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第2 5 卷2 0 1 1 年1 0 月江苏科技大学学报(自然科学版)J O U R N A LO FJ I A N G S UU N I V E R S I T YO FS C I E N C EA N DT E C H N O L O G YV 0 1 2 50 c t 2 0 11挤土桩的挤土效应预防措施孙君，周大明(苏州苏合建筑设计顾问有限责任公司，江苏苏州2 1 5 1 2 8)摘要：结合苏州某住宅桩基工程实践，阐述了挤土桩在沉桩过程中引起的挤土效应对工程建设带来的危害；结合工程实际，提出在设计、施工前、施工中及施工后各个阶段采取有效的预防措施，使挤土效应时工程建设的不利影响得到有效控制关键词：挤土桩；预制桩；挤土效应；预防措施中图分类号：T U 4 7 3文献标志码：A随着建设的不断深入，桩基础被广泛应用于有软弱土层分布及场地土不均匀的建筑场地中，特别是被应用于高层建筑、大型工业厂房及其他建筑物和构筑物的建设在被应用的桩基础中包含着预应力混凝土管桩、夯扩桩、沉管桩、预制方桩及钢管桩等，由于其本身有一定的体积，沉桩都会对桩周的土层有一定的挤压作用特别是深厚的软土场地沉桩会对附近建筑物、地下管线及周边环境产生不利影响1 1 1，同时也会对先入桩产生挤压，并增加后期的沉桩困难在工程实践中经常遇到此类问题，因此采取有效的措施减少和防止桩的挤土产生的不利影响有着一定的现实意义1 工程实例苏州某住宅工程，由5 栋建筑组成，其中l 一3#楼、4 5#楼为地上分别为1 6 层及2 6 层，地下均为1 层，建筑面积为6 18 8 0m 2 图1 住宅平面表1 场地岩土层分布情况地下水主要由上层潜水和微承压水组成上层潜水主要分布于浅部填土层中，富水性较差，主要受大气降水入渗补给，以地面蒸发为主要排泄方式，无固定水位微承压水主要赋存于第土层中，富水性较好，透水性从上往下逐渐增强，主要补给来源为大气降水人渗及地下水的侧向径流，以地下水侧向径流为主要排泄方式勘察期间潜水稳定水位埋深为0 2 0 1 1 0m，高程为1 6 5 2 1 3m；微承压含水层稳定水位，高程为0 9 0m(以上为国家8 5 高程系)本工程地下室及建筑离周边建筑的距离分别为：东侧为空地，南侧距离红线外2 层民居为9 9m；西侧拟建建筑离红线约6 6m，紧贴红线外为6层的住宅；北侧距红线1 2m，红线外为人行道，下埋污水管(埋深2m)及电缆等地下管线本工程桩基设计采用q,5 0 0(1 0 0)的管桩，以粉砂层为桩端持力层，桩顶标高一2 1 0(1 9 8 5 高程)，有效桩长2 6m，送桩深度为5 3m，进入桩端持力层收稿日期：2 0 1 1 0 8 一1 6作者简介：孙君(1 9 8 0-)，男。江苏苏州人，注册土木(岩土)工程师，研究方向为岩土工程勘察、设计及施工E m a i l：R e d s u n 3 2 3 1 2 6 c o r n2 6 6江苏科技大学学报(自然科学版)2 D 开始施工时，未充分评估沉桩的挤土效应对周边环境的影响，只考虑到对两侧6 层砖混、浅基础住宅产生可能的影响，在沉桩施工的顺序采取了由西向东逐渐沉桩施工，并未采取其他必要的防护措施场地两北角开始施工，顺利沉桩了1 5 根桩，发现场地有明显隆起现象，布置在场地北道路及西侧已建住宅上的监测点发生了严重位移，其中红线外北侧人行道北太高近5 0m m，靠北的一栋已建6 层建筑F 2 点临近预设的报警值随即暂停施工，后经勘察、设计、施工、监理及建设方商量提出了一些有效的防治和减少沉桩挤土效应对周边道路(管线)及建筑的影响的措施具体措施有：在除东侧外，其他三边红线内设置孔径3 0 0m m，间距lm，孔深1 5 0m 的取土钻孔，并在孔中灌人粒径0 5 2 5I T，r n 的砂粒；通过设计重新复核，将靠近西侧红线外住宅的部分预制管桩变更为钻孔灌注桩；严格控制沉桩速率；增加监测点，加强对周边环境及场地内地面的观测2 挤土效应挤土桩沉桩时引起的挤土效应，导致土体被挤密使得土层收到超过其强度极限的挤压力，产生水平位移和垂直隆起，使得临近建筑物及构筑物破坏、管线位移断裂、道路开裂不能正常使用，并造成邻近已沉的桩产生上浮、桩位偏移和桩身折断沉桩时土中产生超孔隙水压力上升，土体破坏，即使未破坏的土体也随着超孔隙水压力的不断传播和消散而产生蠕变，也会导致土体的垂直隆起和水平位移压桩后桩周土体，随着超孔隙水压力的缓慢消散，土体产生新的固结，地面产生新的沉降，可使桩侧产生向下的负摩阻力嘲挤土桩沉桩由于挤土效应产生的工程事故时有发生，但是只要根据场地土层情况、地下水、桩型、施工沉桩方法及周边建筑物、环境等因素，采用行之有效的措施可以避免及减小挤土效应产生的不利影响3 