开口桩中土芯形成_影响因素及判别方法研究

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桩基常见质量问题原因分析及处置措施

桩基常见质量问题原因分析及处置措施

同志们,由于工作的原因,经常要对发生的质量问题提出处置方案。

在处理过的问题当中,真正谈的上有点技术难点的问题还真不多,印象中只有两次,一次是某桥在悬臂浇筑过程中发生了沿波纹管走向的不明原因裂缝,后来经多方分析,属于设计配筋不足导致;另外一次是某桥张拉后出现底板崩裂,经查是因为设计未设置防崩钢筋导致,这两次发生的问题都和我们施工没有关系。

但经常处理的问题是桩基出现夹泥和断桩,立柱和其他构造物的钢筋保护层不够或者漏筋,曾经处理过一次某桥防崩钢筋与设计数量相比严重不足的问题,另外有过用小直径波纹管代替大直径波纹管的问题,归结起来,真正谈的上属于我们技术经验不足的问题还真不多(防崩钢筋缺少问题算是一个吧)。

除过桩基础是不可见工程,导致问题发生的原因又很多,无论是谁也不敢保证自己浇注的桩不会发生问题外,其他问题,尤其是钢筋保护层问题等,都与我们过程控制不严或者是责任心不强有关,墩身漏筋和梁底漏筋后,尽管面积不大,但处置起来却非常困难,到目前为止,工程界还没有处理类似问题的良方,一旦发生,就必须全墩身、全梁底甚至全桥处理(因为要保持颜色一致),费用昂贵,而且质监站还不认可。

所以,希望广大技术人员,在工作过程中,一定要严格把关,尽量不要发生类似问题。

下面我就谈谈桩基础的问题。

1、成孔:由于成孔受地质情况限制,往往成孔的手段并不像我们知道的那样多,有时候是唯一的选择,但这对我们来说,随着经验的积累,也都不是很大的问题,只要下大力气肯投入,在技术上也都能解决,比如下全护桶、使用高性能泥浆穿过不良地质层(流沙层或者软塑层,或者上软下硬层),但问题是我们出于成本的考虑(有时即使我们加大投入,到了分包队伍这一层,也会大打折扣),往往下不了这么大投入的决心,因此就带来了问题,成孔过程中常常发生的问题包括坍孔和缩径(流沙层和软塑层),遇到软硬互层时还会会发生偏孔现象,如果遇到上软下硬层尤其遇到下层为基岩的情况(基岩表面不平整),问题就更加复杂。

