论文部分内容阅读
【摘 要】本文主要着手于“钻孔灌注桩”施工过程中孔内的静水压力与孔壁稳定性问题，通过分析，提出相应的预防措施，从而确保孔壁的稳定性。
【关键词】钻孔灌注桩；孔内液体的静水压力；孔内水头高度；护筒设置
Shallow talk the quiet water pressure of liquid inside“drill a hole to infuse to note a stake” its bore
Chen Yong-feng,Ren Fu-yin
(Hangzhou city qianjiang xincheng construction development limited company Hangzhou Zhejiang 310016)
【Abstract】This text is main to begin at the bore in the construction process of“drill a hole to infuse to note a stake” inside of quiet water pressure dint and the bore wall stability problem, pass analysis, put forward correspond of prevention measure, insure bore thus wall of stability.
【Key words】Drill a hole to infuse to note a stake;The quiet water pressure dint of the liquid in the bore;Bore internal water head height;Protect a tube constitution
在世界各国的深基础工程中，桩基是采用的主要手段，而钻孔灌注桩则是我国应用最为广泛的桩基之一。而对于钻孔灌注桩的施工，成桩工艺较为复杂，故其成桩质量难以进行直观的检查。所以钻孔灌注桩施工中，要牢记“防范于未然”的名言，事先控制，杜绝各种事故隐患，保证桩基质量。
本文主要着手于“钻孔灌注桩”施工过程中孔内的静水压力与孔壁稳定性问题，通过分析，提出相应的预防措施，从而确保孔壁的稳定性。
1. 孔壁外四周总侧向压力对孔壁的作用。
假设孔壁为一刚体，其在周围主动土压力作用下，会向孔洞内位移，当位移到一定数值时，周围土体达到主动极限平衡状态，这是从土压力的作用入手来进行分析的。但针对钻孔这一具体工序来说，是不允许孔壁土体向内移动的。否则将引起坍塌现象。因此，要想防止孔壁土体的移动，必须在孔壁内产生一个力来抵抗孔壁外的主动土压力。对于这个主动土压力，我们可以根据朗肯土压力理论来进行分析计算：
1.1 根据朗肯土压力理论；单位墙长的主动土压力Ea的计算公式为：Ea=1/2rh2Ka。
式中：
Ea——单位墙长的土压力值（KN/m）
r——刚体的土体重度（KN/m2）
h——刚体的高度（M）
Ka——主动土压力系数Ka=tg2(45°-/2)
——土的内摩擦角
当然，对于一个孔深方向上的土质肯定是各有不同的，而不同土质的土层由于重度、内摩擦角的不同，其所作用的土压力必然有所不同。本文主要着手讨论孔壁内的静水压力问题，故对各不同土质土层的土压力也不作具体的分析，在实际工程中只要根据不同的土层取不同的参数进行计算就行了。
1.2 地下水的静水压力计算公式为：P1=rHcA。
式中：P1——地下水的静水压力（KN/m）
Hc——受压面积的形心在水下淹没深度（M）
r——水容重（KN/m3）
A——受压面积（m2）
故总侧向压力E=Ea+P1其分布图如图1所示，该侧向作用力E即为作用于孔壁四周的总压力，因此，孔内必须产生一个大于等于总侧向压力的静水压力，才能够确保孔壁不会坍塌。即P≥E式中：
P——孔内液体静水压力
E——孔壁四周外总侧向压力。
2. 孔内液体的静水压力作用
作为孔内液体，其作用于孔壁上的静水压力是保证孔壁不坍塌的主要因素之一。本文从任意平面上静水总压力入手，简要剖析了静水压力的分布及其总压力的大小。
由于任意平面的边界形状多种多样，压强分布图形体积较为复杂和难于计算，故不便于应用图解法计算总压力，而需要采用解析法求解。
将任意平面MN倾斜地放置在静水中，平面廷展面与自由水平面交角d，廷展面与自由水面的交线是一条水平线（ox）。若以（oy）为轴旋转90°，便可以清楚地看到MN的形状尺寸，如图2所示。
