1引言
PHC管樁以其單樁承載力高、質(zhì)量穩(wěn)定可靠、應(yīng)用范圍廣、施工速度快等優(yōu)點(diǎn)，最近在工業(yè)與民用建筑中逐步得到了應(yīng)用和推廣。PHC管樁屬于擠土樁，在沉樁過程中會對周圍的土體產(chǎn)生推擠，特別是在淤泥質(zhì)黏土區(qū)沉樁會在土體內(nèi)產(chǎn)生較大的超孔隙水壓力，超孔隙水壓力的消散會引起樁周土體大面積沉降，直接影響到建構(gòu)筑物的正常使用及臨近建筑物的安全，這一工程問題已經(jīng)得到了廣泛的關(guān)注。
本文通過某電廠煙囪基礎(chǔ)PHC管樁沉樁過程產(chǎn)生的超孔隙水壓力的監(jiān)測結(jié)果，分析了PHC管樁在沉樁過程中超孔隙水壓力的變化規(guī)律，以便為進(jìn)行PHC管樁施工，控制施工流程與速率提供依據(jù)。
2工程概況
某電廠處于沿海軟土地區(qū)，地基中廣泛分布淤泥質(zhì)軟土層，含水率高，壓縮性高，滲透性差，需進(jìn)行地基加固處理。煙囪基礎(chǔ)采用PHC-600(110)AB型管樁，混凝土強(qiáng)度等級為C80，直徑為600mm，樁長33m。錘擊法施工時(shí)會產(chǎn)生很高的超孔隙水壓力。在施工過程中需對超孔隙水壓力進(jìn)行監(jiān)測，以保證樁基的施工質(zhì)量。
3孔隙水壓力監(jiān)測
超孔隙水壓力監(jiān)測，主要是通過對超孔隙水壓力的增長與消散過程的觀測，了解各種情況下沉樁對孔隙水壓力形成的影響，分析可能對工程產(chǎn)生的危害，必要時(shí)提出警告和建議，調(diào)整施工進(jìn)度安排，預(yù)估沉樁結(jié)束后到基坑開挖所需的休止時(shí)間。
3.1監(jiān)測設(shè)備
孔隙水壓力監(jiān)測采用鋼弦式孔隙水壓力計(jì)和XP-02型振弦頻率讀數(shù)儀進(jìn)行。
3.2監(jiān)測原理
土體中的孔隙水通過孔壓計(jì)的透水石傳到壓力薄膜上，壓力薄膜受力產(chǎn)生撓曲變形，引起裝在薄膜上的鋼弦變形，隨之引起鋼弦自振頻率的改變。用頻率接收儀測定頻率變化的大小。經(jīng)公式計(jì)算即可得到超孔隙水壓力值?？紫端畨毫Φ挠?jì)算公式如下：
△U=K（f02－fi2）+B
式中：△U—土體中的超孔隙水壓力，kPa；
K—孔壓計(jì)靈敏度系數(shù)，kPa/Hz2；
f0—土體內(nèi)孔壓計(jì)的基準(zhǔn)頻率，Hz；
fi—孔壓計(jì)受壓時(shí)的頻率，Hz；
B—截距，kPa。
3.3監(jiān)測點(diǎn)的布設(shè)
在煙囪區(qū)域共設(shè)置4個孔隙水壓力孔，編號為K1～K4，每個孔內(nèi)埋設(shè)3個孔隙水壓力計(jì)。各孔中孔隙水壓力計(jì)埋設(shè)深度均分別為：10m、15、20m，分別監(jiān)測孔壓計(jì)所在土層在沉樁過程中孔隙水壓力的變化情況?？紫端畨毫ΡO(jiān)測點(diǎn)平面布置如圖1所示。圖1孔隙水壓力計(jì)平面布置圖
3.4觀測方法及頻率
本次監(jiān)測工作分三個時(shí)間段進(jìn)行：沉樁前、沉樁時(shí)、沉樁后。沉樁前、沉樁后孔隙水壓力每天各監(jiān)測一次。沉樁時(shí)，每天監(jiān)測1～2次，當(dāng)遇到孔隙水壓力報(bào)警時(shí)，采用一天多次監(jiān)測或采用了旁站跟蹤監(jiān)測，直至孔隙水壓力消散到警戒值以下，以確保工程樁的沉樁質(zhì)量。
4監(jiān)測成果與分析
孔隙水壓力隨時(shí)間變化的曲線圖，見圖2-圖4。
圖2K1孔超孔隙水壓力隨時(shí)間變化曲線
圖3K3孔超孔隙水壓力隨時(shí)間變化曲線
