软土地基桩基受力性状与沉降特性试验和理论探究

1、软土地基桩基受力性状与沉降特性试验和理论探究【摘要】桩基础作为一种比较常见的基础型式，目前已经被广泛应用于各个行业中，通过其在应用过程中的 实践发现，还存在着很多的问题，比如钻孔应力松弛、桩身 质量、桩端沉渣、桩侧泥皮以及桩端持力层的扰动等造成钻 孔灌注桩的承载力发生离散问题。下面文章就通过现场试验 与理论来分析软土地基在竖向荷载的作用下，对其受力情况 进行分析和研究。【关键词】软土地基；沉降；受力；试验一、工程概况宁波建龙钢铁有限公司1#焦炉基础桩基工程，是由鞍山 焦化耐火材料设计研究总院设计，二十冶与宁波勘察设计院 岩土工程公司共同施工。在基础设计中，采用的是c550预 应力混凝土型管桩，

2、同时焦炉基础桩的桩长为59m, 一共有 166根；在焦炉两侧烟道的基础桩桩长是38m, 一共有90根, 其中长度为59m的长桩采取的施工工艺为打入法，而38m的 短桩采取的是静压法施工工艺。此外单桩的极限承载力为6500kn,桩承载力特征值为3250kn,设计采用2750kn。在长桩与短桩静压施工完成后，再在基础土方上正式进 行开挖，其基坑开挖的深度是4. 3m,开挖的顺序为先将表面 厚度为0.9m的回填塘渣层挖除，接着再开挖到距离桩顶标 高以上200mm位置，最后再采取人工开挖的方式，一直开挖 到距离桩顶标髙以下大约200mm位置的基地标高。在开挖几 天后，该施工场地的部分基础桩出现了向西偏

3、移的现象，其 中最大的偏移为1095mm,最小的为670mm,其平均偏移为 825mmo由于该工程项目的工期较紧，为了缩短工期，压缩处理 事故的时间和减少其处理的费用。针对这一问题，在施工过 程中，对其采取了相应的纠偏补强措施，并对纠偏后的桩基 础实施了试验，对桩基受力形状和沉降特性进行研究和分 析。二、桩基偏移原因与纠偏补强的措施（一）桩基发生偏移的原因在试验之前，首先对该现象发生的原因进行了分析，产 生这一现象的因素主要有以下几个：第一，基坑土方的开挖 顺序和运土作业不够合理，在开挖过程中，其间隔的时间较 短，导致土体地基中因打桩所产生的土体应力与超孔隙水压 力来不及消散，引发地基整体的内

4、部运动，继而使土体内工 程桩发生比较大的位移。第二，在桩基施工中，由于施工现 场回填塘渣层中含有较多的大石块，使得在打桩中容易造成 桩位发生偏差。第三，在挖土前，未及时在拟定挖土区域的 周围开挖一条应力释放沟，来消除土体应力。同时在施工现 场，没有隔开施工区域和外界影响区域。（二）纠偏补强措施第一，用风镐将桩周围已经浇灌的这些混凝土垫层凿 除，按照桩位的偏差记录将预应力管桩纠偏受拉时候的受力 点以及受力方向计算出来，同时沿着桩方向，在桩位旁边布 置相应的卸土孔，其孔的布置呈品字形。第二，沿着纠桩的方向，在施工基坑以外开挖2m深的 沟，接着再用钢绳所绑扎的枕木或者原木埋于此，并回填石 块与塘渣，

5、使其作为地锚，为纠偏提供拉力作用点。第三，用液压钻孔机在卸土孔中进行钻孔与取土，其取 土的深度是16m,接着再利用全破碎自然造浆法把土体变为 泥浆，并将其排出。第四，将一根长为3m的钢管插入到偏位桩桩孔中，并 在其外包裹上橡胶片，防止在纠偏时对桩身造成损害。在钢 管距离其顶部大约lm位置设置止环，把钢管固定于桩顶部, 在第一节和第二节管桩间放一段0219x12且长为2m的钢 管，用钢丝绳固定在上部牵引钢管上，避免上下节管桩发生 较大的错位。最后在牵引钢管上将钢丝绳套上，利用手拉葫 芦把绑扎在地锚上的钢丝绳与牵引钢管连接起来。第五，利用受拉葫芦对偏位桩施加拉力，在拉桩时，应 时常对桩顶部水平度进

6、行测量，一直到偏位桩的桩顶面水 平。接着把桩和其周围附近间的间隙填满，其填隙的材料为 黄砂，等桩逐渐拉紧受力状态下保持稳定以后，再将拉力卸 去。三、软土地基桩基受力形状与沉降特性试验在纠偏工作结束后，由浙江大学土木工程测试中心对纠 偏加固以后的工程桩实施了试验。在试验过程中，选用了三 根试验桩，其桩号分别为：32#、67#、77#o这三根桩都是 长59m且550x125的厚壁预应力钢筋混凝土管桩，其试验 检测情况如下：第一，67#桩的试验。当施加第一级荷载840kn的时候, 桩顶沉降量是0. 6mm；当加载至第五级荷载2520kn的时候， 桩顶的沉降量是2. 11mm；接着再继续进行荷载的加载

7、。在卸 载以后，测得桩顶的回弹量是7.56mm,同时桩顶的残余变形 为4.00mm,在纠偏之前该桩是ii类桩，在纠偏以后，该桩仍 旧是ii类桩。第二，32#桩的试验。在施加到第八级荷载3780kn的时 候，桩顶的沉降量是& 15mm,其水平位移是16. 82mmo随着 荷载的持续加大，桩水平位移也在持续增大。在加载3880kn 荷载大约近两个小时后，桩顶的沉降量处于一种稳定的状 态，若再继续加载，桩顶就会处于一种失稳的状态。因此为 了避免桩身受到破坏，在加到3880kn荷载的时候，就可停 止加载。而桩也由纠偏之前的ii类桩转变成为了 i类桩。第三，77#桩的试验。当施加到第七级3360

8、kn荷载的时 候，桩顶的沉降量是7. 72mm,且其水平位移是& 43mmo在 加载了 15min的3780kn荷载时，桩水平位移持续增加，达 到了 12.47mm,同时开始呈现了 一种不稳定的趋势。为了避 免桩发生水平向破坏，在此时停止了荷载的施加，而桩也从 纠偏之前的ii类桩转变成为了 i类桩。四、试验结论以及其对纠偏补强措施的影响通过上述的这些试验资料来看，可以得出以下几点结 论：第一，67#桩因其桩身的倾斜率小，在施加竖向荷载的 时候，桩顶未发生比较大的水平位移，对此，地基承载力可 得到充分发挥。第二，32#桩、77#桩身倾斜率较大，在进行 竖向荷载施加的时候，就会发生较大水平

9、位移，在此时地基 承载力就不能得到发挥，根据这一内容可以判断桩承载力主 要是由倾斜桩身的结构强度所控制的，桩身越倾斜，其承载 力也就越低。根据这些结论，在该工程中进行纠偏补强后，应该用碎 石来回填基坑，接着再实施补桩。补桩采用的材料为预应力 管桩，一共补桩134根，具体情况如下：焦炉基础一共补桩 107根、操作台和分烟道基础一共补桩20根、推焦机基础一 共补桩7根。此外，还应该采用深层水泥搅拌桩处理方式， 提高桩水平抗力。参考文献1 聂如松软土地基桩基础桥台工作机理与设计方法 研究d.中南大学，2009.2 李雪峰.软土地基桥头路基填筑对桥台桩基础影响 研究d.长沙理工大学，2011.3 李梅大尺寸柔