沉管灌注桩典型工程分析

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1、一、工程实例简况：　　工程I位于市广达路茶亭立交桥下，东北侧。同期共施工5座，7层半住宅楼，均为Φ500mm沉管灌注桩。场地内同时进场三台机，80天内施打完全部1018根工程桩。　　工程Ⅱ位于环城路与吉庇路交叉口，东南角，共4座住宅楼，全部采用Φ500mm沉管灌注桩，总工期为42天，施打完全部的702根桩。工程Ⅰ、Ⅱ的桩基检测情况，土体主要物理状态指标，地质剖面图详见表一、二及图一、二。　　Ⅰ、Ⅱ桩基检测情况表一工　程　名工程幢号桩数(根)平均桩长(m)置换率(%)施工工期检测结果动测结果静载结果(单桩设计承载力均匀为500kN)桩数(根)ⅠⅡⅢⅥ工　

2、　程　　ⅠA288206.8～6.426天360282222二根满足二根不满足B27818.580天20030565七根均不满足设计要求C1212011027.327.345.4设计承载力静载极限值工　程　Ⅱ1#21615～186.8～8.725天2259.131.89.1/48090010002#3#25020～2330天24028.0532.127.212.7400576384576384土体物理性质指标表二土层天　然含水量W(%)天然孔隙比e/饱和度Sr(%)塑性指数IP(%)液性指数IL/粘土I37.581.017101.530.260.41淤

3、　泥74.92.03595.934.061.17亚粘土I24.880.76987.715.480.63粘土Ⅱ19.600.67377.129.400.13  　　二、机理分析：　　从表一看出工程I各楼竣工后经小应变检验Ⅲ，Ⅵ类桩占44%～100%，静载11根，其中9根达不到设计要求，且与设计要求差距甚远。工程Ⅱ中2#～4#楼竣工后经小应变检测Ⅲ、Ⅵ类桩占30%～40%。静载4根均未达设计要求。这两座工程可以说较典型和严重质量事故的工程。下面从几方面做粗浅的原因分析。　　1.布桩太密，引起水平应力重叠。根据资料(1)桩周土和桩端处的土在打桩过程中会形成一

4、定范围的重塑压密区。桩周土可以分成三个区域，(见图三)第I区在桩表面(1)/(2)d范围为结构完全破坏的区域。由于土的挤压，经过相当长的时间，土体强度恢复。第Ⅱ区为挤密过渡区，在桩周的3/2范围内。第I区的土在打桩过程中挤密压缩下，一方面土的天然结构受到坡坏，压缩性增大的同时，土的强度剧烈下降；另一方面，孔隙比大大降低。根据公式计算，工程I中粘土的饱和度上升值S′r=264.3%，淤泥的饱和度上升值为158.77%，如此大的饱和度上升，使得孔隙中的水无法迅速地排出去必将在土体中产生巨大的超孔隙水压力。根据有效应力原理，土的抗剪强度ε=(σ-μ)tgφ+

5、c，孔隙水压力上升时，有效应力下降，将使土的抗剪强度降低。图三中第Ⅰ、Ⅱ区的分界面也就是打桩时土体破坏的剪切面。根据图三相邻桩间距要大于4d才为互不抗动区。而工程I和工程Ⅱ的桩距多数仅在3～3.5d之间，造成第Ⅱ区压密重叠。前面已经说过第Ⅰ区的土体强度已经破坏，由于压密区的重叠造成对第Ⅰ区的水平应力重叠(见图四)。施工时使土体对终凝左右的相邻桩产生不断的水平挤压。  　　2.布桩太密造成摩阻力的减少。土的摩阻力被发挥出来的程度，取决于砂土的相对密度。在一般实际条件下打入土中的桩侧面摩阻力不会达到土原来的强度。桩表面摩阻力随着深度而线性增加。摩阻力与土的

6、原不拢动内聚力之比是随着深度而线性增加。摩阻力与土的原不拢动内聚力之比是随着土的坚硬而降低(见表三)。在很软的粘土中摩阻力约达到100%，递减到很硬的粘土中摩阻力的减少20%。摩阻力的降低是由于桩与土之间局部地形成了缝隙，缝隙的形成一是由于打桩时的横向振动，二是由于被排挤的土向上位移及离开桩轴向外辐射位移。对于软粘土，向上隆起的土会重新固结把缝隙闭合，因此摩阻力系数能达到100%，而在中等及硬粘土中只能有不完全的重新固结(见图五)。如果在布桩太密的情况下，打桩时的横向振动必然会相互影响，土体向上位移和轴线外位移也会加剧，桩受相邻桩的拢动次数变得频繁，影

7、响了土体结构的正常恢复，这样就把土体正常的重新固结时间施长了，使得桩与土的摩阻力减少。如工程Ⅱ部分桩的S-lgp曲线见图十。 桩与土之间摩阻力的代表值表三桩的材料土质内聚力磅/英尺2摩阻力磅/英尺2混凝土桩木　　桩软0～7500～700中等750～1500700～900硬1500～3000900～1300　　3.地层中淤泥层的塑性指数Ip很大，且淤泥顶板的和底板均且较厚的透水性能差的硬粘土层。塑性指数越大土的粘性就愈大，就越不利于孔隙水压力消散工程Ⅰ、Ⅱ中在施工过程中，均发现在施工完的桩的地表发现开裂现象和隆起，可见地层中的超孔隙水压力是巨大的。在不断

8、积压之下无法散，只好上拱最后把土层土顶裂。这对桩身质量造成的危害的可想而知的。根据饱和软粘土在