靜力壓樁的擠土效應(yīng)及防治對策
關(guān)鍵詞：靜力壓樁，擠土效應(yīng)，防治對策
一前言
靜力壓樁在施工中具有低噪音、施工過程無振動、無泥漿污染、沉樁速度快等優(yōu)點，在現(xiàn)在的城市建設(shè)中廣泛應(yīng)用，但是靜力壓樁在壓入飽和軟粘土的過程中所產(chǎn)生的擠土效應(yīng)對工程環(huán)境的影響是比較嚴(yán)重的。因此，我們必須了解靜力壓樁擠土作用的機理和對工程環(huán)境的影響，并根據(jù)實際情況采取有效的防治對策。
二靜力壓樁的擠土作用的機理和對工程環(huán)境的可能影響
靜力壓樁的貫入擠土作用機理大體為［１］，當(dāng)樁尖處土體所受的壓力超過其抗剪強度時，樁側(cè)土體產(chǎn)生塑性流動（對粘性土）或擠密側(cè)移和拖帶下沉（砂性土），樁尖下土體被向下和側(cè)向擠開。地表處，粘性土?xí)蛏下∑�；地下深處，由于上覆土層的壓力，土體主要向樁周擠開，使貼近樁周土體結(jié)構(gòu)完全破壞，周圍土體亦受到較大的擾動影響，而樁身受到土體強度的法向抗力所引起的樁周摩阻力和樁尖阻力的抵抗。同時，對于飽和粘性土，由于瞬間排水固結(jié)效應(yīng)不明顯，樁體的貫入產(chǎn)生超孔隙水壓力，隨后孔壓消散、再固結(jié)和觸變恢復(fù)，在樁周形成硬殼層。
靜力壓樁的可能影響有［2］：⑴擠土樁沉入地下時，樁身將置換等體積的土體，因此沉樁會使周邊一定范圍內(nèi)的地面發(fā)生豎向隆起和水平位移(樁周土體受剪切破壞，樁周一定范圍內(nèi)的土體受到擾動產(chǎn)生變形，這種變形表現(xiàn)為地面隆起和土體水平位移)；并可能使鄰近已壓入的樁上浮形成懸樁、樁位偏移和樁身翹曲，嚴(yán)重時甚至斷樁。⑵擠土樁施工過程實際是一個擠土過程，壓樁使樁周土體中的應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生改變，樁入土過程樁周土體尤其在靠近樁表面處產(chǎn)生很高的孔隙水壓力。⑶壓樁過程樁周土體被重塑和擾動，土的原始結(jié)構(gòu)遭破壞，土的工程性質(zhì)與沉樁前相比有很大的改變。⑷壓樁后樁周土體中孔隙水壓力的緩慢消散，土體會再固結(jié)，可能使樁側(cè)受到負摩阻力的作用；并導(dǎo)致樁周土體下沉，土體與承臺脫離；同時可能導(dǎo)致建筑物出現(xiàn)不均勻沉降。
對于靜力壓樁的影響范圍，與工程實際情況，如土層性質(zhì)、樁密度、沉樁順序等緊密相關(guān)，大體上，部分文獻總結(jié)為［？］：當(dāng)樁周土體為松散土或非飽和土層時，在土層受到擠壓時，土體壓縮，可有效消散擠壓應(yīng)力，擠土效應(yīng)影響較��；樁周土體為一般粘性土和密實的飽和砂土?xí)r，地基中土體的水平位移和隆起在沉樁區(qū)及鄰近15倍樁徑范圍內(nèi)達到最大值，影響范圍為2倍樁長；樁周土體為飽和軟土?xí)r，擠壓應(yīng)力主要通過土體位移來消減，擠土效應(yīng)明顯，影響范圍可達50m以外；在松散和中密的砂土中，影響區(qū)域為5倍樁徑范圍。
三防治對策
