施工順序?qū)ξ⑿弯摴軜都庸碳扔谢A(chǔ)變形的影響試驗(yàn)研究

摘要：微型鋼管樁由于具有施工效率高、對(duì)周圍環(huán)境友好等技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于既有建筑物的增層改造、加固及糾偏工程中。施工順序會(huì)影響加固或糾偏效果，甚至影響建筑物的安全，然而圍繞施工順序?qū)ξ⑿弯摴軜都庸碳扔谢A(chǔ)的變形特性影響的研究仍相對(duì)不足?；谕该魍敛牧虾土Ｗ訄D像測(cè)速（Particle Image Velocimetry，PIV）處理技術(shù)，開展不同沉樁順序（逆時(shí)針、順逆時(shí)針結(jié)合、Z字形及對(duì)稱形）下既有基礎(chǔ)微型樁加固的可視化模型試驗(yàn)，分析加固過程引起的樁周土體位移場(chǎng)變化，以及不同沉樁加固順序?qū)扔谐信_(tái)的影響規(guī)律，并確定最優(yōu)的加固方案。結(jié)果表明，在試驗(yàn)條件下，承臺(tái)面下方的樁對(duì)樁周的土體有擠密作用，在承臺(tái)周邊壓樁時(shí)，承臺(tái)面下方的樁周圍土體位移較小，相對(duì)于無承臺(tái)情況影響范圍縮小42%，最大位移縮小36%；對(duì)稱加固順序相對(duì)最優(yōu)，施工過程中對(duì)既有基礎(chǔ)的抬升位移僅為最不利加固順序時(shí)的56%。

關(guān)鍵詞：既有基礎(chǔ)；微型鋼管樁；透明土；加固順序；位移場(chǎng)

中圖分類號(hào)：TU478" " "文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " "文章編號(hào)：2096-6717（2024）04-0100-09

Experimental study on influence of construction sequence on deformation of existing foundation reinforced with micropile

LIU Jiangtao1， LI Cunjun1， YU Jianghua2， ZHANG Yanhong1， ZHANG Chunbin1， KONG Gangqiang2

（1. China Railway （Shanghai） Investment Group Co.， Ltd.， Shanghai 201101， P. R. China； 2. Key Laboratory of Ministry of Education for Geomechanics and Embankment Engineering， Hohai University， Nanjing 210098， P. R. China）

Abstract： Micro steel pipe pile is widely used in the reconstruction， reinforcement and rectifying of existing buildings considering that it is of high construction efficiency and environmentally friendly. The construction sequence would influence the effect of reinforcement or rectification and even the safety of the building. However， the research about" influence of the construction sequence on displacement of the existing foundation reinforced by micro steel pipe piles is still relatively insufficient. Based on transparent soil material and particle image velocimetry （PIV） technology， this study performed the visual model test of reinforcing existing foundation via micro piles in different sinking orders （counterclockwise type， combined clockwise and counterclockwise type， Z type and symmetrical type）， analyzed the displacement field of soil caused and the influence of different sinking orders on the cushion cap， pointed out the optimal strengthening scheme. The results indicate that under the test conditions， the pile under the cushion cap had a compacting effect on the surrounding soil. When the pile sanked around the cushion cap， the soil displacement around was less significant， and the soil disturbance zone was reduced by 42%， and the maximum displacement was reduced by 36% compared with the case of no cushion cap. The symmetrical reinforcement sequence was optimal， considering that the lifting displacement was only reduced by half.

