沉桩挤土效应

Value Engineering 1沉桩机理

静压桩以其施工速度快、工效高、振动小、无噪音、承载力高、接桩方便等优点在工程实践中得到了广泛的应用。但是静压桩属于排土挤土桩，施工中伴随挤土效应，这对环境影响较大。

沉桩机理简述如下：贯入力的增加，桩尖处土受压，产生压缩变形，土的应力达到其抗剪强度时，桩端土体形成滑裂面向桩周滑动，桩刺入下部土体，贯入力的增加使桩体不断进入土体，最终压入设计标高。

分析可知，沉桩实质可以看作是在荷载的作用下，桩端扰动不断破坏桩体最终就位过程。

2挤土效应对环境的影响

静压桩沉桩过程产生的挤土效应主要表现为桩周土体的破坏，并伴随位移和挤压应力。在饱和粘土中压桩对周围环境主要有以下影响：桩侧土体被挤密，后期施工的桩就位困难；桩侧土体产生较大的水平位移，临近建筑物地基基础破坏，一些市政设施，如地下管线断裂或不能正常使用；侧向应力的存在会使桩周土体产生竖向隆起，使邻近桩上浮；压桩侧向应力的产生，使桩周土体的超孔隙水压力升高，有效应力减小，桩的承载力降低；土体扰动与重塑，其工程性质改变；土体再固结，桩间土体产生压缩变形，桩侧受到负摩阻力。土体的固结作和触变性使土体的强度逐渐提高，桩的承载力有时效性。

3单桩挤土效应的研究方法

常用的分析单桩挤土的方法主要有圆孔扩张理论、应变路径法、有限元法、滑移线理论和模型槽试验五类。

3.1圆孔扩张理论圆孔扩张理论分为圆柱形孔扩张理论和球形孔扩张理论。球形孔扩张理论将桩尖对土体的刺入视为桩尖部位球形孔扩张，桩尖部位由初始半径不断扩张直至桩体半径。桩尖的

下沉视为一系列球形孔连续向下并伴随扩张的过程。

圆柱形孔扩张理论将桩体就位视为无限土体中具有初始半径的无限长柱形孔在内压力作用下不断挤压扩张至桩体半径的过程，将沉桩作为平面应变问题求解。

圆孔扩张理论将沉桩视为平面扩张问题，可以较好的解释分析桩位处桩孔的形成过程，对桩侧土体的应力和位移分析简单有效，无法对桩端土体随桩的贯入而逐渐破坏的过程进行分析。此外，桩土挤压应力和相对变形，桩土摩擦效应，桩端土体扰动对挤土效应也有影响。

总体说来，圆孔扩张理论法分析沉桩过程在桩侧土体的应力与变形解答上是合理的，其计算结果对工程实践具有一定的指导意义，但还存在上述问题。许多学者[1][2]在圆孔扩张理论的基础上进行改善，使其更符合实际情况。

3.2应变路径法应变路径法由Baligh 等学者提出。该方法利用一个点源的运动分析光滑圆头桩压入土体的过程，假定土体的变形与应变不是由剪应力控制。由此得到不考虑本构关系的应变场，进而求出土体的应力。

应变路径法可以考虑土的变形与竖向位置的关系与桩贯入的连续性。应变路径法可以求出贯入过程中桩周土体应力、位移分布

的大致情况。但是应变路径法也有不足之处，

桩型和桩土界面的摩擦是该方法无法考虑的，该方法在本质上属于近似的计算方法，且计算繁琐。

3.3有限单元法由于沉桩机理十分复杂，尤其是当土体采取复杂的本构模型或者沉桩边界条件复杂时，挤土效应的解析解往往非常很难以求得。利用有限单元法模拟桩体的贯入过程，能够较好的解决沉桩过程中的几何非线性和材料非线性问题，可以较全面求解沉桩过程的解答，采用有限元法分析沉桩过程，主要有大应变模型与小应变模型两种类型。有限元模拟沉桩主要有三种思路：（1）基于圆孔扩张理论的有限元法：这种方法的思路简单，可以考虑沉桩挤土对桩周土体的水——————————————————————

—作者简介：华夏（1972-），女，河南固始人，工程师，国家二级注册建筑师，现

从事工业与民用建筑的设计工作。沉桩挤土效应浅析

Analysis on Pile Sinking Compaction Effect

华夏Hua Xia

（河南省固始县城建局宏基建筑勘察设计室，固始465200）

（He'nan Gushi Construction Administration Bureau Hongji Construction Survey &Design Office ，

Gushi 465200，China ）摘要：本文在前人研究的基础上，分析了挤土效应产生的机理，总结了目前常用的解决方法，分析其适用范围，提出了减缓挤土效应不利影

响的措施，为工程建设提供了思路。

Abstract:Based on the former research,the article analyzes the mechanism of compaction effect,comes to the common resolutions,and analyzes the scope of application,puts the measures to reduce the negative influence of compaction effect,providing idea for engineering construction.

关键词：挤土效应；静力压桩Key words:compaction effect ；static pile loading

中图分类号：TU74

文献标识码：A

文章编号：1006-4311（2012）02-0087-02

4.3加强电能质量的测量和治理运行监督部门应对电能质量

指标做到全面运行监测。在电能质量治理上必须遵循《电力法》规定，“谁污染、谁治理”的原则。目前在管理上应加大宣传力度，提高对电能质量重要性认识，在普及电能质量知识基础上对相关专业人员进行技术培训，使其对标准的使用和治理措施选择上不出错。

5结束语

建筑供电质量，特别是谐波污染的日益严重已引起各方面的高

度重视。

随着对谐波产生的机理、谐波现象的进一步认识，将会找到更加有效的方法抑制和消除谐波，同时也有助于制定更加合理的谐波管理标准。加大对谐波研究的投入将会大大加快对谐波问题的解决，当然谐波问题的最终解决将取决于相关技术的发展，特别是电力电子技术的发展。随着国民经济、谐波抑制技术的进一步发展、法制的进一步完善和对高效利用能源要求的增强，谐波治理问题最终将会得到妥善的解决。

我们在对建筑供电电能质量现状研究与对策方面虽然做了一些工作，但还存在着很多不足。如对电压波动和闪变及电压暂降等指标还没有关注，对谐波监测的数据积累的也不是很多。但随着用户对优质电能需求水平的提高，在社会公益和经济杠杆的双重作用下，人们将会自觉地逐步保证电能质量，为用户提供合乎要求的优质电能。

参考文献：

[1]许民.建筑用电系统谐波控制与无功补偿[J].供用电，2007.[2]杜毅威.办公建筑低压配电系统谐波治理设计[J].建筑电气，2009.[3]朱明硕，陈校.浅谈建筑物配电系统谐波治理[J].智能建筑电气技术，2009.

[4]王昕，丁玉凤，王舟，洪波.智能建筑中的电能质量问题及其监测[J].现代建筑电气，2010.

[5]马占敖，孙立超，田牧迪.高层建筑配电系统谐波抑制[J].吉林建筑工程学院学报，2010.

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