静压桩的沉桩机理
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静压桩原理
静压桩是一种常用于土木工程中的桩基础施工方法,它利用静压力将桩身逐渐
推入土壤中,从而达到加固地基的目的。
静压桩原理是基于土壤的固结和排水特性,通过施加压力将桩身逐渐推入土壤中,使土壤在桩周围产生固结和排水效应,从而增加土壤的承载能力和稳定性。
静压桩原理的施工过程包括以下几个步骤,首先是在地基上预制桩身,然后利
用专用的静压桩机将桩身逐渐推入土壤中,施加的压力会使土壤在桩周围产生固结和排水效应,从而增加土壤的承载能力。
最后,通过对桩身施加适当的压力和控制施工速度,确保桩身能够均匀地推入土壤中,达到预期的加固效果。
静压桩原理的优点在于施工过程中对土壤的影响较小,不会产生振动和噪音,
对周围环境的影响较小。
同时,静压桩施工速度快,效率高,适用于各种类型的土壤和地基条件,具有较好的适用性和经济性。
然而,静压桩原理也存在一些局限性,比如施工设备和工艺要求较高,需要严
格控制施工过程中的压力和速度,以确保桩身能够均匀地推入土壤中。
此外,对于一些特殊的地基条件,静压桩可能需要进行钻孔处理或者采用其他加固方法来达到预期的效果。
总的来说,静压桩原理是一种有效的地基加固方法,通过施加静压力将桩身逐
渐推入土壤中,从而增加土壤的承载能力和稳定性。
在工程实践中,可以根据具体的地基条件和施工要求选择合适的地基加固方法,以确保工程的安全和稳定。
静压法沉桩静压法沉桩是一种常见的桩基施工方法,它是利用设备施加射水压力将桩身逐渐打入地下的一种技术。
静压法沉桩适用于各种土质和岩层,施工效率高,施工过程中对地下水和环境影响小,因此在土木工程中得到广泛应用。
静压法沉桩的施工过程通常包括准备工作、射入桩身、沉桩及回收设备。
首先,在施工现场需要进行基础的勘测和测量,确定施工桩基的位置和参数。
然后,根据桩基参数设计选择合适的施工设备,包括射入机、桩头、导杆等,并进行相关设备的安装和调试工作。
在施工过程中,首先需要进行桩头的安装和调整。
桩头是将射入机与桩身连接的部件,它需要根据桩基参数进行调整,确保桩身能够准确垂直地射入地下。
然后,根据施工方案和需要,确定桩身的长度和射水压力。
射水压力的大小与所需沉桩深度、土层的性质以及环境要求等有关。
一旦桩头安装就绪,施工人员就可以开始射入桩身。
射入机通过施加射水压力将桩身逐渐打入地下。
在射入过程中,施工人员需要根据设备的反馈和监测数据进行调整,确保桩身的射入速度和垂直度。
同时,还需要不断检查桩身的质量和完整性,防止出现开裂或损坏的情况。
沉桩过程中,施工人员需要根据设计要求和实际情况进行合理控制和调整。
例如,可以适时调整射水压力、控制射入速度、调整桩身的射入角度等,以确保桩基的稳固性和安全性。
此外,沉桩过程中还需要进行桩身的回填作业,填充土料,以提高桩基的承载力和稳定性。
最后,在完成沉桩作业后,施工人员需要进行设备的回收和维护工作。
回收设备通常包括拆卸和清洗桩头、导杆等零部件。
同时还需要对设备进行检测和维修,以确保设备的正常使用和长期性能。
总的来说,静压法沉桩是一种有效、高效的桩基施工方法,广泛应用于各种土木工程中。
它具有施工效率高、对地下水和环境影响小等优点,可适用于各种土质和岩层。
但在实际施工中,仍需根据具体情况进行合理调整和控制,以确保施工质量和安全性。
土木工程知识点- PHC管桩的沉桩有哪些工艺原理?
