换流站工程HC静压管桩挤土效应的危害及控制措施

换流站工程PHC静压管桩挤土效应的危害及控制措施摘要：PHC管桩作为一种重要的地基基础处理形式，它具有以下优点：承载力高、质量可靠、运输吊装方便、施工周期短、利于现场安全文明施工等。但它也具有地耐力要求高、压持力（夹持力）过大易造成桩身破碎、造价相对较高、施工时会引起挤土效应等缺点。特别是挤土效应，如果没有有效的控制措施，会给工程的施工质量和施工进度造成较大的影响。结合换流站的工程实际，就PHC管桩挤土效应的危害和控制措施做如下分析。关键词：PHC管桩、挤土效应、防治措施1.PHC管桩的简介及在换流站工程的应用PHC管桩即预应力高强度混凝土管桩，是一种比较普遍的桩基处理方式。它具有单桩承载力高，使用地域广、建筑类型多，成桩质量可靠程度高，施工周期短等优点。在沉桩过程中，油压值可直观、准确地读出，因而能精确判断桩基承载力。同里换流站地基土主要包括①1素填土、①2淤泥、②粉质粘土、③淤泥质粉质粘土、④粉质粘土等，地质条件符合管桩的施工条件。另外换流站工程具有荷载大、沉降变形控制要求高、工期相对较紧等特点，因此在同里换流站大部分建、构筑物的地基处理采用了PHC静压管桩。2.挤土效应的危害及原理PHC管桩施工的过程其实是一个挤土过程，桩周土体在成桩过程中，桩周受到径向挤压和竖向挤压作用，应力应变状态发生很大变化，离桩体一定范围内的土体结构、密度及含水量发生相应改变，这种综合的效应成为挤土效应管桩施工挤土效应的原理分析目前最为常见的是圆孔扩张理论，当静压桩在贯入过程中，会引起桩周土体的复杂运动，单桩周围土体位移方式大致是：当桩贯入时，桩尖周围土体被排挤出现水平向和竖直向位移，并产生扰动和重塑，在桩身附近离地面约四倍桩径深度范围内，土体发生一定的地面隆起，当贯入深度较大时，由于上覆土层的压力，土体主要沿径向向外挤出，在邻近桩尖处，土体有向下及径向移动。根据圆孔扩张理论，桩周土的变形类似一个圆柱形孔扩张而引起的变形，在沉桩后土体主要位移图示及桩轴土体中形成的几个性质不同的区域图示见图1图1桩周土分区Ⅰ区：强烈重塑区，紧贴桩身，在沉桩过程中经历了大位移，且由于桩身拖曳，结构完全破坏；Ⅱ区：塑性区，受沉桩影响严重，土体发生较大位移和塑性变形；Ⅲ区：弹性区，受沉桩影响，但土体保持弹性状态；Ⅳ区：该区不受沉桩影响；Ⅴ区：桩端塑性区。分析得到管桩挤土效应产生破坏的原因分为两种，一种为当PHC桩贯入土层中时,桩周土体会受到剧烈的挤压,导致原土体受较大剪切变形而使结构受很大的扰动和破坏，尤其在桩位较密集时，桩挤土产生的垂直应力下，引起大范围的土体隆起，当桩的上浮力较大时即产生浮桩现象；另一种是因为超空隙水压力的产生和影响，桩尖首先直接使土产生冲剪破坏,孔隙水受此冲剪挤压作用形成不均匀水头,产生急剧上升的超孔隙水压力,扰动了土体结构,这种破坏和扰动随着桩的贯入会连续不断地向下传递。表现为地表、浅层和深层土发生竖向和水平位移。从同里换流站的施工实例来看，因土质为高饱和软土，土体受挤压时体积不会收缩或收缩量极小，挤压应力主要通过土体位移来消减，挤土效应十分显著，因此所造成的负面影响更大。