CFG樁施工引起的超靜孔隙水壓力的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究

孔隙水壓力變化規(guī)律是飽和粉土體宏觀變形細(xì)觀結(jié)構(gòu)研究的基礎(chǔ)。以陽(yáng)光新城工程為例,采用現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方法對(duì)長(zhǎng)螺旋cfg樁施工時(shí)的孔隙水壓力(簡(jiǎn)稱孔壓)變化進(jìn)行了監(jiān)測(cè),并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)施工過(guò)程的孔隙水壓力(簡(jiǎn)稱孔壓)變化進(jìn)行了階段劃分。研究結(jié)果,長(zhǎng)螺旋cfg樁施工過(guò)程中孔壓變化規(guī)律與常規(guī)的剪切液化觀點(diǎn)相悖,抽吸與竄孔對(duì)孔隙水壓力變化影響顯著,并解釋了產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因?？讐簶O大值和極小值在一定范圍內(nèi)產(chǎn)生累加效應(yīng),表現(xiàn)為非對(duì)稱性,而變化的幅度值呈近似對(duì)稱性。根據(jù)幅度值大小確定了長(zhǎng)螺旋cfg樁施工時(shí)的影響范圍,其值與小孔擴(kuò)張理論比較吻合。

軟粘土層深厚的地區(qū)進(jìn)行預(yù)制樁沉樁施工將產(chǎn)生超靜孔隙水壓力的累積,過(guò)高的超靜孔隙水壓力會(huì)使周圍土體及建筑、地下管線等產(chǎn)生較大的變位,甚至產(chǎn)生破壞。結(jié)合實(shí)際工程,介紹了沉樁施工所引起超靜孔隙水壓力變化的原型試驗(yàn)。試驗(yàn)表明,單樁沉樁顯著影響范圍可達(dá)15m,沉樁引起的超靜孔隙水壓力水平可以達(dá)到甚至超過(guò)上覆有效土壓力,并出現(xiàn)兩個(gè)不同的相對(duì)穩(wěn)定水平階段。

長(zhǎng)螺旋鉆管內(nèi)泵壓cfg樁,是一項(xiàng)cfg樁復(fù)合地基新技術(shù)。該技術(shù)在鄭州地區(qū)推廣應(yīng)用時(shí),引起一系列環(huán)境巖土工程問(wèn)題和樁體工程質(zhì)量問(wèn)題。所以探討產(chǎn)生上述問(wèn)題的機(jī)理和成因,提出解決問(wèn)題的辦法,對(duì)其適應(yīng)性做出評(píng)價(jià)已迫在眉睫?？紫端畨毫Φ淖兓峭馏w強(qiáng)度變化的前兆。通過(guò)在施工現(xiàn)場(chǎng)埋設(shè)孔隙水壓力計(jì),研究了長(zhǎng)螺旋鉆管內(nèi)泵壓cfg樁施工過(guò)程中,樁周飽和粉土中孔隙水壓力的變化規(guī)律,探討了施工引起樁周土體變形的機(jī)理。這為深入分析施工引起環(huán)境巖土工程問(wèn)題的原因,進(jìn)而采取有效措施,避免工程事故的發(fā)生提供了重要依據(jù)。

在深厚軟土地區(qū)采用錘擊法進(jìn)行預(yù)應(yīng)力管樁施工,由于土體受到劇烈擾動(dòng)及軟土較差的滲透性,會(huì)在樁周軟土中產(chǎn)生很高的超靜孔隙水壓力。通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)超靜孔隙水壓力資料的分析和整理,探討增強(qiáng)型離心樁施工產(chǎn)生的超靜孔隙水壓力在徑向及深度上的分布規(guī)律,研究單樁施工不同時(shí)刻超靜孔隙水壓力變化規(guī)律。分析結(jié)果表明:單樁的沉樁顯著影響范圍為17.5倍樁徑,超靜孔隙壓力的峰值并不一定出現(xiàn)在末節(jié)管樁施工結(jié)束后,另外,增強(qiáng)型離心樁單樁施工產(chǎn)生的超靜孔隙水壓力比普通的預(yù)應(yīng)力管樁產(chǎn)生的超靜孔隙水壓力消散得快,在施工結(jié)束4h后,可以消散70%～80%。