PHC管桩的沉桩工艺有锤击和静压两种。
静压施工法是通过压桩机的自重和桩架上的配重作反力将PHC管桩压入土中的一种沉桩工艺,在沉桩过程中,压桩力可直观、安全、准确地读出并自动记录下来,因而对桩承载力控制及判断精确度高;桩身质量及沉桩长度可用直接手段进行监测,人为干扰因素少,难以弄虚作假。
因此,静压法单桩承载力比锤击法可靠,沉桩质量深得业主的信赖。
静压施工法无震动,无噪音,很适合在市区及其他对噪音、震动有限制的地点施工。
如学校、医院、办公大院及住宅小区等附近区域内施工均可采用静力压桩,以使附近单位和居民的正常工作、生活环境不受噪音、震动干扰。
在环保意识日益增强的现代社会,静压法施工这一优势将会得到进一步的体现。
静压法施工工程造价费用高,所以它的应用频率相比锤击法沉桩还是很低的,常见的大多是锤击法沉桩。
有人认为建立新形式的标准化始走向建筑和谐的唯一道路,并且能用建筑技术加以成功地控制.而我的观点不同,我要强调的是建筑最宝贵的性质是它的多样化和联想到自然界有机生命的生长.我认为着才是真正建筑风格的唯一目标.如果阻碍朝这一方向发展,建筑就会枯萎和死亡.要使建筑结构适合于环境,要注意到气候,地位和四周的自然风光,在结合目的来考虑的一切因素中,创造出一个自由的统一的整体,这就是建筑的普遍课题,建筑师的才智就要在这个可提到完满解决上体
现。
标题:桩基工程施工静压技术解析桩基工程是现代建筑工程中不可或缺的一部分,它承担着将上部结构的荷载传递到地基的重要任务。
在桩基工程施工中,静压法是一种常用的施工技术。
本文将从静压法的定义、原理、施工工艺、优点以及注意事项等方面进行详细解析。
一、静压法定义及原理静压法,顾名思义,是指在施工过程中,不采用振动、冲击等动态作用力,而是通过静力将预制桩压入土中的沉桩工艺。
其原理是利用静力压桩机自身的重力和配重,通过压桩机构将反力作用于桩顶,使桩逐渐沉入土中。
在这个过程中,桩尖下的土体会因为受到压力而发生压缩、变形,从而对桩产生阻力。
当桩顶的静压力大于这些阻力时,桩将继续下沉;反之,则停止下沉。
二、静压法施工工艺静压法的施工工艺相对简单,主要包括以下几个步骤:1. 桩机就位:将静力压桩机移动到施工现场,使其处于合适的位置。
2. 吊桩插桩:使用起重机将预制桩吊运至桩机附近,然后插入桩机内的插桩装置。
3. 桩身对中调直:通过桩机的导架和测量装置,确保桩身垂直于地面,并对中桩位。
4. 静压沉桩:启动桩机,利用桩机自身的重力和配重,将反力作用于桩顶,使桩逐渐沉入土中。
在沉桩过程中,要控制好桩身的垂直度,避免偏斜。
5. 接桩:当桩身沉入一定深度后,需要将桩与桩之间的连接部分焊接牢固,以确保整体稳定。
6. 终止压桩:当桩顶标高达到设计要求时,停止压桩。
7. 切割桩头:将桩顶多余的部分切割掉,使其符合设计要求。
三、静压法的优点1. 施工无噪声、无振动,对周围环境干扰小,适用于城市和密集居民区。
2. 节约材料,降低成本,施工效率高。
3. 桩基质量可靠,施工质量容易控制。
4. 适用范围广,不仅可以用于软土地基,还可以用于硬土层和岩石地基。
四、注意事项1. 施工前,应充分了解地质条件和桩基设计要求,合理选择桩型和施工参数。
2. 确保桩机稳定,避免在施工过程中发生位移。
3. 控制好桩身的垂直度,避免偏斜。
4. 施工过程中,要注意观察桩身的下沉速度和阻力变化,发现异常情况及时处理。
静压桩基础施工方法本店铺针对静压桩基础的沉桩原理及特点进行研究,通过深入分析静压桩的施工工艺流程和工艺要点,对常见的质量问题和解决措施进行探讨,为今后静压管桩技术的应用和实践提供参考。
