不同樁型施工交互影響分析及建議

摘要：文章以杭州某車輛段的樁基交互施工為工程背景，從不同樁的施工特點(diǎn)以及作用機(jī)理出發(fā)，對(duì)車輛段的四種樁型進(jìn)行了比較分析，并提出了減少交互影響的控制措施。研究表明：在本工程所采用的四種樁型種，管樁以及高壓旋噴樁由于其對(duì)土體的擠壓作用，不利于周圍樁基工程的施工，而鉆孔灌注樁和水泥土攪拌樁其擾動(dòng)較小，在樁基施工時(shí)可以不用考慮其對(duì)其他樁基的交互影響;在臨近樁基施工中，因先進(jìn)行擾動(dòng)大的樁型施工，再進(jìn)行擾動(dòng)小的樁型施工，當(dāng)兩個(gè)擾動(dòng)大的樁型臨近施工時(shí)，后施工的樁型應(yīng)選擇對(duì)稱施工的方式，減少對(duì)既有樁基的影響。研究成果可以為類似工程的施工方案設(shè)計(jì)提供借鑒。

[作者簡(jiǎn)介]孫旭（1988—），男，本科，工程師，從事地鐵施工工作。

濱海地區(qū)大部分為軟土地區(qū)，其上要進(jìn)行建筑物搭建必須進(jìn)行相應(yīng)的地基處理。目前的地基處理形式越來越復(fù)雜，但樁基礎(chǔ)由于其具有使用范圍廣、施工方式限制少等優(yōu)點(diǎn)在人口密集區(qū)的市區(qū)被廣泛使用[1]。

不同的樁基處理形式效果不同，對(duì)周圍環(huán)境的影響不同，造價(jià)也不同，在工程施工中不僅要保證施工質(zhì)量，更要減少工程造價(jià)，故通常采取不同的樁型組合來達(dá)到建筑物地基處理的目的，保障工程的安全進(jìn)行。但不同的樁型施工過程中對(duì)于周圍的土體有不同的作用形式，對(duì)周圍構(gòu)筑物的影響也不同，比如高壓旋噴樁施工就會(huì)對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生較大影響[2]。故了解不同樁型施工對(duì)于周圍的影響，對(duì)于保障既有樁基的性能以及自身的成樁效果具有重要意義。

但目前樁基的研究大都集中于其樁基作用機(jī)理研究[3-5]和在工程中應(yīng)用研究[6-8]，有關(guān)于樁基施工的交互影響研究較少。鄧開鴻等[9]通過漿液流體性質(zhì)以及漿液滲透理論，建立了高壓旋噴樁施工影響模型，研究了高壓旋噴樁施工對(duì)于管樁的研究，研究表明：高壓旋噴樁在軟土層施工時(shí)會(huì)使管樁受到的較大的側(cè)向擠壓力，單側(cè)施工會(huì)使既有管樁發(fā)生較大側(cè)向變形。朱大龍[10]利用ABAQUS軟件研究了高壓旋噴樁在不同土層情況下對(duì)不同樁型的既有樁基的影響，并提出了兩種高壓旋噴樁擠土效應(yīng)的計(jì)算方法。陳超群等[11]利用FLAC研究了管樁靜壓對(duì)于臨近樁基的影響機(jī)理，并提出了相應(yīng)的防治措施。

本文以杭州某車輛段樁基施工情況為施工背景，從不同樁基施工的特點(diǎn)，以及對(duì)于周圍樁基的影響進(jìn)行討論，提出樁基施工交互影響的控制措施，為今后工程中的多種樁基施工工程提供借鑒。