沉桩挤土的防治方法及措施挤土桩挤土效应的不利影响主要由沉桩对周边土的挤压、挤密及超孔隙水压力升高等引起 4 1，故在消除挤土效应时，采取的措施主要集中在如何减少沉桩挤土影响，如何减少孔隙水压力3 1 桩基础设计措施采用空心管桩，增加桩长提高单桩承载力，减少单个承台桩数，以扩大桩间距，提高桩身强度，减少桩壁厚度，从而降低沉桩过程中引起对桩周土的挤密，和超孑L 隙水压力值，缩小其影响尽可能增大桩位与邻近建筑物之间的距离，必要时可以调整设计方案，改挤土桩为非挤土桩(如前面案例中部分采用钻孔灌注桩等)3 2 沉桩施工前措施1 1 防挤孔、砂井能够明显加速孑L 隙水压力消散，减少土体的挤压位移及隆起，且砂井穿透与中间压缩层相邻的密室土层和透水层，更加有利于中间被压土层超孔隙水压力的消散根据太沙基的固结理论，粘性土同结所需要的时间与排水距离的平方成正比，缩短排水距离能够缩短土的同结时间2 1 开挖防挤沟当沉桩区场地四周有建筑物或道路及地下管线较近时，可在施工区域与建筑物、道路和地下管线之间开挖防挤沟，消减土体的挤压应力，及阻隔打桩产生的土体震动沟宽和深可取1 5 2m 左右3)设置观测点在沉桩施工区的周边建筑物、地下管线、道路等设置观测点，布设地下水观测点，记录各个观测点的初始数据，并做好相关记录3 3 施工中的措施1 1 合理安排沉桩施工顺序【湖通过沉桩顺序的选择控制挤土效应是最常用的方法沉桩顺序有“先中心后四周”“先四周后中心”“一侧至另一侧”方法等根据实际的需要选择不同的沉桩顺序在空旷场地，四周无保护对象时，可以采用“先中心后四周”，降低沉桩难度、减少沉桩对已经沉好的桩的影响；为了保护邻近建筑物、道路、管线，减少对周围环境危害，可以采用“先四周后中心”“一侧至另一侧”的方法，背离被保护对象，由近到远沉桩对于桩数较多(多于3 0 根)的群桩基础【l I，也应从中心向外施工；承台边缘的桩，待承台内其他桩打完并重新测定桩位后，再插打；有围护结构的深基坑中的挤土桩，宜先压桩后再做基坑的围护结构，这样的施工顺序可以避免由于基坑四周的围护结构使压桩的土体及超孔隙水压力的无法消散，造成先施工完成的工程桩被后施工的桩挤上来，使桩的承载力达不到设计要求，又避免了在基坑的压桩过程中土体扩散而挤坏四周的围护结构及降低基坑嗣护结构的止水效果2)控制沉桩速率【l】在沉桩施工时，要控制每天的沉桩数量，控制沉桩速度，使得土体在收到沉桩挤压、压密，产生超孔隙水压力随着一定的时间可以在孙君，等：挤土桩的挤土效应预防措施2 6 7短期内适当等到消散3)钻孔取土由于前部土层的挤土效应，在沉桩时，可以采用钻孑L 取土减少挤土效应预钻孔取土法的钻孔直径一般不大于桩径的3 4(比桩径小5 0 1 0 0m m)，深度可取桩长的1 1 2 2 3 可视挤土实际情况，对部分桩钻孔取土，或全部桩钻孑L 取土这种措施的作用相当于增加了塑性区内土体变形空间，可明显减少地基表面的隆起值，减少对已打入桩的挤拔和挤土影响，也有利于防止和减少对邻近建筑物的危害4 1 采用防超孔隙水压力防挤土墙深厚软土场地沉桩，为保护邻近建筑物，在靠近建筑物一侧设置地下连续墙、水泥搅拌桩加固壁、旋喷加固壁、抗渗板桩以及石砂桩、石灰桩、碎石桩等防护措施可以减少超孔隙水压力及挤土对建筑物的危害5)加强监测点的监测在沉桩施工过程中加强对周边建筑物、地下管线、道路等观测，观测施工区域内及施工区域附近水位变化、土体垂直方向和水平方向的变形情况，及时反馈、了解施工对周边环境是否有影响，为制定有效的施工方法和防治挤土效应措施提供准确依据3 4 施工后的措施沉桩的挤土效应，地面土体隆起，使得后沉桩对先前已经沉的桩产生挤压力，抬起先沉桩，使之上浮“悬空”，其承载力达不到设计要求为减少、消除挤土效应，可以对桩基进行复压4 结论桩的挤土效应在工程建设中始终存在，无法彻底消除，其所产生的工程事故时有发生在长期的工程实践中，摸索出了一系列的处理办法只有牢牢把握沉桩过程中，产生挤土效应的两个主要因素(孑L 隙水压力和挤土)，结合实际条件，就可以综合运用各种防止措施最大限度减小挤土效应对工程带来的不利影响参考文献【1】J C J9 4 2 0 0 8 建筑桩基技术规范【s】【2】张明义静力压入桩的研究与应用【M】北京：中国建材工业出版社2 0 0 4【3】陈文，施建勇，龚友平，等饱和黏土中静压桩沉桩机理及挤土效应研究综述【J】水利水电科技进展，1 9 9 9，1 9(3)：1 2【4】王欢胜，李日平P H C 预应力管桩在软土地基处理中的施工工艺们山西建筑，2 0 0 6【5】桩基工程手册编写委员会桩基工程手册 M】北京：中国建筑工业出版社，1 9 9 5【6】林在贯，高大钊，顾宝和，等岩土工程手册 M】北京：中国建筑工业出版社。1 9 9 4 挤土桩的挤土效应预防措施挤土桩的挤土效应预防措施作者：孙君，周大明作者单位：苏州苏合建筑设计顾问有限责任公司,江苏 苏州 215128 本文链接：