下面是本店铺带来的关于谈静压桩基础施工方法的主要内容介绍以供参考。
1静压桩沉桩原理在沉桩施工过程中,桩尖深入进土体中,未扰动土的初始应力状态遭到破坏,桩尖下土体也产生了变形。
地面覆土层的土体向四周挤开,桩身受到了土体的法向压力,产生了桩周阻力,当桩顶的静压力>沉桩时的阻力时,桩会继续下沉;当桩顶的静压力<沉桩时的阻力时,桩停止下沉。
当静压桩尖处应力>抗剪强度时,土体就会出现挤压侧移和或阻力塑性流动,在黏土的表面,土壤会隆起,砂土将被拖曳下沉。
在强烈扰动下,桩周土体平衡被破坏,土体挤压引起桩周土体孔隙水压力上升,导致土的抗剪强度大大降低,土体的抗压强度会在超静孔压力、扰动重塑作用下大大下降。
静压桩施工完成后,土体中孔隙水压力开始消散,土体固结强度逐渐恢复,上部桩柱穴区被充满,中部桩滑移区消失,下部桩挤压区压力减小,此时桩方获得工程意义上的极限承载力。
2静压桩的主要施工方法2.1施工主要流程静压桩的施工主要流程按如下方式进行:“测量放线、桩机就位、首节桩起吊就位、复核调整桩位、桩端入土初步加压、检查校正桩身垂直度、正式沉桩、观测校正桩身垂直度、压至桩顶距地面0.5~1.0m 时,再吊入上一节桩就位、接桩、继续沉桩、做好压力值记录、成桩、移机到下一根桩位”(如图1所示)。
2.2放线测量方法工程施工需按照设计要求执行,根据施工设计总图,在施工现场的地面上标定建筑物的平面位置、形状和高程,为后续深入施工奠定基础。
工程施工过程中,测量工作尤为显得重要,需要准确无误地确认轴线控制点和水准基点。
2.3管桩堆放方法管桩进场前需通过验收,按规定要求检查外观、尺寸以及检验报告的相关参数。
堆放地点要平整,管桩按不同型号分类堆放。
场地若足够开阔,可采取单层堆放,若场地有限,可叠层堆放,高度最好≤5层,并在与管桩长度方向垂直位置设置至少2道垫木。
静压法沉桩静压法沉桩是一种常用的基础施工方法,用于在土壤中安装桩基。
它是一种非振动沉桩方法,适用于需要保持周围环境安静的区域,如市中心或住宅区。
本文将详细介绍静压法沉桩的原理、施工步骤以及优缺点。
一、原理静压法沉桩是利用桩头所承受的重量和静水压力的作用,将桩体逐渐沉入土壤中。
首先,在桩头上放置一个沉重的压力块,然后在压力块上加压,使其逐渐下降。
在此过程中,桩头会受到一个向下的力,这个力被传递到桩体上,使其逐渐沉入土壤中。
施工过程中,需要不断加压,直到达到预定的沉桩深度为止。
二、施工步骤1. 确定施工地点和桩基设计要求。
2. 按照设计要求选择合适的桩型和规格。
3. 在施工现场进行现场勘测和试验,确定土层性质和地下水位等信息。
4. 根据勘测结果确定沉桩深度和施工顺序。
5. 在桩基位置挖掘沉桩孔,并清理孔底。
6. 在孔底垫一层砂垫或者碎石垫,以保证桩身与土壤之间有一定的摩擦力。
7. 将桩体放入沉桩孔中,并将其与周围土壤紧密接触。
8. 将压力块放置在桩头上,并通过液压泵将其加压。
9. 不断加压,直到达到预定沉桩深度为止。
10. 施工完成后,对沉桩质量进行检查和验收。
三、优缺点优点:1. 没有振动,对周围环境影响小。
2. 没有噪音,适用于需要保持安静的区域。
3. 沉桩深度可以根据需要进行调整。
4. 沉桩过程中不会产生土体变形和损坏。
缺点:1. 施工速度较慢。
2. 没有振动可能会导致一些土层无法排除空气。
3. 需要较大的压力块和液压设备。
4. 施工难度较大,需要经验丰富的施工人员进行操作。