挖孔桩施工现场实践难点与解决方案

挖孔桩施工现场实践难点与解决方案

挖孔桩施工现场实践难点与解决方案挖孔桩施工是土木工程中常见的一种基础施工方法,它广泛应用于建筑、桥梁、港口等工程项目中。

然而,在实践中,我们常常会遇到一些难点和问题。

本文将重点探讨挖孔桩施工现场实践中的难点,并针对这些难点提出解决方案,以期为施工人员提供一些帮助和参考。

难点一:地质条件复杂地质条件是影响挖孔桩施工的重要因素之一。

在挖孔桩施工现场,我们常常会面临土质不均匀、地层不稳定、含水量高等各种复杂地质条件。

这些地质条件不仅给施工带来了困难,还会对桩身稳定性及承载力产生不利影响。

解决方案:1. 在施工前充分了解地质情况,通过勘探和试验数据确定地层的情况,制定合理的施工方案。

2. 根据地质情况选择适当的桩型和桩径,以增强桩的稳定性和承载能力。

3. 在挖孔过程中,加强对地层情况的监测,及时处理遇到的问题,确保施工的顺利进行。

难点二:挖孔桩深度控制困难挖孔桩在施工过程中,深度控制是一项关键技术。

由于土层的复杂性,施工中经常会遇到挖孔过程中因土层塌方、坍塌等原因导致深度控制困难的情况。

解决方案:1. 加强对土层的了解,选择合适的挖孔方式和工具,如使用挖掘机、土壤钻探设备等来改善挖孔效果。

2. 在挖孔前,加固土层,采取支护措施,如设置钢模板、注浆等手段,增加土体的稳定性。

3. 在挖孔过程中,进行密实和清理工作,及时处理土层塌方、坍塌等情况,确保挖孔的深度控制。

难点三:挖孔桩施工速度慢挖孔桩施工速度过慢会导致工期延长、成本增加等问题。

而在实践中,由于各种原因,我们常常会遇到施工速度过慢的情况。

解决方案:1. 提前做好施工准备工作,包括物料准备、设备调试等,确保施工进展顺利。

2. 合理安排施工流程,合理分配施工人员和设备,提高工作效率。

3. 使用先进的施工技术和设备,如机械化挖掘、钻孔机等,提高施工速度。

难点四:挖孔桩施工质量控制困难挖孔桩施工质量是保证工程安全和可靠性的关键。

然而,在实践中,我们常常会遇到施工质量控制困难的情况。

桩基础施工中地基土的影响因素分析

桩基础施工中地基土的影响因素分析
施 工 的 难 度 ,提 高 施 工 成 本 ,对 桩 基 的 排 水 造 成 影 响 ,
高 ,受 到 地基 土 的影 响 较大 。推 动 桩基 础施 工 的应 用 与 发 展需 要 对地 基 土 的影 响 因素进 行 仔细 分 析 ,从而 提 高
桩 基础施 工 的质量 。
使桩 基 的功 能得 不 到最 有 效发 挥 ,对 施工 安 全也 有 一定

L 一 , H Jr

U— r
2 0 1 5 年第2 4 期 ( 8 月 下)
桩基础施工中地基土的影响因素分析
张 毅 钊
( 河北路 桥集 团有 限公司 ,河北 石家 庄 0 5 0 0 0 0)
摘要 :对桩基础分类进行 了总结 ,阐述 了桩 基础施工 中地基 土的影响 因素 ,并对桩 基础的施 工工艺进 行分析 ,希 望可以推
常常 会 引起 桩 基础 周 围场 面 的 凸起 ,使 土体 产 生侧 向移
动 。 闭 口预 应 力 管 桩 以 及 钢 管 桩 是 挤 土 桩 的 主 要 类 型 。
结 构 也是 地基 土 的重 要 影 响 因素 ,持 力层 的上 方 具有 硬 夹 层 以及 少 量 的孤石 分 布 ,会 对预 应 力管 桩 的施 工造 成 影响 ,在防护 不 当的情况 下会使 桩孔发 生倾 斜 。 2 _ 3地下 水位 的影响
包 括 桩 基 所 处 位 置 的 地 质 条 件 、水 文 条 件 以及 地 基 条 件
桩基 础施 工 时 要对 地 下水 位进 行 合理 分析 。准确 勘探 并
把下 水 对 桩 基 础 施 工
等 。因此需 要对影 响 因素 进行全 面分析 。
动 桩 基 础 施 工 的 发 展 ,提 高施 _ T - - 质 量。

