预制自排水桩的抗挤土机理分析.pdf

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1、第27卷第3期盐城工学院学报(自然科学版)Vo1．27No．32014年09月JournalofYanchengInstituteofTechnology(NaturalScienceEdition)Sep．2014预制自排水桩的抗挤土机理分析李富荣，周乾，常素萍，孙厚超，1．盐城工学院土木工程学院，江苏盐城224051；、＼2．盐城市建筑设计研究院有限责任公司，江苏盐城224002／摘要：基于抗挤土效应，提出了预制自排水桩的设计思想，采用土体固结理论，研究了预制沉桩过程中桩周土体超孔隙水压力的消散速度，分析了预制自排水桩的沉桩排水效果，并通过工

2、程实例和现场测试进行比较分析和验证。结果表明，预制自排水桩具有较好的排水效果，可以起到消散桩周土超孔隙水压力的效果，从而抑制沉桩挤土效应。关键词：预制自排水桩；沉桩排水；抗挤土；机理分析中图分类号：TU473．1文献标识码：A文章编号：1671—5322(2014)03—0058—04在软土地区，沉桩极易产生挤土效应，并对周较小的黄砂，同步灌人并充满桩侧的竖向沟槽，如围环境产生不利影响，其主要原因是：在桩的挤压图1b所示。利用黄砂的良好透水性，使竖向沟槽作用下，桩周土在短时问内的不可压缩性，引起桩和黄砂形成竖向排水通道，借助沉桩时和沉桩后周土体产

3、生很高的超孔隙水压力，由于软土的低的侧向挤压力，加快沉桩过程中和沉桩后桩周土渗透性，超孔压消散缓慢，从而产生挤土效应_1J。超孔隙水压力的消散，达到抑制挤土效应的目的。减少挤土效应可以设置竖向砂井、砂袋井、塑料排水板等，形成竖向排水通道，以缩短或减少孔隙水的渗透路径，在预制沉桩过程中，孔隙水较快地通过竖向排水通道排出地面或消散。预制自排水桩是将混凝土预制桩和竖向排水通道结合，在沉桩过程中，形成竖向排水通道，使桩达到自行排水、降低孔隙水压力的效果，从而达到抑制沉桩挤土效应的目的。试验研究表明J，a横断面图b灌砂工艺示意图预制自排水桩的排水效果较好，

4、其桩侧砂槽可以图1预制自排水桩原理设计图起到类似于砂井的竖向排水作用。基于此，本文Fig．1Theprinciplesdesignofprecast采用土体固结理论，提出了一种新型桩基技self—drainingpile术——预制自排水桩，结合工程实例，计算分析了预制自排水桩的沉桩排水效果及其抗挤土机理。2预制自排水桩的排水计算与分析1预制自排水桩的设计思想2．1基本假定(1)由于预制自排水桩的排水通道是桩侧四制作预制钢筋混凝土方桩时，在其侧向增设周的砂槽，且桩的断面一般都较单个砂井或塑料竖向沟槽。竖向沟槽可通过在制桩模板内垫以型排水板折算断面大

5、得多，但砂槽断面并不大，且不钢或木条，使之形成如图1a所示的横断面。在沉连续。此处用一个圆形砂井按面积进行等代，见桩(静压或锤击)过程中，用灌砂漏斗，将含水量图2，即砂井直径收稿日期：2014—03—20基金项目：住房和城乡建设部科技项目(2013一K3—18)作者简介：李富荣(1982一)，男，江苏盐城人，讲师，硕士，主要研究方向为岩土工程。第3期李富荣，等：预制自排水桩的抗挤土机理分析式中，砂井径向固结度U(r，t)=1一expD=式中，b为桩侧砂槽的宽度；为桩侧砂槽的深度。(一)(径向固结时间因素=crt，Cr为径向固结系数(mm／s))，

6、竖向固结度为(，t)=1一exp(一字)(竖向固结时间因素=2，，c为竖向固结系数(mm／s))。只要将砂井浮径、竖向固结度代人式(3)，即可得到预制自排水图2预制自排水桩计算截面代换图Fig．2Thesubstitutionchartofprecast桩在土中任一深度处的平均固结度。sew—drainingpilecaic~atedcrosssection本研究的条件是饱和软粘土中沉桩，所以竖向固结度影响很小。因此，可以只考虑径向固结(2)每个竖井(即每根桩)的有效影响范围为度，并把它作为砂井的平均固结度，即一圆柱体。=(r，￡)=1一exp(

7、一斋)(4)2．2计算方法从理论上讲，由于孔隙水是通过砂井四周与由于=，所以当土体其它指标已知，并土接触面渗进砂井的，式(1)即是用一根桩侧槽口e的截面积总和与圆形砂井进行等代的，这样等代且知道土体要达到的固结度，，即可按式(4)求应是合理的；同时，桩断面一般要比正常所设计的出达到，所要求的经历时间为：砂井断面要大，这样等代效果应当是偏于保守的。=一—————=!——二———一(I5))Jt：一可用轴对称问题的固结理论，假如桩底面为不透8c&水层，在不考虑井阻与涂抹作用下，砂井地基中任由此计算出在具体土质条件下，经过时间t一点的超孔隙水压力为：后

8、，即可以进行后沉桩的施工，而不会使先沉桩产Au(z，r，￡)=生倾斜或偏位，即不会出现沉桩挤土效应问题，更不会对周围工程环境造成不利影响