总之,静压法沉桩是一种非常实用的基础施工方法,在需要保持安静环境的区域得到广泛应用。
通过认真选择适当的施工方法和设备,并进行科学合理的施工,可以确保沉桩质量,并为后续建筑工程提供稳定可靠的基础。
静压沉桩的终压控制原则和方法静压沉桩是一种相对安全、经济、高效的桥梁建设方式,主要通过挤压作用将浸润土进行密实,随着桩身的不断下沉,最终形成高度密实的桩基础。
对于静压沉桩的施工来说,最重要的控制就是终压,因为终压是静压沉桩能否正常工作的关键。
本文主要介绍静压沉桩的终压控制原则和方法。
一、终压的概念和作用所谓终压,就是在沉桩工作途中,当桩的自重、桥梁和车辆等荷载全部传递到杆体上,达到土体稳固或已达到规定的沉桩深度时,构成了一个静止状态的桩基,此时桩所受到的应力最大,称为终压。
静压沉桩在施工过程中加注水泥浆,一方面可以提高挤压效果,加快桩的下沉速度,另一方面也会增加桩的阻力,导致终压的增加。
如果终压过大,将会使桩的强度过大,增大桩的侧面承载,从而导致桩身的断裂或产生非稳定性沉降现象,给桥梁结构带来不良的影响。
因此,对于静压沉桩工程来说,必须要控制桩的终压,以保证桥梁结构的安全性和使用寿命。
二、终压的控制原则静压沉桩的终压控制原则主要包括以下几点:(一)标准要求根据国家规定和静压沉桩的设计要求,确定沉桩深度和终压。
除此之外,还应对道路及周边环境进行考察,防止由于外力因素的影响,导致其他因素使终压失败。
(二)垂直控制桩的下沉是在不断承受荷载的情况下进行的。
因此,要保证桩的垂直,提高桩的垂直度,保证终压的控制准确度。
(三)土的压缩性土壤的压缩性与其抗压强度有很大关系,施工时应把握好土壤的压缩性活性,根据压缩过程中土壤的变形规律,对土的耐久性进行分析。
同时,要注意沉桩过程中土壤松动和塑性变形的影响,进行恰当的控制。
(四)质量控制静压沉桩的施工质量是保证桩的终压的重要保证。
施工质量主要包括:水泥浆的配合比、水泥浆的强度、桩身上的锚固及固定方式,各种施工设备的质量等。
对于重要工程,一定要经过验收才能开始施工。
三、终压的控制方法终压的控制方法主要包括以下几种:(一)实测控制法实测控制法是将静压沉桩的应力进行实测,根据实际测定的数据进行终压的控制。
混凝土静压桩施工原理与方法混凝土静压桩是一种常用的地基加固方法,其施工原理和方法与其他桩基础相比有所不同。
本文将从静压桩的定义、工作原理、施工方法和质量控制等方面进行详细介绍。
一、混凝土静压桩的定义混凝土静压桩是利用静压机将混凝土压入地下形成桩体的一种桩基础。
通常采用钢管或钢模管作为桩身,通过钢管或钢模管内的钢筋和管内灌注混凝土的方法形成桩体。
混凝土静压桩可以用来增加地基承载力、改善地基沉降性能和提高地基的抗震能力。
二、混凝土静压桩的工作原理混凝土静压桩的工作原理是利用桩体自重和静压机施加的压力将混凝土压缩成桩体,从而达到加固地基的目的。
具体而言,混凝土静压桩的施工过程包括以下步骤:(1)钢管或钢模管的安装。
首先需要在地面预先挖好钢管或钢模管的孔位,然后将钢管或钢模管插入孔位中,使其与地面齐平。
(2)施加静压力。
静压机将混凝土压入钢管或钢模管中,形成桩体。
在施工过程中,需要根据地质条件和桩的设计要求,调整静压力和压入速度。
(3)钢筋的加固。
在钢管或钢模管内灌注混凝土的同时,需要在桩顶和桩底预埋钢筋,从而增强桩的承载能力。
(4)桩头的处理。
混凝土静压桩的顶部需要进行修整,以便与上部结构连接。
三、混凝土静压桩的施工方法混凝土静压桩的施工方法包括以下几个方面:(1)桩头处理。