圖4K4孔超孔隙水壓力隨時(shí)間變化曲線
從觀測成果可以看出，在PHC管樁施工過程中，各個測點(diǎn)的超孔隙水壓力變化趨勢基本一致。根據(jù)PHC管樁的施工情況，本項(xiàng)目從觀測開始到觀測結(jié)束，可分為3個過程。
4.1沉樁前
煙囪地段不同深度處的超孔隙水壓力警戒值見表1。
表1煙囪地段不同深度處的超孔隙水壓力警戒值
地段 孔壓計(jì)埋設(shè)深度
?。╩） 警戒值
?。╧Pa）
煙囪 10 54.4
15 79.8
20 110.3
4.2沉樁時(shí)
沉樁過程中，由于樁機(jī)的移動及打樁后留下的樁孔回填，造成K2孔被破壞，存活3個監(jiān)測孔。
表2煙囪地段孔深10m處孔隙水壓力比較表
孔壓計(jì)編號 K1 K2 K3 K4
超孔隙水壓力最大值△Umax（kPa） 53.3 破壞 51.3 54.0
報(bào)警次數(shù) — — — —
采取措施 —
表3煙囪地段孔深15m處孔隙水壓力比較表
孔壓計(jì)編號 K1 K2 K3 K4
超孔隙水壓力最大值△Umax（kPa） 77.3 破壞 100.0 143.8
報(bào)警次數(shù) — — 3 1
采取措施 停止沉樁3天 停止沉樁1天
表4煙囪地段孔深20m處孔隙水壓力比較表
孔壓計(jì)編號 K1 K2 K3 K4
超孔隙水壓力最大值△Umax（kPa） 103.0 破壞 166.3 164.8
報(bào)警次數(shù) — — 1 1
采取措施 — — 停止沉樁1天 停止沉樁1天
不同深度的孔壓計(jì)，超孔隙水壓力值各不相同，從表2～表4中可看出，10m埋深的孔壓計(jì)超孔隙水壓力最大值為54.0kPa，已到臨界值，但未超過警戒值；15m埋深的孔壓計(jì)超孔隙水壓力最大值為143.8kPa，超過警64kPa，20m埋深的孔壓計(jì)超孔隙水壓力最大值為166.3kPa，超過警戒值56.0kPa。表明本工程場地孔隙水壓力釋放非常困難，沒有良好的排水釋壓途徑。
本次沉樁監(jiān)測過程中，埋深10m的孔壓計(jì)未報(bào)警（埋設(shè)在層③粉土），15m的孔壓計(jì)共報(bào)警4次（埋設(shè)在層④粉質(zhì)粘土），20m的孔壓計(jì)報(bào)警戒2次（埋設(shè)在層⑥粉土與粉質(zhì)粘土互層）。報(bào)警次數(shù)的多少主要是由孔壓計(jì)埋設(shè)的土層性質(zhì)決定。
4.3沉樁后
沉樁后的孔隙水壓力監(jiān)測主要了解停止沉樁后孔隙水壓力消散情況。從圖2-圖4可見，各監(jiān)測點(diǎn)處孔隙水壓力消散均較快，在20天內(nèi)各監(jiān)測點(diǎn)的孔隙水壓力基本上都接近基準(zhǔn)值，滿足基坑開挖條件。
5結(jié)論
通過對管樁施工過程的監(jiān)測，可以得出以下結(jié)論：
?。?）超孔隙水壓力消散速率取決于地基土性質(zhì)和埋置深度。
?。?）在PHC管樁施工過程中，各個測點(diǎn)的超孔隙水壓力變化趨勢基本一致。從觀測資料上分析，深度位置上測點(diǎn)埋設(shè)越深，變化量越大。
?。?）在PHC管樁施工中，采取合理的打樁方式，并根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)及時(shí)合理控制沉樁速率，可以減緩超孔隙水壓力的增長速率。
?。?）根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，軟土地區(qū)樁基施工后基坑開挖，至少需在樁基施工休止20天后，且應(yīng)結(jié)合超孔隙水壓力的監(jiān)測結(jié)果判斷。
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