關于軟土地基靜壓預應力管樁施工的擠土效應及預防措施

任德龍

摘 要：在已建的規劃區內進行項目擴建工程，軟土地基的樁基工程施工必須要嚴格防止因群樁施工的擠土效應而造成對臨邊已建構筑物或裝置設施的破壞。寧波萬華二期工程煤氣化區域樁基工程施工中，由于采取應力消散溝和消散孔及沉樁方向、沉樁速率等有效的預防措施，擠土效應得到有效控制，并保證了河邊蒸汽管廊的安全。

關鍵詞：軟土地基； 擠土效應； 應力消散孔

Soft ground static pressure soil squeezing effect of prestressed pipe pile construction and preventive measures

Ren De-long

（ Hualu Engineering Science and Technology Co.， Ltd. Xi'an，710065 China ）

Abstract： In the planning area has been built， the project expansion project， of pile construction in soft ground due to pile group construction must be strict to prevent soil squeezing effect caused by the destruction of the limb has built a structure or device facilities. Gasification area of pile foundation construction in Ningbo Wanhua two project， due to take stress to dissipate the the ditch， and dissipate hole and pile driving direction， pile driving rate and effective preventive measures， soil compaction effect has been effectively controlled， and ensure the river steam tube of the safety of the Gallery.

Key words： soft ground； soil squeezing effect； stress dissipate hole

2.擠土效應介紹

樁基施工中樁尖處土體沖切破壞，擠壓樁周土體形成具有很高孔隙水壓的擾動重塑區，其厚度為0.5～1.5倍樁徑。在很強的擠壓作用下，被擾動和重塑并變得密實，淺層土會向上隆起，要靠消散孔隙水壓力，使緊貼樁身的擾動重塑區產生再固結而逐漸恢復土體的抗剪強度后形成在沉樁過程中，相當于樁體積的土體向四周排擠，土體破壞使周圍的土受到嚴重的擾動，主要表現為徑向位移，樁尖和樁周一定范圍內的土體受到不排水剪切以及很大的水平擠壓，樁周土體接近于“非壓縮性”，產生較大的剪切變形，形成具有很高孔隙水壓力的擾動重塑區，降低了土的不排水抗剪強度，促使樁周鄰近土體會因不排水剪切而破壞，與樁體積等量的土體在沉樁過程中向樁周發生較大的側向位移和隆起。在地面附近的土體是向上隆起，而在地面以下較深層土體，由于覆蓋土層壓力作用不能向上隆起，就向水平方向擠壓。由于群樁施工中的迭加作用，會使已打入樁和鄰近構筑物和管線產生較大側向位移和上浮。樁群越密越大，土的位移也越大，據寧波地區樁基施工龍頭企業——浙江新中源有資料揭示，擠土地面隆起可達50～60cm，有的甚至達到70～80cm。這必將影響樁的工程質量（變位、上浮），危及鄰近建筑物和地下管線的安全，破壞性極強。

3.項目情況

煤氣化項目占地面積約8萬平方米，工程造價約15億人民幣。項目樁基工程采用預應力砼管樁，北面裝置樁基離河邊管廊距離約20m，其中707氣化管樁采用PC-AB600（110）型，單樁設計豎向承載力特征值不小于2000KN，以7c層作為樁端持力層，沉樁控制以樁長和最終壓力雙控，樁長約50m∽55m左右，共計501根，集中施工面積約700m2，擠土估算：管樁進土按1/3計算，該區域場地擠土為5225m3，管廊北側是河對管廊周圍土體應力有消減作用，這將更加促使管廊周圍土體向河邊位移，河邊蒸汽管廊基礎未打樁，稍有不慎蒸汽管廊將傾覆，后果不堪設想，如采用鉆孔樁僅707樁基工程將增加費用約650萬元，工期將增加60天以上，再加上705/706和672等樁基需增加1500萬左右。

4.采取措施

采用應力消散溝和應力消散孔，可減少地基淺層軟土的側向位移和隆起，有利于降低沉樁所引起的超靜孔隙水壓力，從而減少地基深層土體變位。寧波萬華二期工程部分區域樁基施工雖然采取砂井（應力消散孔填碎石或砂）和應力消散溝等，但還是導致道路隆起約150mm，道路多處開裂最大達50mm，周圍管廊偏移達到130mm。