在混凝土静压桩施工前,需要在桩顶挖一个直径略大于钢管或钢模管的坑,以便钢管或钢模管插入其中,并且要保持钢管或钢模管与基础齐平。
(2)孔位清理。
在混凝土静压桩施工前,需要对孔位进行清理,以保证孔位内没有杂物和泥沙。
(3)钢管或钢模管的安装。
在孔位清理后,需要将钢管或钢模管插入孔位中,并且要确保钢管或钢模管与地面齐平。
(4)混凝土灌注。
在钢管或钢模管安装好后,需要将混凝土灌注到钢管或钢模管内,灌注过程中需要注意混凝土的质量和压实度。
(5)钢筋的加固。
在混凝土灌注的同时,需要在桩顶和桩底预埋钢筋,从而增强桩的承载能力。
(6)桩头处理。
在灌注混凝土后,需要对桩头进行修整,以便与上部结构连接。
静力压桩施工及检测评定1机械静压桩施工静压法沉桩是通过静力压桩机的压桩机构,以压桩机自重和桩机上的配重作反力而将预制钢筋混凝土桩分节压入地基土层中成桩。
其特点是:桩机全部采用液压装置驱动,压力大,自动化程度高,纵横移动方便,运转灵活;桩定位精确,不易产生偏心,可提高桩基施工质量;施工无噪声、无振动、无污染;沉桩采用全液压夹持桩身向下施加压力,可避免锤击应力,打碎桩头,桩截面可以减小,混凝土强度等级可降低1~2级,配筋比锤击法可省40%;效率高,施工速度快,压桩速度每分钟可达2m,正常情况下每台班可完15根,比锤击法可缩短工期1/3;压桩力能自动记录,可预估和验证单桩承载力,施工安全可靠,便于拆装维修,运输等。
但存在压桩设备较笨重,要求边桩中心到已有建筑物间距较大,压桩力受一定限制,挤土效应仍然存在等问题。
适用于软土、填土及一般粘性土层中应用,特别适合于居民稠密及危房附近环境保护要求严格的地区沉桩;但不宜用于地下有较多孤石、障碍物或有4m以上硬隔离层的情况。
1.静压法沉桩机理静压预制桩主要应用于软土,一般粘性土地基。
在桩压入过程中,系以桩机本身的重量(包括配重)作为反作用力,以克服压桩过程中的桩侧摩阻力和桩端阻力。
当预制桩在竖向静压力作用下沉入土中时,桩周土体发生急速而激烈的挤压,土中孔隙水压力急剧上升,土的抗剪强度大大降低,从而使桩身很快下沉。
2.压桩机具设备静力压桩机分机械式和液压式两种。
前者系用桩架、卷扬机、加压钢丝绳、滑轮组和活动压梁等部件组成,施压部分在桩顶端面,施加静压力约为600~2000kN,这种桩机设备高大笨重,行走移动不便,压桩速度较慢,但装配费用较低,只少数还有这种设备的地区还在应用;后者由压拔装置、行走机构及起吊装置等组成(图7-56),采用液压操作,自动化程度高,结构紧凑,行走方便快速,施压部分不在桩顶面,而在桩身侧面,它是当前国内较广泛采用的一种新型压桩机械。
国内常用的有YZY系列和ZYJ系列液压静力压桩机,其型号和主要技术参数见表7-72~表7-74。
谈静压桩的沉桩机理及施工技术[摘要]:本文对静压桩的沉桩机理及施工技术进行了分析,并且对终压力的确定及压抗机动性的选择作了讨论。
可供同行参考。
[关键词]:静压桩;沉桩机理;施工技术1静压法适用范围静压法通常适用于高压缩性粘土层或砂性较轻的软粘土层,当桩须贯穿有一定厚度的砂性土夹层时,必须根据桩机的压桩力与终压力及土层的形状、厚度、密度、上下土层的力学指标、桩型、桩的构造、强度、桩截面规格大小与布桩形式、地下水位高低以及终压前的稳压时间与稳压次数等综合考虑其适用性。
压桩力大于4000kN的压桩机,可穿越5-6m厚的中密、密实砂层。
中型压桩机(压桩力≤2400kN),穿越砂层的能力较有限,所以对其情况需进行压桩可行性判断。
静压桩也适用于覆土层不厚的岩溶地区。
在这些地区采用钻孔桩很难钻进;采用冲孔桩,容易卡锤;采用打入式桩.容易打碎。