Keywords： existing foundation； micropile； transparent soil； reinforcement sequence； displacement field

既有建筑物在使用過程中因改變建筑物的使用功能或者受環(huán)境的影響，如增加荷載、改擴(kuò)建、新建地下工程等，需要對(duì)原有基礎(chǔ)進(jìn)行加固，以達(dá)到滿足安全性的要求[1-3]。微型鋼管樁因其貫入性能優(yōu)越、搬運(yùn)與堆放操作容易、豎向及水平向承載力大等技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于建筑物既有基礎(chǔ)加固工程應(yīng)用中[4]。Cadden等[5]發(fā)現(xiàn)微型樁摩阻力的分配將因土層土質(zhì)條件、樁身自身剛度和樁土接觸情況不同而異。劉小麗等[6]以微型鋼管樁-噴錨聯(lián)合支護(hù)的巖石基坑工程為對(duì)象，通過數(shù)值模擬分析了微型鋼管樁在巖石基坑支護(hù)中的作用機(jī)制。唐咸遠(yuǎn)等[7]通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，不同標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算的極限承載力和抗彎剛度與試驗(yàn)所得的相差較大。呂凡任等[8]、Fiscina等[9]分別在軟土和熱帶紅土中開展了微型樁的抗壓和抗拔承載特性現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，分析了其荷載沉降規(guī)律和傳力機(jī)理。楊漢臣[10]系統(tǒng)分析了微型鋼管樁的加固作用機(jī)理，并提出一套設(shè)計(jì)計(jì)算方法。學(xué)者們針對(duì)微型鋼管樁加固性能開展的研究較多[11-12]，但關(guān)于微型鋼管樁不同加固順序產(chǎn)生的擠土效應(yīng)研究較少。

可視化透明土試驗(yàn)技術(shù)是通過利用人工合成透明土材料和粒子圖像測(cè)速（Particle Image Velocimetry，PIV）技術(shù)實(shí)現(xiàn)土體內(nèi)部變形的觀測(cè)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)土體內(nèi)部位移場(chǎng)、滲透滲流、土體強(qiáng)度、三維變形等問題的可視化研究[13-14]。夏元友等[15]采用透明土材料，通過物理模型試驗(yàn)研究了錨桿拔出機(jī)理。梁越等[16]基于透明土原理，結(jié)合粒子圖像測(cè)速技術(shù)，揭示孔隙液體的流動(dòng)特性。王壯等[17]基于透明土技術(shù)，對(duì)巖邊坡滑移機(jī)理進(jìn)行了模型試驗(yàn)研究?？拙V強(qiáng)等[18-19]探討了透明土材料與天然砂土物理力學(xué)特性的相似性，并開展了基礎(chǔ)研究和相關(guān)巖土可視化實(shí)踐應(yīng)用。相關(guān)研究充分驗(yàn)證了采用透明土試驗(yàn)技術(shù)研究相關(guān)巖土工程中結(jié)構(gòu)與土體相互作用機(jī)理的有效性；然而，既有研究中很少涉及微型鋼管樁加固既有基礎(chǔ)。

微型鋼管樁在加固既有基礎(chǔ)過程中會(huì)產(chǎn)生明顯的擠土效應(yīng)，進(jìn)而對(duì)既有基礎(chǔ)和先前壓入的樁產(chǎn)生一定的影響，不同的加固順序產(chǎn)生的擠土效應(yīng)不同。傳統(tǒng)的試驗(yàn)研究難以對(duì)土體周圍的位移場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，因此，筆者基于透明土材料和數(shù)字圖像處理技術(shù)，開展對(duì)稱和非對(duì)稱加固順序下承臺(tái)變形及樁周土體位移場(chǎng)的可視化模型試驗(yàn)，探討不同位置沉樁及不同加固順序?qū)扔谢A(chǔ)的影響規(guī)律，并提出最優(yōu)的加固方案。

1 模型試驗(yàn)概況

1.1 依托工程簡(jiǎn)介

以河南理工大學(xué)（南校區(qū)）鍋爐房基礎(chǔ)加固工程項(xiàng)目為依托，由于建筑功能改變，增加兩層樓板，上部荷載增加，故采用微型鋼管樁進(jìn)行既有基礎(chǔ)加固?，F(xiàn)場(chǎng)微型鋼管樁加固過程照片如圖1所示。