根據(jù)飽和粘土中沉樁特點(diǎn),用柱孔擴(kuò)張理論模擬其貫入過(guò)程,將擴(kuò)張后周圍土體分為塑性區(qū)和彈性區(qū),由柱孔擴(kuò)張基本平衡方程和邊界條件,采用能夠考慮天然狀態(tài)土體實(shí)際固結(jié)性狀的ko固結(jié)土體本構(gòu)模型的屈服面方程為屈服準(zhǔn)則,以對(duì)數(shù)應(yīng)變考慮樁周土體發(fā)生的大變形,結(jié)合henkel孔壓公式,推導(dǎo)出沉樁后樁周超靜孔隙水壓力的理論表達(dá)式。通過(guò)算例分析了土體剪切模量、臨界狀態(tài)應(yīng)力比、超固結(jié)比和靜止側(cè)壓力系數(shù)對(duì)超靜孔隙水壓力的影響。同時(shí),與基于修正劍橋模型解答和工程實(shí)例進(jìn)行對(duì)比分析,理論計(jì)算值和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)值吻合較好,表明理論結(jié)果的合理性與實(shí)用性。

為研究水平旋噴成樁對(duì)周圍地層的影響問(wèn)題,優(yōu)化水平旋噴樁設(shè)計(jì)施工,采用現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的方法研究了水平旋噴成樁引起超靜孔隙水壓力的變化規(guī)律,探討了水平旋噴施工的影響范圍。水平旋噴成樁對(duì)周圍地層的擾動(dòng)較大,引發(fā)土體中產(chǎn)生較高的超靜孔隙水壓力。通過(guò)對(duì)水平旋噴成樁過(guò)程的分析,可以分為高壓射流形成階段,高壓射流與土體相互作用階段和水泥土固化階段。研究結(jié)果表明:水平旋噴成樁產(chǎn)生的超靜孔隙水壓力隨著施工階段的改變而變化,高壓流體注入時(shí)有所增大,而鉆噴桿卸桿時(shí)則有所減小;成樁引起的最大超靜孔隙水壓力與注漿壓力呈近似線性關(guān)系;隨著施工距離的增大,超靜孔隙水壓力不斷減小,當(dāng)施工距離大于15m時(shí),基本可以忽略成樁引起的超靜孔隙水壓力;以水平旋噴成樁引起地層反應(yīng)小于5%作為影響范圍控制值,則超靜孔隙水壓力影響范圍約為15~20倍成樁半徑,可以采用指數(shù)函數(shù)的形式表達(dá)超靜孔隙水壓力與施工距離的關(guān)系。

根據(jù)飽和粘土中沉樁特點(diǎn),用柱孔擴(kuò)張理論模擬其貫入過(guò)程,將擴(kuò)張后周圍土體分為塑性區(qū)和彈性區(qū),由柱孔擴(kuò)張基本平衡方程和邊界條件,采用能夠考慮天然狀態(tài)土體實(shí)際固結(jié)性狀的ko固結(jié)土體本構(gòu)模型的屈服面方程為屈服準(zhǔn)則,以對(duì)數(shù)應(yīng)變考慮樁周土體發(fā)生的大變形,結(jié)合henkel孔壓公式,推導(dǎo)出沉樁后樁周超靜孔隙水壓力的理論表達(dá)式.通過(guò)算例分析了土體剪切模量、臨界狀態(tài)應(yīng)力比、超固結(jié)比和靜止側(cè)壓力系數(shù)對(duì)超靜孔隙水壓力的影響.同時(shí),與基于修正劍橋模型解答和工程實(shí)例進(jìn)行對(duì)比分析,理論計(jì)算值和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)值吻合較好,表明理論結(jié)果的合理性與實(shí)用性.