只有采用静压桩可缓慢压人,并能显示压桩阻力,但在溶洞、溶沟发育充分的岩溶地区,静压桩宜慎用,以及在土层中有较多孤石、障碍物的地区,静压桩宜慎用。
小型压桩机(压桩力≤600kN)用于压制预制小桩,适用于在10m以内存在持力层(如硬塑粉质粘土层、粉土层及中密粉细砂层等)。
2静压法沉桩机理静压预制桩主要应用于软土地基。
在沉桩过程中,桩尖直接使土体产生冲切破坏,伴随或先发生沿桩身土体的直接剪切破坏。
孔隙水受此冲剪挤压作用形成不均匀水头,产生超孔隙水压力,扰动了土体结构,使桩周约一倍桩径的一部分土体抗剪强度降低,发生严重软化(粘性土)或稠化(粉土、砂土),出现土重塑现象,从而可容易地连续将静压桩送人很深的地基土层中。
压桩过程中如发生停顿,一部分孔隙水压力会消失,桩周土会发生径向固结现象,使土体密实度增加,桩周的侧壁摩阻力也增长,尤其是扰动重塑的桩端土体强度得到恢复,致使桩端阻力增长较大,停顿时间越长扰动土体强度恢复增长越多。
因此,静压沉桩不宜中途停顿,必须接桩停留时,宜考虑浅层接桩,还应尽量避开在好土层深度处停留接桩。
静压桩原理静压桩是一种常用的地基处理方法,通过将桩静压入地下,以增加地基的承载能力和稳定性。
静压桩原理是利用桩自身的重量和静压机的压力,将桩逐渐压入土壤中,使土壤在桩周围产生一定的密实和固结效果,从而提高土壤的承载能力和稳定性。
下面将详细介绍静压桩的原理及其作用。
首先,静压桩的原理是利用桩的自重和静压机的压力,通过逐层压实土壤,使土壤在桩周围产生一定的密实和固结效果。
在施工过程中,静压机施加的压力会使桩逐渐向下压实土壤,同时还可以通过振动等方式来改善土壤的密实度和承载能力。
这样,可以有效地提高土壤的承载能力和稳定性,从而满足工程设计的要求。
其次,静压桩的原理还包括桩与土壤之间的摩擦力。
在桩静压入土壤的过程中,桩与土壤之间会产生一定的摩擦力,这种摩擦力可以增加桩的承载能力,使桩在土壤中更加稳固。
同时,桩与土壤之间的摩擦力还可以有效地阻止桩的侧向位移,提高桩的整体稳定性。
另外,静压桩的原理还涉及土壤的固结效应。
在桩静压入土壤的过程中,土壤会在桩周围产生一定的固结效应,使土壤颗粒之间的结合更加紧密,从而提高土壤的承载能力和稳定性。
这种固结效应可以使土壤的工程性质得到改善,满足工程设计的要求。
总的来说,静压桩的原理是通过桩的自重和静压机的压力,逐层压实土壤,使土壤在桩周围产生一定的密实和固结效果,从而提高土壤的承载能力和稳定性。
静压桩在地基处理中具有广泛的应用,可以有效地改善土壤的工程性质,满足不同工程的要求。
总结一下,静压桩原理的作用主要包括增加土壤的密实度、提高土壤的承载能力、改善土壤的稳定性、防止桩的侧向位移等。
通过合理的施工方法和技术手段,可以充分发挥静压桩的作用,为工程的安全和稳定提供可靠的地基支撑。
静压开口管桩沉桩挤土效应机理研究目前,静压管桩广泛应用于工民建的各个领域,但是由于沉桩挤土效应的存在,会对周围环境造成一定的影响,制约了管桩的推广使用。
国内外学者对管桩沉桩挤土效应做了许多研究,本文在前人的基础上进行了以下研究:1.通过现场试验,研究了管桩沉桩过程中周围土体中孔隙水压力和土压力的变化情况,得出了孔隙水压力以及土压力随沉桩距离的变化规律,并进一步分析了应力释放孔对沉桩挤土效应的影响,结果表明:当沉桩距离小于5m的时候,超孔隙水压力变化比较明显;当沉桩距离超过5m的时候,超孔隙水压力变化逐渐减缓趋于均速。
应力释放孔对孔隙水压力的屏蔽最大可达74%,说明应力释放孔起到了屏蔽孔隙水压力的作用。