桩基施工常见问题分析与解决方法

桩基施工常见问题分析与解决方法

桩基施工常见问题分析与解决方法随着城市建设的不断推进,桩基施工作为重要的地基处理方法,被广泛应用于各类工程。

然而,在桩基施工过程中,也经常面临一些常见问题,不仅影响施工进度,还可能对工程品质造成重大影响。

因此,本文将对桩基施工常见问题进行分析,并提供相应的解决方法。

一、桩基施工中常见的质量问题在桩基施工过程中,常常会出现桩身不垂直、桩长不达标等质量问题。

这主要与以下几个方面有关:1. 土壤条件不均匀:在不同地段,土壤的组成和性质可能存在差异,这会导致桩身不垂直的问题。

解决方法是在施工前进行充分的地质勘察,根据地层情况合理调整施工方案。

2. 施工设备问题:施工设备的选择和操作水平对桩基质量至关重要。

如果设备不合适或操作不当,可能会导致桩长不达标。

解决方法是选择适应地质条件的施工设备,并进行严格的操作培训,确保施工的准确性。

3. 技术人员经验不足:桩基施工需要具备一定的专业知识和经验。

如果技术人员经验不足,可能无法及时发现问题,并采取正确的解决办法。

解决方法是加强技术人员的培训和技能提升,提高他们的综合素质和应变能力。

二、桩基施工中常见的安全问题桩基施工过程中,安全问题同样需要引起足够的重视。

以下是一些常见的安全问题及解决方法:1. 机械设备事故:在桩基施工中,机械设备事故可能导致人员伤亡和财产损失。

解决方法是加强对机械设备的维护和检修,确保其正常运行状态;同时,严格按照操作规程进行施工,避免操作失误。

2. 施工现场管理不规范:不规范的施工现场管理,可能导致施工人员不遵守安全操作规程,增加了事故的发生可能性。

解决方法是建立严格的施工规范,加强对施工人员的安全教育和培训,确保他们具备安全意识和能力。

3. 地质灾害风险:在一些特定地区,地质灾害可能会对桩基施工造成严重影响。

解决方法是在施工前进行详细的地质勘察,了解地质灾害的情况,并采取相应的防护措施,以减少风险。

三、桩基施工中常见的环境问题桩基施工对环境的影响不容忽视。

桩基础检测中钻芯法影响因素分析

桩基础检测中钻芯法影响因素分析

桩基础检测中钻芯法影响因素分析钻芯检测法具有科学、直观、实用等特点,在检测混凝土灌注桩方面应用较广。

一次完整、成功的钻芯检测,可以得到桩长、桩身混凝土强度、桩底沉渣厚度和桩身完整性的情况,并判定或鉴别桩端持力层的岩土性状。

因此,钻芯检测法对于桩基的施工质量来说起到了很好的辅助作用。

1概述桩基础钻芯检测法检测的目的是通过采取的芯样,来判断桩身的完整性、混凝土强度、桩长、桩底沉碴及持力层性能等各项指标是否满足设计及规范的要求。

钻芯检测法主要用于混凝土灌注桩的检测。

在钻芯检测法中,钻芯检测的重要内容是桩身混凝土强度评价,而评价混凝土强度的关键是芯样的取样代表性,不同的取样方案对混凝土强度的评定结果有很大的差异,这就涉及到对芯样的取样代表性问题。

2试验设计(1)主要因素的确定。

在对桩基础的检测中,桩身混凝土强度的取样试验,涉及到取样位置、芯样外观质量等多种因素,不同的因素对混凝土强度的影响程度如何,怎样取样才能更准确地反映整桩的混凝土强度,要回答这些问题,首先要对各种影响因素进行试验分析。