從上述靜力壓樁的擠土效應(yīng)分析來看，擠土效應(yīng)主要表現(xiàn)為：引起樁周土塑性區(qū)、擠土引起的水平位移和隆起、孔隙水壓力增大，樁周土受擾動和強度降低等。所以可以采用以下幾個方面設(shè)法減少上述現(xiàn)象的發(fā)生與發(fā)展［1，3］：①在場地外邊界開挖擠土緩沖溝（隔離溝、防擠溝）；②在打樁區(qū)的四周或群樁內(nèi)部，挖去一定樁徑和樁深的樁體空間，內(nèi)部填塞砂，或埋置塑料排水板；③在設(shè)計樁位上，預(yù)鉆孔直徑一般不大于樁徑的2/3，深度不大于樁長的2/3；④控制打樁速率（每天打樁數(shù)）；⑤合理安排打樁順序，背著建筑物打樁較對著建筑物打樁的擠土效應(yīng)小很多；⑥設(shè)置應(yīng)力釋放孔；⑦設(shè)置保護墻體⑧在設(shè)計上用長樁加大樁距、降低布樁密度、改用非擠土樁（如鉆孔灌注樁）或低擠土樁（如開口鋼管樁、H型或I型樁）等。
四工程實例分析
1工程概況
新建1#、2#、3＃樓項目設(shè)計均為六層帶半地下室的框架結(jié)構(gòu)，采用預(yù)應(yīng)力高強管樁基礎(chǔ)，于2010年1月～2月進行樁基施工，其毗鄰的民宅由2個結(jié)構(gòu)單元組成，分別為單層及四層磚混結(jié)構(gòu)，采用淺基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深約2～4m，于1983年～1987年施工建成，建筑面積約為540m2。現(xiàn)該民宅業(yè)主訴稱該民宅因受影響多處出現(xiàn)裂損。新建1#、2#、3＃樓項目與該民宅位置關(guān)系圖
2新建1#、2#、3＃樓項目的地質(zhì)條件
新建1#、2#、3＃樓項目位道路兩側(cè)，場地大部分地區(qū)原為菜地或空地，現(xiàn)經(jīng)人工堆填粗略整平。場地原地貌單元屬近海相沖(淤)積平原，場地較平坦開闊；場地穩(wěn)定水位埋深為2.70～3.70m，受季節(jié)性變化影響，常年水位變幅約為0.50～1.00m。自上而下的各巖土層分布詳見下表：
3沉樁施工影響分析
根據(jù)新建工程場地土層分布分析，由于該場地存在較深厚的飽和軟土：粉質(zhì)粘土、淤泥、粉質(zhì)粘土等，而預(yù)應(yīng)力高強管樁屬擠土樁，沉樁過程將導(dǎo)致明顯的擠土效應(yīng)，并產(chǎn)生很大的孔隙水壓力；
根據(jù)沉樁施工順序分析，相對而言，遠離民宅的1#樓、2#樓沉樁施工早于靠近民宅的3#樓，且3#樓沉樁順序大體上向著民宅，由于已施工樁基自身的剛度作用，將在一定程度上改變擠土方向，導(dǎo)致民宅所處場地產(chǎn)生更為明顯的擠土效應(yīng)；
根據(jù)沉樁速率分析，1#、2#、3#樓沉樁速率多數(shù)超過10根/天，由于沉樁速率較大，孔隙水壓力積聚較快，且未能得到適當(dāng)?shù)臅r間間隔進行消散。
根據(jù)施工過程調(diào)查，沉樁過程未采取預(yù)鉆孔(引孔)、設(shè)置排水砂井等可減小擠土效應(yīng)和消散孔隙水壓力的措施。
以上四個因素導(dǎo)致民宅所處場地出現(xiàn)一定程度的豎向和水平位移，進而導(dǎo)致民宅受損。
五結(jié)論
靜力壓樁對工程環(huán)境的影響因素較多，需進一步的研究和實踐。靜力沉樁施工中，應(yīng)該針對實際工程特點、工程地質(zhì)條件等情況，選擇合理經(jīng)濟的有效措施，降低靜力壓樁的擠土效應(yīng)影響，同時加強施工中的擠土效應(yīng)監(jiān)測，合理安排施工工法，保證工程的順利施工。
參考文獻
[1]楊成明，潘星.擠土樁對周圍環(huán)境的影響及防治對策，工程與建設(shè),2007，21(6)，935-936、953
[2]龔曉南，李向紅.靜力壓樁擠土效應(yīng)中的若干力學(xué)問題(J)，工程力學(xué),2000，17(4)，35-36
