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科研成果

关于挤土负效应技术

文字:[大][中][小] 手机页面二维码 2017/7/19     浏览次数:    

  由于改良型CFG桩不取土,在一般土层中对土层产生机密压的效果,可以提高承载性能,在特殊土层如淤泥中则可能产生挤土负效应,导致缩径断桩等工程隐患和事故。本文介绍一种既保留改良型CFG桩高承载力又避免挤土著土负效应的施工技术。

  挤土负效应产生的原因:

  麻省理工学院Baligh教授对桩的挤土效应作了大量研究后提出:在径向,土体的变形是单调向外侧挤压而不发生回转;在竖向,土体的变形是先沿贯入方向向下发展,而后在经过桩端后转向朝上,且这种变形折返的发生范围很大。这就是土体位移学说。工程中,土体的径向位移容易导致偏桩,竖向位移则容易导致断桩,浮桩。他还根据实验数据指出院,硬粘土,沙土等灵敏土的土体位移不明显,其挤土效应一般不会对工程产生危害;淤泥,饱和粘土等灵敏土的土体位移较明显,需要研究如何避免在这种灵敏土层施工产生的挤土效应。

此外,成桩过程中钻具对土体的挤压也会造成超孔隙水压力上升,这是挤土负效应的另一大诱因。

  常用技术:

  预防和减轻挤土效应的方法很多,常用的如设计蔬桩基础,预引孔,砂井排水,挖防护沟,打钢板桩屏蔽,降低成桩速率等。但总的来看,还没有哪些方法兼顾效果,成本和工期。

  避免挤土负效应技术:

  在成桩进土体的轴向和径向位移均呈现出一定的规律,这是由土体中径向方的约束刚度有关的。土体的径约束刚度在统一深度的不同水平位置差别不大,一般不会存在使土体位移方向改变的刚性约束;而土体的轴向约束刚度在同一水平位置的不同深度差别巨大,常见的情况是上软下硬,土体往下位移到约束刚度足够大的某一硬层时,土体位移就会受到明显的约束。

  根据这一原理,在径向认为增加一个刚度足够大的约束体。

  在桩位外围增设完整约束面(如厚度足够的钢管),这个约束面相对于周围土体为刚性,直径段大于桩径,长度小于螺杆桩机钻具长度(或至少大于需处理的特殊土层厚度),由于存在刚性水平约束,土体在约束面内无法向外位移,根据土体位移学说,土体位移将转向约束面的上,下两个开口。由于下开口处覆土荷载较大,土体位移也几乎不会向下转向,只有向上开口处的自由端转向。

  也就是说,工程上可以采用钻具与钢管同时植入钢管,在钢管中钻孔成桩的方法实现这一技术。这种方法对土体位移方向进行“引导”,利用部分取土的方法避免挤土负效应。钢管拔出后,原来在钢管内的土体所受到的挤压应力会慢慢向周围扩散,但这种扩散是以缓慢变为主,不会形成挤土负效应。

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