搅拌桩沉降计算

搅拌桩沉降计算搅拌桩沉降计算 日期 2005 11 28 来源 作者 字体 大 中 小 论文作者 冯益明 1 双层地基法 双层地基法即将搅拌桩复合地基的变形 S 等于复合土层的压缩变形 S1 和桩端以下未 处理土层的压缩变形 S2 1 1 复合模量法 将复合地基加固区增强体连同地基土看作一整体 采用置换率加权 模量作为复合模量 复合模量也可以根据试验确定 并以此作为参数采用分层总和法求 S 1 2 应力修正法 根据桩土模量比求出桩土各自分担的荷载 忽略增强体的存在 用 弹性理论求出土中应力 用分层总和法求出加固区土体的变形 并以此作为 S1 3 桩身压缩量法 假定桩体不会产生刺入式变形 通过模量比求出桩承担的荷载 再假定桩侧摩阻力的分布形式 则可通过材料力学中求压杆变形的积分方法求出桩体的变 形 将此作为 S1 4 应变修正法 在实际应用中 先把加固区分层 计算每层末加固时土的竖向应变 v0 及应变折减系数 Rp 和 Rc 值 然后比较 Rp 和 Rc 值 取其中大值可得到复合地基 竖向应变值 v v0max Rp Rc 由每层的应变值可计算出每层的压缩量 累加各层 的压缩量可得整个加固区的压缩量 S1 5 经验值法 复合土层的压缩变形值可根据上部荷载 桩长 桩身强度等按经验取 10 30mm 1 或 20 40mm 15 6 叠加因子法 叠加因子方法最早由 Poulos 1968 年 提出 应用也较多 但传统 桩间的叠加因子是运用象边界元等数值计算手段来分析两根桩间的情况而估计得到的 文 16 中 作者根据 Randolph 和 Wroth 1978 年 对于压人土体中的柔性桩的荷载与位移关系 提出桩体位移表达式 以及沉降与位移的半径关系即单桩沉降引起土体的位移场 从而得 到桩间的相互叠加因子 相互作用因子 通过叠加桩体在自身荷载作用下的位移和其余 桩体位移引起的附加位移从而计算加固区的沉降 这种方法公式虽然比较简单 但本人认 为计算比较繁琐 S2 的计算方法一般有以下几种 1 应力扩散法 此法实际上地基规范中验算下卧层承载力的借用 即将复合地基视 为双层地基 通过一应力扩散角简单的求得未加固区定面应力的数值 再按弹性理论法求 得整个下卧层的应力分布 分层总和法求 S2 就这种方法而言 首先地基加固范围有限 一般仅在基础轮廓内设置深层搅拌桩加固 土体 这与非均质地基坚硬土层无限大的假定是有区别的 实际应用中也有在基础外围加 布一排搅拌桩 加大上层坚硬土层范围的例子 其次 在设计中比较难确定的是应力扩散 角度的大小 2 等效实体法 即地基基础规范中群桩 刚性桩 沉降的计算方法 假设加固体四 周受均布摩阻力 上部的压力扣除摩阻力后即得到未加固区定面应力的数值 再按弹性理 论求得整个下卧层的应力分布 用分层总和法求 S2 在这种模式中考虑了桩群体通过摩 阻力将部分荷载扩散至假想实体基础范围以外 但此时土对桩的摩阻力 q 的确定存在这极 大的不确定性 也限制了其应用 3 Mindlin Geddes 方法 按照模量比将上部荷载分配给桩土 假定桩侧摩阻力的分 布形式 按 Mindlin 基本解积分求出桩对未加固区形成的应力分布 按弹性理论求得土分 担的荷载对未加固区的应力 再与前面积分求得的未加固区应力叠加 以此应力按分层总 