通过对影响混凝土强度的各项因素进行试验,以确定影响混凝土强度的主要因素。

(2)取样方案的确定。

结合整桩的完整性、芯样外观质量的定性评价,选用多种试验方案,对钻芯检测法中选取的芯样进行统计试验,最终确定一个相对具体的取样方案。

其目的是使采取的芯样具有代表性,以便更准确地进行整桩混凝土强度的评价。

3试验过程对芯样混凝土强度的影响因素包括:取样部位、芯样包含的缺陷、芯样中粗骨料含量以及芯样中粗、细料的胶结情况等。

针对这些影响因素进行试验,找出各因素对混凝土强度的影响程度,再对影响程度最大的因素按不同比例进行试验,确定最佳的取样方案。

(1)影响因素的试验条件①取样部位:根据桩的设计深度,将桩平均分为上、中、下三个部位。

②缺陷:包括蜂窝、麻面、沟槽、气孔、离析等,按缺陷体积分布占芯样单位体积的比例确定。

规定抗压芯样的缺陷最大含量<30%;当大于30%时,其抗压面积、受力均匀状态将受到影响,使试验结果失去意义。

桩基施工中常见问题的识别与应变策略

桩基施工中常见问题的识别与应变策略

桩基施工中常见问题的识别与应变策略桩基施工是建筑工程中常见的一项重要工作,其质量直接影响着整个建筑的安全稳定。

然而,在施工过程中,常常会出现一些问题,如果不能及时识别并采取应变策略,将会给项目带来严重的后果。

本文将就桩基施工中常见问题的识别与应变策略进行探讨。

1. 桩头冒砂桩头冒砂是桩基施工中常见的问题之一。

桩头冒砂会导致桩基的承载力下降,甚至引发桩身沉降或倾斜。

对于桩头冒砂问题,我们可以通过以下策略进行应变:首先,及时察觉桩头冒砂现象的出现。

在进行桩基施工时,施工人员应密切观察桩头是否有冒砂现象,特别是在注浆施工中更要注意。

一旦发现桩头冒砂,应立即停工并采取措施。

其次,采取防冒砂措施。

可以在桩周围布设防护罩或使用护套等设备,防止土层侵入桩体,从而避免桩头冒砂问题的发生。

最后,加强施工管理。

在施工过程中,要严格遵守操作规程,确保施工质量。

同时,加强现场监测,及时发现和解决桩头冒砂问题。

2. 桩侧沉降桩侧沉降是桩基施工中另一个常见问题。

桩侧沉降会导致桩基的稳定性下降,甚至引发整体结构的不稳定。

对于桩侧沉降问题,我们可以通过以下策略进行应变:首先,进行充分的勘察和设计。

在施工前,要充分了解地质情况和桩基设计要求,确保施工方案的科学可行性。

其次,采取合理的施工方法。

要根据具体情况选择合适的施工机械和工艺,避免过大振捣力和不恰当的施工过程对桩侧造成过度影响。

最后,加强监测和处理。

在施工过程中,要加强桩侧位移的监测,一旦发现异常情况,应立即停工,并采取相应的处理措施。

同时,要根据实际情况进行风险评估和处理,确保施工质量。

3. 桩身损坏桩身损坏是桩基施工中常见的问题之一。

桩身损坏会导致结构的不稳定和安全隐患。

对于桩身损坏问题,我们可以通过以下策略进行应变:首先,加强桩身质量控制。

在施工过程中,要严格按照设计要求和施工规范进行操作,确保桩身的质量。

其次,加强施工现场管理。

要加强对施工现场的管理,保证施工过程的规范性和安全性。

人工挖孔桩混凝土离析原因分析及预防措施(论文)

人工挖孔桩混凝土离析原因分析及预防措施(论文)

人工挖孔桩混凝土离析原因分析及预防措施(论文)第一篇:人工挖孔桩混凝土离析原因分析及预防措施(论文) 人工挖孔灌注桩混凝土局部离析原因分析及预防措施初旭东罗永强刘洪勋摘要:本文通过对烟台市锦绣新天地工程人工挖孔灌注桩混凝土局部离析原因的分析,提出相应的预防措施。

关键词:人工挖孔灌注桩、混凝土离析、预防措施。

一、前言人工挖孔桩具有机具设备简单,施工操作方便,占用场地小,无泥浆派排出,对周围环境及建筑物影响小,施工质量可靠,可全面展开施工,缩短工期,造价低等优点,因此,近几年得到广泛运用,特别是在扩大头的桩基施工中,人工挖孔桩施工更有其优越性,可以弥补机械施工的一些不足。

但在施工过程中因操作不当、现场技术管理不到位,往往造成桩体出现质量缺陷,而桩体混凝土离析已成为桩基施工质量通病,施工前应制定有针对性的技术保证措施。

二、工程概况烟台锦绣新天地工程为烟台市经济适用房,主体均为高层建筑,共43座。

其地基基础均设计为C30人工挖孔灌注桩,桩径分为Ф800和Ф1000两种类型,桩长设计为10-17米不等,桩端持力层设计在第八层强风化岩层上,个别单体设计在第六层碎石层或第九层中风化片麻岩上。

