H型預應力混凝土護岸樁現場試驗研究

鄭松 孔祥遠 嘉興市港航管理服務中心

隨著水運工程建設的迅速發展和節能環保要求的不斷提高，早期大規模使用的塊石材料已很不適應目前航道大修的需要。自21世紀以來，各種預制板樁的研究與應用開始起步，U形、波浪形和 T形板樁都有應用和研究。

對U型板樁而言，可用于大型擋土工程，但其樁身破壞后，會導致預應力筋裸露，極易被腐蝕。

H型預應力混凝土護岸樁（以下簡稱H型樁）是目前尚未進行相關的現場試驗研究的樁。張正旋等對PH300-500-Ⅱ板樁進行了室內抗彎抗剪試驗，與管樁抗彎試驗比較得出，兩種樁等寬的條件下，H板樁延性較好，破壞后的H板樁鋼絞線不會斷裂。

本文對H型板樁進行了現場試驗研究。首先介紹了現場試驗概況，介紹了儀器布置和監測頻率。然后分別對各觀測項目的觀測結果進行分析和比較。此外，還就各測點變化規律深入探討了沉樁對周圍環境帶來的影響。

1.現場試驗

1.1 工程概況

本試驗基于湖嘉申線航道嘉興段二期工程，護岸樁采用PH300-500-Ⅰ型和Ⅲ型（等效圓截面直徑d=0.3m），樁長8m。H型板樁打設采用水上打樁船，按照順序逐根打設。

1.2 試驗概況

水位測點和深層水平位移測點距離樁邊2m；水平土壓力測點位于樁表面；距離樁邊2.4m的孔壓測點記為孔壓測點1，距離樁邊5.3m的孔壓測點記為孔壓測點2；豎向變形測點CJ01、CJ02、CJ03、CJ04分別距離樁邊1.2m、2.0m、3.4m、4.8m。深層水平位移通過測斜管測量，測斜管埋深14m；水位管埋深8m；沉樁以圖1中方向自左向右進行，計到孔壓測點1距離為5.8m的樁為1號樁，自左向右依次為2號樁、3號樁……。

圖1 儀器布置

2.試驗結果分析

2.1 超孔隙水壓力

孔壓測點1埋深7m處的超孔隙水壓力在打設10號樁時，達到了5.95kPa。打完10號樁起吊11號樁準備打設時該處超孔隙水壓力降至3.62kPa。在單根樁打入時，會對樁底以下2m范圍孔隙水壓力產生影響，對樁底水平線以上的孔隙水壓力影響較小。

如圖2所示，打樁當天各測點7m處的超孔隙水壓力最大。打完后1天孔隙水壓力已經基本消散。結合圖2，隨后的幾天內超孔隙水壓力表現為隨地下水位升降而波動，甚至孔隙水壓力小于1日測量值。這是由于地下水位升降導致靜水壓力變化。各測點的超孔隙水壓力變化量基本相同，可以認為各測點超孔隙水壓力已完全消散。

圖2 超孔隙水壓力消散

2.2 深層水平位移

如圖3所示，沉樁當天地表以下0-9m范圍出現了不同程度的水平位移。整體表現為上部和下部土體水平位移小，中部水平位移大。

圖3 深層水平位移

圖4 水平土壓力

在水平位移深度分布規律上，徐智剛的試驗結果和本文相接近，即“上下小中間大”。產生這些不同結果的直接原因是土質不同。但這些研究和本文也有相近之處：水平位移會有突變點，例如圖3中2.5m處，為填土和粉質粘土交接處，也在老護岸基底附近.

2.3 土壓力

打完樁后立即測量土壓力明顯大于之后幾天所測值。這是因為量測的是總應力，打樁時超孔隙水壓力的產生使得水平土壓力較超孔隙水壓力消散后的更大。臨水側的各深度的土壓力明顯要小于背水側，這是由于背水側的覆土高度要大于泥面線高度。臨水側是河流且接近河流中軸線，高差約為2m，相當于20kPa到30kPa水平土壓力，符合土壓力實測數據差值。

3.結論

本文主要講述了H型板樁現場試驗的工作、結果及分析。就本文工作做以下總結：

（1）H型板樁打設會引起樁周土體的產生超靜孔隙水壓力，深度越深，其值越大，水平距離越遠，其值越小。徑向影響范圍約為19d（5.8m），豎向影響范圍約樁尖以下7d（2m）。

（1）H型板樁打設引起了周邊土體不同程度的水平位移。由于邊界約束條件和土層分層的特性，水平位移表現出上下小中間大的規律。

（3）H型板樁兩側的土壓力因兩側覆土厚度和約束條件的差易而不同，相同深度的水平土壓力背水側大于臨水側。

因此，在H型板樁前，應當做好勘察工作，評價貫入難度。施工時，若周邊存在有重要建筑物，應當設置監測斷面，以免建筑物因沉樁而破壞。若影響超過預先規定的預警值，應當采取措施。