沉樁擠土效應課件

沉樁擠土效應環(huán)境巖土工程近些年來，隨著樁基在高層建筑中的應用，特別是在沿海軟土地區(qū)以及城市建筑密集區(qū)的應用，沉樁擠土問題已顯得越來越突出，對沉樁擠土規(guī)律的研究已成為巖土工程的一個重要課題。沉樁擠土效應的機理樁打入黏土中，地基土的狀態(tài)將主要從三個方面被改變：一、地基土的天然結構將被破壞，使樁周圍的土體重塑部分結構改變；二、土的應力歷史因為打樁而被改變，樁鄰近土的應力狀態(tài)也隨之改變；三、土體隨著打樁的進行受到急速的擠壓，造成樁周土體中的孔隙水壓力急劇上升，有效應力隨之而減少。地面深處由于上覆土層的壓力，土體主要向樁周水平向擠開，使貼近樁周處土體結構完全破壞(樁周土體變化狀況見圖)。特別是在飽和粘性土地基中打入大批密集的樁群，樁周土體會產(chǎn)生較大的應力和位移，同時產(chǎn)生很高的超孔隙水壓力。樁打入松砂中，由于打樁擠密了周圍的砂土，而使得樁周土體強度提高。相反，對密實砂反而會降低樁周土體的強度。但兩者都會使樁周土體中的孔隙水壓力急劇上升，在重復大量的振動作用下，最壞的情況會造成樁周土體局部液化。沉樁對樁周土和環(huán)境的影響對于軟粘土，主要有以下幾點：一、沉樁時樁對周圍土體的擠壓作用會導致土體的垂直隆起，同時，在沉樁范圍內有可能造成樁的上浮。二、在壓樁區(qū)一定范圍內還產(chǎn)生土體的水平位移。三、垂直隆起和水平位移會對沉樁范圍外一定距離內的建筑物造成損壞。四、樁以后由于土體的再固結，當樁間土的壓縮量大于樁尖的下沉量時，樁側就要受到負摩阻力的作用。五、沉樁時樁對土體的擾動，使樁身周圍土體的應力狀態(tài)發(fā)生變化。尤其對于具有一定結構強度的結構性軟粘土，樁周土體實際上是一個被撕裂、破壞、擾動和重塑的過程。打樁前后樁周土體強度的變化根據(jù)在粘土中沉樁后不同時刻對樁進行的加載實驗的測試結果，Housel(1948)等人得出了粘土的不排水剪強度由于打樁的影響在打樁的初始階段減小很多，但隨后會隨時間的增長而逐漸恢復的結論。沉樁引起的樁周土體的超孔隙水壓力沉樁時樁周土體會產(chǎn)生較高的超孔隙水壓力。樁周附近土體的超孔隙水壓力最大，隨著離樁表面距離的增加，超孔壓急劇降低且超孔壓的消散也比較迅速。超孔隙水壓力值有時會很大，甚至大于附加有效應力值。超孔壓值基本上隨深度線性增加。減少沉樁擠土效應的措施群樁沉樁的擠土效應會導致樁體上浮、偏位、甚至斷裂，并危及周圍的市政管線或地面道路和建筑物的安全。因此，在工程設計和施工中必須采取相關措施減少沉樁擠土效應。減少打樁擠土效應的方法主要包括合理的打樁順序、減擠措施和加強擠土監(jiān)測。合理的打樁順序：在打樁前制定一個合理的打樁順序能夠有效的減少打樁帶來的打樁擠土效應，該法在工程中應用最為廣泛，常采用的打樁順序有：靠近建筑物的樁先打，遠離建筑物的樁后打；從中間往四周分散打樁；跳打；分區(qū)域打樁等。嚴格控制打樁節(jié)奏和速率。減擠措施：重錘輕擊采用錘擊法沉樁時，可采用重錘輕擊的方法，以減少樁的擠土效應。這種方法主要是通過減少重錘的提升高度，加大錘的重量來實現(xiàn)。取土植樁為了減少淺部黏土的擠土效應，可以采用取土植樁的辦法。即在上部采用預先挖孔的辦法將樁埋入土中，以減少上部的打樁擠土效應。設置隔擠孔當打樁場地與周圍建筑物距離較近時，可采用設置隔擠孔的方法。為了防止孔壁坍塌，可在隔擠孔內放入鋼筋籠或竹片，可按水平位移隨深度變化圖設計隔擠孔位置與深度，孔深要經(jīng)過計算確定。設置取土泄壓孔可以在打樁區(qū)域內設置一些取土孔，使打樁孔壓消散，減少打樁擠土效應。在打樁過程中，在適當?shù)奈恢迷O置一些取土孔，一利于孔隙水壓力的消散，進而方便打樁孔壓的消散，從而減少沉樁擠土效應。減少孔隙水壓力一般采取設置沙井、碎石樁或塑料排水板。此法在地下有淺埋沙土層時效果更好。預鉆孔沉樁通過預鉆孔，可以消除很大部分的擠土效應，且預鉆孔施工簡單，不會影響工程進度。預鉆孔沉樁在實際中應用效果很好，被廣泛應用于需要嚴格控制打樁擠土效應的管樁施工工地。樁屏蔽減振對于打樁振動要求嚴格的建筑物減振時可采用打一排樁或幾排樁（一般為柔性樁）來阻隔打樁振動波。加強沉樁擠土效應的監(jiān)測：為了控制沉樁擠土效應，減少沉樁擠土效應對周圍環(huán)境的影響，需要在