三、工程地质情况(一)地质情况地层构造自上而下分述如下:(1)素填土:黄褐色,松散-稍密状态,稍湿。

主要为粘性土、中粗砂及碎石回填而成,局部地方上部有0.30~0.50m耕植土,含植物根系、碎石角砾等,新近回填,固结性较差。

(1-1)杂填土:杂色,松散-稍密状态,稍湿。

表面为砼地面,厚约0.20m,下部主要由碎石砖等建筑垃圾回填,新近回填,固结性较差。

(2)粉土:黄褐色-浅灰色,密实状态,湿。

稍有光泽,含较多云母碎屑,夹角砾,局部混粉细砂较多,局部夹粉质粘土薄层,分布不规律。

韧性低,干强度低,摇震反应缓慢。

该层土均匀性一般。

(3-1)粉质粘土:灰色-灰黑色,软塑-可塑状态。

切面稍光滑,韧性中等偏低,干强度中等,无摇震反应。

基桩钻芯法检测的芯样缺陷取样分析分析与探讨

基桩钻芯法检测的芯样缺陷取样分析分析与探讨

基桩钻芯法检测的芯样缺陷取样分析分析与探讨摘要:桩基施工属于隐蔽性工程,其施工过程受地层条件、施工工艺、施工顺序、施工机械等因素的影响较大,特别是对于一些钻孔灌注桩来说很难保证其施工质量。

桩基检测技术主要包括低应变法、高应变法、超声波法以及钻芯法,其中钻芯法客观直接,可以直接检测出桩基的完整性和混凝土强度,近些年来应用广泛。

结合钻孔灌注桩基的芯样缺陷,分析了导致芯样缺陷的各种原因,然后讨论了桩基钻芯法检测分析的可靠性,并对钻芯法检测中的常见问题进行了分析,提出了相应的解决措施,对于提高基桩钻芯检测法的准确性,保证桩基检测效果具有十分重要的意义。

关键词:桩基检测;钻芯法;取样;缺陷分析一、引言桩基是目前高层建筑常用的基础型式,但是近些年来由于相关管理、技术人员综合素质偏低,施工操作、控制不规范,导致很多高层建筑的桩基出现严重的质量问题,对于人们的生命财产安全造成极大威胁。

一般来说建筑桩基,特别是一些钻孔灌注桩其施工质量要受到地层条件、施工工艺、施工顺序、施工机械等因素的影响,如果有一个因素控制不到位,就可能影响整个桩基的施工质量。

近些年来为了保证建筑桩基的施工质量,我国出台了相应的规范标准,并加大了桩基的检测力度,采用低应变法、高应变法、超声波法以及钻芯法等,对桩身完整性、混凝土强度、桩基承载力等进行检测,其中钻芯法能够客观直接的反映出桩基的完整性和混凝土强度,近些年来在桩基的检测中应用广泛。

但是钻芯法检测对于芯样的采取数量、记录分析要求较高,如果控制不严格也会出现检测结果与实际情况不符的现象。

因此现阶段做好做好基桩钻芯法检测的芯样缺陷取样分析分析与探讨显得尤为重要。

二、桩基芯样缺陷原因分析钻孔灌注桩质量缺陷主要包括蜂窝麻面、孔洞、桩身缩径、桩身扩径等问题。

一般来说钻孔灌注桩的混凝土成桩质量受混凝土质量、导管提拔速度、导管埋入深度、卸料速度等因素的影响较大,一般来说混凝土的塌落度较小,导管提拔或卸料速度过快,就可能导致混凝土浇筑不密实,桩身常出现蜂窝麻面、孔洞等缺陷,或是桩身缩径,如果导管埋入深度不够,就可能导致混凝土出现夹土、断桩,如果混凝土塌落度过大就可能出现桩身扩径等问题。

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第29卷第2期 岩 土 力 学 V ol.29 No.2 2008年2月 Rock and Soil Mechanics Feb. 2008收稿日期:2006-06-19作者简介:李剑强,男,1969年生,在职研究生,高级工程师,主要从事岩土工程勘察、地基处理研究。

Email: ljq57101392@ 论文联系人:周建,女,1970年生,博士,副教授,主要从事地基处理,土动力学,非饱和土本构及理论研究E-mail:dzhoujian@文章编号:1000-7598-(2008) 02-449-06开口桩中土芯形成、影响因素及判别方法研究李剑强1,2,周 建1(1.浙江大学 岩土工程研究所 杭州 310027;2. 浙江省水利水电勘测设计院,杭州 310027)摘 要:开口桩打桩过程中桩端土体进入桩管内形成土芯,土芯在大直径钢管桩、新研发的大直径现浇混凝土薄壁筒桩的作用不容忽视,通过闭塞效应土芯会提高开口桩的承载力,减小桩的沉降量。

