沉桩挤土效应课件.ppt

1、沉桩挤土效应 环境岩土工程n近些年来，随着桩基在高层建筑中的应用，特别是在沿海软土地区以及城市建筑密集区的应用，沉桩挤土问题已显得越来越突出，对沉桩挤土规律的研究已成为岩土工程的一个重要课题。沉桩挤土效应的机理n桩打入黏土中，地基土的状态将主要从三个方面被改变：一、地基土的天然结构将被破坏，使桩周围的土 体重塑部分结构改变；二、土的应力历史因为打桩而被改变，桩邻近土 的应力状态也随之改变；三、土体随着打桩的进行受到急速的挤压，造成 桩周土体中的孔隙水压力急剧上升，有效应力随之而减少。n地面深处由于上覆土层的压力，土体主要向桩周水平向挤开，使贴近桩周处土体结构完全破坏(桩周土体变化状况见图)。特

2、别是在饱和粘性土地基中打入大批密集的桩群，桩周土体会产生较大的应力和位移，同时产生很高的超孔隙水压力。n桩打入松砂中，由于打桩挤密了周围的砂土，而使得桩周土体强度提高。相反，对密实砂反而会降低桩周土体的强度。但两者都会使桩周土体中的孔隙水压力急剧上升，在重复大量的振动作用下，最坏的情况会造成桩周土体局部液化。沉桩对桩周土和环境的影响n对于软粘土，主要有以下几点：一、沉桩时桩对周围土体的挤压作用会导致土体的垂直隆起，同时，在沉桩范围内有可能造成桩的上浮。二、在压桩区一定范围内还产生土体的水平位移。三、垂直隆起和水平位移会对沉桩范围外一定距 离内的建筑物造成损坏。四、桩以后由于土体的再固结，当桩间

3、土的压缩量大于桩尖的下沉量时，桩侧就要受到负摩阻力的作用。五、沉桩时桩对土体的扰动，使桩身周围土体的应力状态发生变化。尤其对于具有一定结构强度的结构性软粘土，桩周土体实际上是一个被撕裂、破坏、扰动和重塑的过程。打桩前后桩周土体强度的变化n根据在粘土中沉桩后不同时刻对桩进行的加载实验的测试结果，Housel(1948)等人得出了粘土的不排水剪强度由于打桩的影响在打桩的初始阶段减小很多，但随后会随时间的增长而逐渐恢复的结论。沉桩引起的桩周土体的超孔隙水压力n沉桩时桩周土体会产生较高的超孔隙水压力。n桩周附近土体的超孔隙水压力最大，随着离桩表面距离的增加，超孔压急剧降低且超孔压的消散也比较迅速。n超

4、孔隙水压力值有时会很大，甚至大于附加有效应力值。n超孔压值基本上随深度线性增加。减少沉桩挤土效应的措施n群桩沉桩的挤土效应会导致桩体上浮、偏位、甚至断裂，并危及周围的市政管线或地面道路和建筑物的安全。因此，在工程设计和施工中必须采取相关措施减少沉桩挤土效应。n减少打桩挤土效应的方法主要包括合理的打桩顺序、减挤措施和加强挤土监测。合理的打桩顺序：n在打桩前制定一个合理的打桩顺序能够有效的减少打桩带来的打桩挤土效应，该法在工程中应用最为广泛，常采用的打桩顺序有：靠近建筑物的桩先打，远离建筑物的桩后打；从中间往四周分散打桩；跳打；分区域打桩等。n严格控制打桩节奏和速率。减挤措施：n重锤轻击 采用锤击

5、法沉桩时，可采用重锤轻击的方法，以减少桩的挤土效应。这种方法主要是通过减少重锤的提升高度，加大锤的重量来实现。n取土植桩 为了减少浅部黏土的挤土效应，可以采用取土植桩的办法。即在上部采用预先挖孔的办法将桩埋入土中，以减少上部的打桩挤土效应。n设置隔挤孔 当打桩场地与周围建筑物距离较近时，可采用设置隔挤孔的方法。为了防止孔壁坍塌，可在隔挤孔内放入钢筋笼或竹片，可按水平位移随深度变化图设计隔挤孔位置与深度，孔深要经过计算确定。n设置取土泄压孔 可以在打桩区域内设置一些取土孔，使打桩孔压消散，减少打桩挤土效应。在打桩过程中，在适当的位置设置一些取土孔，一利于孔隙水压力的消散，进而方便打桩孔压的消散，

6、从而减少沉桩挤土效应。n减少孔隙水压力 一般采取设置沙井、碎石桩或塑料排水板。此法在地下有浅埋沙土层时效果更好。n预钻孔沉桩 通过预钻孔，可以消除很大部分的挤土效应，且预钻孔施工简单，不会影响工程进度。预钻孔沉桩在实际中应用效果很好，被广泛应用于需要严格控制打桩挤土效应的管桩施工工地。n桩屏蔽减振 对于打桩振动要求严格的建筑物减振时可采用打一排桩或几排桩（一般为柔性桩）来阻隔打桩振动波。加强沉桩挤土效应的监测：为了控制沉桩挤土效应，减少沉桩挤土效应对周围环境的影响，需要在打桩的过程中监测沉桩挤土效应，具体主要监测挤土位移、孔隙水压力、地下水位、以及地面及房屋的沉降等内容，并将检测结果及时反馈飞设计等有关各方。提倡边打桩边监测，以监测结果指导打桩流程与打桩节奏。