管樁沉樁過程中超孔隙水壓力的變化

管樁沉樁過程中超孔隙水壓力的變化

0沉樁效應(yīng)監(jiān)測(cè)隨著預(yù)制混凝土管樁的廣泛應(yīng)用，預(yù)制混凝土管樁對(duì)樁的擠土效應(yīng)越來越受到重視。尤其是當(dāng)樁周圍的建筑物和地下管道比較復(fù)雜時(shí)，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣頊p少樁的擠壓效應(yīng)。沉樁過程中,孔隙水壓力的變化直觀反映了擠土效應(yīng)的強(qiáng)弱。通過監(jiān)測(cè)土體中的孔隙水壓力的變化規(guī)律,可以分析出沉樁對(duì)周圍環(huán)境的影響。結(jié)合杭州蕭山匯宇清和園三期工程靜壓樁沉樁擠土效應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)工程實(shí)例,分析了沉樁過程中不同深度和位置處的孔隙水壓力隨沉樁過程的動(dòng)態(tài)變化情況,孔隙水壓力的影響范圍以及應(yīng)力釋放孔對(duì)孔隙水壓力的影響。試驗(yàn)分析結(jié)果可為相關(guān)方面的研究以及相似工程的施工提供借鑒。1c-50065預(yù)應(yīng)力混凝土空心開口管樁設(shè)計(jì)本工程位于杭州市蕭山區(qū)臨浦鎮(zhèn)新區(qū)人民路北側(cè),東臨浦內(nèi)河,北側(cè)為匯宇清和園一期,共有24幢住宅樓,本次試驗(yàn)選取其中最靠近已有建筑的#24樓作為試驗(yàn)場(chǎng)地?；A(chǔ)采用PTC-400(60)和PTC-500(65)兩種型號(hào)的預(yù)應(yīng)力混凝土空心開口管樁,靜壓施工,有效樁長(zhǎng)為24~29m。該樓的西面和北面離原有建筑物比較近,為了減少沉樁對(duì)周圍建筑物的影響,在#24樓的西面和北面設(shè)有防擠溝和應(yīng)力釋放孔。本次試驗(yàn)在場(chǎng)地中央和防擠溝兩側(cè)共埋設(shè)了6個(gè)振弦式孔隙水壓力計(jì),試驗(yàn)場(chǎng)地地層情況及各土層的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)見表1。本工程在場(chǎng)地的西面和北面設(shè)置了防擠溝和應(yīng)力釋放孔。其中防擠溝寬1500mm,深750mm;應(yīng)力釋放孔孔徑400mm,間距1000mm,孔深21m,孔中用鋼筋籠加上竹片護(hù)住孔壁。為了減少擠土效應(yīng)對(duì)周圍建筑物的影響,該工程采用跳打法施工。2管樁超孔隙水壓力隨工程地質(zhì)的變化圖2(a)~(b)反映的是沉樁時(shí)場(chǎng)地中央12m和6m深處的兩種典型的超孔隙水壓力的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律。圖2(a)所示的超孔隙水壓力變化呈“S”型,即開始呈減少趨勢(shì),當(dāng)管樁被壓入地下7m左右的時(shí)候,超孔隙水壓力開始增大,然而當(dāng)超孔隙水壓力增長(zhǎng)到67kPa左右的時(shí)候,超孔隙水壓力又開始減少。管樁下沉過程中,當(dāng)管樁樁端接近測(cè)點(diǎn)處孔隙水壓力計(jì)埋設(shè)位置時(shí),測(cè)點(diǎn)處的孔隙水壓力會(huì)增加。圖2(b)反映的是沉樁時(shí)場(chǎng)地中央6m深處的超孔隙水壓力的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律。從圖2(b)可看出隨沉樁的進(jìn)行,當(dāng)管樁下沉至地下3m時(shí),超孔隙水壓力開始急劇增長(zhǎng),當(dāng)管樁被壓入到地下5m左右時(shí),超孔隙水壓力達(dá)到最大,隨后超孔隙水壓力迅速減少到壓樁前的大小。從圖2(a)~2(b)可以發(fā)現(xiàn)兩個(gè)圖的超孔隙水壓力都是在3m到7m范圍內(nèi)開始忽然變大的,對(duì)應(yīng)于工程地質(zhì)概況我們可以發(fā)現(xiàn),這一深度是粉土與淤泥質(zhì)土交界面,粉土的滲透性較大,孔隙水比較容易消散,因此當(dāng)管樁在粉土中下沉?xí)r引起的超孔隙水壓力較小;而淤泥質(zhì)土滲透性差,孔隙水比較難消散,超孔隙水壓力增長(zhǎng)較快;當(dāng)管樁由粉土進(jìn)入到淤泥質(zhì)土?xí)r引起的超孔隙水壓力不能立刻消散,所以超孔隙水壓力在這個(gè)界面容易發(fā)生突變。圖2(c)反映的是應(yīng)力釋放孔內(nèi)側(cè)12m深處的超孔隙水壓力的變化規(guī)律,從該圖可以看出,超孔隙水壓力的整體變化呈先增長(zhǎng)后減少趨勢(shì)。