比较分析了目前国际上两种土芯闭塞效应定义方法,研究认为,从土芯破坏机制出发定义土芯是否产生闭塞效应更为合理;并从土芯的形成出发,探讨了影响土芯形成及闭塞效应的各种因素,如桩径、桩端土的承载力、土芯与桩内壁的摩阻力等,此外还应考虑桩端土体侧向水平应力的影响。

最后讨论了ICP 方法中砂土及黏土中开口桩土芯闭塞效应的判别方式,认为该判别方式过于粗略,不能很好地反映土芯闭塞情况。

关 键 词:土芯;闭塞效应;土芯破坏机制 中图分类号:TU473. 文献标识码:AEffects on soil plugging and plugged mode in open-ended pileLI Jian-qiang 1,2, 1(1. Institute of Geotechnical Engineering, Zhejiang University, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China 2. Zhejiang Design Institute of WaterConservancy & Hydroelectric Power, Hangzhou, 310012, China; Institute of Geotechnical Engineering Institute,)Abstract: During pile driving soil adjacent to pile tip comes into the tubular pile thus formed soil plug. The effect of soil plug on the bearing capacity of large-diameter steel pipe pile and new developed large-diameter cast-in-situ tubular pile can not be neglected. Through soil plugging the bearing capacity of open-ended pile will be increased and its settlement decreased. Two different definition of soil plugging were compared, and through which the definition based on the failure mechanism was verified to be more reasonable. Different effects, such as pile diameter, inner friction, vertical bearing capacity of the underlain soils and the lateral stress level, were studied. ICP discriminant of plugging mode for both clay and sand was discussed. This method was proved to be a simple one and cannot embody the real plugging in practice.Key words: soil plug; plugging; failure mechanism of soil plug1 前 言开口桩是常用的桩型之一,钢管桩、预应力管桩、新研发的大直径现浇混凝土薄壁筒桩等均为此类桩。

预应力管桩是挤土桩,打入过程中大部分土体排出桩管外,桩管内土体不多,加之桩身强度比较高,因此,桩内土体对其承载力和位移的贡献可忽略不计。

钢管桩直径较大,壁厚较薄,内部土体作用不能忽视。

国外对钢管桩中土体的性状进行了较多研究,尤其对打入砂土的桩做了很多模型试验和数值分析,如Paikowsky 等[1](1990年)、Randolph 等[2,3](1991年,1992年)、Raines 等[4](1992年),O’Neil 等[5](1991年),Hight 等[6](1996年),Jardine & Chow [7](1996年),Nicola 等[8](1997年),Lehane 等[9,10](2001年,2002年)及Paik等 [11,12] (2003年)等,但对黏土中开口桩及土芯研究开展得很少。

国内在开口桩承载力设计计算中也涉及或粗略考虑了内部土芯的作用,如赵抚民等[13](1990年)、朱海堂等[14](1996年)、穆保岗等[15](2000年)、曹称宇[16](2001年)、郝小员[17](2001年)等,但未进行深入探讨。

目前新研发的大直径现浇混凝土薄壁筒桩(以下简称筒桩,由国家海洋局第二海洋研究所谢庆道发明为中空薄壁现浇素混凝土或钢筋混凝土桩,外岩土力学 2008年径较大,一般为1 000~2 000 mm(目前正向更大直径发展),壁厚为120~200 mm,该类桩与预应力管桩的不同主要表现在两个方面:(1)薄壁的强度小于预应力管桩;(2)直径较大,内部土体的作用不可忽视。

与钢管桩相比,桩壁强度也没有钢管桩高,因此内部土体对整个桩竖向承载力的贡献与钢管桩相比要大一些。

由此可见,对钢管桩、筒桩这类大直径薄壁开口桩桩内部土体(称为土芯,soil plug)的作用非常重要。

杭-宁高速公路二期长兴段[19],为了研究土芯对筒桩承载力及沉降的影响,在路基中分别打设桩长16 m和18 m的筒桩,挖除部分或全部土芯,进行载荷试验,并与满芯桩的结果对比,如图1所示。

