关于软土地基静压预应力管桩施工的挤土效应及预防措施

任德龙

摘 要：在已建的规划区内进行项目扩建工程，软土地基的桩基工程施工必须要严格防止因群桩施工的挤土效应而造成对临边已建构筑物或装置设施的破坏。宁波万华二期工程煤气化区域桩基工程施工中，由于采取应力消散沟和消散孔及沉桩方向、沉桩速率等有效的预防措施，挤土效应得到有效控制，并保证了河边蒸汽管廊的安全。

关键词：软土地基； 挤土效应； 应力消散孔

Soft ground static pressure soil squeezing effect of prestressed pipe pile construction and preventive measures

Ren De-long

（ Hualu Engineering Science and Technology Co.， Ltd. Xi'an，710065 China ）

Abstract： In the planning area has been built， the project expansion project， of pile construction in soft ground due to pile group construction must be strict to prevent soil squeezing effect caused by the destruction of the limb has built a structure or device facilities. Gasification area of pile foundation construction in Ningbo Wanhua two project， due to take stress to dissipate the the ditch， and dissipate hole and pile driving direction， pile driving rate and effective preventive measures， soil compaction effect has been effectively controlled， and ensure the river steam tube of the safety of the Gallery.

Key words： soft ground； soil squeezing effect； stress dissipate hole

2.挤土效应介绍

桩基施工中桩尖处土体冲切破坏，挤压桩周土体形成具有很高孔隙水压的扰动重塑区，其厚度为0.5～1.5倍桩径。在很强的挤压作用下，被扰动和重塑并变得密实，浅层土会向上隆起，要靠消散孔隙水压力，使紧贴桩身的扰动重塑区产生再固结而逐渐恢复土体的抗剪强度后形成在沉桩过程中，相当于桩体积的土体向四周排挤，土体破坏使周围的土受到严重的扰动，主要表现为径向位移，桩尖和桩周一定范围内的土体受到不排水剪切以及很大的水平挤压，桩周土体接近于“非压缩性”，产生较大的剪切变形，形成具有很高孔隙水压力的扰动重塑区，降低了土的不排水抗剪强度，促使桩周邻近土体会因不排水剪切而破坏，与桩体积等量的土体在沉桩过程中向桩周发生较大的侧向位移和隆起。在地面附近的土体是向上隆起，而在地面以下较深层土体，由于覆盖土层压力作用不能向上隆起，就向水平方向挤压。由于群桩施工中的迭加作用，会使已打入桩和邻近构筑物和管线产生较大侧向位移和上浮。桩群越密越大，土的位移也越大，据宁波地区桩基施工龙头企业——浙江新中源有资料揭示，挤土地面隆起可达50～60cm，有的甚至达到70～80cm。这必将影响桩的工程质量（变位、上浮），危及邻近建筑物和地下管线的安全，破坏性极强。

3.项目情况

煤气化项目占地面积约8万平方米，工程造价约15亿人民币。项目桩基工程采用预应力砼管桩，北面装置桩基离河边管廊距离约20m，其中707气化管桩采用PC-AB600（110）型，单桩设计竖向承载力特征值不小于2000KN，以7c层作为桩端持力层，沉桩控制以桩长和最终压力双控，桩长约50m∽55m左右，共计501根，集中施工面积约700m2，挤土估算：管桩进土按1/3计算，该区域场地挤土为5225m3，管廊北侧是河对管廊周围土体应力有消减作用，这将更加促使管廊周围土体向河边位移，河边蒸汽管廊基础未打桩，稍有不慎蒸汽管廊将倾覆，后果不堪设想，如采用钻孔桩仅707桩基工程将增加费用约650万元，工期将增加60天以上，再加上705/706和672等桩基需增加1500万左右。

4.采取措施

采用应力消散沟和应力消散孔，可减少地基浅层软土的侧向位移和隆起，有利于降低沉桩所引起的超静孔隙水压力，从而减少地基深层土体变位。宁波万华二期工程部分区域桩基施工虽然采取砂井（应力消散孔填碎石或砂）和应力消散沟等，但还是导致道路隆起约150mm，道路多处开裂最大达50mm，周围管廊偏移达到130mm。