1 項(xiàng)目概況

1.1 項(xiàng)目介紹

該項(xiàng)目車輛段位于余杭區(qū)良渚街道，距新興路站約1.5 km，東側(cè)為既有的仁和大道，南側(cè)為既有杭州繞城高速，西側(cè)為規(guī)劃道路和既有的宣杭鐵路，占地面積為37.82×104 m2。場(chǎng)地原為農(nóng)田和農(nóng)舍，土質(zhì)情況較差，需要進(jìn)行地基處理，方能進(jìn)行車輛段工程。本項(xiàng)目根據(jù)功能區(qū)的不同，對(duì)基線里程JDK0+000.00～JDK2+000.000軟土地基處理設(shè)計(jì)，沿場(chǎng)區(qū)基線方向總長(zhǎng)2 000 m。含幾部分內(nèi)容：①庫外碎石道床區(qū)地基處理;②整體道床與碎石道床之間過渡段地基處理;③場(chǎng)區(qū)道路地基處理。具體地基處理方式見表1。

1.2 土層情況

該車輛段樁基穿過的土層從上到下分別為：雜填土層、粉質(zhì)黏土層、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層、粉質(zhì)黏土層、粉質(zhì)黏土夾粉土層（水泥土攪拌樁樁底基本位于該層內(nèi)）、粉質(zhì)黏土層（高壓旋噴樁樁底基本位移該層內(nèi)）、粉細(xì)砂層（PHC管樁持力層）、礫中粗砂、中等風(fēng)化砂礫巖（灌注樁持力層）。場(chǎng)地具有深厚的軟土地層。

2 各類樁型作用機(jī)理

2.1 鉆孔灌注樁

鉆孔灌注樁主要是通過成孔后，放入鋼筋籠，再灌注相應(yīng)型號(hào)的混凝土形成的樁，其優(yōu)點(diǎn)主要在于適用地基范圍廣，并可得到各種樁型。但由于其是通過鉆孔灌注形成的樁，其質(zhì)量比較難控制，受外部影響較大，在施工中有塌孔、縮頸和樁孔偏斜等危害。

故鉆孔灌注樁在規(guī)范操作時(shí)其施工對(duì)于環(huán)境的擾動(dòng)影響較小，反倒成樁以及養(yǎng)護(hù)過程中易因環(huán)境因素導(dǎo)致成樁質(zhì)量受到影響。

2.2 管樁

不管是管樁還是預(yù)應(yīng)力管樁，其都是在工廠或現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制成樁后，通過機(jī)械的方法如錘擊法、靜壓法、振動(dòng)法等施工方法打入土體中。其優(yōu)點(diǎn)在于樁形式可以多樣，成樁質(zhì)量不受施工場(chǎng)地影響，但管樁施工會(huì)對(duì)周圍造成較大影響。

管樁進(jìn)入土中會(huì)有擠土效應(yīng)，會(huì)對(duì)周圍構(gòu)筑物產(chǎn)生不良影響：①樁周土體被壓密或者擠開，使得樁周土體出現(xiàn)水平向移動(dòng)或垂直方向隆起現(xiàn)象，可能導(dǎo)致周圍的樁產(chǎn)生上浮或者偏移;②土體中孔隙水壓力會(huì)在壓樁過程中升高，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致土體破壞。即使土體未發(fā)生破壞現(xiàn)象，其擠壓導(dǎo)致的超孔隙水壓力產(chǎn)生、傳播以及消散的過程也會(huì)導(dǎo)致土體出現(xiàn)蠕變現(xiàn)象，從而影響到周圍構(gòu)筑物的工作性能;③壓樁時(shí)由于土體受到強(qiáng)烈擾動(dòng)，原有的土層工程性質(zhì)遭受破壞，導(dǎo)致后續(xù)樁基實(shí)際施工中其承載力及施工質(zhì)量不滿足設(shè)計(jì)要求。

故管樁在施工過程中對(duì)周圍樁體施工會(huì)產(chǎn)生較大影響，在樁基施工交互影響下抗干擾能力強(qiáng)。

2.3 高壓旋噴樁

高壓旋噴樁是通過高壓漿體進(jìn)入土層，與土層混合形成的水泥加固體。其優(yōu)點(diǎn)是施工占地小、振動(dòng)小，適用于處理軟土、粉土以及碎石土等。

