靜壓樁施工法對(duì)環(huán)境影響分析

摘要:文章探討了靜壓樁施工法同時(shí)分析了靜壓樁對(duì)環(huán)境影響和防控措施,為實(shí)現(xiàn)環(huán)保型施工提供參考。

關(guān)鍵詞:靜壓法;樁基;靜壓樁施工

中圖分類號(hào):TV471 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1674-1145(2009)29-0153-02

靜壓法沉樁是通過靜力壓樁機(jī)的壓樁機(jī)構(gòu),以壓樁機(jī)自重和樁機(jī)上的配重作反力而將混凝土預(yù)制校分節(jié)壓入地基土層中成樁。其特點(diǎn)是:校機(jī)全部采用液壓裝置驅(qū)動(dòng),自動(dòng)化程度高,橫移動(dòng)方便,運(yùn)轉(zhuǎn)靈活;樁定位準(zhǔn)確,可提高?；┕べ|(zhì)量;施工無噪聲,無震動(dòng),無污染;沉樁采用全液壓夾持樁身向下施加壓力,可避免錘擊應(yīng)力打碎樁頭,樁截面可以減小,混凝土強(qiáng)度等級(jí)可降低1～2級(jí),配筋比錘擊法可省40%,成校效率高,速度快,比錘擊法可縮短工期1/3;壓樁力能自動(dòng)記錄,可預(yù)估和驗(yàn)證單樁承載力;施工安全可靠。但存在壓樁設(shè)備較笨重;擠土效應(yīng)仍然存在等問題。適用于軟土、填土及一般黏性土層中應(yīng)用,特別適合于居民稠密的地區(qū)沉樁,但不宜用于地下有較多孤石、障礙物或有4m以上硬夾層的情況。

一、靜壓樁施工

(一)靜壓樁的施工方法

靜壓樁在施工過程中利用其直觀性,解決了由于地基土不可預(yù)見性而產(chǎn)生的問題,從而為樁基設(shè)計(jì)提供了可靠的依據(jù)。例如當(dāng)施工中屢次出現(xiàn)達(dá)不到設(shè)計(jì)深度或達(dá)到設(shè)計(jì)深度時(shí)其壓樁力相當(dāng)小的情況時(shí),即可采取措施。減短樁長(zhǎng),避免浪費(fèi);或增加樁的長(zhǎng)度,保證樁基的承載力滿足要求。

靜壓法施工的主要優(yōu)點(diǎn):靜壓預(yù)制樁一般在工廠中制作,其質(zhì)量可靠,且沉樁過程中可記錄全過程的壓樁力,有經(jīng)驗(yàn)的施工人員能根據(jù)終壓力、樁的入土深度及土質(zhì)情況較正確地估算出單樁極限承載力;施工文明,場(chǎng)地整潔,勞動(dòng)強(qiáng)度低,操作自動(dòng)化。不會(huì)產(chǎn)生環(huán)境污染問題;施工速度快,工效高,工期短。

(二)靜壓法施工的注意事項(xiàng)

要求邊樁中心到原有建筑的距離較大,當(dāng)擬建物周圍場(chǎng)地狹小時(shí)有可能使邊樁無法施壓;靜力壓樁機(jī)在砂土地層中施工時(shí)有壓樁可行性的判斷問題;靜壓法施工對(duì)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地要求較高,特別是大噸位的壓樁機(jī),在新填土、吹填土、淤泥地及積水浸泡的場(chǎng)地施工會(huì)陷機(jī);靜壓樁的樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)一般不低于C30(采用頂端加壓的小截面靜壓樁除外),或?qū)⒃袏A持機(jī)構(gòu)中一套夾持塊改成上下兩套夾持塊,使作用在樁側(cè)的夾樁力分散,以降低夾樁應(yīng)力。

