H型预应力混凝土护岸桩现场试验研究

郑松 孔祥远 嘉兴市港航管理服务中心

随着水运工程建设的迅速发展和节能环保要求的不断提高，早期大规模使用的块石材料已很不适应目前航道大修的需要。自21世纪以来，各种预制板桩的研究与应用开始起步，U形、波浪形和 T形板桩都有应用和研究。

对U型板桩而言，可用于大型挡土工程，但其桩身破坏后，会导致预应力筋裸露，极易被腐蚀。

H型预应力混凝土护岸桩（以下简称H型桩）是目前尚未进行相关的现场试验研究的桩。张正旋等对PH300-500-Ⅱ板桩进行了室内抗弯抗剪试验，与管桩抗弯试验比较得出，两种桩等宽的条件下，H板桩延性较好，破坏后的H板桩钢绞线不会断裂。

本文对H型板桩进行了现场试验研究。首先介绍了现场试验概况，介绍了仪器布置和监测频率。然后分别对各观测项目的观测结果进行分析和比较。此外，还就各测点变化规律深入探讨了沉桩对周围环境带来的影响。

1.现场试验

1.1 工程概况

本试验基于湖嘉申线航道嘉兴段二期工程，护岸桩采用PH300-500-Ⅰ型和Ⅲ型（等效圆截面直径d=0.3m），桩长8m。H型板桩打设采用水上打桩船，按照顺序逐根打设。

1.2 试验概况

水位测点和深层水平位移测点距离桩边2m；水平土压力测点位于桩表面；距离桩边2.4m的孔压测点记为孔压测点1，距离桩边5.3m的孔压测点记为孔压测点2；竖向变形测点CJ01、CJ02、CJ03、CJ04分别距离桩边1.2m、2.0m、3.4m、4.8m。深层水平位移通过测斜管测量，测斜管埋深14m；水位管埋深8m；沉桩以图1中方向自左向右进行，计到孔压测点1距离为5.8m的桩为1号桩，自左向右依次为2号桩、3号桩……。

图1 仪器布置

2.试验结果分析

2.1 超孔隙水压力

孔压测点1埋深7m处的超孔隙水压力在打设10号桩时，达到了5.95kPa。打完10号桩起吊11号桩准备打设时该处超孔隙水压力降至3.62kPa。在单根桩打入时，会对桩底以下2m范围孔隙水压力产生影响，对桩底水平线以上的孔隙水压力影响较小。

如图2所示，打桩当天各测点7m处的超孔隙水压力最大。打完后1天孔隙水压力已经基本消散。结合图2，随后的几天内超孔隙水压力表现为随地下水位升降而波动，甚至孔隙水压力小于1日测量值。这是由于地下水位升降导致静水压力变化。各测点的超孔隙水压力变化量基本相同，可以认为各测点超孔隙水压力已完全消散。

图2 超孔隙水压力消散

2.2 深层水平位移

如图3所示，沉桩当天地表以下0-9m范围出现了不同程度的水平位移。整体表现为上部和下部土体水平位移小，中部水平位移大。

图3 深层水平位移

图4 水平土压力

在水平位移深度分布规律上，徐智刚的试验结果和本文相接近，即“上下小中间大”。产生这些不同结果的直接原因是土质不同。但这些研究和本文也有相近之处：水平位移会有突变点，例如图3中2.5m处，为填土和粉质粘土交接处，也在老护岸基底附近.

2.3 土压力

打完桩后立即测量土压力明显大于之后几天所测值。这是因为量测的是总应力，打桩时超孔隙水压力的产生使得水平土压力较超孔隙水压力消散后的更大。临水侧的各深度的土压力明显要小于背水侧，这是由于背水侧的覆土高度要大于泥面线高度。临水侧是河流且接近河流中轴线，高差约为2m，相当于20kPa到30kPa水平土压力，符合土压力实测数据差值。

3.结论

本文主要讲述了H型板桩现场试验的工作、结果及分析。就本文工作做以下总结：

（1）H型板桩打设会引起桩周土体的产生超静孔隙水压力，深度越深，其值越大，水平距离越远，其值越小。径向影响范围约为19d（5.8m），竖向影响范围约桩尖以下7d（2m）。

（1）H型板桩打设引起了周边土体不同程度的水平位移。由于边界约束条件和土层分层的特性，水平位移表现出上下小中间大的规律。

（3）H型板桩两侧的土压力因两侧覆土厚度和约束条件的差易而不同，相同深度的水平土压力背水侧大于临水侧。

因此，在H型板桩前，应当做好勘察工作，评价贯入难度。施工时，若周边存在有重要建筑物，应当设置监测断面，以免建筑物因沉桩而破坏。若影响超过预先规定的预警值，应当采取措施。