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        軟土地基靜壓管樁擠土效應(yīng)及其防治措施

        2012-12-28 12:26:25夏天
        中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2012年18期
        關(guān)鍵詞:壓樁沉樁樁體

        夏天

        (江蘇海事職業(yè)技術(shù)學(xué)院,江蘇 南京 211170)

        自然狀態(tài)下的軟土形狀細(xì)軟,容易變形,難以承擔(dān)承重作用,一般需經(jīng)過基礎(chǔ)處理后才能作為建筑地基。靜壓管樁承載力高,能夠很好作為樁基,并且此項(xiàng)目工作沒有極大的噪音,也不會(huì)因?yàn)槟酀{對(duì)環(huán)境造成影響,并且時(shí)間短,穩(wěn)定快,并可同時(shí)提升軟土抗地震能力,對(duì)上層建筑來說也有加固效果,因此,在江蘇,浙江,上海一帶,此方法大力推廣,收效甚好,前景方面也很好,不過,仍有缺陷值得注意。軟土下壓是會(huì)出現(xiàn)擠壓,這種力會(huì)牽連到周圍環(huán)境,使周圍的建筑穩(wěn)定性被影響,一般是土地晃動(dòng),扭曲,移動(dòng)等物理變化。樁與土之間相互用力,產(chǎn)生摩擦,而周圍已經(jīng)進(jìn)入地面的樁則會(huì)隨著反向力表現(xiàn)出反向活動(dòng),樁位偏移、樁身翹曲,使施工場(chǎng)地附近建筑物和道路的地下埋管損壞等等[4-6]。進(jìn)而樁體的位置移動(dòng),樁扭曲,還有的影響周圍建筑物,地下管道,植物等,因此,這項(xiàng)靜壓樁工藝還有進(jìn)一步提升的空間。引起國內(nèi)外學(xué)者的極大關(guān)注。

        2 擠土機(jī)理

        樁體下壓的過程中,土受到擠壓,承受上下角度的擠壓,物理性質(zhì)進(jìn)而出現(xiàn)變化,例如樁周圍的土的構(gòu)造,松緊度,水分含量,都出現(xiàn)改變,改變的程度以及效果都源于樁體本身的形狀,橫截面大小,重量和所承受的壓力大小。樁體在豎直方向的壓力,樁體尖端切入土體,進(jìn)而整個(gè)樁身形成強(qiáng)大的推力,是土向四周移動(dòng),而周邊物體就會(huì)遭受影響,同時(shí),某些土質(zhì),失水速度不快,下樁后一段時(shí)間不會(huì)馬上干固,而水與下壓力相作用,形成新的壓力,一點(diǎn)點(diǎn)干結(jié)之后,變成較硬的外殼,所以,因此,沉樁的主要影響是側(cè)向擠土和產(chǎn)生超孔隙水壓力[2,4]。

        3 減少擠土效應(yīng)的措施

        3.1 設(shè)計(jì)措施

        設(shè)計(jì)時(shí),可以從合理布置樁距和采用疏樁設(shè)計(jì)兩方面采取措施。在布置樁體與樁體的距離時(shí),較大的距離擠土效應(yīng)就會(huì)減弱,并且有助于防止中部樁體下滑,或?qū)е陆ㄖ锍霈F(xiàn)裂縫,使它的位置更加牢固。疏樁設(shè)計(jì)將傳統(tǒng)的排樁密度減少,這有助于節(jié)省更多的材料和工作時(shí)間,并給每一樁足夠的承載空間,并將力度分散給土地,合理分配來力度。甚至達(dá)到更好效果,使用疏樁設(shè)計(jì),使樁與樁的力得到更好調(diào)配,并分散給地面,有效杜絕承載力的浪費(fèi),減少對(duì)地面的破壞,地面的起伏不平的情況得到控制,對(duì)周圍環(huán)境也是優(yōu)勢(shì)大于劣勢(shì)。人員的工作量上也大大減少。

        3.2 施工措施

        為了降低沉樁導(dǎo)致地面變形的問題,需要特別控制沉樁工作中土壤的擠壓狀態(tài)和超靜孔隙水壓力。

        3.2.1 優(yōu)化施工順序

        壓樁時(shí),要將表層的雜物和不純土處理掉,這能夠使管樁的地基更牢固,而擠土效應(yīng)也會(huì)得到控制,樁體的下壓次序?qū)Φ鼗馏w的超孔隙水壓力的形成及其水力梯度的大小和方向有明顯的關(guān)系。粘性土和樁進(jìn)入土地后的變化和擠土方向和超孔隙水壓力值有關(guān)。持續(xù)作用時(shí)間及其消散方向,變位方向基本上與壓樁施工順序一致,因此,在方案的劃定上,要考慮減少環(huán)境影響,壓樁速度快,保證單個(gè)質(zhì)量,提倡以中間向兩邊,中點(diǎn)到周圍的順序作為工作方向,與建筑物的距離越來越遠(yuǎn),為了不傷害周圍其他建筑以及地下管路,壓樁次序最好先近后遠(yuǎn),先長后短。

