桩基挤土效应影响范围有限元分析结果

软土地基中打桩挤土效应影响分析

软土地基中打桩挤土效应影响分析【摘要】：饱和软粘土地区进行预制桩沉桩施工时，因挤土效应在桩周土体内部产生了较大的超静孔压，超静孔压的消散引起桩周土体大面积沉降，同时桩土之间存在较大的沉降差，沉降差将导致基桩承受负摩阻力的作用。

上述因素都会直接影响到建构筑物的正常使用。

通过研究群桩沉桩施工对桩周土体的扰动以及超静孔压的变化，分析了桩土沉降规律及其对单桩承载力的影响，同时对建构筑物正常使用阶段的变形情况进行了预测分析。

【关键词】：球形空穴扩张；挤土效应；负摩阻力；承载力；沉降1. 前言软土地区饱和软粘土具有含水量高、渗透性弱、抗剪强度低以及结构性强的特点。

在该地区进行预制桩沉桩施工时，因挤土效应在桩周土体内部产生了较大的超静孔压，导致桩周围土体产生较大的侧向位移和竖向隆起，同时桩周围土体受施工影响受到一定程度的扰动，导致基桩承载力降低。

随着超静孔压的逐步消散，场地地基将出现大面积沉陷情况，同时对工程桩施加负摩阻力的作用，导致桩基承载力下降，影响整个工程的正常使用。

打入桩引起的环境问题已经得到广泛关注，大约从七十年代开始，人们开始采用数值分析和理论研究的方法来研究压桩问题，主要的分析方法有圆孔扩张法、应力路径法、有限单元法等。

阳军生、刘宝琛（1999）[1]视沉桩挤土引起的地表位移符合随机过程，应用随机介质理论，提出了预计打桩引起的地表位移与变形的计算公式和计算程序。

姜朋明、尹蓉蓉、胡中雄（2000）[2]以小孔扩张挤土理论为出发点，将打桩问题简化为半无限体中的孔洞问题，利用边界单元法，对群桩施工过程中引起土体位移进行计算。

罗嗣海、侯龙清、胡中雄（2002）[3]推导了具有一定初始半径的圆柱形孔扩张的弹塑性解，研究了预钻孔取土打桩时预钻孔孔径大小对挤土效应的影响。

杨生彬, 李友东（2006）[4]通过对PHC 管桩打桩前后原位地基土变化情况的测试、打桩的监测以及孔隙水压力增长与消散的监测等试验研究，分析了PHC管桩沉桩挤土效应。

软土地区群桩效应影响因素的有限元分析

摘要：针对天津滨海地区软土地基，利用有限元软件ＭＩＤＡＳ进行群桩效应的影响因素分析，讨论了在不同桩长、桩径、桩距以及不同桩数等情况下群桩效应系数以及承台底土分担荷载比例
的变化规律。研究发现群桩效应系数随桩长、桩径和桩数的增加减小，桩距对群桩效应系数影
ＹＵＡＮＬｉ — ｆｅｉ，ＬＵＱｕｎ，ＹＡＮＧＨａｉ —Ｙｏｎｇ
（ＴｉａｎｊｉｎＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＳｏｆｔＳｏｉｌＣｈａｒａｃｔｅｉｒｓｔｉｃｓａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＴＪＣＵ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００３８４，Ｃｈｉｎａ）
一ห้องสมุดไป่ตู้
结果提取了在不同情况下各基桩的承载力，计算
响很小，承台底土分担的荷载比例随着桩距和桩径的增加而增大，随着桩长和桩数的增加而
减小。
关键词：软土；有限元；群桩效应
中图分类号：ＴＵ４７３．１文献标识码：Ａ
Ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｏｆｅｆｆｅｃｔｏｆｐｉｌｅｇｒｏｕｐｉｎｓｏｔｆｓｏｉｌａｒｅａ

桩施工挤土效应和振动影响

桩施工挤土效应和振动影响原因分析：静压法施工预应力管桩属于挤土类型，往往由于沉桩时使桩四周的土体结构受到扰动，改变了土体的应力状态，产生挤上效应；桩机施工过程中焊接时间过长；桩的接头较多而且焊接质量不好或桩端停歇在硬夹层，施工方法和施工顺序不当，每天成桩数量太多、压桩速率太快、布桩过多过密，加剧了挤土效应。

