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，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)的強弱。通過監(jiān)測土體中的孔隙水壓力的變化規(guī)律,可以分析出沉樁對周圍環(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)場監(jiān)測工程實例,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)力釋放孔對孔隙水壓力的影響。試驗分析結(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,本次試驗選取其中最靠近已有建筑的#24樓作為試驗場地。基礎(chǔ)采用PTC-400(60)和PTC-500(65)兩種型號的預(yù)應(yīng)力混凝土空心開口管樁,靜壓施工,有效樁長為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。本次試驗在場地中央和防擠溝兩側(cè)共埋設(shè)了6個振弦式孔隙水壓力計,試驗場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)反映的是沉樁時場地中央12m和6m深處的兩種典型的超孔隙水壓力的動態(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,當(dāng)管樁被壓入地下7m左右的時候,超孔隙水壓力開始增大,然而當(dāng)超孔隙水壓力增長到67kPa左右的時候,超孔隙水壓力又開始減少。管樁下沉過程中,當(dāng)管樁樁端接近測點處孔隙水壓力計埋設(shè)位置時,測點處的孔隙水壓力會增加。圖2(b)反映的是沉樁時場地中央6m深處的超孔隙水壓力的動態(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,超孔隙水壓力開始急劇增長,當(dāng)管樁被壓入到地下5m左右時,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后減少趨勢。從該圖可以看出應(yīng)力釋放孔內(nèi)側(cè)12m深處的實測最大超孔隙水壓力為26kPa左右,明顯小于場地中央同一深度的最大超孔隙水壓力67kPa,這主要是因為應(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。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,中間階段當(dāng)管樁由粉土下沉至淤泥質(zhì)土中時的時候,超孔隙水壓力減少趨勢有所減緩,隨后又恢復(fù)到原來減小的速度。這種類型的出現(xiàn)主要是因為該測點離沉樁處較遠(yuǎn),且測點毗鄰應(yīng)力釋放孔,沉樁對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趨勢,且增長的速度比較均勻;這是因為測點距沉樁處比較遠(yuǎn),且兩者之間設(shè)有應(yīng)力釋放孔,沉樁時對測點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很快,中間經(jīng)歷了一段時間的穩(wěn)定,然后又開始減少,呈明顯的先增長后減少趨勢3沉樁距離對超孔隙水壓力的影響對應(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的時候,超孔隙水壓力隨沉樁距離增長的變化比較大;當(dāng)沉樁距離超過5m的時候,超孔隙水壓力隨沉樁距離增長的變化逐漸減緩趨于均速。因此,對于沉樁處附近5m內(nèi)有比較重要的管線等時,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)一步驗證這一規(guī)律,取同一根管樁沉樁時應(yīng)力釋放孔兩側(cè)不同測點k1,k2,k3和k4處的超孔隙水壓力進(jìn)行對比分析(圖中孔壓的變化值為各個時刻的超孔隙水壓力減去開始沉樁時超孔隙水壓力初值),如圖4~5所示。由圖4~5可以看出應(yīng)力釋放孔內(nèi)側(cè)的兩個測點(即靠近#24場地的孔3,孔4)的超孔隙水壓力的變化大于應(yīng)力釋放孔外側(cè)的那兩個測點(即遠(yuǎn)離近#24場地的孔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可以計算出#A2樁沉樁時,k1,k2,k3和k4測點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間的變化通過對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)對于場地中央的測點,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)對于應(yīng)力釋放孔內(nèi)側(cè)的測點,孔壓隨沉樁過程主要呈先增長后減少的趨勢。由于應(yīng)力釋放孔的存在,應(yīng)力釋放孔內(nèi)側(cè)測點的實測最大超孔隙水壓力明顯小于場地中央同一深度的最大超孔隙水壓力。(3)對于應(yīng)力釋放孔外側(cè)的測點,由于測點距場地中央很遠(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趨勢,且