CFG樁施工引起的超靜孔隙水壓力的現(xiàn)場試驗研究

孔隙水壓力變化規(guī)律是飽和粉土體宏觀變形細觀結構研究的基礎。以陽光新城工程為例,采用現(xiàn)場試驗方法對長螺旋cfg樁施工時的孔隙水壓力(簡稱孔壓)變化進行了監(jiān)測,并根據監(jiān)測結果對施工過程的孔隙水壓力(簡稱孔壓)變化進行了階段劃分。研究結果,長螺旋cfg樁施工過程中孔壓變化規(guī)律與常規(guī)的剪切液化觀點相悖,抽吸與竄孔對孔隙水壓力變化影響顯著,并解釋了產生這種現(xiàn)象的原因。孔壓極大值和極小值在一定范圍內產生累加效應,表現(xiàn)為非對稱性,而變化的幅度值呈近似對稱性。根據幅度值大小確定了長螺旋cfg樁施工時的影響范圍,其值與小孔擴張理論比較吻合。

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

長螺旋鉆管內泵壓cfg樁,是一項cfg樁復合地基新技術。該技術在鄭州地區(qū)推廣應用時,引起一系列環(huán)境巖土工程問題和樁體工程質量問題。所以探討產生上述問題的機理和成因,提出解決問題的辦法,對其適應性做出評價已迫在眉睫?？紫端畨毫Φ淖兓峭馏w強度變化的前兆。通過在施工現(xiàn)場埋設孔隙水壓力計,研究了長螺旋鉆管內泵壓cfg樁施工過程中,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理。這為深入分析施工引起環(huán)境巖土工程問題的原因,進而采取有效措施,避免工程事故的發(fā)生提供了重要依據。

在深厚軟土地區(qū)采用錘擊法進行預應力管樁施工,由于土體受到劇烈擾動及軟土較差的滲透性,會在樁周軟土中產生很高的超靜孔隙水壓力。通過對現(xiàn)場實測超靜孔隙水壓力資料的分析和整理,探討增強型離心樁施工產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刻超靜孔隙水壓力變化規(guī)律。分析結果表明: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)管樁施工結束后,另外,增強型離心樁單樁施工產生的超靜孔隙水壓力比普通的預應力管樁產生的超靜孔隙水壓力消散得快,在施工結束4h后,可以消散70%～80%。

根據飽和粘土中沉樁特點,用柱孔擴張理論模擬其貫入過程,將擴張后周圍土體分為塑性區(qū)和彈性區(qū),由柱孔擴張基本平衡方程和邊界條件,采用能夠考慮天然狀態(tài)土體實際固結性狀的ko固結土體本構模型的屈服面方程為屈服準則,以對數(shù)應變考慮樁周土體發(fā)生的大變形,結合henkel孔壓公式,推導出沉樁后樁周超靜孔隙水壓力的理論表達式。通過算例分析了土體剪切模量、臨界狀態(tài)應力比、超固結比和靜止側壓力系數(shù)對超靜孔隙水壓力的影響。同時,與基于修正劍橋模型解答和工程實例進行對比分析,理論計算值和現(xiàn)場實測值吻合較好,表明理論結果的合理性與實用性。

為研究水平旋噴成樁對周圍地層的影響問題,優(yōu)化水平旋噴樁設計施工,采用現(xiàn)場試驗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。水平旋噴成樁對周圍地層的擾動較大,引發(fā)土體中產生較高的超靜孔隙水壓力。通過對水平旋噴成樁過程的分析,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。研究結果表明:水平旋噴成樁產生的超靜孔隙水壓力隨著施工階段的改變而變化,高壓流體注入時有所增大,而鉆噴桿卸桿時則有所減小;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系;隨著施工距離的增大,超靜孔隙水壓力不斷減小,當施工距離大于15m時,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)的形式表達超靜孔隙水壓力與施工距離的關系。

