置應適當靠近管線,深度應略超過管線深度。

        5)靜壓管樁側向擠壓程度與壓樁順序有較大關系,建議先施工毗鄰管線一側,有利于減小擠壓作用。本工點施工完成第四排樁以后對路基外側擠壓基本不影響。

        6)靜壓管樁施工過程中應高度重視擠土效應,建議針對不同地質條件開展施工前工藝試驗,加強地基變形監(jiān)測,確定合理的施工工藝。

        [1]吳成.論預應力管樁施工中常見問題及措施[J].施工技術,2008(7):122-123.

        [2]羅戰(zhàn)友,夏建中,龔曉南.壓樁過程中靜壓樁擠土位移的動態(tài)模擬和實測對比研究[J].巖土工程學報,2008,27(8):1709-1714.

        [3]余建民,馮翠紅,閆銀剛.靜壓預應力管樁在基坑支護中的應用[J].鐵道建筑,2008(6):80-82.

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