管桩沉桩过程中,周围土体中的径向土压力呈先增长后减少的变化趋势,当管桩桩端接近土压力盒埋置深度时,土压力达到最大。
6米深处的径向土压力主要由径向有效应力组成,孔隙水压力只占小部分;而12m深处径向土压力的组成正好相反。
2.对淤泥质黏土互层以及粉土两种地质条件下,静压预应力混凝土管桩的土塞效应进行了试验研究。
试验发现,管桩径厚比越大地质条件越为坚硬,则形成的土塞相对高度越大。
上硬下软的土层分布易形成闭塞现象,而上软下硬的情况则易导致土塞的滑动。
沉桩过程中,管壁端阻与静力触探锥尖阻力具有极为相似的变化规律,两者比值不随土塞高度变化率及沉桩深度的变化而改变。
管壁端阻与锥尖阻力的相关性与地质条件密切相关,对于淤泥质黏土和粉土而言,两者比值分别为0.59和0.81。
土塞的分层与地基土层分布基本一致,且分层界面为向上凸起的曲面。
土塞形成过程中挤密效应是显著的,黏聚力则因扰动的影响有不同程度的降低。
直剪试验显示土塞抗剪强度的时效性是显著的。
粉土中预应力混凝土管桩有效土塞高度约为5-6倍桩径,为整个土塞高度的70%;而淤泥质黏土中有效土塞高度大于4倍桩径,与已有的研究结果较为接近。
3.在经典球孔扩张理论的基础上,考虑土塞效应对沉桩挤土效应的影响,推导了静压开口管桩沉桩过程中,周围土体中的孔隙水压力,径向土压力以及土体水平位移的解析解。
静压桩的沉桩机理
1、前言
在我国沿海地区,建筑场地覆盖层一般均为海相沉积物,软弱土层较厚,建筑物基础大部分采用桩基。
预应力混凝土管桩由于质量容易保证,且又能在工厂进行标准化生产,施工方便快捷,目前被广泛地应用在建筑工程当中。
预应力混凝土管桩在沉桩施工时有两种方法,一种为锤击法,一种为静压法。
由于静压法具有无噪音、无振动、无冲击力等优点,目前一般均采用静压法施工。
静压法是通过静力压桩机的压桩机构以压桩机自重和机架上的配重提供反力而将桩压入土中的沉桩工艺。
2、静压桩沉桩机理
沉桩施工时,桩尖”刺入”土体中时原状土的初应力状态受到破坏,造成桩尖下土体的压缩变形,土体对桩尖产生相应阻力,随着压桩力的增大,桩尖处土体所受应力超过其抗剪强度时,土体产生塑性流动或挤密侧移和下拖,在地表处,粘性土体会向上隆起,砂性土则会被拖带下沉。
在地面深处由于上覆土层的压力较大,土体主要向桩周水平方向挤开,此时,桩身必然会受到土体的强大法向压力,从而使所引起的桩周摩阻力,当桩顶的静压力大于沉桩时的这些抵抗阻力,桩将继续下沉;反之,则停止下沉。
压桩时,地基土体受到强烈扰动,桩周土体的实际抗剪强度与地基土体的静态抗剪强度有很大差异,由于桩周土体发生急速而激烈的挤压,
土中孔隙水压力急剧上升,土的抗剪强度大大降低,直至降低到重塑强度。
当桩周土质较硬时,剪切破坏面发生在桩与土的接触面上;当桩周土体较软时,剪切破坏面一般发生在邻近于桩表面处的土体内,通常将桩周摩阻力从上到下分成三个区:上部空穴区,中部滑移区,下部挤压区。
与此同时桩尖处土体也在扰动重塑、超静孔降水压力作用下,土体的抗压强度也大大下降。
预应力混凝土管桩在静压施工中,因接桩或其它因素影响而暂停压桩的间歇时间的长短,对继续下沉的桩尖阻力无明显影响,但对桩侧摩阻力的增加影响较大,桩侧摩阻力的增大值与间歇时间长短成正比,并与地基土层特性有关,因此在静压法沉桩中,应合理设计接桩的结构和位置,避免将桩尖停留在硬土层中进行接桩施工。
3、终压力与极限承载力
在静压桩施工完成后,土体中孔隙水压力开始消散,土体发生固结强度逐渐恢复,上部桩柱穴区被充满,中部桩滑移区消失,下部桩挤压区压力减小,这时桩才开始获得了工程意义上的极限承载力。