        3.2.2 控制沉樁速率

        限制沉樁速度,是為了防止孔隙水壓力瞬間高漲,也為了避免提高的幅度過大給土壤造成傷害。壓樁速度要以保證環(huán)境穩(wěn)定,保證樁基質(zhì)量作為前提和底線,具體如何應(yīng)當(dāng)根據(jù)總體布置效果,并參考勘察四周建筑得到的結(jié)論為依據(jù)。一般來看,接近建筑物時(shí)就要注意放緩工作,越到結(jié)尾工作時(shí)也要越慢,每天的施工數(shù)量要保證,這是為了給超孔隙水壓力的自行消退留一定時(shí)間,這也將降低擠土效應(yīng)。

        3.2.3 設(shè)置應(yīng)力釋放孔

        應(yīng)力釋放孔分為場(chǎng)地外圍鉆釋放孔和場(chǎng)地內(nèi)鉆釋放孔兩種。場(chǎng)地外釋放孔通常是在圍護(hù)一側(cè)先鉆一些Φ500~Φ800mm的鉆孔,并用鋼筋籠加上竹片護(hù)住孔壁,當(dāng)沉樁向場(chǎng)地外圍擠土擴(kuò)張到達(dá)孔附近時(shí),由于孔內(nèi)部應(yīng)力不大,軟泥因?yàn)榫邆淞鲃?dòng)性率先進(jìn)入孔中,要用吸泥裝置將其提出,有助于防止軟土漫向周圍,對(duì)四周建筑物起到保護(hù)作用。同時(shí),為了減輕樁體擠壓土帶來的力度不平衡,使土地變形,因此在地面大量布孔,尤其在樁多而密的地方,里面的軟泥被擠出,有助于整體穩(wěn)定。

        3.2.4 設(shè)置豎向排水路徑

        在壓樁區(qū)的四周或者群樁內(nèi)部,挖出一定樁徑和樁深的樁體空間,內(nèi)部設(shè)置快速排水路徑。通常采用填塞散粒砂碎石、袋裝砂、埋置塑料排水板等措施。在沉樁施工過程中,孔隙水可流向砂井或經(jīng)排水板排出地面,加快孔隙水壓力的消散,從而降低了孔隙水壓力對(duì)擠土效應(yīng)的不利影響。砂井深度及間距視具體情況而定。

        3.2.5 設(shè)置防擠溝

        為減小樁群對(duì)周圍環(huán)境的影響,可在樁群與可能受影響建筑物之間開挖防擠溝,其寬度一般采用1.2~2.5m。依據(jù)工程實(shí)際情況在溝內(nèi)回填砂或其它松散材料。這一辦法助于保護(hù)埋藏不深的管道線路,但此法只解決了淺層擠壓問題,并防止表面土壤發(fā)生位置偏移,但是對(duì)深度較大者作用不大,防擠溝底標(biāo)高低于保護(hù)對(duì)象基礎(chǔ)底面則效果更好。

        3.2.6 預(yù)鉆孔取土

        就是在設(shè)計(jì)的孔位上,也可以在樁位之間或樁的四周取土,采用這種措施相當(dāng)于減少了塑性區(qū)內(nèi)土的體積壓縮變形,減少了樁入土置換土的體積。預(yù)鉆孔的直徑一般不大于樁徑的2/3,深度不大于樁長的2/3,鉆孔后置入預(yù)制樁體。其防止擠土效應(yīng)效果較明顯,但施工質(zhì)量要求高。

        結(jié)語

        靜壓樁施工雖然較大程度上解決了樁基礎(chǔ)施工振動(dòng)的影響,但其沉樁時(shí)側(cè)向擠土并產(chǎn)生超孔隙水壓力對(duì)周邊環(huán)境的影響仍是一個(gè)不可忽略的問題。它對(duì)施工場(chǎng)地周圍的工程環(huán)境的影響是相當(dāng)大的,在軟粘土地區(qū)尤其應(yīng)該重視這個(gè)問題,應(yīng)該積極地采取有效措施消除或減輕其不利影響。另外,靜壓管樁的擠土效應(yīng)直接影響樁的豎向承載力隨時(shí)間的發(fā)展,這一點(diǎn)在實(shí)際工程中應(yīng)給予足夠的重視。

        [1]王偉,宰金珉,王旭東.沉樁引起的三維超靜孔隙水壓力計(jì)算及其應(yīng)用.巖土力學(xué),2004,25(5):774-777.

        [2]王偉,宋新江,凌華,等.濱海相軟土應(yīng)力-應(yīng)變曲線復(fù)合指數(shù)-雙曲線模型.巖土工程學(xué)報(bào),2010,32(9):1455-1459.

        [3]王偉,張芳,孫斌祥.土-結(jié)構(gòu)接觸面剪切試驗(yàn)與應(yīng)力-位移模型.煤炭學(xué)報(bào),2011,36(9):1469-1473.

        [4]張志紅.軟土地基中壓樁的擠土效應(yīng)及其防治措施[J].土工基礎(chǔ),2004,18(2):18-20.

        [5]權(quán)愛民,王宣林.減少錨桿靜壓樁擠土效應(yīng)的措施及其工程應(yīng)用[J].山西建筑,2003,(15):24-25.

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