防治方法：（1）控制布桩密谋，对桩距较密部分的管桩可采用预钻孔沉钻方法，孔径约比桩径小50-100mm，深度宜为桩长的1/3-1/2，施工时应随钻随打；或采用隔跳打法，施工过程中严禁形成封闭桩。

（2）控制沉桩速率，一般控制在1m/min左右；并制定有效的沉桩流水路线，并根据桩的入土深度，宜先长后短，宜先高后低，若桩较密集，且距建筑物较远，场地开阔时，宜从中间向四周进行；若桩较密集，场地狭长，两端距建筑物较远时，宜从中间向两端进行；若桩较密集，且一侧靠近建筑物时，宜从相邻建筑物的一侧开始，由近向远进行；桩数多于30根的群桩基础，应从中心位置向外施打；承台边缘有桩，待承台内其他桩打完并重新测定桩位后，再插桩施工；有围护结构的深基坑中的静压管桩，宜先压桩后再做基坑的围护结构，这样的施工顺序可以由于基坑四周的围护结构使压桩的土体无法扩散，造成先施工的管桩被后施工的管桩挤上来，使桩的承截力达不到设计要求，又避免了在基坑的压桩过程中土体扩散而挤坏四周的围护结构及降低基坑围护结构的止水效果；同时应对日成桩量进行必要的控制。

（3）设置袋装砂井或塑料排水板，消除部分超孔隙水压力，减少挤土现象，设置隔离板桩或地下连续墙；开挖地面排土沟清除挤土效应。

（4）沉桩过程中应加强临近建筑物，地下管线的观测、监护，对靠近物别重要的管线及建筑物处可改其它桩型。

（5）控制施工过程中停歇时间；避免由于停歇时间过程；磨阻力增大影响桩机施工，造成沉桩困难。

同时，应避免在砂质粉土、砂土等硬土层中焊接，制定合理的桩长组合。

桩机施工时应注意同一承台内的群桩，需接桩的接头不宜在同一截面内，应相互错开，避免产生土压力以及水压力效应较大时，对整体桩身产生剪刀破坏；同时应认真查看地质报告，了解土层分布情况，合理确定桩体组合长度，避免接头处于土层分界处及土层活动较多处，以防土层活动时对桩身的破坏。

浅谈建筑施工中静压管桩的挤土效应

浅谈建筑施工中静压管桩的挤土效应本文通过对管桩压入土体后产生自身的上浮，承载力的影响，对周围的建筑物及环境的影响等一系列问题，进行分析和探讨，提出有效的技术措施，以供设计、施工、监理参考。

标签：静压管桩挤土效应超空隙水压浮桩技术措施0 引言随着城市环境要求减少施工污染及静压管桩大力推广和应用。

静压法沉桩由于其有无噪音、无振动、无污染、无冲击力等优点，同时选用高强预应力管桩作为基础，具有工艺简明、技术可靠、造价便宜、检测方便等特点，使得越来越多的建设单位认识到了管桩的优越性和良好的社会经济效益。

以下对管桩入土后产生的挤土效应所引发的一系列问题进行深入探讨，希望对设计、施工、监理有所帮助。

1 挤土桩的分类首先我们将桩按挤土情况进行分类，在桩挤土的过程中，体积等代率越大，其危害越大。

根据挤土效应的大小，将桩分为三类：排挤土桩（Displacement piles）通常指预制钢筋混凝土桩、木桩、沉管灌注桩等。

非排挤土桩（Non-displacement piles）如挖孔桩，钻孔灌注桩等。

低排挤土桩（Small-displacement piles）概念不够明确，排土程度多少没有具体的标准，一般认为如H型钢桩，开口管桩等。

部分工程人员认为，管桩与开口钢管桩类似，均为管状，如在设计时才用开口桩尖，应属于低排土桩，这是一个误区，根据现场压桩观察分析，开口管桩在入土过程中，会较快地在桩尖处形成一土楔，使其入土时的挤土情况与闭口桩无异。

即便管内入土，由于其管桩型号、桩尖形式、土质情况等问题，管内也只能充填很小一部分地基土。

因此考虑到挤土效应的危害，从更加安全的角度，将钢筋混凝土管桩归类于排挤土桩。

2 管桩挤土效应的产生及危害2.1 桩的上浮和变形管桩压入土中，要将桩周土体向旁侧挤压，而占据原来地基土的空间，导致原土体受较大塑性剪切变形而使结构受很大扰动和破坏，尤其在桩位较密集时，桩挤土产生的垂直应力下，引起大范围的土体隆起，当桩的上浮力较大时，即产生浮桩现象，管桩接头断裂等问题。