图1(a)以粉质黏土为桩端持力层,其中A-19、C-19和C-19f均为满芯桩,A2-16为空心筒桩(桩内土芯全部挖除)。

图1(b)为桩端土层为淤泥质黏土,Q-2,S-2和U-2分别为满芯桩,R-12是土芯高度为9 m的筒桩(土芯挖除7 m)。

由图可知,满芯桩的承载力明显高于空心桩或部分土芯桩,而且持力层较好时,土芯对提高桩竖向承载力和减小沉降量都有较大贡献,对打设在软土中的筒桩,土芯的存在对竖向承载力的提高不是特别大,但对减少桩的沉降有明显的作用,如图1(b)中R-12曲线。

(a) 桩长18 m图1 静载荷试验Q-S曲线图[19]Fig.1 Q-S result of load testing土芯存在引起的闭塞效应是开口桩的一个重要特征,因闭塞程度不同对桩的承载力和沉降的影响也各异,开展这方面的研究很有必要,这是合理进行开口桩设计计算的一个重要组成部分。

目前国际上较混乱的土芯闭塞效应定义很不利于研究的开展,基于此现状,笔者认为应从土芯破坏机制认识闭塞效应,以及土芯的形成着手,分析、影响土芯形成及闭塞效应的主要因素,再对现有闭塞效应的判断进行质疑并提出合理的判别方法。

2 闭塞效应定义探讨土体进入开口桩内形成土芯,在荷载作用下土芯会在桩管内移动,或在桩端附近产生土拱作用,使土体堵塞,部分或完全阻止外部土体进入桩内,此现象称为开口桩的闭塞效应。

如何定量描述闭塞效应,目前国际上主要有两种表述方法:一种是用土芯填充增量比IFR(incremental filling ratio)表达(Paikowsky等[20],1989年;Paik & Lee[21],1993年),另一种是用土芯的抗剪强度(Randolph,等[2],1991年)描述。

这些定义主要针对钢桩和混凝土预制管桩,而现浇混凝土薄壁筒桩的施工工艺与这些桩不同,情况会有差异,但它们的荷载传递机制类似,因此对比分析这两种定义有助于研究筒桩土芯的闭塞效应。

2.1 填充增量比描述法开口桩内土芯的长度常用土芯长度比描述,它定义为土芯长度L与桩的贯入深度D的比值,即PLR L D=(1)开口桩打入过程中,随着贯入深度的增加,土芯长度也不断变化。

Paikowsky等[20]认为,将土芯长度与贯入深度变化的比值定义为土芯填充增量比,并用此描述开口桩的闭塞程度:d100 %dLIFRD=×(2)式中:d L/d D为随桩贯入深度增加而增加的土芯长度,如图2所示。

由式(2)可知,当IFR = 0时,桩处于完全闭塞状况(fully plugged mode);当IFR = 100 %时,为完全不闭塞的内核状况(coring mode)。

Paik等[12](2003年)对砂土中的模型桩及其他研究结果表明,PLR与IFR(%)之间有如下关系:10922IFR PLR=−(3)用式(3)评估土芯闭塞程度时发现,当PLR > 0.8时,该其计算结果会稍微低估土芯的闭塞程度,当PLR < 0.7时,会稍高估IFR值,但他们认(b) 桩长16 m 450第2期李剑强等:开口桩中土芯形成和影响因素及判别方法研究为用IFR描述土芯的闭塞程度比PLR好,由现场测得PLR后,再由式(3)便可知道土芯的闭塞程度。

图2 填充增量比定义示意图Fig.2 The illustration of increment filling ratio IFR以上定义是基于砂土中的开口桩提出的,仔细研究可以发现这样的定义存在很多问题,比如现场试验时很难测得土芯的IFR,若用经验公式由PLR 换算,很难找到适用于各类土体的公式。

而且,由式(3)可知IFR会出现负值,也会出现完全闭塞情况下对应的IFR值却不等于0的情况,这与最初的定义矛盾。

此外,PLR = 1,但土体完全不闭塞的情况实际工程中会发生,根据定义此时IFR不可能达到100 %,这也与实际矛盾。

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