软土地基静压管桩挤土效应及其防治措施

夏天

（江苏海事职业技术学院，江苏 南京 211170）

自然状态下的软土形状细软，容易变形，难以承担承重作用，一般需经过基础处理后才能作为建筑地基。静压管桩承载力高，能够很好作为桩基，并且此项目工作没有极大的噪音，也不会因为泥浆对环境造成影响，并且时间短，稳定快，并可同时提升软土抗地震能力，对上层建筑来说也有加固效果，因此，在江苏，浙江，上海一带，此方法大力推广，收效甚好，前景方面也很好，不过，仍有缺陷值得注意。软土下压是会出现挤压，这种力会牵连到周围环境，使周围的建筑稳定性被影响，一般是土地晃动，扭曲，移动等物理变化。桩与土之间相互用力，产生摩擦，而周围已经进入地面的桩则会随着反向力表现出反向活动，桩位偏移、桩身翘曲，使施工场地附近建筑物和道路的地下埋管损坏等等[4-6]。进而桩体的位置移动，桩扭曲，还有的影响周围建筑物，地下管道，植物等，因此，这项静压桩工艺还有进一步提升的空间。引起国内外学者的极大关注。

2 挤土机理

桩体下压的过程中，土受到挤压，承受上下角度的挤压，物理性质进而出现变化，例如桩周围的土的构造，松紧度，水分含量，都出现改变，改变的程度以及效果都源于桩体本身的形状，横截面大小，重量和所承受的压力大小。桩体在竖直方向的压力，桩体尖端切入土体，进而整个桩身形成强大的推力，是土向四周移动，而周边物体就会遭受影响，同时，某些土质，失水速度不快，下桩后一段时间不会马上干固，而水与下压力相作用，形成新的压力，一点点干结之后，变成较硬的外壳，所以，因此，沉桩的主要影响是侧向挤土和产生超孔隙水压力[2,4]。

3 减少挤土效应的措施

3.1 设计措施

设计时，可以从合理布置桩距和采用疏桩设计两方面采取措施。在布置桩体与桩体的距离时，较大的距离挤土效应就会减弱，并且有助于防止中部桩体下滑，或导致建筑物出现裂缝，使它的位置更加牢固。疏桩设计将传统的排桩密度减少，这有助于节省更多的材料和工作时间，并给每一桩足够的承载空间，并将力度分散给土地，合理分配来力度。甚至达到更好效果，使用疏桩设计，使桩与桩的力得到更好调配，并分散给地面，有效杜绝承载力的浪费，减少对地面的破坏，地面的起伏不平的情况得到控制，对周围环境也是优势大于劣势。人员的工作量上也大大减少。

3.2 施工措施

为了降低沉桩导致地面变形的问题，需要特别控制沉桩工作中土壤的挤压状态和超静孔隙水压力。

3.2.1 优化施工顺序

压桩时，要将表层的杂物和不纯土处理掉，这能够使管桩的地基更牢固，而挤土效应也会得到控制，桩体的下压次序对地基土体的超孔隙水压力的形成及其水力梯度的大小和方向有明显的关系。粘性土和桩进入土地后的变化和挤土方向和超孔隙水压力值有关。持续作用时间及其消散方向，变位方向基本上与压桩施工顺序一致，因此，在方案的划定上，要考虑减少环境影响，压桩速度快，保证单个质量，提倡以中间向两边，中点到周围的顺序作为工作方向，与建筑物的距离越来越远，为了不伤害周围其他建筑以及地下管路，压桩次序最好先近后远，先长后短。

3.2.2 控制沉桩速率

限制沉桩速度，是为了防止孔隙水压力瞬间高涨，也为了避免提高的幅度过大给土壤造成伤害。压桩速度要以保证环境稳定，保证桩基质量作为前提和底线，具体如何应当根据总体布置效果，并参考勘察四周建筑得到的结论为依据。一般来看，接近建筑物时就要注意放缓工作，越到结尾工作时也要越慢，每天的施工数量要保证，这是为了给超孔隙水压力的自行消退留一定时间，这也将降低挤土效应。

3.2.3 设置应力释放孔

应力释放孔分为场地外围钻释放孔和场地内钻释放孔两种。场地外释放孔通常是在围护一侧先钻一些Φ500～Φ800mm的钻孔，并用钢筋笼加上竹片护住孔壁，当沉桩向场地外围挤土扩张到达孔附近时，由于孔内部应力不大，软泥因为具备流动性率先进入孔中，要用吸泥装置将其提出，有助于防止软土漫向周围，对四周建筑物起到保护作用。同时，为了减轻桩体挤压土带来的力度不平衡，使土地变形，因此在地面大量布孔，尤其在桩多而密的地方，里面的软泥被挤出，有助于整体稳定。

3.2.4 设置竖向排水路径

在压桩区的四周或者群桩内部，挖出一定桩径和桩深的桩体空间，内部设置快速排水路径。通常采用填塞散粒砂碎石、袋装砂、埋置塑料排水板等措施。在沉桩施工过程中，孔隙水可流向砂井或经排水板排出地面，加快孔隙水压力的消散，从而降低了孔隙水压力对挤土效应的不利影响。砂井深度及间距视具体情况而定。

3.2.5 设置防挤沟

为减小桩群对周围环境的影响，可在桩群与可能受影响建筑物之间开挖防挤沟，其宽度一般采用1.2～2.5m。依据工程实际情况在沟内回填砂或其它松散材料。这一办法助于保护埋藏不深的管道线路，但此法只解决了浅层挤压问题，并防止表面土壤发生位置偏移，但是对深度较大者作用不大，防挤沟底标高低于保护对象基础底面则效果更好。

3.2.6 预钻孔取土

就是在设计的孔位上，也可以在桩位之间或桩的四周取土，采用这种措施相当于减少了塑性区内土的体积压缩变形，减少了桩入土置换土的体积。预钻孔的直径一般不大于桩径的2/3，深度不大于桩长的2/3，钻孔后置入预制桩体。其防止挤土效应效果较明显，但施工质量要求高。

结语

静压桩施工虽然较大程度上解决了桩基础施工振动的影响，但其沉桩时侧向挤土并产生超孔隙水压力对周边环境的影响仍是一个不可忽略的问题。它对施工场地周围的工程环境的影响是相当大的，在软粘土地区尤其应该重视这个问题，应该积极地采取有效措施消除或减轻其不利影响。另外，静压管桩的挤土效应直接影响桩的竖向承载力随时间的发展，这一点在实际工程中应给予足够的重视。

[1]王伟，宰金珉，王旭东.沉桩引起的三维超静孔隙水压力计算及其应用.岩土力学，2004，25(5):774-777.

[2]王伟，宋新江，凌华，等.滨海相软土应力-应变曲线复合指数-双曲线模型.岩土工程学报，2010，32(9):1455-1459.

[3]王伟，张芳，孙斌祥.土-结构接触面剪切试验与应力-位移模型.煤炭学报，2011,36(9):1469-1473.

[4]张志红.软土地基中压桩的挤土效应及其防治措施[J].土工基础，2004，18(2)：18-20.

[5]权爱民，王宣林.减少锚杆静压桩挤土效应的措施及其工程应用[J].山西建筑，2003，(15)：24-25.