设A为该任意平面的面积，其形心点在水面以下深度为hc。在平面上任取一微小面积dA，中心点m在水面以下的深度为h，该点的相对压强p=rh，则作用在dA面积上的总压力为：
dp=r·h·dA
=r·sina·Da
由于整个平面上各点微小面积上的压力方向相互平行，所以对上积分便得整个平面A上的静水总压力，即
P=∫adp=∫ar·y·sinadA
=r·sina∫aydA
式中∫aydA为面积，A对ox轴的静面矩，积分结果为yo·A故上可写成:
P=y·sin(yc·A)
式中yc——平面形心点到ox轴的距离。
由图中几何关系可知yc·sina=hc，于是得静水总压力为：
P=r·hc·A
式中：
p——静水总压力（KN/m）
r——水容重（KN/m3）
hc——受压面积的形心在水下淹没深度（m）
A——受压面积（m2）
此式即适用于铅垂矩形平面，也可适用于任意形状。任意方位的平面。
上述表明，作用于任意形状平面上静水总压力的大小，等于受压面积A与期形处静水压强r·hc的乘积。同时，从该式中可以看出，总压力的大小只与r·hc·A有关，与受压面积的方位无关。
作为钻孔灌注桩孔内液体——泥浆的护壁效果，要求其泥浆在孔内所产生的静水总压力要大于等于孔壁 四周的总侧向压力，从而确保孔壁的稳定性。而其泥浆的静水总压力值与泥浆的容重，高度和孔面积成正比。故合理的增大该三个值，是确保孔壁稳定的先决条件。
3. 孔内液体静水压力与孔壁四周总侧向压力的确定。
了解了孔内液体的静水压力和孔外总侧向压力的原理后，我不能难看出，只有当孔内液体的静水压力大于等于孔外总侧向压力，才能够保证钻孔过程中孔壁不倒塌。
对于孔壁四周侧向土压力的要求，其他基土的条件直接影响孔壁的稳定性。试验证明，土的内摩擦角愈小，所需泥浆的相对密度愈大；反之所需泥浆相对密度就愈小。因为土的内摩擦角在一定程度上反映土质好坏，内摩擦角大，土质条件好，就不容易发生坍塌。所以在施工时，要根据不同的土质条件选用不同的泥浆配合比，各地的经验只能参考不能照搬。尤其在地层中存在较弱的淤泥质土层或粉砂层时要引起特别的重视。
对于地下水位的水压力，国内外实践证明，在第四系地层钻进成孔，只要孔内水头压力比孔外地下水压力大2×104MPa就能保证孔壁的稳定即：H·r≥2×104MPa
【关键词】钻孔灌注桩；孔内液体的静水压力；孔内水头高度；护筒设置
Shallow talk the quiet water pressure of liquid inside“drill a hole to infuse to note a stake” its bore
Chen Yong-feng,Ren Fu-yin
(Hangzhou city qianjiang xincheng construction development limited company Hangzhou Zhejiang 310016)
【Abstract】This text is main to begin at the bore in the construction process of“drill a hole to infuse to note a stake” inside of quiet water pressure dint and the bore wall stability problem, pass analysis, put forward correspond of prevention measure, insure bore thus wall of stability.
【Key words】Drill a hole to infuse to note a stake;The quiet water pressure dint of the liquid in the bore;Bore internal water head height;Protect a tube constitution
在世界各国的深基础工程中，桩基是采用的主要手段，而钻孔灌注桩则是我国应用最为广泛的桩基之一。而对于钻孔灌注桩的施工，成桩工艺较为复杂，故其成桩质量难以进行直观的检查。所以钻孔灌注桩施工中，要牢记“防范于未然”的名言，事先控制，杜绝各种事故隐患，保证桩基质量。
本文主要着手于“钻孔灌注桩”施工过程中孔内的静水压力与孔壁稳定性问题，通过分析，提出相应的预防措施，从而确保孔壁的稳定性。
