软土地基中桩基施工时挤压力影响

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1、软土地基中桩基施工时挤压力影响　　摘要：桩基施工在软土地基工程建设的地位尤为重要，其中桩基施工时产生的挤压效应也成为首当其冲的研究对象。本文研究了某地区的软土地基中桩基础施工的实际情况，通过分析桩端积压力、施工流程及桩群施工等实际情况，可得出软土地基中桩基础施工时产生的挤压及避免措施，以期能够为软土基施工作为参考。关键词：软土地基；桩基施工；挤压力中图分类号：TU471.8文献标识码：A在设计饱和软土地基桩基时，要充分考虑到其对周围环境的挤压效应。因为软土桩基在施工时，会对附近土基造成巨大的挤压力，

2、甚至可能会引起桩区及周围土体水平位移或向上隆起，严重时会引起桩体偏位、上抬、折断，更甚者会对周围管线、地面道路、建筑物安全产生造成严重影响从而改变其原设计。因此，软土地基中桩基施工的挤压效应及预防办法成为工程界极其重视的问题。一、现场实测概况及方法现场实测某实验场地工程地质，其概况见表1。地面标高4.29~4.83m，地下水深0.4m。表1试验场地工程地质概况7该工程实测地基础为沉管灌注桩，将会建一幢5层框架楼，桩长13.7m，沉管外径377mm，桩尖持力层取自粘质粉土，实测时间长达3个多月。每个桩

3、位都按矩形设计，桩最小距为1m。工区面积约为350m2，土桩301根，平均每天成桩18根。要预先在桩群中心压入一根钢管测量桩，量得桩长14.4m，外径102mm比准备施工的沉管灌注桩稍长。测量知桩外壁有小型压力盒(P1~9)和孔隙压力计(UP1~9)均9只，分别在3个不同深度上安装着，每一深度均有3只压力盒和孔隙压力计，分别安装在钢管测量桩的3个方向上，可测量出沉桩时不同深度桩身上的侧向土压力及孔隙水压力的变化。在测量桩内还设计了19组电阻应变片(Ɛ1~19)，安装在4个不同的方向和深度上

4、，可测量出沉桩时对邻桩所产生的拉压和挠曲。桩群内外的不同位置和深度的土体中还埋置了孔隙压力计(U1~16)16只，其中埋置在桩群中心9只，在桩群内西部边缘埋置了3只，另外4只埋置于桩群外的不同距离和深度。二、应力变化及影响1、理论解7理论桩体贯入模拟仍是复杂问题。饱和粘土在不排水时，单桩贯入可以模拟为无限土体的孔穴扩张，通过弹塑性理论可求解平面对称问题，得出球形孔扩张后对周围土体形成的弹塑性区、总应力及位移分布。屈服准则饱和弹性-完全塑性材料，服从Mohr-Coulomb，球形孔扩张引起的总应力增量

5、为在塑性区：；在弹性区：式中：Δσr为径向的应力增量；Rp为塑性区半径；r为离开桩中心的距离；Cu为土的不排水抗剪强度。介于塑性区边界上的位移，并假定塑性区内土的不可压缩性，可得到塑性区半径Rp为式中：r0为桩半径；E为土的弹性模量；L为土的泊松比。要求桩土界面处的扩张压力pu，可在式(1a)中令r=r0，并将式(2)代入，则可得2、实测结果与分析施工时，随桩体的贯入，桩下土体受到挤压。图2是贯土7.8m的P5压力盒测得的数据。沉桩效应在桩尖在未到达测点标高之前已产生，其位差随桩位离测点水平距离远近

6、而变化。#183桩距测点的水平距离为0.75m，当入土沉桩3.5m时，压力开始增大；距离桩尖测点高差1.0m时，压力急剧增大，并在桩尖到达测点标高处时，达到最大值。随着桩体的继续贯入，桩尖超过测点标高，挤压力将出现下降并大致保持稳定。实测可得，最大值与稳定值之比为1.38。由此可知，沉桩过程中的最大挤压力为桩端的径向挤压力，它一般产生于桩尖同一水平周围。在这一水平以上，桩体贯入时的摩擦力对土体的影响力较大，摩擦力相对稳定，比径向挤压力要小。并且最大值与稳定值之比，随桩位与测点间的水平距离的增大而减少

7、，在距离5.9m处沉#263桩时，最大值与稳定值几乎为同一数值。7图2挤压力随沉桩贯入深度的变化由桩轴与测点水平距离rH、土压力发生变化时桩尖离测点的高差rV，可计算出桩端下挤压力球形影响最大半径RT。将测出部分资料绘制成图3，可知桩端下挤压力的最大影响半径大约为(20~23)r0，这比桩端下的超孔隙水压力影响半径要大些。图3桩端土中挤压力的影响半径3、实测结果与理论值的比较由室内试验结果可知，淤泥质粘土刚度比E/CuU150~380。按表1中试验场地的参数，并按不排水条件，取L=0.5，代入理论式

8、(3)后得，桩端扩张压pu=(6.22~7.46)Cu。相对于场地3个测点深度处Cu值(参见表1)，桩端扩张压力pu的范围在77~143kPa；将上述参数代入式(2)后可得到塑性区半径Rp，RpU(3.7~5.0)r0，即Rp约为0.7~1.0m。但考虑沉桩中桩对土剪切和振动影响，Rp实际值应比理论值大。将上节的实测结果与理论值相比，桩端扩张压力实测结果pTm与理论估算值pu上限接近；而挤压力影响半径RT则比塑性区半径理论值Rp要大的多，大约是后者4.0~6.2倍。三