根據(jù)飽和粘土中沉樁特點(diǎn),用柱孔擴(kuò)張理論模擬其貫入過(guò)程,將擴(kuò)張后周圍土體分為塑性區(qū)和彈性區(qū),由柱孔擴(kuò)張基本平衡方程和邊界條件,采用能夠考慮天然狀態(tài)土體實(shí)際固結(jié)性狀的k_o固結(jié)土體本構(gòu)模型的屈服面方程為屈服準(zhǔn)則,以對(duì)數(shù)應(yīng)變考慮樁周土體發(fā)生的大變形,結(jié)合henkel孔壓公式,推導(dǎo)出沉樁后樁周超靜孔隙水壓力的理論表達(dá)式。通過(guò)算例分析了土體剪切模量、臨界狀態(tài)應(yīng)力比、超固結(jié)比和靜止側(cè)壓力系數(shù)對(duì)超靜孔隙水壓力的影響。同時(shí),與基于修正劍橋模型解答和工程實(shí)例進(jìn)行對(duì)比分析,理論計(jì)算值和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)值吻合較好,表明理論結(jié)果的合理性與實(shí)用性。

海相軟土中預(yù)應(yīng)力薄壁管樁采用錘擊法施工會(huì)產(chǎn)生較大的超孔隙水壓力。通過(guò)某工程實(shí)測(cè)表明:群樁施工引起的孔壓在初期消散較快,其后逐漸緩慢;引起的最大孔壓接近于80kpa。在群樁施工結(jié)束的1個(gè)多月后,樁間土超靜孔隙水壓力尚未能徹底消散,剩余的最大超靜孔隙水壓力還有10~20kpa。群樁的施工導(dǎo)致孔壓的疊加,對(duì)孔隙水壓力的大小產(chǎn)生顯著的影響。因此,必須采取合理的施工工藝,來(lái)控制孔隙水壓力并加快孔隙水壓力的消散,以使群樁施工能順利的進(jìn)行。

當(dāng)采用振動(dòng)沉管法施工cfg樁時(shí),沉管的振動(dòng)和擠壓效應(yīng)將對(duì)樁周土產(chǎn)生極大的擾動(dòng),對(duì)飽和軟粘土則會(huì)引起很大的超靜孔隙水壓力。通過(guò)某工程現(xiàn)場(chǎng)cfg樁施工所觀測(cè)的樁周超靜孔壓數(shù)據(jù)的分析和整理,系統(tǒng)研究了單樁施工產(chǎn)生的超靜孔壓的發(fā)生發(fā)展過(guò)程,分析了超靜孔壓在樁周徑向及深度上的分布,探討了超靜孔壓的消散規(guī)律,以期為優(yōu)化這類樁的施工以及合理樁間距的確定提供現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)資料。

假定土體為飽和多孔黏彈性介質(zhì),采用burgers四元件流變模型來(lái)描述,結(jié)合建立在terzaghi-rendulic固結(jié)理論基礎(chǔ)上的固結(jié)-流變耦合模型,采用復(fù)變函數(shù)解法,利用復(fù)變量將原平面上的研究域保角映射到像平面上的圓環(huán)域內(nèi),在像平面上求解以超靜孔隙水壓力為變量的控制方程,進(jìn)而得到原平面域上軟土盾構(gòu)隧道的超靜孔隙水壓力的解析表達(dá)式。并在此基礎(chǔ)上,研究了襯砌排水邊界條件下盾構(gòu)隧道的孔隙水壓力問(wèn)題以及土體特性對(duì)孔隙水壓力的影響。

基于mohr-coulomb屈服準(zhǔn)則,在考慮土體的內(nèi)摩擦角φ的情況下,推導(dǎo)了盾構(gòu)通過(guò)時(shí)引起的超孔隙水壓力的公式并與φ=0的情況作了比較,表明φ值使得塑性區(qū)范圍和超孔隙水壓力值變大.塑性區(qū)的范圍和塑性區(qū)內(nèi)超孔隙水壓力的主要影響因素是盾構(gòu)土艙壓力,但彈塑性區(qū)交界處的超孔隙水壓力值為a6ccos∮(a為henkel系數(shù),c為土的粘聚力),與土艙壓力無(wú)關(guān).以上海地鐵10號(hào)線同濟(jì)大學(xué)站—國(guó)權(quán)路站區(qū)間隧道為實(shí)例,對(duì)此進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè),結(jié)果顯示解析解與實(shí)測(cè)值吻合較好;提出開孔釋放超孔隙水壓力對(duì)策,經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)非常有效.