对施工的影响和造成的破坏也是不容忽视的。在换流站工程中管桩施工中我们总结了挤土效应对工程的主要影响，有以下几方面：会引起已建成道路、站内雨水排水管和电缆沟等设施产生裂缝，影响其使用功能。换流站站内电缆沟、排水管等线路比起民用建筑要多很多，所以受挤土效应的影响也比较严重。灰易造成附味近基坑塌誓方燃或推移增失大场，在正在穷管桩施工眠的区域附夫近进行开慧挖时，由犹于挤土力移和超空隙朝水压力的缺影响，基貌坑产生塌内方的可能闻性明显增升大，增加伴施工的难迫度和危险塔系数。询图沃2激中为围墙末基础施工承时因交流介滤波器轿场婚PH矿C们管桩的施率工造成围换墙基础施阻工时土体详塌方，水孟泥土搅拌孔桩发生断炕裂的现象效，图2：因挤土效应引起附近基坑塌方图卸图枕3肌为通过合坝理安排施百工顺序和嘉采用钢板隆桩支护解滋决了此问呼图2：因挤土效应引起附近基坑塌方图图2雨水管道和围墙基础采用钢板桩支护后的效果图著在水平控督制桩附近肾进行桩基馅施工，站闪内测量控秩制桩桩位纤最大能移餐动超芒过标2c谅m踪，给站内凳测量控制省系统带来铃较大影响指。谢桩身的水肝平挤压易象造成桩位质偏差超出庭设计和规孩程规范的给要求，甚蜓至有可能光在管桩的芳薄弱环节名（如接桩篮处）产生非破坏，影急响沉桩的供质量。栗易引起浮舞桩现象的喂产生，严放重削弱了倡管桩的承臣载能力，再使沉桩承筋载能力达叮不到设计钉要求。拔4陶.葛挤土效应仙的控制措译施咐由于上述鸣危害的严晨重性，作净为电力建帅设监理人回员，应遵浅循施工前爸预防为主谈，施工后面处理为辅赤的原则。武从施工前岸准备阶段艇、施工过虚程阶段、骑施工完成坊阶段等各傻个环节进咬行严格控脆制。护4.模1王施工方案异施工前认腹真研究地速质勘查报孕告和施工咱图纸，对轨不良土质突和地下水鸟位等现场归地质情况型有清楚的餐了解，明府确工程中燥的施工注殖意点，一肉般为地质吊较差或有伶突变和管铲桩密度较诊高的区域奉。施工单诚位在前期肿施工方案滤编制的过独程中应对揉重点区域府编制专项卫技术处理蕉方案。技袜术方案要摔合理有效信。施工方偶案中应有织详细的处贞理方法，胜特别像换食流站阀厅拜和换流变贝广场这种蝇高密度、县大管径的亚预应力群购桩施工，成施工方案跪上应有有肥效的预防承措施，施崇工中应严颠格按照施古工方案施粗工。局4.管2孝桩尖选型坡管桩桩尖威的形式主匆要有三液种娘:湿十字型、切圆锥型和厉开口型。飘十字型、译圆锥型属爆于封口肿型阴,安土体无法乞进入桩蜡内悦;蔽而开口型遣桩尖成桩泪后桩身下素部约滑有幻1/3渔~1/水2刚偿桩长的内具腔被土体雨塞握住抚,趟从土体闭策塞效果来撤看惨,赞单桩承载路力不会降递低责,瞎但挤土作动用灭会纯减少学。龟4.农3够管桩施工岂质量忧因水平挤畏土效应的筹剪切力可顶能会对管岔桩的薄弱舒环节如接境桩处造成横破坏，所妹以要严格惭控制焊缝绘质量，从遵焊工的资瞒质、焊缝臂施工的旁郑站、及焊旧缝的检测圈的方面综胞合控制。显特别是焊虎缝探伤和怒小应变检腥测，是保功证焊缝质贵量的关键浑，应引起围充分的重事视。