软土中打桩引起的影响分析与对策探讨

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1、软土中打桩引起的影响分析与对策探讨【摘要】本文分析了软土屮打桩引起的影响，如：打桩时的拉应力作用可使桩身发生屈服，桩周围的抗剪强度效应，孔隙水压力的变化，使桩周围发生纵向裂缝、侧向位移、地面隆起等，并对引起的影响或危害的对策进行了探讨。-I1刖S在软土地区，当基底的土是软土时，建筑物很少采用浅基础。仅当基础设置在厚的硬壳层上，以及其下的软土的厚度几乎是均匀的，且下卧的软粘土的应力增量小，而应力分布又均匀，以致压缩性粘土层的固结所引起的建筑物的平均沉降和差异沉降能被允许时，才能选用这类不打桩的基础。因此，在软土地区除了应用各类灌注桩外，通常采用打入式的预制混凝土

2、桩、钢桩。由于软土的工程地质特性，打桩过程中往往引起种种影响和危害，如：打桩时的应力作用使桩身发生屈服或断裂，土的抗剪强度效应，使高灵敏度软粘土沿桥身表面向上溢出，孔隙水压力的变化使地面产生纵向裂缝，影响桩群四周的稳定性，桩周土侧向位移、地面隆起等。本文证拟这一现象进行分析，并探讨其相应对策。2打桩时产生的桩身拉应力影响及对策打桩系统山垫板（块）、锤垫、桩帽和专用于混凝土桩或钢桩的桩垫组成，这个系统模拟成两个非线性弹簧和一个质量块。当桩锤锤击桩顶时,在桩顶产生压应力波沿桩身由上向下传播，它的最大强度主要取决于桩锤的锤击速度、锤重、桩锤的效率、锤垫的刚度和恢复系

3、数等。有效锤击能量通过式1计算：式屮：桩锤的效率，其值在0〜1之间，考虑在打桩系统（包括桩帽、锤垫、桩垫）中的能量损失系数，桩锤的额定能量。锤击最大应力与桩锤系统的有效锤击能量有关。研究应力波的形状和强度的影响因索。由于应力波沿着桩身传播以及能量在土中的损失而减少了振幅。桩身阻尼一般为0.015-0.020s/m,软粘土中阻尼一般约为0.5~1%s/mo在软土打桩过程中，由于桩端为软土层，初始压应力波在桩端处以反射形成拉应力波向上传播。在采用锤重轻和落距大时，桩端部分会产生高的张拉应力，反射的张拉应力波超过限值时会使钢筋产生屈服和桩身接头脱落，桩身薄弱部分产生

4、断裂等。在实际工程中，会导致桩身发生屈服或断裂，严重影响桩身的完整性及其承载能力。为了减少打桩过程中拉应力波的影响，在工程打桩试验阶段，应进行一定量的打桩监控分析，选择适宜的锤重、落距、锤垫等，监测锤击系统作用下桩身的最大拉应力和最大压应力。打桩工程中也有必要进行抽样监测桩身的拉应力，防止拉应力作用下桩身接头脱节，桩身屈服或断裂带来的严重工程隐患。如图1桩身接头处脱开的应力监测曲线，冇较大的拉应力存在，图2为正常的打桩监测曲线。3、打桩时软土抗剪强度效应影响及对策打桩时自桩侧面外1〜2倍桩径的区域内的软土受到部分重塑，由此引起的高孔隙水压力可能到达或甚至局部超

5、过了总覆盖压力。测试结果指出，含水量的减少会使桩周土密贴桩身，所以拔桩时桩身通常裹着一层薄的坚硬粘土。这层再固结的粘土层，特别是对高灵敏度的原状土，对桩传递荷载到桩周土，和对桩的沉降可能具冇很大的影响。打桩时所引起的高孔隙水压力和土的抗剪强度的减少是引起某些滑坡的直接或部分的原因。对含有薄砂层时的软粘土特别有影响，抗剪强度已减少到50%o打桩后重塑粘土的抗剪强度增加非常快。打桩时的另一迹象是打桩阻力的变化，即使在比较短的停歇时间。如更换桩帽上的桩垫或接桩就有明显的变化。这时为了“激发”桥，一般要求先连打几击。抗剪强度在打桩时降低，后来随着时间提高，在桩身外1〜

6、2倍桩径的区域内抗剪强度降低了，这个区域内粘土不能恢复到初始的抗剪强度，群桩中抗剪强度的降低会在较远的距离发生。影响土的重塑因素有：如桩长、打桩的方法和粘土的性质，而主要的是土的灵敏度。对某些超灵敏度的粘土，打桩时重塑后的抗剪强度能够低到使粘土沿着桩身向上流动，并且会溢到地表面上。考虑打桩的影响，而在稳定性计算中将抗剪强度减少20%〜30%,属较可靠的方法。在计算中一般假定打桩后1〜3个月其土的抗剪强度相当于土的初始抗剪强度。对于静压预制桩，其抗剪强度的恢复非常快，试验表明打入桩后3〜5天内其承载力值达到或超过设计的承载力值。充分认识打桩时的软土抗剪强度效应影

7、响，能有效分析某些工程滑坡的原因、土坡的稳定性，以及打桩后桩的承载力的恢复状况。对打桩引起的径向裂缝及超灵敏度的粘土溢出造成的施工困难，可预先进行详细的施工可行性设计，考虑超灵敏度的粘土溢出対桩的承载力的影响，防止过多溢出可进行一定量的降水处理。4打桩引起的孔隙水压力影响及对策打桩引起的高孔隙水压力一般随着粘土的抗剪强度的增加而增加，随着桩距的减小而增加，群桩的抗剪强度的增加一般大于单桩。打桩后的孔隙水压力值是总覆盖压力的3〜4倍。软粘土的孔隙水压力最大增量相当于5〜7,是粘土的不排水抗剪强度。该值与在理想弹塑性介质中无限长圆柱形孔扩张理论分析而推导出来的理论

8、值是十分一致的。由于桩身表面处的孔隙水