高壓旋噴樁由于是高壓漿體注入土層，故其對(duì)于土體也有明顯的擠壓作用，也會(huì)使得施工時(shí)樁周土體被擠密，導(dǎo)致其周圍的構(gòu)建物因土體的移動(dòng)收到側(cè)向壓力，更嚴(yán)重的發(fā)生破壞現(xiàn)象。但其對(duì)土體的擾動(dòng)形式是漿液形式，在規(guī)范施工時(shí)，其壓力對(duì)于土體的擾動(dòng)影響小于管樁對(duì)于土體的擾動(dòng)。

2.4 水泥土攪拌樁

水泥土攪拌樁施工即是通過攪拌機(jī)器強(qiáng)行把土和固化劑進(jìn)行攪拌，發(fā)生作用后形成固化樁體。其優(yōu)點(diǎn)是最大程度利用了地基土，并且基本不會(huì)改變土體重度，也不會(huì)產(chǎn)生側(cè)向擠壓力，對(duì)周圍環(huán)境影響小。

水泥土攪拌樁對(duì)于周圍樁體施工的擾動(dòng)也較小，但由于其承載力低，強(qiáng)度不好控制，故容易受到環(huán)境的影響。

3 多種樁型場(chǎng)地施工建議

在樁基工程施工中，要嚴(yán)格檢查材料的入場(chǎng)，確保管樁以及水泥等原材料的質(zhì)量符合施工設(shè)計(jì)所需。要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)和規(guī)范進(jìn)行樁基工程作業(yè)，注意樁間距，確保樁基工程的施工質(zhì)量。

同時(shí)在施工中要考慮各種樁型的施工方法以及其對(duì)于周圍環(huán)境的影響，尤其是臨近樁施工時(shí)，要考慮樁基施工的交互影響作用。在該車輛段的所使用的四種樁基工程中，水泥土攪拌樁和鉆孔灌注樁對(duì)于周圍環(huán)境的影響都較小，而高壓旋噴樁和管樁都對(duì)周圍的土體有擠壓擾動(dòng)，其對(duì)其他樁基工程施工質(zhì)量的干擾較大，故當(dāng)樁基施工位置較近時(shí)，應(yīng)優(yōu)先進(jìn)行這兩種樁基的施工作業(yè)。

又由于管樁和高壓旋噴樁都對(duì)周圍土體影響大，但該車輛段內(nèi)C區(qū)處理段處于B區(qū)處理的范圍之內(nèi)，故兩者樁型施工中先施工的必將對(duì)后施工的樁型產(chǎn)生影響。為了減少這種影響，在施工中應(yīng)該采用對(duì)稱施工的方式，比如管樁已經(jīng)處理完后，在管樁處理的地基處對(duì)稱進(jìn)行高壓旋噴樁處理，該處理方式能有效減少管樁水平向的受力影響，防止管樁傾斜。

4 小結(jié)

以杭州某車輛段的樁基交互施工為工程背景，從不同樁的施工特點(diǎn)以及作用機(jī)理出發(fā)，對(duì)車輛段的4種樁型進(jìn)行了比較分析，并提出了減少交互影響的控制措施。研究表明：

（1）在本工程所采用的4種樁型種，管樁以及高壓旋噴樁由于其對(duì)土體的擠壓作用，不利于周圍樁基工程的施工，而鉆孔灌注樁和水泥土攪拌樁其擾動(dòng)較小，在樁基施工時(shí)可以不用考慮其對(duì)其他樁基的交互影響。

（2）在臨近樁基施工中，因先進(jìn)行擾動(dòng)大的樁型施工，再進(jìn)行擾動(dòng)小的樁型施工，當(dāng)兩個(gè)擾動(dòng)大的樁型臨近施工時(shí)，后施工的樁型應(yīng)選擇對(duì)稱施工的方式，減少對(duì)既有樁基的影響，保證樁基施工質(zhì)量。本文的研究成果可以為類似工程的施工方案設(shè)計(jì)提供借鑒。

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