第３９卷第ｌ４期 Ｖ０ｌ－３９ Ｎｏ．１４ ２ ０ １ ３年５月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣ ｎＪＲＥ Ｍａｙ．２０１３ ・６３・ 文章编号：１００９・６８２５（２０１３）１４－００６３—０２ 应力释放孔在管桩桩基工程中的应用 牵雷峰 （常州市规划设计院，江苏常州２１３００３） 摘要：分析了管桩在施工过程中应力释放的过程以及对土体的破坏机理，结合工程设计实例，采用施工应力释放孔措施解决挤 土效应并获得成功，以供管桩设计及施工时作为参考。 关键词：管桩，应力释放孔，挤土效应 中图分类号：ＴＵ４７３．１ 文献标识码：Ａ ０ 引言 置：孔间距Ｉ．６ ｍ（见图１，图２）。ｂ．孔径：８００ ｍｍ。Ｃ．深度：自然 在管桩桩基施工时，经常出现因桩基的挤土效应，使周边相 地面下３６ ｍ（见图３）。ｄ．施工方法：钻机成孔，孔内灌人中粗砂。 邻建筑物、地下管网、道路等受其影响而出现轻重不同的损坏。 成孔后尽快组织压桩，防止应力释放孔被土淤塞，影响施工效果。 实际工程中，摸索出了一些避免挤土效应对周边环境不利影响的 有效措施，而应力释放孔法则是广泛应用的一种有效手段。其原 理是通过设置合理的应力释放孔，使压桩过程产生的孔隙水压力 消散到应力释放孔内，缓解土体的挤压效应，从而大幅减少土体 变形对周边环境的影响。 １ 压桩对周围建筑物的影响及破坏机理 压桩对周边环境的破坏主要是由于因压桩产生的应力作用 下，使得土体发生水平及垂向位移造成的。影响的范围及程度因 素诸多。压桩一方面造成桩周土的扰动、位移及强度变化，另一 方面由于桩周土的渗透性会产生不同程度的孔隙水压力、侧向、 垂向位移等，进而引起周边建筑物的不均匀沉降、开裂甚至破坏。 圈１ １０号房应力释放孔布置圈 在群桩施工的叠加因素影响下，进一步加强隆起和位移的程度。 根据相关资料和实际工程观测，这种影响破坏的范围，主要集中 在离沉桩区１０ ｉｎ～２０ ｍ内。位于此范围内的建筑物极易出现不 均匀沉降、开裂甚至破坏。 ２工程实例 常州市紫霞花苑三期位于常州市武进区横山桥镇，东临横山 大道，南至文明东路。该项目总建筑面积约１３９ ８００ ｍ ，其中地上 建筑面积约１１７ ２２８ ｍ２，地下建筑面积约２２ ５７２ ｍ２。小区大多为 １８层剪力墙结构，由于住宅浅部无适宜的天然地基持力层，综合 考虑后采用桩筏基础进行基础设计，桩采用直径５００先张法预应 力高强混凝土管桩，静压法施工。场地土层大多以粘性土为主， 不存在砂土层，降低了桩基施工难度。桩基施工前，考虑到拟建 圈２ ９号房应力释放孔布置图（１：１００） 小区多栋住宅西侧与已建多年的紫霞花苑一期住宅相隔约１６ ｍ， —————ｉ － －Ｔ——＿ 十 桩基施工产生的挤土效应势必会对已建住宅产生影响，造成其不 均匀沉降及开裂破坏。 ３预防对策 中粗砂充填Ｉ ｌ 量ｆ １）设计原则。ａ．通过释放孔，隔断在沉桩中应力及超静孔隙 水压力的传递路径。ｂ．通过改变超孔隙水及有效应力的消散方 向，加快释放的速度。 ２）预防措施。本工程建筑场地狭小，紧邻旧建筑物群中，对 周围房屋的破坏就难以避免，为最大程度降低不利影响，桩基施 ｌ 工前，在需保护的建筑物的一侧设置应力释放孔，改变超孔隙水 及有效应力的消散方向，加快地基土的应力及超孔隙水压力的释 放，防止对周围建筑物的破坏。应力释放孔设置如下＿ａ．平面位 收稿日期：２０１３—０３—０１ 作者简介：李雪峰（１９７８．），男，工程师 ．６４・ 第３９卷第ｌ４期 ２ ０ １ ３年５月 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ 山 西 建 筑 Ｖ０１．３９ Ｎｏ．１４ Ｍａｖ．２０１３ 文章编号：１００９－６８２５（２０１３）１４一ＯＯ６４・０２ 上拔条件下扩底基础碎石土地基破坏特征分析 安占礼 （三峡大学土木与建筑学院，湖北宜昌４４３００２） 摘要：基于弹塑性理论，应用有限差分方法，对碎石土场地扩底基础地基土体在承受上拔荷载作用下的变形破坏进行数值分析 得到碎石土场地扩底基础地基土体在上拔荷载作用下的破坏形态。 关键词：碎石土，扩底基础，数值分析，破坏形态 中图分类号：ＴＵ４３２ 文献标识码：Ａ ０ 引言 础碎石土地基土体变形破坏计算进行数值计算。 扩底基础是指以混凝土和钢筋骨架灌注于机械或人工掏挖 ２数值模拟分析 成型的土胎内的基础。它是以天然土构成的抗拔土体保持基础 ２．１扩底基础尺寸 的上拔稳定，能充分发挥原状碎石土良好的抗剪抗侧性能，具有 扩底基础尺寸与荷载施加方向示意图见图Ｉ。 良好的抗拔能力。由于受到较大上拔荷载作用，扩底基础地基土 州上拔力） 体会发生失稳破坏，为获得其在上拔作用下的破坏特征，本文基 于弹塑性理论，采用有限差分方法，对碎石土地基土体在扩底基 础经历上拔荷载作用下的破裂形态进行数值分析。分析成果可 为碎石土场地扩底基础的设计提供依据。 １理论与方法 扩底基础材料为钢筋混凝土，其在上拔过程中的变形为线性 弹性变形，因此对扩底基础的变形分析采用弹性理论进行。