現(xiàn)場(chǎng)兩種加固順序分別如圖2（a）、（b）所示，圖中中心灰色方塊為既有基礎(chǔ)的承臺(tái)，在既有承臺(tái)的基礎(chǔ)周圍布置8根微型鋼管樁，并與新建的承臺(tái)（圖中藍(lán)色部分）整體澆筑在一起構(gòu)成基礎(chǔ)，以此提高建筑物基礎(chǔ)的承載力。圖2中紅色字體表示既有承臺(tái)上部柱體相對(duì)的4個(gè)面，外圍序號(hào)為壓樁加固順序，既有基礎(chǔ)1的壓樁加固順序是逆時(shí)針，既有基礎(chǔ)2的壓樁加固順序?yàn)轫樐鏁r(shí)針結(jié)合，因?yàn)樵谶厴段恢锰幱凶璧K，在第3根樁壓樁完成后無法按照逆時(shí)針順序繼續(xù)壓樁，第4根樁在第3根樁的對(duì)角位置壓樁，之后按順時(shí)針加固順序壓樁。

1.2 模型試驗(yàn)工況設(shè)計(jì)

按照現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工順序開展模型試驗(yàn)，并進(jìn)行兩組與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)不同的加固順序。參考相關(guān)文獻(xiàn)[20-21]，盡可能減小加固順序?qū)扔谢A(chǔ)的影響，分別采用工程中常用的Z型加固順序和對(duì)稱加固順序，Z型加固順序和對(duì)稱型加固順序分別如圖2（c）和（d）所示。

模型試驗(yàn)的模型槽、模型樁和模型承臺(tái)均為無色透明的有機(jī)玻璃材質(zhì)，微型鋼管樁和既有承臺(tái)下端灌注樁均按照1：50相似比進(jìn)行縮尺，微型鋼管樁樁長(zhǎng)為13 m，縮小后為26 cm，樁徑為159 mm，縮小后樁徑為4 mm，但受加工條件的限制，采用樁長(zhǎng)26 cm樁徑為1 cm的模型樁。既有承臺(tái)下端灌注樁樁長(zhǎng)為8 m，樁徑為0.8 m，經(jīng)過縮尺考慮，實(shí)際加工條件承臺(tái)下端模型樁的樁長(zhǎng)為16 cm，樁徑為2 cm，將試驗(yàn)中的模型樁在樁頭位置打磨成圓錐狀以與實(shí)際工程保持一致。模型槽尺寸為180 mm×180 mm×260 mm，壁厚為5 mm?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中微型鋼管樁距離土體邊界為1.2 m，約為7D（D為樁徑），故模型試驗(yàn)的模型樁距離模型槽邊界按照原有模型樁相似比應(yīng)該為28 mm（取30 mm），模型承臺(tái)的長(zhǎng)和寬均為120 mm。

研究加固順序?qū)扔谐信_(tái)的樁周土體位移場(chǎng)變化，首先需要得到壓樁過程中土體的散斑場(chǎng)，而散斑場(chǎng)的照片是通過CCD相機(jī)拍攝激光入射透明土中那個(gè)面得到的，在考慮實(shí)際工程壓樁順序的基礎(chǔ)上，根據(jù)對(duì)稱性選取兩個(gè)具有代表性的激光入射面。激光入射面1為承臺(tái)的某一邊，選擇承臺(tái)其中的一邊即可以代表其他3邊樁周土體的位移場(chǎng)的變化；激光入射面2為經(jīng)過承臺(tái)面下方的樁的一個(gè)面，通過入射面2的壓樁過程，可以得到下端樁的基礎(chǔ)對(duì)稱壓樁的土體位移場(chǎng)的變化，激光入射面1、2示意圖如圖3所示。

