軟土地基樁基受力性狀和沉降特性試驗(yàn)與理論研究

【摘要】樁基礎(chǔ)作為一種比較常見的基礎(chǔ)型式，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)中，通過其在應(yīng)用過程中的實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，還存在著很多的問題，比如鉆孔應(yīng)力松弛、樁身質(zhì)量、樁端沉渣、樁側(cè)泥皮以及樁端持力層的擾動(dòng)等造成鉆孔灌注樁的承載力發(fā)生離散問題。下面文章就通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)與理論來分析軟土地基在豎向荷載的作用下，對(duì)其受力情況進(jìn)行分析和研究。

【關(guān)鍵詞】軟土地基；沉降；受力；試驗(yàn)

一、工程概況

寧波建龍鋼鐵有限公司1#焦?fàn)t基礎(chǔ)樁基工程，是由鞍山焦化耐火材料設(shè)計(jì)研究總院設(shè)計(jì)，二十冶與寧波勘察設(shè)計(jì)院巖土工程公司共同施工。在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，采用的是￠550預(yù)應(yīng)力混凝土型管樁，同時(shí)焦?fàn)t基礎(chǔ)樁的樁長(zhǎng)為59m，一共有166根；在焦?fàn)t兩側(cè)煙道的基礎(chǔ)樁樁長(zhǎng)是38m，一共有90根，其中長(zhǎng)度為59m的長(zhǎng)樁采取的施工工藝為打入法，而38m的短樁采取的是靜壓法施工工藝。此外單樁的極限承載力為6500KN，樁承載力特征值為3250KN，設(shè)計(jì)采用2750KN。

在長(zhǎng)樁與短樁靜壓施工完成后，再在基礎(chǔ)土方上正式進(jìn)行開挖，其基坑開挖的深度是4.3m，開挖的順序?yàn)橄葘⒈砻婧穸葹?.9m的回填塘渣層挖除，接著再開挖到距離樁頂標(biāo)高以上200mm位置，最后再采取人工開挖的方式，一直開挖到距離樁頂標(biāo)高以下大約200mm位置的基地標(biāo)高。在開挖幾天后，該施工場(chǎng)地的部分基礎(chǔ)樁出現(xiàn)了向西偏移的現(xiàn)象，其中最大的偏移為1095mm，最小的為670mm，其平均偏移為825mm。

由于該工程項(xiàng)目的工期較緊，為了縮短工期，壓縮處理事故的時(shí)間和減少其處理的費(fèi)用。針對(duì)這一問題，在施工過程中，對(duì)其采取了相應(yīng)的糾偏補(bǔ)強(qiáng)措施，并對(duì)糾偏后的樁基礎(chǔ)實(shí)施了試驗(yàn)，對(duì)樁基受力形狀和沉降特性進(jìn)行研究和分析。

二、樁基偏移原因與糾偏補(bǔ)強(qiáng)的措施

（一）樁基發(fā)生偏移的原因

在試驗(yàn)之前，首先對(duì)該現(xiàn)象發(fā)生的原因進(jìn)行了分析，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的因素主要有以下幾個(gè)：第一，基坑土方的開挖順序和運(yùn)土作業(yè)不夠合理，在開挖過程中，其間隔的時(shí)間較短，導(dǎo)致土體地基中因打樁所產(chǎn)生的土體應(yīng)力與超孔隙水壓力來不及消散，引發(fā)地基整體的內(nèi)部運(yùn)動(dòng)，繼而使土體內(nèi)工程樁發(fā)生比較大的位移。第二，在樁基施工中，由于施工現(xiàn)場(chǎng)回填塘渣層中含有較多的大石塊，使得在打樁中容易造成樁位發(fā)生偏差。第三，在挖土前，未及時(shí)在擬定挖土區(qū)域的周圍開挖一條應(yīng)力釋放溝，來消除土體應(yīng)力。同時(shí)在施工現(xiàn)場(chǎng)，沒有隔開施工區(qū)域和外界影響區(qū)域。

（二）糾偏補(bǔ)強(qiáng)措施

第一，用風(fēng)鎬將樁周圍已經(jīng)澆灌的這些混凝土墊層鑿除，按照樁位的偏差記錄將預(yù)應(yīng)力管樁糾偏受拉時(shí)候的受力點(diǎn)以及受力方向計(jì)算出來，同時(shí)沿著樁方向，在樁位旁邊布置相應(yīng)的卸土孔，其孔的布置呈品字形。

