静压管桩挤土效应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：当前，社会各界对静压桩挤土效应带来的各种问题 越发关注，本文从静压桩挤土效益机理出发，重点介绍了施工中挤土效 应的控制措施，并结合某工程实践进行总结，可供广大工程技术人员借 鉴参考。关键词：静压管桩挤土效应控制静压管桩于上世纪50年代初在我国部分沿海地区首用，因具有施 工无噪音、无废气、无振动、无冲击力、无泥浆、排放管桩质量可靠、 施工速度较快等优点，目前已成为商品房建设中最常用的桩基形式。然 而，因静压管桩属于排土置换桩，压桩施工所产生的挤土效应对周边环 境影响极大，严重时甚至可能导致邻近建（构）筑物的

2、表面开裂及结构 破坏、道路隆起、地下管线断裂等工程事故的发生。现结合实践经验， 就静压管桩挤土效应及其对周边建筑物的影响以及相关控制措施进行 粗浅探讨，以供参考。1、挤土效应机理静压法施工属于挤土类型，沉桩时往往使得桩四周的土体结构受到 扰动，导致土体应力状态改变，相当于桩体积的土体朝四周排挤，使周 围的土受到严重的扰动，主要表现为径向位移，桩尖与桩身周边一定范 围内的土体受到不排水剪切以及很大的水平挤压，造成桩周围土体接近 于非压缩性，产生较大的剪切变形，并形成具有很高孔隙水压力的扰动 重塑区，使土的不排水抗剪强度降低，促使桩周围邻近土体因不排水剪 切而破坏，与桩体积等量的土体在沉桩过程中沿

3、着桩周围发生较大的侧 向位移和隆起。在地面附近的土体向上隆起，而在地面以下较深层的土 体，因覆盖土层压力作用而不能向上隆起，便像水平方向挤压。群桩施 工中的迭加作用会造成已打入的桩与附近管线产生较大的侧向位移和 上浮，随着桩群越密，桩基面积越大，地基的软弱土层越厚及含水率越 高，土的位移越大，地面隆起的高度也就越大，施工过程中主要表现在 如下几方面：1）压桩时，因桩周围土层被压密或挤开，使得土体产生 水平移动与垂直隆起，且对周边建（构）筑物及地下管线造成一定影响； 2）压桩导致土中超孔隙水压力升高，导致土体破坏，而未破坏的土体 也会因超孔隙水压力的不断传播与消散而产生蠕变，造成土体水平位移 与

4、垂直隆起；3）压桩过程中严重扰动桩周围土体，破坏土的原始结构， 改变其了工程性质；4）桩端停歇于硬土层内的时间过长，以及施工方 法与施工顺序不得当、每天压桩数量过多、沉桩速率过快、布桩过密等 情形都有可能加剧挤土效应的产生。此外，静压沉桩过程中，土体的位 移状态往往取决于土性质。灵敏粘土在压桩过程中会产生软化，并从桩 两侧挤出地表，因而土体隆起高度较大；如硬粘土、细砂、粗砂等非灵 敏粘土土体隆起量则较小。软土地基因其天然含水量高、压缩性强、承 载力低，且具有触变性、流变性、低透水性、抗剪强度低等特性，因此 相对于其他土质所产生的挤土效应影响更大。2、挤土效应控制措施2.1设计要点在设计时，可采

5、用大排土量的空心管桩以及承载力高的长桩，以扩 大桩距，减少桩数，利用桩内土芯减少桩的挤土率，从而降低沉桩引起 的超孔隙水压力值和地基变形值，缩小其影响范围，尽可能加大沉桩区 与邻近建筑物之间的距离。桩尖设计应尽可能采用开口桩尖，减小桩的 上浮机会，缩小其影响范围等。2.2施工要点2.2.1严格控制沉桩速率应根据挤土过程中遇到的不同情况控制沉桩速率。沉桩速率对土体 变形的影响作用主要来自于超静孔隙水压力，而土中应力的传递与超孔 隙水压力的消散却需要一个时间过程。压桩时，超孔隙水压力增长速度 比其消散速度要快得多，而在压桩间隙，超孔隙水压力会明显回落。因 此，控制沉桩速率对于保护邻近建（构）筑物与