采用大型恒剛度直剪儀,系統(tǒng)研究超孔隙水壓力對(duì)黏性土中樁土界面剪切性能的影響。根據(jù)制定的測(cè)試超孔隙水壓力方案,對(duì)4個(gè)粗糙度等級(jí)(混凝土表面鋸齒狀峰谷距為0、2、4、6mm)的不同含水率黏性土中樁土界面在不同剪切速率下進(jìn)行剪切試驗(yàn)。針對(duì)界面粗糙度、黏性土含水率、剪切速率3個(gè)變化參數(shù)對(duì)界面抗剪強(qiáng)度的影響進(jìn)行分析。結(jié)果表明:界面粗糙度越大,界面超孔隙水壓力越小,有效法向應(yīng)力越大,黏性土顆粒與混凝土表面吸附性越大,樁土界面抗剪強(qiáng)度越大；黏性土含水率越大,界面超孔隙水壓力越大,有效法向應(yīng)力越小,黏性土顆粒與混凝土表面吸附性不能完全發(fā)揮,樁土界面抗剪強(qiáng)度反而減??；在剪切速率0.4～1.0mm/min范圍內(nèi),剪切速率越大,界面超孔隙水壓力增幅較小,有效法向應(yīng)力變化不大,樁土界面抗剪強(qiáng)度雖有減小,但不同剪切速率下超孔隙水壓力對(duì)樁土界面抗剪強(qiáng)度的影響不明顯。

地下水與孔隙水壓力——1地下水的賦存和靜水壓力　　2滲流、滲透力和滲透破壞　　3超靜水壓力　　4地下水與工程　　

地下水與孔隙水壓力——1地下水的賦存和靜水壓力　　2滲流、滲透力和滲透破壞　　3超靜水壓力　　4地下水與工程　　

為研究高壓旋噴樁施工引起孔隙水壓力的變化規(guī)律,以某濱海區(qū)域一工程現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)為基礎(chǔ),建立數(shù)值分析模型,對(duì)高壓旋噴樁施工進(jìn)行模擬.結(jié)果表明:不同深度處的土體孔隙水壓力沿徑向基本呈對(duì)數(shù)衰減,孔隙水壓力沿深度大體上呈遞減趨勢(shì),局部出現(xiàn)拐點(diǎn),有覆土情況下的有限元計(jì)算值更接近實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),深層有限元計(jì)算方法得出的孔隙水壓力的消散過(guò)程與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)擬合較好,且隨著深度減小誤差增大,隨著注漿壓力的增大,孔隙水壓力也增加.

軟粘土層深厚的地區(qū)進(jìn)行預(yù)制樁沉樁將產(chǎn)生超靜孔隙水壓力的累積,過(guò)高的超靜孔隙水壓力使周圍土體及建筑、地下管線等產(chǎn)生較大的變位,甚至產(chǎn)生破壞。以一次沉樁引起的超靜孔隙水壓力的原型試驗(yàn),表明,單樁沉樁顯著影響范圍可達(dá)15m,沉樁引起的超靜孔隙水壓力水平可以達(dá)到甚至超過(guò)上覆有效土壓力,并出現(xiàn)兩個(gè)不同的相對(duì)穩(wěn)定水平階段。

