静压预应力管桩挤土效应试验

2011-05-04宋维金

铁道建筑 2011年5期

宋维金

(中铁十四局集团第四工程有限公司，山东临沂 276000)

预应力管桩具有承载力高、抗弯性能好、质量稳定、适应性强等优点，静力压桩工艺具有噪声少、无泥浆污染、施工速度快等特点。然而，静压管桩属于挤土桩，施工过程所产生的挤土效应会对周围工程环境造成不良影响［1-2］。对于黏性土特别是饱和软土地基，挤土效应主要体现为压桩过程中压密并挤开桩周土层，造成土体结构破坏，使地面附近土体向上隆起，较深层土体向水平方向发生侧向位移，使土中超孔隙水压力升高，改变土体工程性质，对土体强度和地基承载力产生较大影响。这不仅与地基土性和设计参数(桩长、置换率等)密切相关，而且与施工工艺有较大关系。

1 试验简介

试验现场工点位于晋石高速公路 LK14+380—LK14+739，地基土层从上至下分别为硬壳2.0～3.0 m、淤泥质土3.0～5.0 m、残积黏性土3.0～4.0 m和全风化混合花岗岩。预应力管桩处理深度12.0 m，桩间距2.0 m。该段线路附近存在LNG管线，埋设2.0 m范围内。试验中，在距离最外排管桩5.0 m处开挖深度2.5～3.0 m、宽度1 m的防挤沟。采用的传感器有测斜管，测斜管分别布置在距离管桩外侧5.0 m和10.0 m，深度15.0 m，测试布置平面和剖面示意见图1和图2。根据现场条件，静压管桩施工顺序示意见图3。

图1 测试布置平面示意(单位:m)

图2 测试布置剖面示意(单位:m)

2 侧向位移监测结果与分析

2.1 LK14+476断面

图3 现场试验静压管桩顺序示意

LK14+476断面距最外排管桩10.0 m和5.0 m处的侧向位移沿深度和打桩时间变化情况如图4和图5所示。总体上，预应力管桩施工后产生一定的侧向位移，主要发生在2.0～8.0 m深度范围内，这是软弱土层分布范围，靠近地表侧移较大，随着深度增大逐渐减小，在压桩过程中或压桩刚结束时侧移达到最大，此时地基土体产生一定的超静孔压，随着时间增长孔压逐渐消散，使侧移有所减小，并逐渐达到稳定。

距最外排管桩10.0 m处地表最大侧移达到7.1 mm，在2.0 m深度处最大侧移达到6.2 mm。距最外排管桩5.0 m处的侧向位移沿深度趋势与10.0 m处的有一定的不同，这与防挤沟的作用直接相关，防挤沟的深度2.5～3.0 m，在3.0 m深度范围内5.0 m处侧移相对较小，与3.0 m以下深度形成一个转角，防挤沟在3.0 m范围内减小了一定的侧移量，距最外排管桩5.0 m处地表最大侧移达到13.9 mm，在2.0 m深度处最大侧移达到15.3 mm。

2.2 LK14+490断面

LK14+490断面距最外排管桩10.0 m和5.0 m处的侧向位移沿深度和打桩时间变化情况如图6和图7所示。总体上，侧向位移变化趋势与 LK14+490断面较为一致，距最外排管桩10.0 m处侧移沿深度方向逐渐减小，地表最大侧移为9.2 mm，2.0 m深度处最大侧移为7.6 mm，距最外排管桩5.0 m处侧移在3.0 m处形成转角，地表最大侧移为4.7 mm，2.0 m深度处最大侧移为9.5mm。

2.3 LK14+510断面

LK14+510断面距最外排管桩10.0 m和5.0 m处的侧向位移沿深度和打桩时间变化情况如图8和图9所示，沿深度方向侧移变化趋势与 LK14+476、490断面较为一致，距最外排管桩10.0 m处地表侧移为5.4 mm，2.0 m深度处侧移为4.7 mm，距最外排管桩5.0 m处地表侧移为9.6 mm，2.5 m深度处侧移为11.3 mm。

2.4 对比分析

LK14+476、490和510断面沿深度方向最大侧移量分别如图10、图11和图12所示。从图中可知，防挤沟对附近的距最外排管桩5.0 m处侧移具有明显的减小作用，且在防挤沟2.5～3.0 m深度范围内最为显著，这为防挤沟的位置和深度设置提供了很好的参考，防挤沟的位置应适当靠近管线，深度应略超过管线深度;距最外排管桩10.0 m处侧移明显小于5.0 m侧移量。

图13给出LK14+476断面在5.0 m和10.0 m处、深度为2.5 m时的侧移变化情况，LK14+476所在断面的管桩分别在4月29日、5月1日、5月2日、5月5日、5月6日、5月8日施工，从图13中可知，施工当天的侧移量均有所增加，施工后侧移量有所减小，并趋于稳定，5月6日以后施工第三排桩侧移量不再增加。LK14+490所在断面侧移变化趋势与 LK14+476断面较为一致，LK14+510所在断面总体上施工第四排桩开始对侧移影响较小。