樁體施工過程中的環(huán)境巖土工程問題

1、<p>　　樁體施工過程中的環(huán)境巖土工程問題</p><p>　　【摘要】本文在概述環(huán)境巖土工程研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上以碎石樁施工為切入點，較為詳細(xì)的從土體性質(zhì)變異、打樁擠土效應(yīng)理論等方面分析了考慮施工作用影響的環(huán)境巖土工程問題，對環(huán)境巖土工程問題在樁體施工過程中的具體體現(xiàn)做了系統(tǒng)的分析。 </p><p>　　【關(guān)鍵詞】環(huán)境巖土工程，樁體施工，打樁擠土效應(yīng) </p>&

2、lt;p>　　【Abstract】Based on an overview of the environmental geotechnical engineering research present situation to gravel pile construction as the breakthrough point， on the basis of detailed from the nature of the var

3、iation of soil and pile soil compaction effect theory is analyzed considering the construction effect in aspects of environmental geotechnical engineering problems， the environmental geotechnical engineering problems in

4、the process of pile construction， concrete manifestation for the analy</p><p>　　【Keywords】environmental geotechnical engineering，Construction of the pile，Effect in the pile Effect in the pile </p><

5、;p><b>　　1、引言 </b></p><p>　　隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速增長，未來若干年，國內(nèi)城市建設(shè)規(guī)模依然呈現(xiàn)擴(kuò)張態(tài)勢，研究城市施工影響的環(huán)境巖土工程問題是迫切并具有現(xiàn)實意義的。工程建設(shè)活動如打樁、強(qiáng)夯、基坑開挖和盾構(gòu)施工等對周圍環(huán)境的影響；過量抽汲地下水引起的地面沉降等等。有關(guān)這方面的問題，統(tǒng)稱小環(huán)境問題。在施工過程中會引起周圍土體應(yīng)力狀態(tài)的改變、結(jié)構(gòu)的變化、土體的變形、

6、失穩(wěn)與破壞，從而造成工程事故，給工程建設(shè)和周圍環(huán)境帶來很大危害。在確保工程建設(shè)自身安全的同時如何顧及周圍土體介質(zhì)與構(gòu)筑物的穩(wěn)定，這一屬于環(huán)境巖土工程的問題越來越引起人們的重視，而國內(nèi)對這一問題的研究相對比較欠缺。 </p><p>　　2、環(huán)境巖土工程問題的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 </p><p>　　環(huán)境巖土工程涉及氣象、水文、地質(zhì)、農(nóng)業(yè)、化學(xué)、醫(yī)學(xué)、工程學(xué)等諸多學(xué)科，是巖土力學(xué)與環(huán)境科學(xué)密切結(jié)

7、合的一門新學(xué)科，它主要是應(yīng)用巖土力學(xué)的觀點、技術(shù)和方法為治理和保護(hù)環(huán)境服務(wù)。國際環(huán)境巖土工程的研究重點在廢棄物填埋場及污染土處理的相關(guān)內(nèi)容上。國外對小環(huán)境巖土工程現(xiàn)階段的研究主要集中于垃圾土、污染土的性質(zhì)、理論與控制等方面。國外學(xué)者不僅在理論、技術(shù)上重視環(huán)境巖土工程的研究，而且在保護(hù)環(huán)境方面也做了大量的工作。為了保護(hù)人類的生活環(huán)境，制定了很多保護(hù)環(huán)境的法律和法規(guī)。 </p><p>　　20世紀(jì)80年代末，國內(nèi)學(xué)

8、者開始關(guān)注環(huán)境巖土工程問題。也開始研究土體受施工擾動影響后的各種性能表現(xiàn)，但是研究深度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。土體受施工擾動的主要表現(xiàn)，包括土體的應(yīng)力狀態(tài)和應(yīng)力路徑的改變、土體的工程性質(zhì)的變異等。研究城市施工影響的環(huán)境巖土工程問題，一方面，應(yīng)在理論上對施工作用影響的環(huán)境問題進(jìn)行研究；另一方面，應(yīng)研究減少環(huán)境影響的施工工藝、設(shè)備。 </p><p>　　3.施工過程中的環(huán)境巖土工程問題 </p><p>