从大量的工程实践看,静压桩最后获得的单桩竖向极限承载力可比终压力值高出一二倍,但是粘性土中的短桩,摩阻力虽有提高,但因桩身短,侧摩阻力占桩的极限承载力的比例差异不大,最终极限承载力有时达不到桩的终压力。
因此桩的终压力与极限承载力是两个不同的概念,两者数值上不一定相等,其主要与桩长、桩周土及桩端土的性质有关,但两者也有一定的联系。
静压预应力混凝土管桩在施工时应控制好终
止条件,一般可按以下条件进行控制:
1)对于磨擦桩,按照设计桩长进行控制,但在施工前应先按设计桩长试压几根桩,待停置24h后,用与桩的设计承载力特征值两倍的压桩力进行复压,如果桩在复压时几乎不动,即可以此进行控制。
2)对于端承桩或磨擦端承桩,按终压力值进行控制:
①对于桩长大于21米的端承磨擦桩,终压力值一般取桩的设计极限承载力;当桩周土为粘性土且灵敏度较高时,终压力可按设计极限承载力0.8~0.9倍。
②当桩长小于21米,而大于14米时,终压力按设计极限承载力的1.1~
1.4倍取值;
③当桩长小于14米,终压力按设计极限承载力的1.4~1.6倍取值;
④超载压桩时,一般不宜采用满载连续复压法,但在必要时可以进行复压;
4、施工中常遇到的问题
预应力混凝土管桩在静压施工中,常常遇到桩达不到设计标高,而桩压不下去的情况。
产生这种现象的原因有以下几个:
①桩端停在砂层中接桩,中途间断时间过长。
②压桩机部分设备工作失灵,压桩停歇时间过长。
③施工降水过低,土体中孔隙水排出,压桩时失去超静水压力的”润滑作用”。
④桩尖碰到夹砂层,压桩阻力突然增大,甚至超过压桩机能力而使桩
机上抬。
⑤桩尖遇到密实的粉土或粉细砂层时打桩会产生”假凝”现象,但间隔一段时间以后,又可继续打下去。
⑥布桩密集或打桩顺序不当,使后大的无法达到设计深度,并使先打的桩上升涌起。
⑦打桩间隔时间过长,摩阻力加大。
针对以上常遇问题,在施工时应避免桩端停在硬夹层中接桩,常常检查压桩设备,降水水位适当,以最大压桩力作用在桩顶,采取停车再开,忽停忽开的办法,使桩有可能缓慢下沉穿过硬夹层。
打桩应注意顺序,减少向一侧挤密的现象,打桩应连续进行,不宜间歇时间过长,如必须间歇时,不宜超过24h。
在进行场地地质勘察时应根据建筑总平面图、建筑物类型、结构形式、平面尺寸及地下室范围、层数与层高、跨度与柱间距、荷载、基础变形要求等布置勘探点,对砂土和粉土尚应布置标准贯入、圆锥动力触探试验,为合理选择桩型和桩基持力层、估算单桩极限承载力和桩基沉降量、判断沉桩可能性等提供依据;设计时应合理选择持力层和桩长,合理划分桩的分节长度,尽力避免桩端停在硬夹层中进行接桩;为了避免桩基施工可能引起土的松弛效应和挤土效用对相邻基桩的不利影响,以及桩群效用对基桩承载力的不利影响,布桩时应该根据土质情况确定桩的最小中心距。
5、结语
静压桩的沉桩机理非常复杂,与土质、土层排列、硬土层厚度、桩数、桩距、施工顺序、进度等有关,有待进一步研究。
静压桩施工中出现的问题也各种各样,对预应力混凝土管桩桩基质量进行检测时,可采用动测法检测桩身是否出现断裂等缺陷,检查桩数不宜少于总桩数的15%。
经低应变动测法检查出的Ⅲ类桩,宜按Ⅲ类桩的30%进行高应变动测或按10%进行静载荷试验,经复测合格并经设计确认后可按合格桩使用,对不合格桩应采取可靠措施进行加固处理,如灌浆补强、降低桩承载力标准或扩大承台等。
相信随着工程实践的不断丰富,对静压桩沉桩机理会有更深入的了解,为桩基施工提供更可靠的技术依据。