某厂房桩基挤土效应分析及处理

广东土木与建筑GUANGDONG ARCHITECTURE CIVIL ENGINEERING 2012年8月第8期AUG 2012No．81工程概况随着我国经济的高速发展，工业厂房的增多，预应力高强混凝土管桩的应用十分普遍，但由于该桩型属于预制桩，施打过程中会产生挤土作用即“挤土效应”，可能会引起桩身偏位或桩质量问题，施工单位应高度重视，采取相应有效的防挤土措施。

本文介绍某厂房采用预应力高强混凝土管桩沉压沉桩施工后，因挤土效应引发部分管桩偏位问题，根据桩基检测情况分析其原因，并提出了相应的加固处理方案。

某厂房场地为细砂回填而成，下层为淤泥农田，拟建厂房1幢，楼高3层，建筑面积9000m 2，为东西走向。

根据地貌图显示，回填前有一水沟穿过建筑物，宽约6m 、深1.5~2.5m ，基础采用φ500、壁厚100mm 静压沉管预应力薄壁管桩，设计桩长约40m ，每节长10m 和13m ，总桩数180根,持力层为〈6〉中砂层，设计单桩承载力特征值1200kN ，采用静压法施工，桩尖进入持力层后终压力要求达到2400kN 。

该场地分布的地层自上而下为：〈1〉细砂，松土，厚1.0~2.6m ；〈2〉淤泥质粉质粘土，流塑，厚10~22m ；〈3〉粉质粘土，可塑~软塑，局部夹粉砂，本层有缺失尖灭现象，厚1.5~10m ；〈4〉淤泥质粉质粘土，流塑，厚20.1~24.5m ；〈5〉粉质粘土夹粉砂，软流塑，夹薄层粉砂，实测标贯击数N =10~28，厚2.5~5.8m ；〈6〉中砂，含粉质粘土，局部夹砾砂，卵石，稍密~中密，N =28~52，本层未揭穿，揭露厚度1.0~9.0m 。

勘察报告显示该厂房位于深厚软弱地层上，根据地质剖面图，〈3〉粉质粘土主要分布在场地的西南侧，向东北侧逐渐尖灭直至缺失，其中厂房最北侧第〈3〉层土缺失，即地面“硬壳层”以下为第〈2〉、〈4〉两个深厚软土层，迭加厚度达43.5~46.8m 。

2桩基施工情况本工程管桩施工采用静压式压桩机，施工顺序由最东南边开始压桩。

软土地区桩基施工挤土效应的影响分析

盯为土的有效竖向应力（ｋＰａ）盯。为土的总竖向应力（ｋＰａ）１Ｊ为孑Ｌ隙水压力（ｋＰａ）ｃ为土的粘聚力（ｋＰａ）
为土的侧压力系数饱和土是由土颗粒构成的骨架和孔隙间的水组成的两相体，当土体受外力作用后，一部分力由土颗粒骨架承担，并通过其接触面传递应力：另一部分力由孔隙中的水来承担。水虽然无法承担剪切应力，但是能够承受法向应力．还可以通过连通的孑Ｌ隙水进行传递在实际打桩过程中．原先处于相对平衡的空间体系被打破．由于桩的刺人挤土产生较大的孑Ｌ隙水压力．而淤泥质土渗透系数小．孔隙水压力不及消散．桩土的有效应力显著降低．由式（１）得出桩侧摩阻力减小．故管桩极限承载力不满足设计要求２．２基桩的质量问题塔吊灌注桩位于污泥干化车间密集管桩边上．基坑开挖３ｍ后采用钢板桩咬合支护破平桩头后．发现４＃桩桩头向南侧明显倾斜。倾斜角度达２０ｏ。采用低应变法检测桩身完整性，桩顶往下约５．７ｍ处存在明显缺陷。为探明缺陷的形状．分别在桩的东西南北４个方位布置传感器．在桩中心敲击．测点布置图见图４。发现在同一波速下．不同位置测出的缺陷位置最大相差达０．８ｍ．见图５图８．说明缺陷为一斜裂面．一部分已脱开，而另一部分挨在一起，桩身裂缝示意图见图９