5.方案

在北侧离桩基约10m左右开挖应力消散沟内布置应力释放孔，应力释放孔选用泥浆护壁成孔工艺，孔径Φ500，深20m，中心间距1500mm，造孔后内置通长钢筋竹笼（用4Φ12作骨架筋，加强箍用1Φ10每隔3m一道，周边用12根30mm宽竹片用铁丝绑扎，笼直径为400mm，具体布置情况见附图）。根据应力沟内定位样桩将钻机水平就位钻孔，软土地层：淤泥、粘土、淤泥质粘土等层采用三翼刮刀钻头正循环泥浆护壁回旋钻进成孔，泥浆比重控制在1.2～1.4之间，工程选孔达到设计深度后，将验收合格后的竹笼利用钻机副卷扬机吊装安放入孔内。

加强观测，在混凝土路上做上抬及位移监测点，间距为15～20m，在邻周建（构）筑物上角点处做上标高控制点及倾斜变化控制点，用红油漆做出明显具体的标识，进行定期的上抬及位移观测，根据砼路的材料特性和邻建物等综合考虑，以及类似的工程实例，设置报警数据，上抬量为30mm，水平位移为50mm，倾斜变化不大于20mm，加强观测由专人负责，每天观测一次，当出现报警数值时调整施工速率及采取相应的措施，并会同有关单位共研究处理。

通过桩基施工过程中观察到，深层淤泥和超静孔隙水通过应力消散孔流出，并及时清理，采用泥浆护壁竹笼固孔，这样应力消散孔不易塌孔，竹笼根据毛细现象原理可以排水，深层的淤泥土被扰动挤压部分通过应力消散孔排出，而填碎石或填砂应力消散孔主要起到排水作用，

6.群桩施工节奏及过程监控

6.1沉桩前进行探桩

沉桩前清除表面坚硬物，促使能更多的让管内进土，减少沉桩时的土体挤压影响。

控制日成桩速率

在靠近北侧轴线上施工，每天控制在6根桩左右，中间部分在6—8根左右。

6.2 挖设挤土缓冲沟，沟宽上口3.0m，下口1.5m，深1.5m。

6.3 在北侧防挤沟内布置应力释放孔，应力释放孔选用泥浆护壁成孔工艺，孔径Φ500，深15m，中心间距1500mm，造孔后内置通长钢筋竹笼（用4Φ12作骨架筋，加强箍用1Φ10每隔3m一道，周边用12根30mm宽竹片用铁丝绑扎，笼直径为400mm，具体布置情况见附图）

6.4过程监控

固定人员对临边构筑物全过程定期观测，一般确定为一天两次监测，在施工高峰期可以适时增加监测次数，及时掌握临边构筑物的偏移数值情况。

在混凝土路上做上抬及位移监测点，间距为15～20m，在邻周建（构）筑物上角点处做上标高控制点及倾斜变化控制点，用红油漆做出明显具体的标识，进行定期的上抬及位移观测，根据砼路的材料特性和邻建物等综合考虑，以及类似的工程实例，设置报警数据，上抬量为30mm，水平位移为50mm，倾斜变化不大于20mm，加强观测由专人负责，每天观测一次，当出现报警数值时调整施工速率及采取相应的措施，并会同有关单位共研究处理。

7.应力消散孔施工

7.1 挖设挤土缓冲沟，沟宽上口3.0m，下口1.5m，深1.5m。

7.2 在北侧防挤沟内布置应力释放孔，应力释放孔选用泥浆护壁成孔工艺，孔径Φ500，深15m，中心间距1500mm。

7.3 造孔后内置通长钢筋竹笼（用4Φ12作骨架筋，加强箍用1Φ10每隔3m一道，周边用12根30mm宽竹片用铁丝绑扎，笼直径为400mm，具体布置情况见附图）

6.结语

针对不同的工程施工情况和地质条件，采用不同的施工工艺和预防措施，确保工程质量和邻近建筑物不受破坏。本工程通过上述预防措施，有效地控制了预应力管桩在沉桩过程中的挤土效应，并保证河边蒸汽管廊（基础未打桩）的安全。整个项目完成未发现可见裂缝、位移等现象，预防措施有效可行。

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