浅谈静压桩施工的挤土问题

陈江滨

摘要：预制桩静压施工过程中产生的挤土问题，如处理不当，往往引起土体隆起，桩上浮倾斜，甚至对周边道路、管线、建筑物产生破坏。文章分析了常见的质量事故产生的原因，并提出了防治措施与建议，并附以工程实例，以飨读者。

关键词：静压桩施工；挤土；质量事故；倾斜桩

中图分类号：TU753

文献标识码：A

文章编号：1009-2374(2009)14-0169-02

一、挤土桩的分类

桩是设置在土中的桩状构状，按成桩方法对土层的影响来进行分类，不同成桩方法对桩周围土层的扰动程度不同，一般可以分为挤土桩、部分挤土桩和排挤土桩分类，如图1所示：

挤土桩也称为排土桩，在桩体下压过程中，桩周围的土被压密或挤开，因而使周围土层受到严重扰动，土的原始结构遭到破坏，土的工程性质有很大改变(与原始状态相比)。挤土桩主要有打人或压人的混凝土方桩、预应力管桩、钢管桩和木桩，另外沉管式灌注桩也属于挤土桩等。部分挤土桩称为少量排土桩，在成桩过程中，桩周围的土受到相对较少的扰动，土的原状结构和工程性质的变化不明显。这类桩主要有打人小截面的I型和H型钢桩、钢板桩，开口式的钢管桩(管内土挖除)和螺旋桩等。非挤土桩也称为非排土桩，在成桩过程中，将与桩体积相同的土挖出，因而桩周围的土受到较轻的扰动，但有应力松弛现象。这类桩主要有各种形式的人工挖孔桩、钻孔灌注桩以及预钻孔埋桩等。

二、挤土桩的挤土问题

常见的静压桩有两种，预制混凝土方桩和预应力混凝土管桩，他们均属于挤土桩，其比较突出的优点是桩身完好，强度高，施工过程中产生噪声小，对周边影响小，施工速度快，特别适合在城市地区采用。预制混凝土方桩和预应力混凝土管桩的沉桩方式分别有锤击法、振动法或静压法沉桩等。无论采用哪一种沉桩方法，桩体在进入土层过程中均会对土层产生挤压，由此会产生许多不良后果，诸如地面隆起、土体的水平位移、影响周围的建筑物和地下管道、拉断已完成的工程桩、在基坑开挖过程中造成已完成的桩倾斜和断裂，造成已完成的工程桩全部报废等等不利情况。根据不完全统计，在饱和软土的土层中设计选择此静压桩桩型的基础工程，基坑土方开挖中约有55％～65％的工程曾经发生过桩的倾斜事故，因此，对挤土桩挤土问题是需要加以认真研究的。

现举例说明由于挤土所产生的不良后果。

(一)造成地面隆起

南京金陵饭店工程塔楼基础平面34.5m×34.5m。基础采用314根550mm预制钢筋混凝土管桩，桩长20～30m，当打完中央塔楼64根桩后，发现场地两侧隆起440mm，桩上浮20mm，最大上浮73mm。

湛江某大楼打桩施工过程中，施工场地地面中心最高隆起达1.2m，严重影响了后续施工。

(二)对周围建筑物的影响

南京军区总医院某大楼采用挤土桩，打桩后该施工现场北侧隆起400mm，影响了该医院财务办公室的安全和使用。

南京紫薇园采用挤土桩基础，施工完成后，将其南侧河岸挡土墙挤成了弧形，最大位移500mm，同时墙体发生了垂直裂缝。

南京长江大厦采用挤土桩，施工中就发生将其西侧人行道挤抬起，围墙挤倾倒。

南方某轻工业厂区水池，临近的厂房进行静压桩施工，当桩基础施工完成2/3时，将其西侧水池挡土墙挤成了弧形，最大位移250mm，同时挡土墙混凝土体发生多处裂缝。

(三)对邻近地下管道的影响

南京建宁路高架桥桩基础施工中，打入了888根450mm×450mm预制桩，几乎打入每根桩都可以见到挤土现象，为了防止挤土造成管线的损坏，总共移动了7根管线(上水、下水、煤气、供电、电讯、排污、雨水管等)。