和法求 S2 该法所得到的复合地基竖向附加应力解 考虑了桩身及桩土共同承担荷载 协调变形 比较能反映水泥土搅拌桩复合地基的工作特性 但该方法的计算公式较繁冗 计算量大 在实际设计计算中应加以简化 另外 它是建立在把地基假设为半无限空间弹性体的基 础上 然而由于桩的嵌人 加固区成了一个有竖向加筋体的土体 其应力的传递与各向均 匀的弹性会有较大的不同 如何对这种应力状态进行修正值得进一步研究 以上这些方法都有一个共同的问题即当桩长大于有效桩长的时候 大于有效桩长部分 的桩体是如何工作的或者说在这种情况下上部荷载又是如何通过加固体传到下卧层的 在 分析这种情况下桩体的工作状态时 提出了三层地基法 2 三层地基法 文献 17 指出 水泥土搅拌桩介于刚性桩与柔性桩之间 桩身将发生一定的变形 而 且沿桩长的侧摩阻力不是均匀的 呈现出上部摩阻力较大 下部较小的规律 文献 18 将 水泥土桩身长度范围内分两个工作区 上段 Lc 为桩土塑性共同工作区 在该区内 桩 土结点 桩侧面与土接触面 已经屈服 桩与土非同步压缩 压缩量取决于桩体压缩模量 可将此段视为一层 计算时采用桩体压缩模量 Ep 在桩体弹性工作区 L Lc 桩与土几 乎同步压缩 则 L Lc 深度范围内可视为第二层 计算时采用复合地基模量 Esp 桩 尖以下看作第三层 采用桩尖下土的压缩模量 Ec 各层采用不同的计算公式进行求解 并把各层的计算结果相加即得复合地基的总沉降 三层模量法的计算理论也比较符合水泥土搅拌桩复合地基的工作特性 提出的公式也 比较简单 但桩土体的弹塑性工作区的划分 计算的表达式等问题有待进一步完善 对于水泥土搅拌桩复合地基采用不同的方法进行变形计算和实测沉降的比较可见相关 文献 就水泥土搅拌桩对控制沉降的贡献本人认为主要在两个方面 一是由于桩体的存在 使加固区刚度的提高 使压缩区沉降 S1 的减少 二是由于加固区中的桩土协调变形如同 一复合体 起到了双层地基上覆硬层对下卧层扩散应力和均匀应力的作用 使下卧层变形 S2 的减少 对于这两个方面应该综合考虑 因此在水泥土搅拌桩的设计中从控制沉降的角度出发应注意以下几点 1 在加固软土中夹有硬层的地基时 有可能的前提下 首先使桩长达到相对硬层 然后再选择合理的置换率 一般情况下 当有相对硬层存在 则桩长达到硬层时复合地 基的承载力最大 变形最小 短于或长于此桩长 加固效果均不嘉 2 对于深厚软土的地基处理 合理选择桩身强度至关重要 因为在置换率相同时 桩身强度越大 则桩土应力比也越大 复合地基越接近于桩基础 应力扩散布明显 桩 端产生高应力区 下卧层受到较大的附加应力 使下卧层沉降有增大的可能 沪嘉公路采 用粉喷桩加固 其实测桩土应力比 n 34 尽管加固层本身减少压缩量的效果很明显 但 总沉降只减少了 30 说明由于应力扩散不明显 下卧层沉降仍然很大 3 另外在深厚 软土中一般采用 短而密 的布桩方式比 长而稀 的加固效果好 沉降小 3 目前对于深层搅拌桩刺入式破坏的变形研究不多 也没有相应较好的沉降计算 方法 而且在这种情况下一般沉降较大 加固的效果布明显 因此在设计过程中应严格控 制桩体刚度 避免桩体刚度过大 引起刺入式破坏 4 对于深厚软土的地基加固 采用水泥土搅拌桩时复合地基时 建议采用下列设 计思路 以沉降计算来确定加固深度 