針對(duì)這兩個(gè)激光入射面，分析4種壓樁工況下樁周土體位移場(chǎng)的變化。第1種工況（單壓1根樁）對(duì)應(yīng)的是激光入射面1中間的樁，第2種工況對(duì)應(yīng)的是激光入射面1的3根樁從左至右連壓，第3種工況對(duì)應(yīng)的是激光入射面1兩側(cè)的兩根樁從左至右連壓，第4種工況對(duì)應(yīng)的是激光入射面2兩側(cè)的兩根樁從左至右連壓，不論以何種工況沉樁，原承臺(tái)面下方的樁即既有基礎(chǔ)是始終存在的。

1.3 試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)材料

試驗(yàn)裝置與設(shè)備如圖4所示，沉樁過程由電機(jī)提供穩(wěn)定轉(zhuǎn)速帶動(dòng)壓桿移動(dòng)，壓桿升降范圍為0～200 mm，壓力范圍為0～5 000 N，壓桿移動(dòng)速度范圍為0～5 mm/s。CCD高速工業(yè)數(shù)字相機(jī)的分辨率為1 280×960，采用幀曝光方式，幀數(shù)為15，曝光時(shí)間為100 μs～30 s，像元大小為4.65 μm×4.65 μm。采用的人工合成透明土選用折射率為1.458 5、相對(duì)密實(shí)度為60%的熔融石英砂，試驗(yàn)孔隙液體選用正12烷和15號(hào)白油按質(zhì)量比4：1混合調(diào)配而成，利用阿貝折射儀測(cè)定液體折射率，使其與熔融石英砂的折射率一致。粒徑為0.5～1.0 mm，比重為2.186，最小干密度為0.97 g/cm3，最大干密度為1.274 g/cm3，直剪試驗(yàn)所得干樣內(nèi)摩擦角為37.3°，油樣內(nèi)摩擦角為38.3°，透明土試樣物理力學(xué)性質(zhì)詳見文獻(xiàn)[18]。熔融石英砂和配制的透明土如圖5所示。

模型試驗(yàn)的目的是得到壓樁加固過程對(duì)承臺(tái)的位移的影響，基于透明土和PIV技術(shù)只可以得到承臺(tái)4個(gè)面中的2個(gè)相對(duì)面上所標(biāo)記的點(diǎn)的位移變化，而無法得到承臺(tái)4個(gè)面的位移變化，故試驗(yàn)采用標(biāo)記法測(cè)量承臺(tái)位移變化。具體方法是將細(xì)鋼絲和承臺(tái)上部綁扎在一起，再利用鋼絲的易彎曲特性將其繞過壓樁孔，與承臺(tái)面相垂直伸出，為了使鋼絲可以反映承臺(tái)每條邊中間點(diǎn)的沉降變化，用鋼絲將伸出的鋼絲固定在承臺(tái)中間壓樁孔位置，綁扎效果見圖6。為了使讀數(shù)更加準(zhǔn)確，靠近伸出的鋼絲位置貼上刻度尺，這樣可以減少讀數(shù)的誤差。通過這種方法，承臺(tái)每個(gè)面的位移變化都可以通過與承臺(tái)中間所固定的鋼絲位置讀出。

1.4 試驗(yàn)過程

按照模型試驗(yàn)需求配制好透明砂土，對(duì)土體進(jìn)行壓實(shí)，之后確定透明槽、激光器、CCD相機(jī)、沉樁加載儀在光學(xué)平臺(tái)上的相對(duì)位置。打開激光器，調(diào)節(jié)功率并檢驗(yàn)其與透明土體相互作用形成的散斑場(chǎng)切面的清晰度與均勻性，然后調(diào)整激光角度，使切面垂直入射并通過模型樁中心線。打開CCD相機(jī)，先大概調(diào)整CCD相機(jī)與模型槽之間的距離，使CCD相機(jī)正對(duì)模型槽，之后調(diào)整CCD相機(jī)焦距以獲得較好的視場(chǎng)，并能拍攝整個(gè)壓樁畫面。將沉樁加載儀的靜壓樁速率調(diào)至試驗(yàn)需要的速率，同時(shí)通過圖像采集軟件控制CCD相機(jī)連續(xù)拍攝沉樁過程。壓樁完成后，通過粒子圖像處理軟件PIV-view2分析獲得的壓樁過程圖片，得到壓樁過程中不同時(shí)刻的樁周土體的位移場(chǎng)變化，同時(shí)在對(duì)應(yīng)的工況中記錄既有承臺(tái)4個(gè)面位移的變化。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 加固過程對(duì)樁周土體的影響