9、;　　3.1打樁施工作用下土體性質(zhì)的變異 </p><p>　　在打樁施工過程中，樁周地表土體隆起，樁周土受到強(qiáng)烈的擠壓擾動，土體結(jié)構(gòu)破壞，嚴(yán)重時可以引起場地表面和建筑物不同程度的損傷與破壞，對人的身心健康造成危害。在地表附近，樁周土體產(chǎn)生一定的隆起變形，土體由原狀土變?yōu)閿_動土；在靠近樁底部，由于樁體貫入過程中的擠壓沖擊作用，產(chǎn)生擠壓應(yīng)力，形成動態(tài)塑性擾動，出現(xiàn)較大的豎向變形。 </p><p

10、>　　3.2打樁施工作用下土體應(yīng)力的變化 </p><p>　　對于打入樁和壓入樁來說，成樁過程中均產(chǎn)生擠土效應(yīng)，就會造成樁周土體產(chǎn)生較大的應(yīng)力增量，使得樁周土體的應(yīng)力狀態(tài)變得非常復(fù)雜。胡中雄等對飽和軟土地區(qū)的打樁擠土效應(yīng)進(jìn)行了研究；徐建平和周健等對在飽和軟粘土中壓入單樁和雙樁時的擠土效應(yīng)進(jìn)行了模型試驗研究，并利用有限元法對單樁和群樁的擠土效應(yīng)進(jìn)行了數(shù)值分析。 </p><p>　　

11、單樁擠土效應(yīng)采用小孔擴(kuò)張的彈塑性理論進(jìn)行分析，樁土界面上的壓力Pu為： </p><p>　　其中：Cu--------土的不排水抗剪強(qiáng)度，KPa； </p><p>　　E --------土的彈性模量，KPa； </p><p>　　μ--------土的泊松比。 </p><p>　　在打樁過程中，不同深度側(cè)向擠壓應(yīng)力隨著樁體的貫入深度

12、發(fā)生變化，在樁體貫入深度內(nèi)，側(cè)壓力基本呈線性變化。打樁結(jié)束后，隨時間的變化側(cè)向擠壓應(yīng)力趨于穩(wěn)定，沿深度基本呈線性變化。側(cè)向擠壓應(yīng)力沿徑向呈指數(shù)衰減，在距樁周2d范圍內(nèi)衰減很快；在距樁周3d范圍外，側(cè)向擠壓應(yīng)力衰減較慢；在距樁周5d范圍以外，側(cè)壓力基本為靜止壓力。打樁產(chǎn)生的擠土效應(yīng)對周圍土體不僅產(chǎn)生側(cè)向擠壓變形，而且產(chǎn)生豎向變形。 </p><p>　　3.3打樁對周圍土工環(huán)境的擾動影響 </p>&

13、lt;p>　　在飽和軟粘土中沉樁，樁表面周圍土體中產(chǎn)生很高的孔隙水壓力，使得有效應(yīng)力減小，導(dǎo)致土體抗剪強(qiáng)度大大降低，隨著時間的推移，超孔隙水壓力逐漸消散，樁間土的有效應(yīng)力逐漸增大，土的強(qiáng)度恢復(fù)。在樁貫入土中時，樁尖周圍土體被排擠，出現(xiàn)水平方向和豎直方向的位移，并產(chǎn)生擾動和重塑。有關(guān)研究資料表明：由沉樁而引起的地面隆起僅發(fā)生在距地表約4d深度范圍內(nèi)，在這一深度以下，土體的位移即樁底附近土體的位移仍受到樁尖的影響。 </p>