從該圖可以看出應(yīng)力釋放孔內(nèi)側(cè)12m深處的實(shí)測(cè)最大超孔隙水壓力為26kPa左右,明顯小于場(chǎng)地中央同一深度的最大超孔隙水壓力67kPa,這主要是因?yàn)閼?yīng)力釋放孔存在,縮短了孔隙水的排水路徑,抑制了超孔隙水壓力的增長(zhǎng)。圖2(d)反映的是應(yīng)力釋放孔內(nèi)側(cè)6m深處的超孔隙水壓力的變化規(guī)律。圖2(d)反映的超孔隙水壓力總體呈減少趨勢(shì),中間階段當(dāng)管樁由粉土下沉至淤泥質(zhì)土中時(shí)的時(shí)候,超孔隙水壓力減少趨勢(shì)有所減緩,隨后又恢復(fù)到原來減小的速度。這種類型的出現(xiàn)主要是因?yàn)樵摐y(cè)點(diǎn)離沉樁處較遠(yuǎn),且測(cè)點(diǎn)毗鄰應(yīng)力釋放孔,沉樁對(duì)該處的超孔隙水壓力的影響較小。圖2(e)反映的是應(yīng)力釋放孔外側(cè)12m深處的超孔隙水壓力的變化規(guī)律。從該圖可以看出超孔隙水壓力一直呈增長(zhǎng)趨勢(shì),且增長(zhǎng)的速度比較均勻;這是因?yàn)闇y(cè)點(diǎn)距沉樁處比較遠(yuǎn),且兩者之間設(shè)有應(yīng)力釋放孔,沉樁時(shí)對(duì)測(cè)點(diǎn)處的超孔隙水壓力影響較小。圖2(f)反映的是應(yīng)力釋放孔外側(cè)6m深處的超孔隙水壓力變化規(guī)律。從該圖可以看出超孔隙水壓力開始增長(zhǎng)很快,中間經(jīng)歷了一段時(shí)間的穩(wěn)定,然后又開始減少,呈明顯的先增長(zhǎng)后減少趨勢(shì)3沉樁距離對(duì)超孔隙水壓力的影響對(duì)應(yīng)不同的沉樁距離,取沉樁過程中孔壓變化的最大值,可以作出每條曲線的超孔隙水壓力變化最大值與沉樁距離的關(guān)系曲線(如圖3所示)。從圖3分析可以看出,當(dāng)沉樁距離小于5m的時(shí)候,超孔隙水壓力隨沉樁距離增長(zhǎng)的變化比較大;當(dāng)沉樁距離超過5m的時(shí)候,超孔隙水壓力隨沉樁距離增長(zhǎng)的變化逐漸減緩趨于均速。因此,對(duì)于沉樁處附近5m內(nèi)有比較重要的管線等時(shí),要采取相應(yīng)的保護(hù)措施。因此,我們可以得出結(jié)論:預(yù)應(yīng)力管樁沉樁過程中對(duì)超孔隙水壓力的影響不僅與所使用的管樁類型有關(guān),還與所在地層的深度有關(guān)。4沉樁前后超孔隙水壓力比較由上述內(nèi)容,可以知道應(yīng)力釋放孔的存在有利于孔隙水壓力的消散。為了進(jìn)一步驗(yàn)證這一規(guī)律,取同一根管樁沉樁時(shí)應(yīng)力釋放孔兩側(cè)不同測(cè)點(diǎn)k1,k2,k3和k4處的超孔隙水壓力進(jìn)行對(duì)比分析(圖中孔壓的變化值為各個(gè)時(shí)刻的超孔隙水壓力減去開始沉樁時(shí)超孔隙水壓力初值),如圖4~5所示。由圖4~5可以看出應(yīng)力釋放孔內(nèi)側(cè)的兩個(gè)測(cè)點(diǎn)(即靠近#24場(chǎng)地的孔3,孔4)的超孔隙水壓力的變化大于應(yīng)力釋放孔外側(cè)的那兩個(gè)測(cè)點(diǎn)(即遠(yuǎn)離近#24場(chǎng)地的孔1和孔2)的超孔隙水壓力。假設(shè)沒有應(yīng)力釋放孔,由圖3可以計(jì)算出#A2樁沉樁時(shí),k1,k2,k3和k4測(cè)點(diǎn)處的超孔隙水壓力最大變化值分別為8.1,4.7,13和9kPa,明顯大于應(yīng)力釋放孔存在時(shí)的超孔隙水壓力變化最大值5.1,1.2,8和4.6kPa。應(yīng)力釋放孔對(duì)孔隙水壓力的屏蔽值最大可達(dá)74%,說明應(yīng)力釋放孔起到了屏蔽孔隙水壓力的作用,有效的保護(hù)了其后的已有建筑物。5沉樁過程中的超孔隙水壓力隨時(shí)間的變化通過對(duì)本工程沉樁過程中超孔隙水壓力的分析可以得出以下結(jié)論:(1)對(duì)于場(chǎng)地中央的測(cè)點(diǎn),12m孔壓隨沉樁過程主要呈“S”型,6m孔壓隨沉樁過程主要呈倒置的“V”型。(2)對(duì)于應(yīng)力釋放孔內(nèi)側(cè)的測(cè)點(diǎn),孔壓隨沉樁過程主要呈先增長(zhǎng)后減少的趨勢(shì)。由于應(yīng)力釋放孔的存在,應(yīng)力釋放孔內(nèi)側(cè)測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)最大超孔隙水壓力明顯小于場(chǎng)地中央同一深度的最大超孔隙水壓力。(3)對(duì)于應(yīng)力釋放孔外側(cè)的測(cè)點(diǎn),由于測(cè)點(diǎn)距場(chǎng)地中央很遠(yuǎn),且存在應(yīng)力釋放孔,沉樁過程中12m深處的超孔隙水壓力的一直呈增長(zhǎng)趨勢(shì),且