通過透明土模型試驗(yàn)得到單壓一根樁時(shí)壓樁加固過程中樁周土體位移場(chǎng)變化圖如圖7所示，圖7右上角有一個(gè)代表位移矢量大小為1 mm的箭頭，圖中各個(gè)位置的位移矢量大小可通過與1 mm箭頭長(zhǎng)度的比值來確定，箭頭越長(zhǎng)，矢量越大。隨著壓樁深度的增加，壓樁對(duì)樁端下部土體的影響范圍從2D擴(kuò)大到6D以上，土體的位移也隨之增大，最大位移為2.2 mm，位于樁端下方靠近樁體3D距離處；樁端土體的位移明顯，靠近樁端下層的土體開始主要向下移動(dòng)，隨著壓樁深度的增加，靠近樁端下層土體開始向右移動(dòng)且位移逐漸增大，遠(yuǎn)離樁端下層的土體因?yàn)閿D密效應(yīng)開始向兩邊移動(dòng)；隨著靠近樁端下層的土體往下移動(dòng)，遠(yuǎn)離樁端下層的土體受到擠壓作用產(chǎn)生較小向上的位移。

樁端正下方土體受到樁端向下的擠壓作用，這個(gè)作用可以將其看作集中力，樁端正下方D范圍以內(nèi)的土體以向下移動(dòng)為主。樁端在D范圍以外的左右側(cè)土體以向左和向右移動(dòng)為主，此范圍內(nèi)的土體主要受到樁端D范圍內(nèi)的土體下移的擠壓作用而向左、右移動(dòng)，此時(shí)樁端D范圍外的土體可視為受到分布荷載的作用。壓樁時(shí)樁側(cè)土體的位移并不明顯，因?yàn)樵囼?yàn)樁材料是有機(jī)玻璃，樁身過于光滑，與土體的摩擦較小，故樁側(cè)的土體位移較小。

研究激光入射面1連壓3根樁加固順序的位移場(chǎng)變化圖如圖8所示，研究激光入射面1連壓2根樁加固順序的位移場(chǎng)變化圖如圖9所示，研究激光入射面2連壓2根樁加固順序的位移場(chǎng)變化圖如圖10所示。根據(jù)激光入射面1連壓3根樁位移場(chǎng)變化圖，當(dāng)壓入邊側(cè)樁時(shí)，樁端下層的土體開始主要向下移動(dòng)，隨后靠近樁端下層土體開始向右移動(dòng)，位移逐漸增大最后向上移動(dòng)，位移場(chǎng)變化范圍距離槽底4D，最大位移為2.3 mm，位于樁端正下方的土體處。當(dāng)壓入中間樁時(shí)，樁端土體向兩側(cè)移動(dòng)，且向右移動(dòng)的位移較大，并沒有向上移動(dòng)，位移場(chǎng)變化范圍距離槽底3D，此時(shí)最大位移為2.2 mm，位于樁端下方靠近樁體3D距離處。當(dāng)壓入右邊樁，樁端土體向兩側(cè)移動(dòng)，且向左移動(dòng)的位移較大，并沒有向上移動(dòng)，位移場(chǎng)變化范圍距離槽底2D，最大位移為2.1 mm，位于第2根樁與第3根樁之間的槽底處。壓樁過程中，樁端土體被逐漸擠密，樁端土體都向土體密度較低處移動(dòng)且位移越來越小，每根樁引起的土體位移呈現(xiàn)出逐漸減小的趨勢(shì)。