宝4.胆4晕确定合理烦施工流水涨合理的施旦工流水是块防止挤土竞效应的最闹为有效和巧经济的措周施。通过研理论分析批和试验测肚试发现沉壮桩施工顺狗序馅对季PH椅C酷管桩的挤躁土效应有感显著影响田。实验表将明群桩施帜工时，在沃后沉入桩削沉入过程怨中，两桩尽中间的土测体被少量意挤回，而恼应桩面的考挤土效应秀将不断积辅累，背桩跑面挤土位判移少量增括加，但大的幅度小于门应桩面的剪挤土位移训。施工应剑按背离需洽要保护的羽构筑物由权近及远的亏沉桩顺序眼施工，以矿避免挤土颜效应对构狮筑物造成馒的挤压影倒响。间接絮压桩能大便幅度减少冻挤土效应弱的叠加，蛋且先期压备入的桩有止遮拦效应瓜。施工流熟水惕应遵循先障近已有建晃筑物后远破已有建筑破物、先深走后浅、先默中间后周疮边、先密典集区域后呈稀疏区域改。券这样的施搭工顺序可种以避免由尖于基坑四祸周的维护卵结构使压谜桩的土体拐无法扩散耗以同里换蚁流站交流撒滤波器场挎西南角围段栏协内银PH尝C桑管桩施工拣流水如部图掏4验。彩图来4捡交流滤波愚器场围栏哑内管桩施增工流水图农图中南面随和西面围快墙管桩和违道路水泥化土搅拌桩怪已经施工胳完成，没狗有应力释沈放空间，险因此选用厌如图的施羡工顺序，帆总体采用害由西向东仅，由南向线北的方向躬施工。以触更好的释铜放挤土力小，并且避苏免对已经禽施工完成尼的管桩和离水泥土搅茶拌的影响接。根据检搭测数据和犁测量结果杨表明此施普工流水很搜好的减少邀了挤土效内应的影响旦。欧4.候5密区域打桩茅速度的控匙制膊合理控制正打桩速率异，使土体吐有时间释吹放内力，恶使土体在两整个打桩递过程有一缎定的回弹闹。沉桩速洒度一般控绩制秩在常1m/m检i侮n水以内。遍4.室6孝做好施工属区域的监寿测突对施工区催域进行实井时监测，供主要检测坝的内容包拼括：土体躺内部孔隙客水压力监变测；周边冻建、构筑狂物的沉降蝴、倾斜、屑水平位移迷的监测；胶已施工桩贤位偏移与非上浮的监吴测；地面阅沉降和隆齿起的监测央等给4.吓7嘱常用的消树减挤土效刘应的技术辨措施新4.7.岂1纤开挖防挤帮沟或设置达防挤孔，宋当压桩场无地距建筑静物较近时京，为保护藏相邻物体岂，可在桩滔基施工区士域与相邻坟物体间开纠挖防挤沟裤，沟宽和稿深度可谦取肥1.5m倒-2.0机消挤孔宜如布置两排盼以督上勿,冠梅花形布寄置很,悲孔级400~闷600m关m旬,头孔层深海10~1阳5m哄,臂孔间哈距半0.5~涉1.0惕m醒。纳深度可根况据保护相膨邻物体埋拆深加喜深亦0.5m泥-1.0委m丑。奇孔内可填学入稻草等寻压缩性大铸、透水性券好的填静料芝,搅以防塌孔场。秧4.7.油2歪减少排土哗量的措施键—剩预钻孔压译桩，方法止是在要施狂工的桩位兰上用螺旋且出土器预洋先钻一个具孔，然后狱将桩压入曲，钻孔取用土：由于哪浅层效应阀比较明显陡，因此可信采取钻孔封取土来减芳少挤土效驼应，钻孔振的直径略近小于桩径肢，深度可巡取桩长四的盟1/杂3纵。肆4.7.柄3祸设置袋装随砂井或塑蚀料排水板拼消除部分傍超空隙水妙压力水，者减弱挤土袍效应。编在具体的赚设计中应燥根据工