靜壓管樁施工防擠土影響措施在工程的應(yīng)用

【關(guān)鍵詞】靜壓管樁施工；擠土效應(yīng)；防擠土影響措施；靈活應(yīng)用 

　　1. 工程實例 

　　某項目，總用地面積56410.0m2，總建筑面積147832.4 m2。地塊內(nèi)擬建設(shè)辦公用房和酒店，其中地塊北部建設(shè)16層的高層辦公樓（25#樓），下設(shè)單層地下室；其余地段主要建設(shè)3層辦公樓和其他輔助用房建筑物，共分五個單元，其下方及其空地均設(shè)單層地下室。2#～25#樓及地下室基礎(chǔ)采用預(yù)應(yīng)力管樁，其中25#樓主樓設(shè)計有PHC-AB500（110）、PHC-AB550 （125） 、PHC-AB600（100）、 PHC-AB600 （110）預(yù)應(yīng)力管樁共344根，以3-1或3-2全風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖為持力層，有效樁長44.5米（A區(qū)）和51米（B區(qū)），裙房及地下室采用PC-AB400（75）預(yù)應(yīng)力管樁；2～24#樓及地下室部分采用PC-AB400（75）、PTC-400（60）預(yù)應(yīng)力管樁共1586根，以3-2砂質(zhì)粉土加粉砂層為持力層，有效樁長9～12米。 

　　2. 靜壓施工對周圍的影響分析 

　�。�1）靜壓法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁施工屬于擠土類型， 往往由于沉樁時使樁四周的土體結(jié)構(gòu)受到擾動， 改變了土體的應(yīng)力狀態(tài)。相當(dāng)于樁體積的土體向四周排擠， 使周圍的土受到嚴重的擾動， 主要表現(xiàn)為徑向位移， 樁尖和樁周一定范圍內(nèi)的土體受到不排水剪切以及很大的水平擠壓， 致使土體中超空隙水壓力升高造成土體破壞，未破壞的土體也因超空隙水壓力的不斷傳播和消散而蠕變，產(chǎn)生較大的剪切變形，形成具有很高空隙水壓力的擾動重塑區(qū)，并且大大地降低了土的不排水剪切強度，使樁周鄰近土因不排水剪切而破壞，造成與樁體積等量的土體在沉樁過程中向樁周發(fā)生較大的側(cè)向位移和涌起。至于地面以下較深層的土體在覆蓋土層的壓力作用下未能向上隆起，就向水平方向擠壓。由于群樁施工中的疊加作用，使已打入完成的鄰近樁和土體產(chǎn)生較大側(cè)向位移和上浮。樁群越密樁基面積越大，地基的軟弱土層越厚和含水率越高，土的位移就越大，造成地面隆起就越高，已打入完成的樁也因向上位移土的摩擦力帶動向上浮起造成樁的嚴重質(zhì)量后果。 

　�。�2）此外靜壓預(yù)應(yīng)力管樁施工時隨著樁的壓入，地層中的土體發(fā)生位移，土體中不同形態(tài)的水和氣體被排出產(chǎn)生超靜水壓力，對其影響范圍內(nèi)的地面建筑物和地下管線產(chǎn)生影響。目前一般認為波及距離為1～1.5倍樁長。本工程北面有R21-5地塊在建的住宅樓（2層地下室，剪力墻邊線距25#樓邊線僅10～18米）及在建道路地下管線；東面有農(nóng)居房（距離圍墻僅25～30米）及尚未驗收的橋頭路。 

　�。�3）上述建筑物、在建道路及地下管線距離施工場地較近，均在沉樁施工擠土影響范圍內(nèi)。本工程樁數(shù)較多，樁土置換量大（特別是樁徑為500～600的工程樁），且由于樁深范圍內(nèi)地質(zhì)土層（除2-2、2-3層）透水性較差，壓樁擠土產(chǎn)生的孔隙水壓力不容易釋放，預(yù)計壓樁影響范圍可達60m左右。為此施工時應(yīng)考慮采用必要的防護措施，減輕壓樁時上部土層擠土應(yīng)力對已有建筑物和道路及地下管線的影響。 