兩根樁連壓時(shí)，第2根樁沉樁結(jié)束后土體的最大位移為2.2 mm，位于第1根樁的樁端下方。根據(jù)對(duì)比激光入射面1連壓兩根樁加固順序和連壓3根樁加固順序，當(dāng)不存在中間樁壓右邊樁時(shí)，樁端左側(cè)土體向左移動(dòng)且在中間位置向上移動(dòng)，最左端土體向上移動(dòng)，此時(shí)壓右邊樁對(duì)底端土體位移場(chǎng)影響明顯；當(dāng)存在中間樁壓右邊樁時(shí)，樁端左側(cè)土體僅向左移動(dòng)且只影響中間位置，對(duì)中間樁左側(cè)土體不產(chǎn)生影響，中間樁對(duì)透明槽中間土體有擠壓作用，減弱了壓右邊樁對(duì)底端土體的影響。

當(dāng)對(duì)激光入射面2進(jìn)行兩根樁連壓時(shí)，由于存在既有承臺(tái)面下方的樁，第2根樁的沉入對(duì)第1根沉入樁體周圍的土體幾乎沒有影響，兩根沉樁引起的最大土體的位移均為1.4 mm。通過對(duì)比激光入射面1連壓兩根樁加固順序和激光入射面2連壓兩根樁加固順序，得到當(dāng)中間位置存在承臺(tái)面下方的樁時(shí)，整個(gè)位移場(chǎng)的平均位移較小且壓樁時(shí)位移場(chǎng)發(fā)生改變的區(qū)域較小，說明當(dāng)對(duì)稱壓樁中間存在承臺(tái)面下方的樁時(shí)，樁周圍的土體會(huì)被擠密，樁周圍土體在同樣力作用下位移較小，影響的范圍縮小了42%，由12D變?yōu)?D，縮小42%，土體的最大位移縮小了36%，由2.2 mm變?yōu)?.4 mm。

2.2 加固順序?qū)扔谢A(chǔ)的影響

逆時(shí)針加固順序下承臺(tái)的位移變化圖如圖11所示，根據(jù)圖11可得，在加固過程中，柱1面最大抬升位移為1.5 mm，從壓第1根樁開始，到壓第2根樁結(jié)束，壓第1根樁抬升位移最大；柱1面最大下降位移為0.8 mm，從壓第4根樁到壓第5根樁結(jié)束，壓第4根樁下降的位移最大。柱2面最大抬升位移為2.0 mm，從壓第1根樁到壓第1根樁結(jié)束。柱3面最大抬升位移為2.0 mm，從壓第1根樁到壓第1根樁結(jié)束。柱4面最大抬升位移為2.0 mm，從壓第1根樁到壓第5根樁結(jié)束，壓第5根樁抬升的位移最大。

順逆時(shí)針結(jié)合加固順序下承臺(tái)的位移變化圖如圖12所示，根據(jù)圖12可得，在加固過程中，柱1面最大抬升位移為2.4 mm，從壓第1根樁開始，到壓第6根樁結(jié)束，壓第4根樁抬升位移最大。柱2面最大抬升位移為2.0 mm，從壓第1根樁到壓第7根樁結(jié)束，壓第5根樁抬升的位移最大。柱3面最大抬升位移為1.0 mm，從壓第2根樁到壓第2根樁結(jié)束；柱3面最大下降位移為0.5 mm，從壓第4根樁到壓第6根樁結(jié)束，壓第4根樁下降的位移最大。柱4面最大抬升位移為2.4 mm，從壓第1根樁到壓第5根樁結(jié)束，壓第1根樁抬升的位移最大。

