陳銘輝
(上海宏波工程咨詢管理有限公司,上海 200232)
施工單位在施工54根樁時(shí),對(duì)施工情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì),當(dāng)將這54根樁壓入設(shè)計(jì)樁底-21.25m標(biāo)高時(shí),靜壓樁的最終壓力值在820~984kN范圍,均未達(dá)到設(shè)計(jì)特征值的兩倍——樁的極限承載力 600kN×2=1200kN。
施工單位又兩次將樁長(zhǎng)分別加長(zhǎng)到28m和35m,靜壓樁的終壓力值分別為820kN和1066kN,仍未達(dá)到樁的極限承載力1200kN。
竹園污泥處理工程場(chǎng)區(qū)工程地質(zhì)分層及預(yù)制樁樁側(cè)fs值及樁端fp值參見(jiàn)表1。
2012年4月,委托上海某公司,對(duì)該工程進(jìn)行基樁靜載荷試驗(yàn)。兩根樁的靜載試驗(yàn)情況介紹見(jiàn)表2。
表1 竹園污泥廠地層特征、土層物理力學(xué)性質(zhì)簡(jiǎn)述
表2 簡(jiǎn)要靜載試驗(yàn)情況記錄
靜載試驗(yàn)采用壓重平臺(tái)反力裝置,加載方式為慢速維持荷載法。終止加荷條件為試樁荷載達(dá)到單樁設(shè)計(jì)極限荷載。
2012年4月9日和14日,分別對(duì)515號(hào)樁和536號(hào)樁進(jìn)行了靜載試驗(yàn),其試驗(yàn)結(jié)果詳見(jiàn)表3和表4。
表3 單樁豎向靜載試驗(yàn)結(jié)果匯總(515號(hào)樁)
續(xù)表
表4 單樁豎向靜載試驗(yàn)結(jié)果匯總(536號(hào)樁)
現(xiàn)將做靜載試驗(yàn)的兩根樁在施工時(shí)的終壓力值與靜載試驗(yàn)達(dá)到的樁極限承載力進(jìn)行比較,見(jiàn)表5。
表5 施工終壓力值與樁的極限承載力比較
從表5比較中可以看出兩個(gè)問(wèn)題:
測(cè)繪工程項(xiàng)目管理涉及到很多方面,以系統(tǒng)性特點(diǎn)為基礎(chǔ),具有決策,控制,策劃等功能,屬于較全面的系統(tǒng)。因此,在施工過(guò)程中,將數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)應(yīng)用到測(cè)繪工程項(xiàng)目數(shù)據(jù)管理當(dāng)中,一方面可以提高整體工程項(xiàng)目的質(zhì)量,另一方面可以有效的節(jié)約項(xiàng)目工程的投入成本,進(jìn)而積極促進(jìn)我國(guó)建筑行業(yè)的良好發(fā)展。
a.采用靜力壓樁方式沉樁,將樁壓入到設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高時(shí)終壓力值小于樁的極限承載力值(只占67.2%)。
b.壓入到樁底標(biāo)高的樁在休止一段時(shí)間后,采用同樣的靜力壓樁方式做靜載試驗(yàn)時(shí),樁的承載力卻大大提高了,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出沉樁階段的終壓力值,從兩根試驗(yàn)樁看,極限承載力約為終壓力的1.5倍。
在錘擊和靜壓兩種方式沉樁過(guò)程中,在樁周圍地面上有“水”沿樁周邊上“冒”,這種現(xiàn)象說(shuō)明在沉樁過(guò)程中,土中孔隙水有一部分被沉入土體中的樁擠壓,沿著樁周邊與土體間隙排泄出來(lái),部分孔隙水沿“樁土界面”這個(gè)通道被擠壓排泄至地表,“潤(rùn)滑”了樁與土的摩擦,使樁在沉樁過(guò)程中樁側(cè)所受的摩擦阻力有所消減。