　　3. 防擠土措施方案靈活應(yīng)用 

　　由于北面R21-5地塊在建的住宅樓有2層地下室，剪力墻邊線距25#樓邊線僅10～18米，地下室剪力墻被動形成擋土墻，必然會承受較大的擠土壓力，雖然剪力墻抗剪能力較強且上部有重荷載，但擠土影響不可低估。此外，東面的農(nóng)居房及橋頭路和北面在建道路及地下管線對擠土影響比較敏感。為了周邊建筑、道路及地下管線的安全和不必要的糾紛，根據(jù)本工程的樁土置換量以及臨近建筑物及地下管線的結(jié)構(gòu)特點，擬采取以下綜合防護措施： 

　　3.1 開挖地面防擠溝。 

　　在25#樓東、北、西面和16#、18#、21#、24#樓東面距樁基邊線8m外開挖一條防擠溝，以減小表層土的平面位移。防擠溝上寬1000，下寬800，深度以挖到見地下水位為宜。防擠溝長度東、南、西、北面合計為530米（其中東面250米，南面80米，西面75米，北面125米）左右，位置如平面圖所示。 

　　3.2 打設(shè)深部應(yīng)力釋放孔。 

　�。�1）為減小壓樁時深部擠土應(yīng)力傳播，應(yīng)考慮打設(shè)深部應(yīng)力釋放孔，以釋放深部孔隙水壓力，擬在25#樓東、北及西面防護區(qū)域的防擠溝內(nèi)打一排鉆孔，具體樁位分布范圍詳見平面圖所示。鉆孔孔徑500，深度為30m，間距為2.0m， 應(yīng)力釋放孔分布范圍長度為332米，約合計167根。 

　�。�2）2～24#樓及地下室部分采用PC-AB400（75）、PTC-400（60）預(yù)應(yīng)力管樁，樁分布率低，其樁土置換率相對較低，樁長較短，擠土效應(yīng)相對較小，且送樁后的孔洞可以釋放部分淺部擠土應(yīng)力，但考慮到民房、地下管線及道路對擠土的敏感性，故在16#、18#、21#、24#樓東面打設(shè)應(yīng)力釋放孔，孔徑500，深度為15m，間距為3.0m，分布范圍長度為120米，約合計41根。 

　　（3）應(yīng)力釋放孔內(nèi)設(shè)置鋼筋骨架竹筋籠防坍，籠長比孔深少0.5m。應(yīng)力釋放孔結(jié)構(gòu)見剖面圖，位置如平面圖所示。 

　　3.3 引孔沉樁。 

　　（1）為了盡可能減小預(yù)制樁下沉?xí)r產(chǎn)生的擠土影響造成對鄰近建筑物和工程樁本身的危害，預(yù)先在樁位進行鉆孔取土，然后采用靜壓法沉樁。預(yù)鉆孔輔助沉樁法常用于城市密集建筑物群中的樁基工程。預(yù)鉆孔的孔徑均小于樁徑，約為樁徑的60%～80%，不致對樁的承重能力產(chǎn)生影響。全鉆孔輔助沉樁法主要用于端承樁基礎(chǔ)，用于摩擦樁會使樁的承載力顯著降低。局部鉆孔輔助沉樁法，預(yù)鉆孔的深度一般為樁入土深度的1/3～1/2時對樁的承載力影響不大。在軟土地基中，樁的承載能力降低值一般不大于5%，且隨著樁長的增加和樁端承載力的增大，這一影響也將相應(yīng)地減小。有時在預(yù)鉆孔輔助沉樁法施工中，尚可采用樁周壓注水泥漿的措施賴減小對樁的承載力的影響。當(dāng)在預(yù)鉆孔深度范圍內(nèi)，地基中尚存在淺層硬土層時，應(yīng)用本法有顯著的優(yōu)越性。 　�。�2）本工程25#樓為高層建筑，樁數(shù)344根，布樁很密且樁徑較大，土層中含2-2、2-3粉砂夾層，錐尖阻力（qc值）相當(dāng)高，靜壓管樁根本無法穿透，綜合分析后25#樓采取引孔法沉樁，引孔深度10米。后來沉樁施工的順利進行驗證了引孔法沉樁的合理性。 