第二，沿著糾樁的方向，在施工基坑以外開挖2m深的溝，接著再用鋼繩所綁扎的枕木或者原木埋于此，并回填石塊與塘渣，使其作為地錨，為糾偏提供拉力作用點(diǎn)。

第三，用液壓鉆孔機(jī)在卸土孔中進(jìn)行鉆孔與取土，其取土的深度是16m，接著再利用全破碎自然造漿法把土體變?yōu)槟酀{，并將其排出。

第四，將一根長(zhǎng)為3m的鋼管插入到偏位樁樁孔中，并在其外包裹上橡膠片，防止在糾偏時(shí)對(duì)樁身造成損害。在鋼管距離其頂部大約1m位置設(shè)置止環(huán)，把鋼管固定于樁頂部，在第一節(jié)和第二節(jié)管樁間放一段￠219×12且長(zhǎng)為2m的鋼管，用鋼絲繩固定在上部牽引鋼管上，避免上下節(jié)管樁發(fā)生較大的錯(cuò)位。最后在牽引鋼管上將鋼絲繩套上，利用手拉葫蘆把綁扎在地錨上的鋼絲繩與牽引鋼管連接起來。

第五，利用受拉葫蘆對(duì)偏位樁施加拉力，在拉樁時(shí)，應(yīng)時(shí)常對(duì)樁頂部水平度進(jìn)行測(cè)量，一直到偏位樁的樁頂面水平。接著把樁和其周圍附近間的間隙填滿，其填隙的材料為黃砂，等樁逐漸拉緊受力狀態(tài)下保持穩(wěn)定以后，再將拉力卸去。

三、軟土地基樁基受力形狀與沉降特性試驗(yàn)

在糾偏工作結(jié)束后，由浙江大學(xué)土木工程測(cè)試中心對(duì)糾偏加固以后的工程樁實(shí)施了試驗(yàn)。在試驗(yàn)過程中，選用了三根試驗(yàn)樁，其樁號(hào)分別為：32#、67#、77#。這三根樁都是長(zhǎng)59m且￠550×125的厚壁預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管樁，其試驗(yàn)檢測(cè)情況如下：

第一，67#樁的試驗(yàn)。當(dāng)施加第一級(jí)荷載840KN的時(shí)候，樁頂沉降量是0.6mm；當(dāng)加載至第五級(jí)荷載2520KN的時(shí)候，樁頂?shù)某两盗渴?.11mm；接著再繼續(xù)進(jìn)行荷載的加載。在卸載以后，測(cè)得樁頂?shù)幕貜椓渴?.56mm，同時(shí)樁頂?shù)臍堄嘧冃螢?.00mm，在糾偏之前該樁是Ⅱ類樁，在糾偏以后，該樁仍舊是Ⅱ類樁。

第二，32#樁的試驗(yàn)。在施加到第八級(jí)荷載3780KN的時(shí)候，樁頂?shù)某两盗渴?.15mm，其水平位移是16.82mm。隨著荷載的持續(xù)加大，樁水平位移也在持續(xù)增大。在加載3880KN荷載大約近兩個(gè)小時(shí)后，樁頂?shù)某两盗刻幱谝环N穩(wěn)定的狀態(tài)，若再繼續(xù)加載，樁頂就會(huì)處于一種失穩(wěn)的狀態(tài)。因此為了避免樁身受到破壞，在加到3880KN荷載的時(shí)候，就可停止加載。而樁也由糾偏之前的Ⅱ類樁轉(zhuǎn)變成為了Ⅰ類樁。

第三，77#樁的試驗(yàn)。當(dāng)施加到第七級(jí)3360KN荷載的時(shí)候，樁頂?shù)某两盗渴?.72mm，且其水平位移是8.43mm。在加載了15min的3780KN荷載時(shí)，樁水平位移持續(xù)增加，達(dá)到了12.47mm，同時(shí)開始呈現(xiàn)了一種不穩(wěn)定的趨勢(shì)。為了避免樁發(fā)生水平向破壞，在此時(shí)停止了荷載的施加，而樁也從糾偏之前的Ⅱ類樁轉(zhuǎn)變成為了Ⅰ類樁。

四、試驗(yàn)結(jié)論以及其對(duì)糾偏補(bǔ)強(qiáng)措施的影響

通過上述的這些試驗(yàn)資料來看，可以得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：第一，67#樁因其樁身的傾斜率小，在施加豎向荷載的時(shí)候，樁頂未發(fā)生比較大的水平位移，對(duì)此，地基承載力可得到充分發(fā)揮。第二，32#樁、77#樁身傾斜率較大，在進(jìn)行豎向荷載施加的時(shí)候，就會(huì)發(fā)生較大水平位移，在此時(shí)地基承載力就不能得到發(fā)揮，根據(jù)這一內(nèi)容可以判斷樁承載力主要是由傾斜樁身的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度所控制的，樁身越傾斜，其承載力也就越低。

根據(jù)這些結(jié)論，在該工程中進(jìn)行糾偏補(bǔ)強(qiáng)后，應(yīng)該用碎石來回填基坑，接著再實(shí)施補(bǔ)樁。補(bǔ)樁采用的材料為預(yù)應(yīng)力管樁，一共補(bǔ)樁134根，具體情況如下：焦?fàn)t基礎(chǔ)一共補(bǔ)樁107根、操作臺(tái)和分煙道基礎(chǔ)一共補(bǔ)樁20根、推焦機(jī)基礎(chǔ)一共補(bǔ)樁7根。此外，還應(yīng)該采用深層水泥攪拌樁處理方式，提高樁水平抗力。

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