靜壓管樁擠土效應(yīng)分析及控制措施探究

1、八 一 ZXVZ一一 XV 1/ I 乙八一 叩 4 7 II 夕/ LJ笑巡下景匕摘要：當(dāng)前，社會各界對靜壓樁擠土效應(yīng)帶來的各種問題 越發(fā)關(guān)注，本文從靜壓樁擠土效益機(jī)理出發(fā)，重點(diǎn)介紹了施工中擠土效 應(yīng)的控制措施，并結(jié)合某工程實踐進(jìn)行總結(jié)，可供廣大工程技術(shù)人員借 鑒參考。關(guān)鍵詞：靜壓管樁擠土效應(yīng)控制靜壓管樁于上世紀(jì)50年代初在我國部分沿海地區(qū)首用，因具有施 工無噪音、無廢氣、無振動、無沖擊力、無泥漿、排放管樁質(zhì)量可靠、 施工速度較快等優(yōu)點(diǎn)，目前已成為商品房建設(shè)中最常用的樁基形式。然 而，因靜壓管樁屬于排土置換樁，壓樁施工所產(chǎn)生的擠土效應(yīng)對周邊環(huán) 境影響極大，嚴(yán)重時甚至可能導(dǎo)致鄰近建（構(gòu)）筑物的

2、表面開裂及結(jié)構(gòu) 破壞、道路隆起、地下管線斷裂等工程事故的發(fā)生?，F(xiàn)結(jié)合實踐經(jīng)驗， 就靜壓管樁擠土效應(yīng)及其對周邊建筑物的影響以及相關(guān)控制措施進(jìn)行 粗淺探討，以供參考。1、擠土效應(yīng)機(jī)理靜壓法施工屬于擠土類型，沉樁時往往使得樁四周的土體結(jié)構(gòu)受到 擾動，導(dǎo)致土體應(yīng)力狀態(tài)改變，相當(dāng)于樁體積的土體朝四周排擠，使周 圍的土受到嚴(yán)重的擾動，主要表現(xiàn)為徑向位移，樁尖與樁身周邊一定范 圍內(nèi)的土體受到不排水剪切以及很大的水平擠壓，造成樁周圍土體接近 于非壓縮性，產(chǎn)生較大的剪切變形，并形成具有很高孔隙水壓力的擾動 重塑區(qū)，使土的不排水抗剪強(qiáng)度降低，促使樁周圍鄰近土體因不排水剪 切而破壞，與樁體積等量的土體在沉樁過程中沿

3、著樁周圍發(fā)生較大的側(cè) 向位移和隆起。在地面附近的土體向上隆起，而在地面以下較深層的土 體，因覆蓋土層壓力作用而不能向上隆起，便像水平方向擠壓。群樁施 工中的迭加作用會造成已打入的樁與附近管線產(chǎn)生較大的側(cè)向位移和 上浮，隨著樁群越密，樁基面積越大，地基的軟弱土層越厚及含水率越 高，土的位移越大，地面隆起的高度也就越大，施工過程中主要表現(xiàn)在 如下幾方面：1）壓樁時，因樁周圍土層被壓密或擠開，使得土體產(chǎn)生 水平移動與垂直隆起，且對周邊建（構(gòu)）筑物及地下管線造成一定影響； 2）壓樁導(dǎo)致土中超孔隙水壓力升高，導(dǎo)致土體破壞，而未破壞的土體 也會因超孔隙水壓力的不斷傳播與消散而產(chǎn)生蠕變，造成土體水平位移 與

4、垂直隆起；3）壓樁過程中嚴(yán)重擾動樁周圍土體，破壞土的原始結(jié)構(gòu)， 改變其了工程性質(zhì)；4）樁端停歇于硬土層內(nèi)的時間過長，以及施工方 法與施工順序不得當(dāng)、每天壓樁數(shù)量過多、沉樁速率過快、布樁過密等 情形都有可能加劇擠土效應(yīng)的產(chǎn)生。此外，靜壓沉樁過程中，土體的位 移狀態(tài)往往取決于土性質(zhì)。靈敏粘土在壓樁過程中會產(chǎn)生軟化，并從樁 兩側(cè)擠出地表，因而土體隆起高度較大；如硬粘土、細(xì)砂、粗砂等非靈 敏粘土土體隆起量則較小。軟土地基因其天然含水量高、壓縮性強(qiáng)、承 載力低，且具有觸變性、流變性、低透水性、抗剪強(qiáng)度低等特性，因此 相對于其他土質(zhì)所產(chǎn)生的擠土效應(yīng)影響更大。2、擠土效應(yīng)控制措施2.1設(shè)計要點(diǎn)在設(shè)計時，可采

5、用大排土量的空心管樁以及承載力高的長樁，以擴(kuò) 大樁距，減少樁數(shù)，利用樁內(nèi)土芯減少樁的擠土率，從而降低沉樁引起 的超孔隙水壓力值和地基變形值，縮小其影響范圍，盡可能加大沉樁區(qū) 與鄰近建筑物之間的距離。樁尖設(shè)計應(yīng)盡可能采用開口樁尖，減小樁的 上浮機(jī)會，縮小其影響范圍等。2.2施工要點(diǎn)2.2.1嚴(yán)格控制沉樁速率應(yīng)根據(jù)擠土過程中遇到的不同情況控制沉樁速率。沉樁速率對土體 變形的影響作用主要來自于超靜孔隙水壓力，而土中應(yīng)力的傳遞與超孔 隙水壓力的消散卻需要一個時間過程。壓樁時，超孔隙水壓力增長速度 比其消散速度要快得多，而在壓樁間隙，超孔隙水壓力會明顯回落。因 此，控制沉樁速率對于保護(hù)鄰近建（構(gòu)）筑物與

