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应力释放孔在管桩桩基工程中的应用

李雪峰
(常州市规划设计院，常州 213003)
【摘要】分析了管桩在施工过程中应力释放的过程以及对土体的破坏机理，结合工程设计实例，采用施工应力释放孔措施解决挤土效应并获得成功，以供管桩设计及施工时作为参考。
【关键词】管桩 应力释放孔 挤土效应
【中图分类号】TU473 【文献标志码】A

The application of stress releasing hole
in pipe pile foundation engineering
Li Xuefeng
(Changzhou City Planning and Design Institute, Chang Zhou 213003)
Abstract: The article analyzes the stress releasing process of the pipe pile in construction and its damage mechanism for soil body．According to the engineering design example，it applies the construction stress releasing hole to solve the compaction effect and achieves the great success，which has great reference for pipe pile design and construction．
Keywords： pipe pile hole to release stress compaction effect

1、前言
在管桩桩基施工时，经常出现因桩基的挤土效应，使周边相邻建筑物、地下管网、道路等受其影响而出现轻重不同的损坏。实际工程中，摸索出了一些避免挤土效应对周边环境不利影响的有效措施，而应力释放孔法则是广泛应用一种有效手段。其原理是通过设置合理的应力释放孔，使压桩过程产生的孔隙水压力消散到应力释放孔内，缓解土体的挤压效应，从而大幅减少土体变形对周边环境的影响。
2、压桩对周围建筑物的影响及破坏机理
压桩对周边环境的破坏主要是由于因压桩产生的应力作用下，使得土体发生水平及垂向位移造成的。影响的范围及程度因素诸多。压桩一方面造成桩周土的扰动、位移及强度变化，另一方面由于桩周土的渗透性会产生不同程度的孔隙水压力、侧向、垂向位移等，进而引起周边建筑物的不均匀沉降、开裂甚至破坏。在群桩施工的叠加因素影响下，进一步加强隆起和位移的程度。根据相关资料和实际工程观测，这种影响破坏的范围，主要集中在离沉桩区10~20米内。位于此范围内的建筑物极易出现不均匀沉降、开裂甚至破坏。
3、工程实例
常州市紫霞花苑三期位于常州市武进区横山桥镇，东临横山大道，南至文明东路。该项目总建筑面积约139800㎡，其中地上建筑面积约117228㎡，地下建筑面积约22572㎡。小区大多为十八层剪力墙结构，由于住宅浅部无适宜的天然地基持力层，综合考虑后采用桩筏基础进行基础设计，桩采用直径500先张法预应力高强混凝土管桩，静压法施工。场地土层大多以粘性土为主，不存在砂土层，降低了桩基施工难度。桩基施工前，考虑到拟
建小区多栋住宅西侧与已建多年的紫霞花园一期住宅相隔约16m，桩基施工产生的挤土效应势必会对已建住宅产生影响，造成其不均匀沉降及开裂破坏。
预防对策
1、设计原则
（1）通过释放孔，隔断在沉桩中应力及超静孔隙水压力的传递路径。
（2）通过改变超孔隙水及有效应力的消散方向，加快释放的速度。
2、预防措施
本工程建筑场地狭小，紧邻旧建筑物群中，对周围房屋的破坏就难以避免，为最大程度降低不利影响，桩基施工前，在需保护的建筑物的一侧设置应力释放孔，改变超孔隙水及有效应力的消散方向，加快地基土的应力及超孔隙水压力的释放，防止对周围建筑物的破坏。应力释放孔设置如下：（1）平面位置：孔间距1.6米。（见应力释放孔平面位置示意图）

（2）孔径：φ800mm，
（3）深度：自然地面下36米。
（4）施工方法：钻机成孔，孔内灌入中粗砂。成孔后尽快组织压桩，防止应力释放孔被土淤塞，影响施工效果。创建时间：2012-12-5 17:01:00
加强观测监护：沉桩过程中，在可能受影响的范围内布设24小时监测点。重点监测各点水平与竖向位移增量与累计值，并绘制时间、位移曲线，根据施工监测情况，可以随时增设应力释放孔或与设计联系处理。有条件时可建立电脑自动检测系统。
改进打桩顺序：由于先压入桩的周围土体固结后使土体与桩之间产生一定的摩阻力，可以阻止后压入桩时的土体隆起。因此，土体隆起往往向压桩推进前方发生。压桩顺序背离已有建筑物方向施打(即由1轴向右压桩），且先压长桩、后压短桩。适当减慢压桩速度，使压桩时所产生的挤压应力与超静孔隙水压有一个消散的过程。
经过采用上述措施，以及合理的压桩顺序和沉桩速度，施工监测过程中，未发现周围房屋、管线出现开裂、倾斜等不良影响。
4、结论
实践证明应力释放孔是减少沉桩挤土效应的一种有效方法，对减少静压桩的挤土效应有非常好的效果。应力释放孔的孔深，孔径应根据不同桩长、桩径合理匹配，控制沉桩挤土效应的效果越明显。同时要兼顾施工中的经济性、可操作性。不宜采用过大孔径的应力释放孔。通过研究发现，当孔深略小于桩长时，应力释放孔的效果最好。
参考文献：
1、龚哓南．静力压桩挤土效应中若干力学问题［J］．工程力学，2000，17(4):8～11
2、王兴龙，陈磊，窦丹若．打桩挤土的现场试验研究及土体位移的计算公式［J］．岩土力学，2003(S2):92-94．
3、罗战友．静压桩挤土效应及施工措施研究［D］．杭州:浙江大学博士学位论文，2004．

作者简介：李雪峰(1978-)，男，工程师，工学学士
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