(四)对相邻已完成的桩影响

江苏金东纸业工程桩基础施工中，后续施工的挤土桩将已施工完成的桩抬起，并拉断，大鸡有70％～80％已完成的桩被拉断，几百根桩全部报废，并重新设计更改了型桩。

浙江某工程，由于打桩区域地面标高大量隆起，造成已打入的桩向上抬起，造成桩尖穿空，严重影响了桩的承载力。

南京长江大厦，中心筒下的静压桩在施工中将两侧已作用的承台桩挤偏200～300mm。

(五)基坑开挖后造成桩倾斜、断桩

南京河西某七层全现浇混凝土框架办公楼工程采面400mm×400mm预制静压方桩，桩长为17m，一次开挖基坑完成一半后，发生了桩基大面积倾斜，最大桩顶位移值1.29m，相应倾角为8°～14°，造成25％的工程桩报废，基础加固增加了159根钻孔灌注桩，增加投资约120万元，损失工期约2个月。

苏州工业园区某3幢住宅楼工程采用预应力混凝土管桩，桩径300mm，桩长为11m，当基坑开挖工作基本完成后，管桩发生大面积倾斜，造成50％的工程桩报废，损失工期2.5个月，损失投资120万元。

南京河西某小高层住宅楼工程，基础采用管桩直径600mm预应力混凝土管桩，桩长31m，基坑开挖完成一天后就发生42％的管桩倾斜，工程桩中25％的桩并被判定为Ⅲ类桩需要进行加固处理。

三、工程实例

(一)工程概况

某全现浇浇混凝土框架办公楼工程，长96.12m，宽26.12m，建筑工程16900m²，地下一层，地上七层，基础采用400mm×400mm预制静压方桩，设计桩长为14～17m，桩数共349根。本工程地处南京河西地区，原始地貌属长江河漫地貌单元，拟建场地地质钻探剖面图。

土层的物理力学指标统计见表1：

(二)静压桩施工及倾斜情况

桩基施工采用DYC-500T静力压桩机，在整个桩基施工过程中未发现有异常情况。在进行了基坑开挖。开挖方向是由西向东一次性挖到设计标高(基坑深约为3m)。挖土采用机械挖掘机，现场采用自卸卡车进行土方现场转运。两天后，当基坑土方开挖工作完成约1/2时，发现暴露出土体之外的预制桩发生大面积倾斜，发和倾斜的桩体有如下特点：

1.静压桩刚被开挖暴露出土体时，桩身垂直，几个小时后发生了倾斜现象，而且倾斜数值每天都在发展。根据现场实际对几个具有代表性的桩进行跟踪测量，检测结果见表2：

其中在群桩之中最大的桩顶位移值已达到1.29m，相应的倾斜角在8°～14°之间。

2.桩体倾斜的方向基本致(朝向西倾斜)，而基坑土方开挖顺序正是由西向东进行的。

3.桩距较密集的承台处群桩倾斜角度要比桩距较疏的单排桩要大。

4.先被开挖暴露出来的桩倾斜的程度要比暴露出来的桩倾斜程度要严重。

(三)群桩倾斜的原因分析

本工程土质属于典型的饱和软土，在静压桩身长度范围中有80％是处于黏土和淤泥质粉质土中，在压桩过程中，桩的四周的土体瞬时挤压力作用下的不可压缩性，使下压的桩四周的土体产生相当大的挤压力，以能量的形式储存在土中，桩基施工与土方施工的时间间隔不足一个月，只有一小部分是通过土体的隆起来释放的。在基坑施工时，基坑土方开挖措施不当。开挖措施中未考虑将开挖区段留设减坟沟槽，作为分压措施；同时未按规范要求分层分段开挖土方，而是一次开挖至设计标高，土方开挖给储存在土体中的能量形成了定向释放空间。造成了群桩定向倾斜。

(四)对倾斜桩的处理

桩体倾斜问题发生后，由于桩的倾斜值还在继续发展，已严重威胁到工程桩的安全，现场采取的处理措施是：

1.对尚未开挖的东部基坑的开挖工作暂停开挖，并调整开挖方案。

2.迅速对基坑边的堆积土方进行卸荷。

3.对已开挖的基坑边坡进行1:1放坡。

4.对已经发生倾斜桩进行检测，检查桩身的完整性。

5.对问题桩要进行加固。经设计部门研究，加固方案是扩大原有的承台，每个承台四个角增加钻孔灌注桩，以钻孔灌注桩受力为主，原有的静压桩作为承台辅助桩参加工作，整个处理方案共增加了159根钻孔灌注桩。

四、结语

挤土桩的施工，一定要从设计计算，施工土方开挖、打桩(静压)顺序等方面综合考虑，才能避免或减少工程质量事故的发生。