根據飽和粘土中沉樁特點,用柱孔擴張理論模擬其貫入過程,將擴張后周圍土體分為塑性區(qū)和彈性區(qū),由柱孔擴張基本平衡方程和邊界條件,采用能夠考慮天然狀態(tài)土體實際固結性狀的ko固結土體本構模型的屈服面方程為屈服準則,以對數(shù)應變考慮樁周土體發(fā)生的大變形,結合henkel孔壓公式,推導出沉樁后樁周超靜孔隙水壓力的理論表達式.通過算例分析了土體剪切模量、臨界狀態(tài)應力比、超固結比和靜止側壓力系數(shù)對超靜孔隙水壓力的影響.同時,與基于修正劍橋模型解答和工程實例進行對比分析,理論計算值和現(xiàn)場實測值吻合較好,表明理論結果的合理性與實用性.

根據飽和粘土中沉樁特點,用柱孔擴張理論模擬其貫入過程,將擴張后周圍土體分為塑性區(qū)和彈性區(qū),由柱孔擴張基本平衡方程和邊界條件,采用能夠考慮天然狀態(tài)土體實際固結性狀的k_o固結土體本構模型的屈服面方程為屈服準則,以對數(shù)應變考慮樁周土體發(fā)生的大變形,結合henkel孔壓公式,推導出沉樁后樁周超靜孔隙水壓力的理論表達式。通過算例分析了土體剪切模量、臨界狀態(tài)應力比、超固結比和靜止側壓力系數(shù)對超靜孔隙水壓力的影響。同時,與基于修正劍橋模型解答和工程實例進行對比分析,理論計算值和現(xiàn)場實測值吻合較好,表明理論結果的合理性與實用性。

海相軟土中預應力薄壁管樁采用錘擊法施工會產生較大的超孔隙水壓力。通過某工程實測表明: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。在群樁施工結束的1個多月后,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。群樁的施工導致孔壓的疊加,對孔隙水壓力的大小產生顯著的影響。因此,必須采取合理的施工工藝,來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行。

當采用振動沉管法施工cfg樁時,沉管的振動和擠壓效應將對樁周土產生極大的擾動,對飽和軟粘土則會引起很大的超靜孔隙水壓力。通過某工程現(xiàn)場cfg樁施工所觀測的樁周超靜孔壓數(shù)據的分析和整理,系統(tǒng)研究了單樁施工產生的超靜孔壓的發(fā)生發(fā)展過程,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)場實測資料。

假定土體為飽和多孔黏彈性介質,采用burgers四元件流變模型來描述,結合建立在terzaghi-rendulic固結理論基礎上的固結-流變耦合模型,采用復變函數(shù)解法,利用復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,在像平面上求解以超靜孔隙水壓力為變量的控制方程,進而得到原平面域上軟土盾構隧道的超靜孔隙水壓力的解析表達式。并在此基礎上,研究了襯砌排水邊界條件下盾構隧道的孔隙水壓力問題以及土體特性對孔隙水壓力的影響。

基于mohr-coulomb屈服準則,在考慮土體的內摩擦角φ的情況下,推導了盾構通過時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)內超孔隙水壓力的主要影響因素是盾構土艙壓力,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),與土艙壓力無關.以上海地鐵10號線同濟大學站—國權路站區(qū)間隧道為實例,對此進行現(xiàn)場監(jiān)測,結果顯示解析解與實測值吻合較好;提出開孔釋放超孔隙水壓力對策,經實踐檢驗非常有效.