5.方案

在北側離樁基約10m左右開挖應力消散溝內布置應力釋放孔，應力釋放孔選用泥漿護壁成孔工藝，孔徑Φ500，深20m，中心間距1500mm，造孔后內置通長鋼筋竹籠（用4Φ12作骨架筋，加強箍用1Φ10每隔3m一道，周邊用12根30mm寬竹片用鐵絲綁扎，籠直徑為400mm，具體布置情況見附圖）。根據應力溝內定位樣樁將鉆機水平就位鉆孔，軟土地層：淤泥、粘土、淤泥質粘土等層采用三翼刮刀鉆頭正循環泥漿護壁回旋鉆進成孔，泥漿比重控制在1.2～1.4之間，工程選孔達到設計深度后，將驗收合格后的竹籠利用鉆機副卷揚機吊裝安放入孔內。

加強觀測，在混凝土路上做上抬及位移監測點，間距為15～20m，在鄰周建（構）筑物上角點處做上標高控制點及傾斜變化控制點，用紅油漆做出明顯具體的標識，進行定期的上抬及位移觀測，根據砼路的材料特性和鄰建物等綜合考慮，以及類似的工程實例，設置報警數據，上抬量為30mm，水平位移為50mm，傾斜變化不大于20mm，加強觀測由專人負責，每天觀測一次，當出現報警數值時調整施工速率及采取相應的措施，并會同有關單位共研究處理。

通過樁基施工過程中觀察到，深層淤泥和超靜孔隙水通過應力消散孔流出，并及時清理，采用泥漿護壁竹籠固孔，這樣應力消散孔不易塌孔，竹籠根據毛細現象原理可以排水，深層的淤泥土被擾動擠壓部分通過應力消散孔排出，而填碎石或填砂應力消散孔主要起到排水作用，

6.群樁施工節奏及過程監控

6.1沉樁前進行探樁

沉樁前清除表面堅硬物，促使能更多的讓管內進土，減少沉樁時的土體擠壓影響。

控制日成樁速率

在靠近北側軸線上施工，每天控制在6根樁左右，中間部分在6—8根左右。

6.2 挖設擠土緩沖溝，溝寬上口3.0m，下口1.5m，深1.5m。

6.3 在北側防擠溝內布置應力釋放孔，應力釋放孔選用泥漿護壁成孔工藝，孔徑Φ500，深15m，中心間距1500mm，造孔后內置通長鋼筋竹籠（用4Φ12作骨架筋，加強箍用1Φ10每隔3m一道，周邊用12根30mm寬竹片用鐵絲綁扎，籠直徑為400mm，具體布置情況見附圖）

6.4過程監控

固定人員對臨邊構筑物全過程定期觀測，一般確定為一天兩次監測，在施工高峰期可以適時增加監測次數，及時掌握臨邊構筑物的偏移數值情況。

在混凝土路上做上抬及位移監測點，間距為15～20m，在鄰周建（構）筑物上角點處做上標高控制點及傾斜變化控制點，用紅油漆做出明顯具體的標識，進行定期的上抬及位移觀測，根據砼路的材料特性和鄰建物等綜合考慮，以及類似的工程實例，設置報警數據，上抬量為30mm，水平位移為50mm，傾斜變化不大于20mm，加強觀測由專人負責，每天觀測一次，當出現報警數值時調整施工速率及采取相應的措施，并會同有關單位共研究處理。

7.應力消散孔施工

7.1 挖設擠土緩沖溝，溝寬上口3.0m，下口1.5m，深1.5m。

7.2 在北側防擠溝內布置應力釋放孔，應力釋放孔選用泥漿護壁成孔工藝，孔徑Φ500，深15m，中心間距1500mm。

7.3 造孔后內置通長鋼筋竹籠（用4Φ12作骨架筋，加強箍用1Φ10每隔3m一道，周邊用12根30mm寬竹片用鐵絲綁扎，籠直徑為400mm，具體布置情況見附圖）

6.結語

針對不同的工程施工情況和地質條件，采用不同的施工工藝和預防措施，確保工程質量和鄰近建筑物不受破壞。本工程通過上述預防措施，有效地控制了預應力管樁在沉樁過程中的擠土效應，并保證河邊蒸汽管廊（基礎未打樁）的安全。整個項目完成未發現可見裂縫、位移等現象，預防措施有效可行。

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