计算单桩和复合地基承载力时桩长取有效桩长 选 取有效桩长时以桩身强度来控制 桩身强度以土质条件和固化剂掺量来控制 挤扩桩的作用机理挤扩桩的作用机理 日期 2005 11 28 来源 作者 字体 大 中 小 论文作者 曹宁 马国栋 挤扩支盘灌注桩作为一种新型桩基 其作用机理可概括为以下几点 1 灌注桩的特点 灌注桩按其成桩过程对桩侧土体的影响程度 可分为非挤土灌注桩 普通灌注桩 部分挤土灌注桩 挤扩支盘桩 和挤土灌注桩 沉管灌注桩 等三大类 主要有以下特点 1 除沉管灌注桩外 各种灌注桩在施工过程中无大的噪声和振动 2 可根据土层分布情况任意变化桩长 可根据同一建筑物的荷载分布与土层情况 采用不同桩径或桩型 对于承受侧向荷载的桩可设计成有利于提高水平承载力的异型桩 变截面桩 3 可穿过各种软硬层 将桩端置于坚实土层和嵌入基岩 还可扩大桩底以充分发 挥桩身强度和持力层的承载力 4 桩身钢筋可根据荷载大小与性质及荷载沿深度的传递特征 以及土层的变化配 置 配筋率远低于预制桩 2 挤扩支 盘可充分利用承载土层 挤扩支盘灌注桩是采用普通钻机成孔 通过专用装置液压挤密成支或承力盘 属于部 分挤土灌注桩 在所需挤扩支或盘的土层 支盘成型设备施加较大的油缸压力 10 28Mpa 最大挤扩压力可达 300T 对土强力挤密成分支或承力盘 因此不仅加大了桩侧 桩端 承载面积 以直径 600mm 支盘桩为例 一个挤扩成 1 6m 承力盘的面积是桩身截面面积的 7 倍 同时还对分支或承力盘上下的桩周土进行了挤密加固 提高了地基土的承载力和桩 侧摩阻力 1994 年 6 月水电科学研究院关于 多分支承力盘成型装置支盘成型压密效果试验报 告 的试验研究结论指出 多分支承力盘成型挤密的效果是明显的 成型挤密的影响范围水平方向在距桩孔 外边 1 0 米以内 垂直方向在 0 5 米以内 干密度的提高幅度量大可达 15 20 左右 分支或盘成型挤密的作用 对支或盘下方土体的影响比对上方土体的影响要大 由于桩的承载力主要取决于支盘下部土的性质 因此该特点对提高桩的承载力是利的 挤扩支盘灌注桩具有广泛的适用性 挤扩支盘桩不仅可以作为承载桩 也可作为支盘桩 抗拔桩和承受较大水平荷载的桩 复合地基等 特别是对于水下难于成孔的砂砾土层 此种挤扩可形成理想的规则的扩大 头 以及在挤扩过程对持力土层进行加固挤密 如图 所示 挤扩支盘桩比普通灌注桩更优越 挤扩支盘灌注桩和普通灌注桩相比具有明显的优越 压密注浆在深基坑侧向渗漏中的应用压密注浆在深基坑侧向渗漏中的应用 日期 2005 11 28 来源 作者 字体 大 中 小 论文作者 袁雪峰 1 工程概况 位于杭州市区的某工程 设两层地下室 根据围护设计 其基坑底面标高 10 22m 场地自然标高 0 30m 换算实际挖土深度 9 1 9 7m 工程地质 1 杂填土 灰色 灰褐色 湿至饱和 松散 含瓦砾砖块约 35 40 局部夹 10 15cm 大块填石 表面为 厚 15cm 左右的混凝土地坪 土层厚 3 5 5 7m 渗透系数 5x10 5cm s 2 素填土 灰 褐 深灰色 饱和 松散 含少量砖瓦屑 有机质 层厚 0 4 2 1m 渗透系数 5x10 5cm s 砂质粉土 黄灰 灰色 饱和 稍密 含少量云母碎屑 氧化铁及有机质 