采用大型恒剛度直剪儀,系統(tǒng)研究超孔隙水壓力對黏性土中樁土界面剪切性能的影響。根據制定的測試超孔隙水壓力方案,對4個粗糙度等級(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行剪切試驗。針對界面粗糙度、黏性土含水率、剪切速率3個變化參數(shù)對界面抗剪強度的影響進行分析。結果表明: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,樁土界面抗剪強度反而減?。辉诩羟兴俾?.4～1.0mm/min范圍內,剪切速率越大,界面超孔隙水壓力增幅較小,有效法向應力變化不大,樁土界面抗剪強度雖有減小,但不同剪切速率下超孔隙水壓力對樁土界面抗剪強度的影響不明顯。

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)場試驗為基礎,建立數(shù)值分析模型,對高壓旋噴樁施工進行模擬.結果表明:不同深度處的土體孔隙水壓力沿徑向基本呈對數(shù)衰減,孔隙水壓力沿深度大體上呈遞減趨勢,局部出現(xiàn)拐點,有覆土情況下的有限元計算值更接近實測數(shù)據,深層有限元計算方法得出的孔隙水壓力的消散過程與實測數(shù)據擬合較好,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)進行預制樁沉樁將產生超靜孔隙水壓力的累積,過高的超靜孔隙水壓力使周圍土體及建筑、地下管線等產生較大的變位,甚至產生破壞。以一次沉樁引起的超靜孔隙水壓力的原型試驗,表明,單樁沉樁顯著影響范圍可達15m,沉樁引起的超靜孔隙水壓力水平可以達到甚至超過上覆有效土壓力,并出現(xiàn)兩個不同的相對穩(wěn)定水平階段。

測量專業(yè)作業(yè)指導書 孔隙水壓力監(jiān)測實施細則 文件編號： 版本號： 分發(fā)號： 編制： 批準： 生效日期： 孔隙水壓力監(jiān)測實施細則 1．目的 為使測試人員在做檢測時有章可循，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。 3．檢測內容 通過在受力面埋設孔隙水壓力計，對基坑孔隙水壓力變化進行量測。 4．檢測依據 《建筑基坑工程監(jiān)測技術規(guī)范》（gb50497—2009）； 《孔隙水壓力測試規(guī)程》（cecs55:93）。 5．主要儀器設備 5.1頻率讀數(shù)儀； 5.2孔隙水壓力計：孔隙水壓力計的量程宜為設計值的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.檢測條件 6.1氣溫應在-5℃~+45℃； 6.2相對濕度30%~85%。 7.檢測前的準備 7.1檢測儀器和計量器具必須滿足精度、等級要求，并應有計量部門定期

xx有限責任公司 【基坑孔隙水壓力監(jiān)測】 作業(yè)指導書 文件版號：2014年版副本控制：(不)受控類 編寫人：編號： 審核人：分發(fā)號： 批準人：持有人: 2014年11月10日 2 xx有限責任公司 作業(yè)指導書 文件編號： 第a版第0次修改 修訂頁 第1頁共1頁 生效日期：2014年12月10日 修改記錄 版號章節(jié)號 修訂 次數(shù) 修訂內容批準人日期 3 xx有限責任公司 作業(yè)指導書 文件編號： 第a版第0次修改 基坑孔隙水壓力監(jiān)測 第1頁共10頁 生效日期：2014年12月10日 1.目的 孔隙水壓力變化是土體應力狀態(tài)發(fā)生變化的先兆，依據基坑設計、施工工藝及監(jiān)測區(qū)域水文 地質特點，通過預埋孔隙水壓力傳感器，利用測讀儀器（頻率讀數(shù)儀）定期測讀預埋傳感器讀 數(shù)，并換算獲得孔隙水壓力隨

通過對樁基施工過程中實測資料的分析,探討了沉樁時單樁周圍土中產生的超孔隙水壓力的大小、分布及影響范圍,并與理論解進行了對比。還對樁-土界面處的超孔隙水壓力進行了討論。

軟土地基中預制樁施工往往會產生較大的孔隙水壓力。分析了海相軟土中預應力薄壁管樁采用錘擊沉入法施工產生超孔隙水壓力的變化規(guī)律。通過對單樁沉樁過程中孔隙水壓力的觀測,得出以下結論: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——以圓柱孔擴張理論為基礎，通過實測資料的分析，探討了沉樁時單樁周圍土中產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，并與理論解進行了對比。