Z字形加固順序下承臺(tái)的位移變化圖如圖13所示，根據(jù)圖13可得，在加固過程中，柱1面位置基本不變；柱2面最大抬升位移為1.7 mm，從壓第5根樁到壓第5根樁結(jié)束，柱2面最大下降位移為1 mm，從壓第2根樁到壓第3根樁結(jié)束，壓第2根樁和壓第3根下降位移相同；柱3面最大抬升位移為2.2 mm，從壓第3根樁到壓第7根樁結(jié)束，每根樁抬升的位移基本相同；柱3面最大抬升位移為0.5 mm，從壓第1根樁到壓第2根樁結(jié)束；柱4面最大抬升位移為1.8 mm，從壓第2根樁到壓第3根樁結(jié)束，壓第3根樁抬升的位移最大。

對(duì)稱加固順序下承臺(tái)的位移變化圖如圖14所示，根據(jù)圖14可得，在加固過程中，柱1面最大抬升位移為0.8 mm，從壓第6根樁到壓第7根樁結(jié)束，壓第6根樁抬升位移最大；柱2面最大抬升位移為1.0 mm，從壓第1根樁到壓第3根樁結(jié)束，壓第3根樁抬升位移最大，柱2面最大下降位移為0.5 mm，從壓第4根樁到壓第4根樁結(jié)束；柱3面最大抬升位移為0.9 mm，從壓第3根樁到壓第5根樁結(jié)束，壓第3根樁抬升的位移最大；柱4面最大抬升位移為1.4 mm，從壓第4根樁到壓第5根樁結(jié)束，壓第4根樁抬升的位移最大。

在逆時(shí)針加固順序中壓樁3和樁5，在順逆時(shí)針結(jié)合加固順序中壓樁2、樁4和樁6，在Z型加固順序中壓樁1、樁3和樁8得出，當(dāng)壓樁在邊角位置時(shí)，靠近壓樁位置與承臺(tái)相鄰的兩個(gè)面都抬升，而與壓樁位置相對(duì)的兩個(gè)面下降。在逆時(shí)針加固順序中壓樁2和樁4，在順逆時(shí)針結(jié)合加固順序中壓樁7，在Z型加固順序中壓樁7，在對(duì)稱加固順序中壓樁2和樁4可以得出，當(dāng)壓樁在中間位置時(shí)，靠近壓樁位置的承臺(tái)面抬升，而與壓樁位置相對(duì)的承臺(tái)面下降，其他兩個(gè)面略有抬升。

在逆時(shí)針加固順序中，4個(gè)面最大抬升位移為2.5 mm，在順逆時(shí)針結(jié)合加固順序中，4個(gè)面最大抬升位移為2.4 mm，在Z型加固順序中，4個(gè)面最大抬升位移為1.7 mm，在對(duì)稱加固順序中，4個(gè)面最大抬升位移為1.4 mm。在不同的沉樁順序下承臺(tái)的4個(gè)面的抬升位移不同，在順逆時(shí)針結(jié)合加固順序中，承臺(tái)4個(gè)面位移變化最大；在對(duì)稱型加固順序中，承臺(tái)4個(gè)面位移變化最?。坏玫匠信_(tái)在對(duì)稱壓樁加固順序抬升位移最小，僅為最不利加固順序的抬升位移的56%。

通過4組承臺(tái)位移變化圖可知，逆時(shí)針加固順序下位移變化曲線和順逆時(shí)針結(jié)合加固順序下位移變化曲線陡降明顯，承臺(tái)抬升明顯，而Z型加固順序位移變化曲線下降趨勢(shì)較緩，承臺(tái)抬升較明顯，對(duì)稱加固順序下位移變化曲線變化趨勢(shì)最緩，承臺(tái)的抬升下降位移較小。承臺(tái)抬升的位移變化是由于壓樁過程對(duì)土體的擠壓作用，上部土體產(chǎn)生土拱效應(yīng)，逆時(shí)針加固順序?qū)ν馏w的擠壓作用最顯著，對(duì)稱加固順序?qū)ν馏w的擠壓作用較逆時(shí)針加固順序減弱很多，對(duì)稱加固順序是更合理的加固順序。