測(cè)量專業(yè)作業(yè)指導(dǎo)書 孔隙水壓力監(jiān)測(cè)實(shí)施細(xì)則 文件編號(hào)： 版本號(hào)： 分發(fā)號(hào)： 編制： 批準(zhǔn)： 生效日期： 孔隙水壓力監(jiān)測(cè)實(shí)施細(xì)則 1．目的 為使測(cè)試人員在做檢測(cè)時(shí)有章可循，并使其操作合乎規(guī)范。 2．適用范圍 適用于孔隙水壓力監(jiān)測(cè)。 3．檢測(cè)內(nèi)容 通過(guò)在受力面埋設(shè)孔隙水壓力計(jì)，對(duì)基坑孔隙水壓力變化進(jìn)行量測(cè)。 4．檢測(cè)依據(jù) 《建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（gb50497—2009）； 《孔隙水壓力測(cè)試規(guī)程》（cecs55:93）。 5．主要儀器設(shè)備 5.1頻率讀數(shù)儀； 5.2孔隙水壓力計(jì)：孔隙水壓力計(jì)的量程宜為設(shè)計(jì)值的2倍，分辯率（%f·s）不宜低于 0.2%f·s，精度不宜低于0.5%f·s。 6.檢測(cè)條件 6.1氣溫應(yīng)在-5℃~+45℃； 6.2相對(duì)濕度30%~85%。 7.檢測(cè)前的準(zhǔn)備 7.1檢測(cè)儀器和計(jì)量器具必須滿足精度、等級(jí)要求，并應(yīng)有計(jì)量部門定期

xx有限責(zé)任公司 【基坑孔隙水壓力監(jiān)測(cè)】 作業(yè)指導(dǎo)書 文件版號(hào)：2014年版副本控制：(不)受控類 編寫人：編號(hào)： 審核人：分發(fā)號(hào)： 批準(zhǔn)人：持有人: 2014年11月10日 2 xx有限責(zé)任公司 作業(yè)指導(dǎo)書 文件編號(hào)： 第a版第0次修改 修訂頁(yè) 第1頁(yè)共1頁(yè) 生效日期：2014年12月10日 修改記錄 版號(hào)章節(jié)號(hào) 修訂 次數(shù) 修訂內(nèi)容批準(zhǔn)人日期 3 xx有限責(zé)任公司 作業(yè)指導(dǎo)書 文件編號(hào)： 第a版第0次修改 基坑孔隙水壓力監(jiān)測(cè) 第1頁(yè)共10頁(yè) 生效日期：2014年12月10日 1.目的 孔隙水壓力變化是土體應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生變化的先兆，依據(jù)基坑設(shè)計(jì)、施工工藝及監(jiān)測(cè)區(qū)域水文 地質(zhì)特點(diǎn)，通過(guò)預(yù)埋孔隙水壓力傳感器，利用測(cè)讀儀器（頻率讀數(shù)儀）定期測(cè)讀預(yù)埋傳感器讀 數(shù)，并換算獲得孔隙水壓力隨

通過(guò)對(duì)樁基施工過(guò)程中實(shí)測(cè)資料的分析,探討了沉樁時(shí)單樁周圍土中產(chǎn)生的超孔隙水壓力的大小、分布及影響范圍,并與理論解進(jìn)行了對(duì)比。還對(duì)樁-土界面處的超孔隙水壓力進(jìn)行了討論。

軟土地基中預(yù)制樁施工往往會(huì)產(chǎn)生較大的孔隙水壓力。分析了海相軟土中預(yù)應(yīng)力薄壁管樁采用錘擊沉入法施工產(chǎn)生超孔隙水壓力的變化規(guī)律。通過(guò)對(duì)單樁沉樁過(guò)程中孔隙水壓力的觀測(cè),得出以下結(jié)論:單樁施工引起的孔壓在初期消散較快,其后逐漸緩慢;引起的最大孔壓接近于上覆有效土壓力的1.5倍。最后提出了控制和減小孔隙水壓力的施工措施。

飽和粘土中單樁沉樁引起的超孔隙水壓力分析——以圓柱孔擴(kuò)張理論為基礎(chǔ)，通過(guò)實(shí)測(cè)資料的分析，探討了沉樁時(shí)單樁周圍土中產(chǎn)生的超孔隙水壓力的大小、分布及影響范圍，得出了單樁沉樁后土體中沿徑向及深度方向的超靜孔隙水壓力規(guī)律，并與理論解進(jìn)行了對(duì)比。