层厚 2 3 4 6m 渗透系数 3 8x10 5cm s 空隙率 0 46 淤泥质粉质粘土 灰色 流塑 含有机 质及少量贝壳碎片 夹少量粉土薄层 层厚 5 8 8 2m 勘察期间测得潜水位埋深 0 85 1 2 0m 围护设计中围护桩采用 800 大直径钻孔灌注桩 桩间距 1000mm 桩底标高 17 0 18 4m 基坑内设两道钢筋混凝土桁架式内支撑 混凝土支撑梁主断面 700mm 700m m 700mm 800mm 梁底标高分别 2 70m 和 7 10m 止水帷幕大部分采用 500 双排水 泥搅拌桩 桩间互相搭接 10cm 桩底标高 12 6 13 2m 局部采用 800 高压旋喷桩 嵌围护桩止水 其中内排 500 水泥搅拌桩中心与围护桩 800 钻孔灌注桩中心距离为 7 00mm 围护桩施工完成 桩体达到养护要求后即进行土方开挖 当挖深至 4 6m 时 基 坑侧壁出现多处渗漏 且出水量大 出水点相互连通 采取如导管引流 围堰 内衬混凝 土墙等多种堵漏手段 但均收效不明显 后采用高压旋喷法 三重管 重打止水帷幕 设计 平均桩径 1000mm 桩间距 700mm 桩顶标高 2 50m 桩底标高 13 20m 超灌高度 0 5m 采用 425 普通硅酸盐水泥 2 渗漏处理 在高压旋喷桩止水帷幕成型后 重新开始基坑开挖 次日发现 6 70m 处有一渗漏点 初始漏水量甚小 现场人员清理桩间土后用快凝水泥填补漏洞 但 24h 后水量急剧增大 且水色浑 浊 估计出水量在 3m3 h 以上 为防止出水口继续扩大 现场采用镀锌水管作 引流管插入漏水口 四周用快凝水泥填嵌固定 并沿围护桩支设模板 拌制快凝混凝土形 成止水内衬墙 同时根据现场状况拟定进一步处理方案 决定采用双管压密注浆封堵漏水 点 所用施工设备为 工程地质钻 主要用于成孔 两台 SYB50 型液压注浆泵 两套注浆管 带孔眼花管和接长管 带孔眼花管和接长管为内径 20mm 壁厚 5mm 的无缝钢管 每节管长 1 5m 两端有丝扣 其中带孔眼花管长 1 2m 顶端有 25 左右的 圆锥体管尖 灰浆搅拌机 高压输送胶管等配套设备 所用注浆材料 浆液采用杭州第二水泥厂 425 普通硅酸盐水泥调制 水灰比 0 8 1 0 凝结浆 液为水玻璃 硅酸钠 NaO nSiO 水玻璃模数为 2 5 3 3 要求不溶性杂质含量 2 所用溶液颜色呈透明状稍显浑浊 用一台工程地质钻机在漏水点正后方 2m 处开机钻孔 孔深 4 70m 孔径 100mm 成孔后在孔内并排振动插入两根注浆管 间距 2cm 在其中一管中首先泵入水泥浆液 观 察水泥浆液是否从漏水点流出 在泵送 15min 后发现在漏水点有黑褐色水泥浆液溢出 此 时在另一根管中泵入水玻璃溶液 由于水玻璃的凝结固化作用 30min 后渗漏点漏出浆液 逐渐变稠 45min 后渗漏点闭合 为增强封闭效果同时填补可能存在的裂隙 继续原地注 浆 30min 然后停止送入水玻璃溶液 而边往上拔管 边注入水泥浆液 用以填补钻孔形 成的孔洞 3 分析及思考 目前高层建筑物地下部分挖深越来越大 相应地对基坑围护和围护止水提出了更高的 要求 由于杭州市内地下土层分布不均匀 有极强的区域性 因此在基坑止水帷幕的设计 上也必须针对工程具体特点进行处理 而在施工中一旦发生