由于 ・ 图１扩底基础尺寸示意图 碎石土场地扩底基础相对较浅（一般都小于７ ｍ），其弹塑性本构 ２．２数值网格 扩底基础及地基的数值计算模型范围为：２０ ｍ ｘ２０ ｍ ｘ２０ ｎｌ，扩 模型采用理想弹塑性本构模型 。扩底基础地基土体采用的屈 服准则是广义米赛斯准则（Ｄｒｕｃｋｅｒ－Ｐｒａｇｅｒ准则）与莫尔一库仑准 底基础与土层单元均采用８节点六面体等参单元进行划分。数 则 Ｊ。地基土体与基础接触面本构模型采用无厚度的接触面模 值网格模型共划分２５５ ０４２个单元，２６７ ３５５个节点；本次利用 型 Ｊ ｏ本文采用ＦＬＡＣ（Ｆａｓｔ Ｌａｇｒａｎｇｉａｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｃｏｎｔｉｎｕａ，连续 ＦＬＡＣ３Ｄ程序最终建立的模型以及选取的坐标系统如图２所示。●● 丁 介质快速拉格朗日分析方法）方法 对上拔荷载作用下的扩底基 ２．３上计算参数 制时间、位移曲线，根据施工监测情况，可以随时增设应力释放孔 对减少静压桩的挤土效应有非常好的效果。应力释放孔的孔深、 或与设计联系处理。有条件时可建立电脑自动检测系统。 孔径应根据不同桩长、桩径合理匹配，控制沉桩挤土效应的效果 ４）改进打桩顺序。由于先压入桩的周围土体固结后使土体 越明显。同时，要兼顾施工中的经济性、可操作性。不宜采用过 与桩之间产生一定的摩阻力，可以阻止后压人桩时的土体隆起。 大孔径的应力释放孔。通过研究发现，当孔深略小于桩长时，应 因此，土体隆起往往向压桩推进前方发生。压桩顺序背离已有建 力释放孔的效果最好。 筑物方向施打（即由①轴向右压桩），且先压长桩，后压短桩。适 参考文献：当减慢压桩速度，使压桩时所产生的挤压应力与超静孔隙水压有 ［Ｉ］ 龚晓南．静力压桩挤土效应中若干力学问题［Ｊ］．工程力学， 一个消散的过程。 ２０００，１７（４）：８—１１． 经过采用上述措施，以及合理的压桩顺序和沉桩速度，施工 ［２］王兴龙，陈磊，窦丹若．打桩挤土的现场试验研究及土体 监测过程中，未发现周围房屋、管线出现开裂、倾斜等不良影响。 位移的计算公式［Ｊ】．岩土力学，２００３（Ｓ２）：９２－９４． ［３］ 罗战友．静压桩挤土效应及施工措施研究［Ｄ］．杭州：浙江 ４结语 实践证明应力释放孔是减少沉桩挤土效应的一种有效方法， 大学博士学位论文，２００４． Ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｔｒｅｓｓ ｒｅｌｅａｓｉｎｇ ｈｏｌｅ ｉｎ ｐｉｐｅ ｐｉｌｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ＬＩＸｕｅ－ｆｅｎｇ （Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ Ｃｉｔｙ Ｐｌａｎｎｉｎｇ ａｎｄ Ｄｅｓ￣ｎ Ｉ￣ｔｉｔｍｅ，Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ ２１３００３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ａｒｔｉｃｌｅ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓ ｒｅｌｅａｓｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｉｐｅ ｐｉｌｅ ｉｎ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｔｓ ｄａｍａｇｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｆｏｒ Ｓｏｉｌ ｂｏｄｙ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｄｅｓｉｇｎ ｅｘａｍｐｌｅ，ｉｔ ａｐｐｌｉｅｓ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｓｔｒｅｓｓ ｒｅｌｅａｓｉｎｇ ｈｏｌｅ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｃｏｍｐａｃｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔ ａｎｄ ａｃｈｉｅｖｅｓ ｔｈｅ ｇｒｅａｔ Ｓｕｃｃｅｓｓ， ｗｈｉｃｈ ｈａｓ ｇｒｅａｔ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｐｉｐｅ ｐｉｌｅ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｉｐｅ ｐｉｌｅ，ｈｏｌｅ ｔｏ ｒｅｌｅａｓｅ ｓｔｒｅｓｓ，ｃｏｍｐａｃｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔ 收稿日期：２０１３－０３—０５ 作者简介：安占礼（１９８４．），男，在读硕士