6、地下管线不受损坏极为 关键。施工中，应有计划地控制单桩一次性压入时间及每日压桩数量， 不能一味求快，为方便土体受挤压后向外缓慢扩散，每日施工成桩数量 以10根之内为宜。此外，因沉桩速度过快会造成土体变形大，速度过 慢又会影响施工进度，因此应根据监测数据及时调整沉桩速度。2.2.2合理地安排打桩顺序合理安排压桩顺序是防治挤土效应的经济有效的方法之一，正常情 况下压桩顺序为自中心向外围进行，当施工区域一侧或两侧有靠较近的 建筑物和市政设施时，应朝向建筑物及市政设施相反方向施工。一般原 则具体如下：1）先完成临近周围民房建筑较近的桩。2）压桩顺序应先 中间后外围。3）压桩时先密后疏。4）压桩时采用跳

7、打方式及其他有效 方法降低沉桩难度和后施工桩对先施工桩的影响。2.2.3预钻孔取土打桩该法是指压桩前预先在桩位处或沉桩区域内钻孔取土，减少压桩时 的排土体积，从而使得对周围土体的挤压效应降低。当预钻孔位布置在 非桩位处时，为沉桩时桩周土体向四周挤压腾出一定空间，避免土体隆 起位移或水平位移过大，减少对工程周围环境的影响。一般，预钻孔的 孔径应小于静压桩的直径，以桩径的1/32/3为宜，从而保证压桩的准 确定位及桩身的承载能力。此外，桩孔原位取土比较容易造成压桩桩位 偏差，在施工中需做好控制。2.2.4设置排水砂井或塑料排水板压桩施工前，在需保护的建筑物的一侧设置1排2排砂井或插打 塑料排水板，

8、使超静孔隙水压流入砂井或排水板内，加速压力消散。砂 井的设置如下：砂井与边桩距离以5m6m为宜，砂井直径200mm 300mm，间距800mm1200 mm，深度10m15m，宜穿透浅部淤泥层。 在砂井内侧约0.8m1.0m处钻一排空孔，在压桩施工中结合监测情况 随时补钻取土。空孔的设置能使土层的水平位移减轻，有效缓解向邻近 建筑物传递的土体挤压应力，并保护砂井的连续性不受影响。这样由2 排3排砂井与空孔相互错开而共同构成的纵深防御带，能有效地保护 临近建筑物。以上仅为一些常用措施，当然，在采取保护措施时，为及时掌握周 围被保护建筑物的反应，还须进行现场监测，从而随时调整打桩的具体3、工程实例

9、分析某拟建高层住宅楼，基础采用PHC桩，桩长26.0m，桩径500mm， 桩身混凝土强度等级C80o工程场地东面为商业楼，南面为居民住宅楼， 西、北两面为城市主干道，且场地地下管线较多。基于场地周围环境复 杂，为保证周围建筑物、道路及地下管线的安全，施工中必须采取合理 可行的措施。根据岩土勘察报告，该工程地质主要由淤泥质黏土、粉质黏土及粉 砂组成，桩长范围内各主要土层自上而下为：1）杂填土：主要成分为 碎石、砖块、黏性土、混凝土，厚度1.1m3.1m； 2）粉质黏土：干强 度中等，稍有光泽，厚度4.9m12.7m，液性指数0.280.74； 3）黏土： 普遍分布，中性压缩性。厚度3.3m18.8m，液性指数0.220.58； 4） 粉质黏土：普遍分布，液性指数0.210.45。该层为桩端持力层；5）全 风化混合花岗岩：风化物呈砂土状。厚度0.71m2.98m； 6）强风化混 合花岗岩：中粗粒结构，主要成分为石英、长石，岩体基本等级为W级。 施工中采取措施如下：在场地周围设置卸压井，井孔径为300mm，孔 距600m