高層建筑靜壓樁擠土效應的解決措施研究

黃基順 （福建省九龍建設集團有限公司，福建 廈門 361008）

1 靜壓樁擠土效應對周圍環境的影響

1.1 擠土效應的形成原因

在建筑工程樁基的施工過程中，擠土樁（包括木樁、鋼筋混凝土擠土樁等）由于自身體積占用了土體的空間，導致土體向擠土樁四周移動，由此產生了擠土效應，當土地類型不同時，也會發生不同的變化：當土體為飽和軟土時，受到擠壓后體積的收縮量很微小，這時土地會垂直或向外部水平移動；當土體為非飽和土層時，土體受到擠壓后體積收縮較明顯，且能夠抵消擠壓應力。由此可知，土體位移可以消減擠壓應力。

1.2 擠土效應對周邊環境影響的主要表現

靜壓樁是高層建筑工程的基礎，擠土樁是靜壓樁的基礎，從而了解到擠土效應的形成原因，以下將分析擠土效應對周邊環境影響的表現。

1.2.1 樁的浮升、撓曲和折斷

在施工過程中，靜壓樁周圍的土體被擠壓，使土體產生水平或垂直的位移變化。垂直方向的變化會導致先前的樁被推起出現上浮現象；水平方向的變化會導致先前的樁發生樁身的折斷、撓曲或位置偏移等現象。

1.2.2 土體的垂直隆起和水平位移

在進行靜壓樁的壓樁過程中，若土體為飽和軟土或地下水位偏低，則土體隨著壓樁的深度逐漸產生很高的超孔隙水壓力，達到一定程度時會破壞土體，沒被破壞的土體會因為超孔隙水壓力的消散和外力推動而產生水平位移的變化或垂直隆起現象。

1.2.3 樁的承載力下降

壓樁是一個不排水的擠壓過程，在這個過程中土體會產生水平位移和垂直隆起的現象，從而導致樁身上浮，樁頭懸空，樁身的摩擦力增大，盡管超孔隙壓力會逐漸消散，土體再次凝固，但還是一定程度地降低了樁的承載能力。

1.2.4 影響邊坡的穩定性

在進行坑邊壓樁時，應特別注意由于擠土效應而影響邊坡的穩定性。

2 擠土效應的解決措施

通過分析靜壓樁擠土效應對周邊環境的影響，應從工程設計、施工準備工作和施工過程三個方面采取相應的解決措施。

2.1 與設計師溝通，制定應對措施

①靜壓樁適用于軟土地基和覆土層不厚的巖溶地區，例如砂土、全風化巖、密度較高的碎石土、強風化巖等地區。

②靜壓樁不適用在不平整的施工場地，例如石灰巖、含有舊建筑基礎的場地、存在孤石的場地、堅硬隔層等場地。

③樁基方案選擇：為了減少靜壓樁擠土效應，可以采取減少靜壓樁的數量或使用排土量大、承載力大的樁基方案，以此降低由于靜壓樁引起的土體位移變化和超孔隙水壓力，還可以縮小擠土效應對周圍環境的影響范圍。

2.2 施工前的應對措施

①鉆排水孔：在開始靜壓樁施工之前，在樁基施工區域內預先鉆出4個深度大約在2m～5m之間的排水孔，由此降低靜壓樁周圍的地下水位，減少由于壓樁引起的超孔隙水壓力，達到最大程度減小土體發生水平位移或垂直隆起現象的目的。

②挖防擠溝：在壓樁前，根據擠土效應的特性，在距離建筑物比較近的區域開挖防擠溝，減少地下水位較低的土體的垂直隆起或水平位移的變化程度，防擠溝的寬度和深度大約在1m～2.5m之間，同時，為了確保挖防擠溝時，工作人員的安全，需要在防擠溝旁搭建防護蓋或者在防擠溝內填充輕質松散材料。

③設置觀測點：為了更好地觀測土體的位移方向變化情況和樁基的水位變化情況，從而及時采取相應的應對措施，可根據每個建筑工程不同的工程特點設置多個觀測點。

2.3 施工過程中的應對措施

①針對靜壓樁擠土效應，可以采取不同的施工方法進行解決，比如先開挖基坑土方后沉樁的施工方法，這種施工方法是為了減少因壓樁而引起的土體水平位移和垂直隆起、超孔隙水壓力兩種現象，這種施工方法可以保護淺層的線路管道。

②井點降水。在進行靜壓樁沉樁施工過程中會產生超孔隙水壓力，從而對土體產生較大的負面影響，針對這一問題，施工人員可以在壓樁之前將靜壓樁周邊的地下水位降低，這樣可以減少壓樁施工過程中所產生的超孔隙水壓力，并且先前壓入的樁受到的擠壓力也會減少。

③預鉆孔法。這種方法是指在壓樁施工前預先在樁位或沉樁區域內鉆孔取土，從而減少壓樁的排土體積，降低擠土效應的影響。這種方法之所以能產生效用，是因為預先取土能為樁周圍的土體提供一定的擠壓空間，從而避免了土體的水平位移或垂直隆起，對于在樁位或沉樁區域鉆孔是為了確保樁身的承載能力以及壓制的準確性。同時需要注意的是預鉆孔的直徑應小于靜壓樁的直徑，一般是靜壓樁直徑的1/3～2/3之間，且樁孔原位取土容易造成壓樁位置出現偏差。因此，在壓樁施工時應嚴格謹慎的小心控制。

④設置防擠溝。根據實際建筑工程的施工需要及擠土效應的特點，可以在樁位區域內設置防擠溝，防擠溝的長度要比施工建筑物的基礎長1.5m，防擠溝的長度大約在1m～2.5m之間，深度大約1.5m左右，防擠溝可以減少擠土效應產生的地基淺層土體的水平位移和垂直隆起的影響，并在一定程度上減少對先前壓入和附近樁基的擠壓力，同時為了保證施工人員的安全，根據建筑工程的實際情況可以在防擠溝內填充輕質松散材料。只是防擠溝存在無法隔斷應力波的傳遞路徑的缺點，因此這種方法只能減少土體的位移變化程度。

⑤合理控制沉樁速度。控制沉樁速度可以從兩個方面入手：一是連續壓樁沉樁的頻率；二是每天壓樁沉樁的數量。如果壓樁沉樁的加載速度遠遠超過土體中超孔隙水壓力的消散速度，會使土體的含水量急速增加，而如果連續壓樁沉樁，會導致土體的超孔隙水壓力不斷集中，不進行消散，尤其在后期的壓樁施工階段，其負面影響更為明顯。因此，控制沉樁速度是為了避免超孔隙水壓力不斷聚集并急劇上升，從而造成對周圍環境的破壞和擾動樁周圍的土體。

⑥合理設計沉樁順序。沉樁順序對減少擠土效應具有十分重要的作用，沉樁順序的設計主要從兩個方面來考慮：一是減少群樁對周圍環境的負面影響；二是減少壓樁產生的擠土效應。每個建筑工程在這兩方面的重視程度不一樣，其選擇的沉樁順序也不一樣，比如在群樁施工中選擇合理的沉樁順序，就能最大程度地減少壓樁時產生的樁位位置出現偏差的問題。因此，應該根據建筑工程的特性來設計合理的沉樁順序。

3 總結

綜上所述，高層建筑靜壓樁擠土效應所帶來的負面作用會影響整個建筑工程的安全和工程質量。因此，根據不同建筑工程的不同特點，結合以上提出的相應措施，將施工方法靈活應用，解決高層建筑樁基礎中的擠土效應問題，確保施工能夠順利完成，從而取得良好的經濟效益。