静压桩挤土效应

XI Xia
（ Houma Water Affairs Bureau，Houma 043000，China）
Abstract： According to the main features of soft soil foundation，this paper analyzed the building steady failure reason on soft soil foundation，e-
掉，然后用透水性比较好的砂砾土进行取代，一般情况下，砾垫层桩周围的土层进行了一席加密的处理，从而形成了密度比较大，
的厚度都是在 10 cm ～ 15 cm 之间，而且对于砂砾垫层的选择应该并且空隙比较低的非常适合作为地基的比较硬的土壤。
是选择一些比较干净，含泥量非常小的中砂或者是粗砂，并且在处理的时候可以洒一些水分，这样就会将这些中粗砂压的更加严实坚固，并且在最后施工的时候应该仔细的进行检查保证砂砾表面是湿润的并且没有松散现象的发生。如果软土层比较薄弱，可以夹杂少量的生石灰，这样让生石灰吸收这些软土中的水分，最后就会使土层的性质发生变化，这种方法工程量相对较大，而且适合用于排水条件比较好的和砂砾资源丰富同时还有工期不紧的条件下进行，这种软土地基处理技术获得的软土地基的表层承载力很高，因此，具有很高的安全性。
摘要：以无锡洛龙湾一号一期工程为背景，对静压桩施工引起的挤土效应进行有限元分析，得出了土体挤压的一般性规律，在此
基础上改变静压桩参数，分析了桩截面、桩靴的变化对桩周土体不同位置、不同深度处位移、应力的影响，以期为静压桩设计与施
工提供依据。
关键词：静压桩，挤土效应，有限元

挤土效应的理论分析及评价

挤土效应的理论分析及评价摘要：静压管桩在近年来的施工中得到了广泛的应用，静压管桩是一种挤土桩，而在挤土作用下，桩对周围的环境有一系列的影响，严重的时候可能对周围的建筑物造成影响，发生事故。

所以，如果能够估计出产生的挤土效应的影响力，并且能够采取适当的措施是非常必要的。

本文就挤土效应的理论分析进行了简述，对圆孔扩张法、应变路径法和有限元法进行了论述。

关键词：挤土效应；圆孔扩张法；应变路径法；有限元法0.引言近几十年来，静压管桩基础因具有单桩承载力高，地质条件适应性很强，无噪音无污染的施工优点，所以在公路桥梁和高层建筑的建设中得到了广泛的应用。

静压管桩是一种挤土桩，在沉桩的过程中，靠近桩端的土体会发生极限破坏，最终形成塑性流动的状态，并且向桩端以下和桩侧排开，在桩端形成4～6倍桩径的球形扰动区。

桩端的嵌入，是由于土体的压密、开裂，但是与此同时桩侧土体发生了竖向的位移（隆起）和水平向的位移。

桩体表面和土体接触产生相对的滑动和摩擦作用，因此桩土接触面上产生了较大的剪切作用，这种力也使得桩侧土体产生了相对桩体的竖向位移以及变形。

现阶段对单桩挤土效应的分析有圆孔扩张法、应变路径法和有限元法三种。

1. 圆孔扩张理论分析（cem）圆孔扩张法还可以分为柱形扩张理论和球形扩张理论，这种方法的形式比较简单，力学的原理也很明确，所以在力学和土木工程领域被广泛的应用。

圆孔扩张法（cavity expansion method）桩在沉桩的过程中，除了桩端部分土体和接近地面的浅层，大部分的桩身周围的土体形成类似于一圆柱扩张引起的变形[1～4]。

基本假定：土是饱和的、均匀的、各向同性的理想弹塑性材料；孔在无限的土体中扩张，土体是不可压缩的；不受静水压力影响的土体屈服服从tresca屈服准则或mohr-coulomb屈服准则；孔在扩张前，土体具有各向等同的有效应力。

对于圆孔扩张问题的理论研究，国内外的学者都做出了很大的贡献。

圆孔扩张理论可以很好的给出轴对称或球对称的情况下，应力场、应变场及孔隙水压力的情况，可以把复杂的施工过程简单化，虽然与实际不是完全相符，但是可以有效的分析应力场位移场的变化。

挤土效应分析处理

预应力混凝土管桩施工中挤土效应现象分析和处理○吴丙同（广东中城建设集团有限公司）摘要：预应力混凝土管桩凭借强度高,材料省,运输和施工方便快捷,对周围环境影响小,应用广泛。