6、地下管線不受損壞極為 關(guān)鍵。施工中，應(yīng)有計劃地控制單樁一次性壓入時間及每日壓樁數(shù)量， 不能一味求快，為方便土體受擠壓后向外緩慢擴(kuò)散，每日施工成樁數(shù)量 以10根之內(nèi)為宜。此外，因沉樁速度過快會造成土體變形大，速度過 慢又會影響施工進(jìn)度，因此應(yīng)根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)及時調(diào)整沉樁速度。2.2.2合理地安排打樁順序合理安排壓樁順序是防治擠土效應(yīng)的經(jīng)濟(jì)有效的方法之一，正常情 況下壓樁順序為自中心向外圍進(jìn)行，當(dāng)施工區(qū)域一側(cè)或兩側(cè)有靠較近的 建筑物和市政設(shè)施時，應(yīng)朝向建筑物及市政設(shè)施相反方向施工。一般原 則具體如下：1）先完成臨近周圍民房建筑較近的樁。2）壓樁順序應(yīng)先 中間后外圍。3）壓樁時先密后疏。4）壓樁時采用跳

7、打方式及其他有效 方法降低沉樁難度和后施工樁對先施工樁的影響。2.2.3預(yù)鉆孔取土打樁該法是指壓樁前預(yù)先在樁位處或沉樁區(qū)域內(nèi)鉆孔取土，減少壓樁時 的排土體積，從而使得對周圍土體的擠壓效應(yīng)降低。當(dāng)預(yù)鉆孔位布置在 非樁位處時，為沉樁時樁周土體向四周擠壓騰出一定空間，避免土體隆 起位移或水平位移過大，減少對工程周圍環(huán)境的影響。一般，預(yù)鉆孔的 孔徑應(yīng)小于靜壓樁的直徑，以樁徑的1/32/3為宜，從而保證壓樁的準(zhǔn) 確定位及樁身的承載能力。此外，樁孔原位取土比較容易造成壓樁樁位 偏差，在施工中需做好控制。2.2.4設(shè)置排水砂井或塑料排水板壓樁施工前，在需保護(hù)的建筑物的一側(cè)設(shè)置1排2排砂井或插打 塑料排水板，

8、使超靜孔隙水壓流入砂井或排水板內(nèi)，加速壓力消散。砂 井的設(shè)置如下：砂井與邊樁距離以5m6m為宜，砂井直徑200mm 300mm，間距800mm1200 mm，深度10m15m，宜穿透淺部淤泥層。 在砂井內(nèi)側(cè)約0.8m1.0m處鉆一排空孔，在壓樁施工中結(jié)合監(jiān)測情況 隨時補(bǔ)鉆取土?？湛椎脑O(shè)置能使土層的水平位移減輕，有效緩解向鄰近 建筑物傳遞的土體擠壓應(yīng)力，并保護(hù)砂井的連續(xù)性不受影響。這樣由2 排3排砂井與空孔相互錯開而共同構(gòu)成的縱深防御帶，能有效地保護(hù) 臨近建筑物。以上僅為一些常用措施，當(dāng)然，在采取保護(hù)措施時，為及時掌握周 圍被保護(hù)建筑物的反應(yīng)，還須進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)測，從而隨時調(diào)整打樁的具體3、工程實例

9、分析某擬建高層住宅樓，基礎(chǔ)采用PHC樁，樁長26.0m，樁徑500mm， 樁身混凝土強(qiáng)度等級C80o工程場地東面為商業(yè)樓，南面為居民住宅樓， 西、北兩面為城市主干道，且場地地下管線較多。基于場地周圍環(huán)境復(fù) 雜，為保證周圍建筑物、道路及地下管線的安全，施工中必須采取合理 可行的措施。根據(jù)巖土勘察報告，該工程地質(zhì)主要由淤泥質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土及粉 砂組成，樁長范圍內(nèi)各主要土層自上而下為：1）雜填土：主要成分為 碎石、磚塊、黏性土、混凝土，厚度1.1m3.1m； 2）粉質(zhì)黏土：干強(qiáng) 度中等，稍有光澤，厚度4.9m12.7m，液性指數(shù)0.280.74； 3）黏土： 普遍分布，中性壓縮性。厚度3.3m18.8m，液性指數(shù)0.220.58； 4） 粉質(zhì)黏土：普遍分布，液性指數(shù)0.210.45。該層為樁端持力層；5）全 風(fēng)化混合花崗巖：風(fēng)化物呈砂土狀。厚度0.71m2.98m； 6）強(qiáng)風(fēng)化混 合花崗巖：中粗粒結(jié)構(gòu)，主要成分為石英、長石，巖體基本等級為W級。 施工中采取措施如下：在場地周圍設(shè)置卸壓井，井孔徑為300mm，孔 距600m