1. 孔壁外四周总侧向压力对孔壁的作用。
假设孔壁为一刚体，其在周围主动土压力作用下，会向孔洞内位移，当位移到一定数值时，周围土体达到主动极限平衡状态，这是从土压力的作用入手来进行分析的。但针对钻孔这一具体工序来说，是不允许孔壁土体向内移动的。否则将引起坍塌现象。因此，要想防止孔壁土体的移动，必须在孔壁内产生一个力来抵抗孔壁外的主动土压力。对于这个主动土压力，我们可以根据朗肯土压力理论来进行分析计算：
1.1 根据朗肯土压力理论；单位墙长的主动土压力Ea的计算公式为：Ea=1/2rh2Ka。
式中：
Ea——单位墙长的土压力值（KN/m）
r——刚体的土体重度（KN/m2）
h——刚体的高度（M）
Ka——主动土压力系数Ka=tg2(45°-/2)
——土的内摩擦角
当然，对于一个孔深方向上的土质肯定是各有不同的，而不同土质的土层由于重度、内摩擦角的不同，其所作用的土压力必然有所不同。本文主要着手讨论孔壁内的静水压力问题，故对各不同土质土层的土压力也不作具体的分析，在实际工程中只要根据不同的土层取不同的参数进行计算就行了。
1.2 地下水的静水压力计算公式为：P1=rHcA。
式中：P1——地下水的静水压力（KN/m）
Hc——受压面积的形心在水下淹没深度（M）
r——水容重（KN/m3）
A——受压面积（m2）
故总侧向压力E=Ea+P1其分布图如图1所示，该侧向作用力E即为作用于孔壁四周的总压力，因此，孔内必须产生一个大于等于总侧向压力的静水压力，才能够确保孔壁不会坍塌。即P≥E式中：
P——孔内液体静水压力
E——孔壁四周外总侧向压力。
2. 孔内液体的静水压力作用
作为孔内液体，其作用于孔壁上的静水压力是保证孔壁不坍塌的主要因素之一。本文从任意平面上静水总压力入手，简要剖析了静水压力的分布及其总压力的大小。
由于任意平面的边界形状多种多样，压强分布图形体积较为复杂和难于计算，故不便于应用图解法计算总压力，而需要采用解析法求解。
将任意平面MN倾斜地放置在静水中，平面廷展面与自由水平面交角d，廷展面与自由水面的交线是一条水平线（ox）。若以（oy）为轴旋转90°，便可以清楚地看到MN的形状尺寸，如图2所示。
设A为该任意平面的面积，其形心点在水面以下深度为hc。在平面上任取一微小面积dA，中心点m在水面以下的深度为h，该点的相对压强p=rh，则作用在dA面积上的总压力为：
dp=r·h·dA
=r·sina·Da
由于整个平面上各点微小面积上的压力方向相互平行，所以对上积分便得整个平面A上的静水总压力，即
P=∫adp=∫ar·y·sinadA
=r·sina∫aydA
式中∫aydA为面积，A对ox轴的静面矩，积分结果为yo·A故上可写成:
P=y·sin(yc·A)
式中yc——平面形心点到ox轴的距离。
由图中几何关系可知yc·sina=hc，于是得静水总压力为：
P=r·hc·A
式中：
p——静水总压力（KN/m）
r——水容重（KN/m3）
hc——受压面积的形心在水下淹没深度（m）
A——受压面积（m2）
此式即适用于铅垂矩形平面，也可适用于任意形状。任意方位的平面。
上述表明，作用于任意形状平面上静水总压力的大小，等于受压面积A与期形处静水压强r·hc的乘积。同时，从该式中可以看出，总压力的大小只与r·hc·A有关，与受压面积的方位无关。
作为钻孔灌注桩孔内液体——泥浆的护壁效果，要求其泥浆在孔内所产生的静水总压力要大于等于孔壁 四周的总侧向压力，从而确保孔壁的稳定性。而其泥浆的静水总压力值与泥浆的容重，高度和孔面积成正比。故合理的增大该三个值，是确保孔壁稳定的先决条件。
3. 孔内液体静水压力与孔壁四周总侧向压力的确定。
了解了孔内液体的静水压力和孔外总侧向压力的原理后，我不能难看出，只有当孔内液体的静水压力大于等于孔外总侧向压力，才能够保证钻孔过程中孔壁不倒塌。
对于孔壁四周侧向土压力的要求，其他基土的条件直接影响孔壁的稳定性。试验证明，土的内摩擦角愈小，所需泥浆的相对密度愈大；反之所需泥浆相对密度就愈小。因为土的内摩擦角在一定程度上反映土质好坏，内摩擦角大，土质条件好，就不容易发生坍塌。所以在施工时，要根据不同的土质条件选用不同的泥浆配合比，各地的经验只能参考不能照搬。尤其在地层中存在较弱的淤泥质土层或粉砂层时要引起特别的重视。
对于地下水位的水压力，国内外实践证明，在第四系地层钻进成孔，只要孔内水头压力比孔外地下水压力大2×104MPa就能保证孔壁的稳定即：H·r≥2×104MPa