　　3.4 合理安排施工區(qū)和壓樁順序。 

　　3.4.1 合理安排施工流向。 

　　由于25#樓樁徑為500～600，樁徑較大，擠土效應(yīng)尤為明顯。為減小壓樁擠土應(yīng)力的影響， 25#樓A區(qū)應(yīng)先施工東面20軸上的樁，然后施工北面樁徑為600的樁，這樣已先行施工的樁形成遮點效應(yīng)，對后施工樁的擠土應(yīng)力形成一定的消散作用；此外樁機沿東西長軸線來回施工，路線相對較長，空隙水壓力有時間得到一定的釋放，施工總流向自北向南推進，即自從 P軸 →L 軸。B區(qū)應(yīng)先施工東面20、21軸上的樁，然后施工D軸線上的樁，施工流向同A區(qū)。A、B區(qū)塊總體上先施工600樁，后施工500、550樁。此外因送樁較深，這樣已施工樁的送樁孔也可以釋放部分孔隙水壓力。 

　　其余樓號施工總流向同A區(qū)。 

　　3.4.2 合理安排壓樁順序。 

　　采用承臺間跳壓措施，每個承臺每次只能壓1～2根樁，這樣可以分散擠土應(yīng)力，減輕對周圍的影響。施工前應(yīng)在圖紙上標(biāo)明每一根樁的壓樁順序，施工時嚴格執(zhí)行。 

　　3.5 控制壓樁速率。 

　　嚴格控制日壓樁量，特別是臨近周邊建筑、道路及地下管線施工時，控制平均日壓樁8根以內(nèi)，其他位置施工控制日壓樁量12根左右，以降低擠土應(yīng)力增量，減輕壓樁擠土的影響。 

　　3.6 實行間歇壓樁。 

　　本工程地質(zhì)土上部有砂質(zhì)土層，有一定滲透性，壓樁時實行白天施工，夜里不施工，由于日壓樁量不大，保持大部分時間安靜狀態(tài)使孔隙水壓力有一定的釋放時間。可以減輕擠土應(yīng)力的傳播。 

　　3.7 加強監(jiān)測。 

　　3.7.1 第三方監(jiān)測。 

　　委托有監(jiān)測資質(zhì)的監(jiān)測單位在受保護建筑物及道路的適當(dāng)位置，布設(shè)監(jiān)測點，為擠土影響提供量化數(shù)據(jù)。每天在壓樁過程中適時監(jiān)測土體的水平位移和孔隙水壓力變化，掌握擠土動態(tài)，以便根據(jù)現(xiàn)場情況及時采取措施，做到信息化施工。 

　　3.7.2 施工單位實時監(jiān)測。 

　　在受保護建筑物的適當(dāng)位置，布設(shè)可靠的平面監(jiān)測點，每天壓樁前后用高精度經(jīng)緯儀監(jiān)測各點的水平位移和高程變化，掌握擠土動態(tài)，以便根據(jù)現(xiàn)場情況及時采取措施，并將監(jiān)測結(jié)果及時報告建設(shè)單位及監(jiān)理。 

　　4. 工程效果 

　�。�1）施工過程中由專業(yè)監(jiān)測單位對場區(qū)及周邊環(huán)境進行位移監(jiān)測，監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，該工程監(jiān)測點水平位移最大為13mm，垂直位移最大為18mm，可見擠土效應(yīng)對周邊環(huán)境影響較小。靜荷載試驗結(jié)果表明單樁承載力均滿足設(shè)計要求，說明樁體間的擠土效應(yīng)造成的樁頂上浮得到了有效控制。 

　　（2）綜上，本工程防擠土預(yù)防措施運用得當(dāng)，取得了顯著的效果，節(jié)省了成本和保護了周邊環(huán)境，確保了工程的順利進行。筆者從事靜壓樁施工15年，本文所總結(jié)的施工經(jīng)驗供大家參考。 

　　參考文獻 

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