預(yù)制樁在沉樁過(guò)程中,樁側(cè)受到土體給予的摩阻力的作用,樁尖受到土體正面反力的作用,而樁側(cè)摩阻力因受擠壓而排出的孔隙水沿樁土界面向上排泄的潤(rùn)滑作用而有所消減,從而樁在飽和土體中沉樁過(guò)程總比在非飽和土體中,沉樁所受的總阻力要小,因此,在飽和軟土地基中沉設(shè)預(yù)制樁的終壓力值總是比樁的極限承載力值小。
按規(guī)范規(guī)定,本項(xiàng)工程在沉樁28天后進(jìn)行樁靜載荷試驗(yàn),并測(cè)出樁的極限承載力。
在沉樁過(guò)程中,樁沉入土體中,占據(jù)一定空間,土體必然要被壓縮一定空間,飽和土體是由土顆粒和土顆粒之間的孔隙水組成的(非飽和土中則是三相體——土顆粒、水和空氣)。
當(dāng)樁沉入土中,土體受到擠壓,飽和土體中的土顆粒不可能被壓縮,只能是液態(tài)的可流動(dòng)的孔隙水會(huì)被壓縮。
從理論上分析飽和土體在受到阻力作用時(shí),會(huì)在土體中產(chǎn)生總應(yīng)力(σ),總應(yīng)力σ一部分由孔隙水承擔(dān),稱為孔隙水壓力(μ),另一部分由土體骨架承受,稱為有效應(yīng)力(σ'),因此σ=μ+σ'。土體的強(qiáng)度變化和變形只決定于有效應(yīng)力變化,與土體內(nèi)的孔隙水壓力無(wú)直接關(guān)系,但有間接關(guān)系。
當(dāng)樁沉入土體內(nèi)擠壓土體時(shí),土體所受到的總應(yīng)力σ?guī)缀跞煽紫端惺?。原?lái)位于土體顆粒間的靜止孔隙水壓力會(huì)突然增高,稱之為超孔隙水壓力。此時(shí)σ=μ,而有效應(yīng)力σ'=0。
在沉樁過(guò)程中,有小部分位于樁周圍的孔隙水,受樁擠壓產(chǎn)生超孔隙水壓力沿著水平方向涌入樁土界面這個(gè)通道排泄,而其他大部分孔隙水由于飽和軟黏土的滲透系數(shù)很小而無(wú)法及時(shí)排泄,形成超孔隙水壓力擠壓著周邊的土體——這就是沉樁擠土影響周邊環(huán)境的土力學(xué)基理。
隨著時(shí)間的推移,樁周邊孔隙水大部分向上向周邊慢慢遷離排泄,超孔隙水壓力才會(huì)慢慢消散,這時(shí)土體內(nèi)的有效應(yīng)力逐漸增大,使得土體顆粒逐漸相互靠近,土體開始慢慢固結(jié),強(qiáng)度逐漸提高了——這就是土體固結(jié)理論的基本概念。
樁在沉入土體中休止一段時(shí)間后土體開始重新固結(jié),土體強(qiáng)度(內(nèi)摩擦角φ和黏聚力C)逐漸提高,必然使樁側(cè)摩阻力和樁端阻力也隨之提高,從而樁的承載力也逐漸提高,說(shuō)明沉樁休止28天后其承載力基本上可以達(dá)到樁的極限承載力。
人們一般認(rèn)為,靜力壓樁將樁壓到設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高,這時(shí)候的最終壓力就是樁能承受的最大承載力——即樁的極限承載力。上面的靜載試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明,人們的這種看法普遍存在錯(cuò)誤。
a.在飽和軟土地基中,沉樁時(shí)土體受擠壓有一小部分孔隙水沿樁土界面冒泄至地面,消減了樁側(cè)摩阻力,致使靜壓樁終壓力不可能達(dá)到樁的極限承載力。
b.沉樁結(jié)束休止一段時(shí)間后,由于飽和土體超孔隙水壓力逐漸消散,土體有效應(yīng)力逐漸增大,樁周土體逐漸重新固結(jié),抗剪強(qiáng)度(ψ和C值)逐漸提高,必然使樁側(cè)摩阻力和樁端阻力也隨之提高,從而樁的承載力也逐漸提高了。
c.當(dāng)樁的休止期超過(guò)28天后,做靜載試驗(yàn)樁的承載力基本上可以達(dá)到極限值。
d.當(dāng)樁極限承載力達(dá)到樁設(shè)計(jì)承載力特征值的2倍時(shí),可以判定本工程樁的抗壓承載力是合格的?!?/p>