逆時(shí)針、順逆時(shí)針結(jié)合和Z型加固都是先壓邊角樁，再壓中間樁，對(duì)稱加固是先壓中間樁，再壓邊角樁，通過試驗(yàn)的承臺(tái)位移變化曲線可知，在前3組加固順序中，先壓邊角樁時(shí)，承臺(tái)相鄰的面抬升明顯，再壓中間樁抬升很小或位置幾乎不變，但在對(duì)稱加固順序下先壓入中間樁時(shí)，承臺(tái)相鄰面抬升明顯，再壓入邊角樁也存在較大抬升，故在邊角位置壓樁和中間位置壓樁對(duì)承臺(tái)位移的影響并不相同，在邊角位置壓樁對(duì)承臺(tái)的位移影響范圍大于在中間位置壓樁，且會(huì)對(duì)后來壓樁對(duì)承臺(tái)的作用產(chǎn)生影響。

3 結(jié)論

基于透明土和PIV技術(shù)，開展了微型鋼管樁加固既有基礎(chǔ)過程中樁周土體位移場(chǎng)的可視化研究，以及4種代表性加固順序?qū)υ信_(tái)位移影響的試驗(yàn)，得到如下結(jié)論：

1）沉樁過程中，靠近樁端下層的土體開始主要向下移動(dòng)，隨著壓樁深度的增加，逐漸向兩側(cè)移動(dòng)且向兩側(cè)移動(dòng)的沉降緩慢增大，對(duì)樁端下部土體的影響范圍也從2D擴(kuò)大到6D以上，且樁端土體的沉降隨之增大，最大位移位于樁端下方靠近樁體3D距離處，隨著靠近樁端下層土體往下移動(dòng)，遠(yuǎn)離樁端下層的土體受到擠壓作用而產(chǎn)生較小向上的位移。

2）承臺(tái)面下方的樁對(duì)樁周的土體有擠密作用，在承臺(tái)周邊壓樁時(shí)，承臺(tái)面下方的樁周圍土體位移較小，影響的范圍由12D變?yōu)?D，縮小42%，土體的最大位移縮小了36%，由2.2 mm變?yōu)?.4 mm；通過激光入射面1連壓3根樁加固順序位移場(chǎng)變化圖，對(duì)比壓入不同位置的樁時(shí)，隨著不斷壓樁，樁端土體被壓密，樁端土體不再向上移動(dòng)，土體受到壓樁影響的范圍由4D變?yōu)?D，影響范圍縮小50%。

3）當(dāng)壓樁在邊角位置時(shí)，靠近壓樁位置相鄰的兩個(gè)面抬升，另外兩個(gè)面下降；當(dāng)壓樁在中間位置時(shí)，此時(shí)靠近壓樁位置的承臺(tái)面抬升，與壓樁位置相對(duì)的承臺(tái)面下降，另外兩個(gè)面略有抬升；在邊角位置的壓樁對(duì)承臺(tái)的位移影響范圍大于在中間位置的壓樁。

4）在4種加固順序中，最不利加固順序?yàn)槟鏁r(shí)針加固順序，最優(yōu)加固順序?yàn)閷?duì)稱形加固順序，最優(yōu)加固順序的抬升位移僅為最不利加固順序的抬升位移的56%。

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（編輯" 胡玲）

收稿日期：2022?01?10

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金（52027812）

作者簡(jiǎn)介：劉江濤（1980- ），男，高級(jí)工程師，主要從事工程結(jié)構(gòu)研究，E-mail：260386328@qq.com。

通信作者：孔綱強(qiáng)（通信作者），男，博士，教授，E-mail：gqkong1@163.com。

Received： 2022?01?10

Foundation item： National Natural Science Foundation of China （No. 52027812）

Author brief： LIU Jiangtao （1980- ）， senior engineer， main research interest： engineering structure， E-mail： 260386328@qq.com.

corresponding author：KONG Gangqiang （corresponding author）， PhD， professor， E-mail： gqkong1@163.com.