但预应力混凝土管桩承受水平荷载能力较差,桩体脆弱易断,打桩时易受挤土效应的影响,笔者通过多个工程项目的实践，给出了相应的建议和措施。

关键词：管桩施工；挤土效应；减少和预防挤土效应的措施1 预应力混凝土管桩的挤土应力分析静压法预应力混凝土管桩施工属于挤土类型, 往往由于沉桩时使桩四周的土体结构受到扰动, 改变了土体的应力状态。

相当于桩体积的土体向四周排挤, 使周围的土受到严重的扰动, 主要表现为径向位移, 桩尖和桩周一定范围内的土体受到不排水剪切以及很大的水平挤压, 致使土体中超空隙水压力升高造成土体破坏，未破坏的土体也因超空隙水压力的不断传播和消散而蠕变，产生较大的剪切变形，形成具有很高空隙水压力的扰动重塑区，并且大大地降低了土的不排水剪切强度，使桩周邻近土因不排水剪切而破坏，造成与桩体积等量的土体在沉桩过程中向桩周发生较大的侧向位移和涌起。

至于地面以下较深层的土体在覆盖土层的压力作用下未能向上隆起，就向水平方向挤压。

由于群桩施工中的叠加作用，使已打入完成的邻近桩和土体产生较大侧向位移和上浮。

桩群越密桩基面积越大，地基的软弱土层越厚和含水率越高，土的位移就越大，造成地面隆起就越高，已打入完成的桩也因向上位移土的摩擦力带动向上浮起造成桩的严重质量后果。

笔者通过以下工程实例论实预应力混凝土管桩在施工中挤土效应所造成的影响及有效的预防处理措施。

2工程实例分析广州新光城市广场南片（Ⅰ期）商住楼工程，建筑面积9万多平方米，裙楼及地下室外围尺寸为长138.5米，宽47.6米。

工程分地下室两层，地上裙楼4层，塔楼分为4座其层数分别为26层、28层、30层和32层。

工程采用预应力混凝土管桩分布式群桩基础，桩直径分别为500、600mm两种，单桩承载力特征值最大的为2150kN，桩距布置较密，最密的桩中心距为桩直径的3.5倍。

关于锚杆静压桩沉桩过程中的挤土效应相关计算探讨

关于锚杆静压桩沉桩过程中的挤土效应相关计算探讨摘要: 锚杆静压桩是一种用于建(构)筑物纠偏的施工方法,在软土地区已经得到了广泛的应用,取得了良好的效果。

作为挤土桩,在沉桩过程中,会对周围环境产生影响:(1)压桩时桩周土层被压密并挤开,使土体产生水平移动和垂直隆起,可能造成邻近已压入的桩产生上浮、桩位偏移和桩身翘曲折断。

并可使邻近建筑物破坏、管线断裂、道路不能正常使用等;(2)压桩使土中超孔隙水压力升高,造成土体破坏,也会导致土体垂直隆起和水平位移。

鉴于这些负面影响,分别用柱形孔扩张法和有限元方法对锚杆静压桩挤土效应进行计算,并结合工程实例对两种方法的计算结果进行了比较。

关键词: 锚杆挤土效应有限元扩张法1锚杆静压桩挤土效应的柱形孔扩张法1.1基本假设(1)土体是均匀的、各向同性的Mohr-coulomb材料,在球应力作用下不会发生屈服;(2)不考虑土体自重的影响;(3)忽略压桩后土体的应力释放;(4)忽略桩侧摩阻力。

1.2计算模型(见图1)图1柱形孔扩张计算模型注: Ru—桩的半径;Re—桩周应力影响区半径;Rp—塑性区半径1.3桩周土体塑性区半径公式的推导对于图1的模型,为半无限空间土体受圆形均布荷载作用问题,其附加应力我们取圆心下方的应力值进行计算。

由Bouss-inesq公式进行积分,可求得圆心处下方的应力值如下:式中:P———压桩前地基土中的附加应力;d———附加应力作用面半径;z———计算应力点的计算深度;v———土体的泊松比。

为后面计算方便,令:把压桩过程中桩周土体的本构关系看作水平的平面应变问题,那么压桩后,原孔扩张的面积应该和弹性区及塑性区面积变化相同,可以得到以下关系式:式中:Up———弹塑性边界点的径向位移;Δ———塑性区平均体积应变。

上式的左端为扩张面积,右端的πRp²-π(Rp+Up)²项为弹性区面积变化,π(Rp²-Ru²)Δ为塑性区的面积变化。