二、靜壓樁對(duì)環(huán)境影響與對(duì)策方法

(一)靜壓樁擠土的產(chǎn)生及對(duì)周圍環(huán)境的影響

靜壓樁在施工過程中一般是采取擠壓入土的方式,這樣就迫使土層壓力變大而變形,如果靜壓樁條數(shù)較多,則會(huì)破壞土體的相對(duì)平衡狀態(tài),如果土體中沒有水層,不排水的情況下,靜壓樁下部分必須擠開并占有相同體積的土體體積。土側(cè)的壓力一般隨著壓樁的速度或靜壓樁的根數(shù)成正比例,反之,施工的樁數(shù)越小、壓樁的速度減慢,土側(cè)壓力增量就相對(duì)較小。在飽和軟土層中,如果采取靜壓管施工很容易產(chǎn)生“超靜孔隙水壓力”,這是因?yàn)轱柡蛙浲翆又袧B透系數(shù)小,土體擠壓后導(dǎo)致了孔隙水壓力的急劇增大而產(chǎn)生的“超靜孔隙水壓力”。它通過地層中的含水層迅速向四周傳播,其影響的范圍,更甚于單純的土體擠密的擠壓應(yīng)力。壓入一根樁后,就能使樁周圍2～3m范圍內(nèi)飽和軟黏土中孔隙水壓力U>G(上覆土總重),在此范圍之外超靜孔隙水壓力△u逐漸減小。在不同的地質(zhì)條件下由于土的滲透系數(shù)不同,孔隙水壓力的變化規(guī)律亦不同。淤泥滲透系數(shù)低,超靜孔隙水壓力不易消散;而在淤泥與粉細(xì)砂交互層中,由于粉細(xì)砂層滲透性相對(duì)較好,淤泥中產(chǎn)生的超靜孔隙水壓力將通過粉細(xì)砂層較快消散。

總的來說,靜壓樁的擠土效應(yīng)對(duì)工程環(huán)境的影響主要表現(xiàn)在以下幾方面:沉樁過程中樁周土體被重塑和擾動(dòng),土的原始結(jié)構(gòu)遭到破壞,土的工程性質(zhì)與沉樁第六章軟黏土中靜壓樁的施工技術(shù)研究前相比有很大的改變;沉樁后樁周土體再固結(jié),可能使樁側(cè)受到負(fù)摩阻力的作用。另外,沉樁產(chǎn)生的土體擠壓與超靜孔隙水壓力將使已施工就位的樁產(chǎn)生水平位移和上浮,繼而造成樁基質(zhì)量事故。對(duì)施工場(chǎng)地周圍環(huán)境,擠土效應(yīng)往往會(huì)引起建筑物開裂、傾斜,道路路面損壞、水管爆裂、煤氣外泄等一系列嚴(yán)重后果。這些問題相當(dāng)復(fù)雜,目前尚難以從理論上得到有效的分析和解決,而只能用現(xiàn)場(chǎng)跟蹤監(jiān)測(cè)和有效的防護(hù)技術(shù)等方法加以解決擠土效應(yīng)。

(二)減少靜壓樁對(duì)周圍環(huán)境影響的措施

1.合理編排施工順序。靜壓樁的施工順序總原則是:先長(zhǎng)后短,先大后小;同時(shí)也必須根據(jù)樁的密集程度及與周圍建筑物的關(guān)系編排壓樁順序,可以采用逐步遠(yuǎn)離對(duì)環(huán)境擾動(dòng)較敏感區(qū)域的打樁工序,使先行沉樁發(fā)揮提高所在區(qū)域地基剛度的作用,以減小后續(xù)沉樁時(shí)擠土效應(yīng)的影響,使土體位移主要沿著沉樁施工前進(jìn)的方向發(fā)生;也可以采用兩邊間隔跳打方式施工,以減少對(duì)地基土的擠壓且有利于超靜孔隙水壓力的消散,從而達(dá)到減輕擠土效應(yīng)的作用。

2.設(shè)置防擠溝。根據(jù)施工場(chǎng)地情況和施工設(shè)備的走向,可靈活設(shè)置防擠溝。防擠溝的深度通常不大于2m,有時(shí)可在溝內(nèi)回填松散的材料,這種措施主要是為了減少表層的擠壓作用。對(duì)淺埋管線能起到一定的保護(hù)作用。

3.設(shè)立應(yīng)力釋放孔。對(duì)于防擠溝無法釋放的深層應(yīng)力,設(shè)立應(yīng)力釋放孔一般可以得到解決。應(yīng)力釋放孔采用螺旋干鉆取土法和潛水鉆進(jìn)成孔法兩種。螺旋干鉆取土法適用于壓樁深度10～30m的靜壓樁施工,而潛水鉆進(jìn)成孔法適用于壓樁深度10～60m的靜壓樁施工。應(yīng)力釋放孔的設(shè)立方式由單排等間距布設(shè)和雙排梅花狀布設(shè)兩種,孔間距一般為1.0～2.0m,孔徑φ300~φ900mm,孔深8～60m。應(yīng)力釋放孔成孔后,應(yīng)進(jìn)行沖孔,孔內(nèi)回填碎石、粗砂等,這樣會(huì)對(duì)水壓力的釋放效果較好。

4.樁孔原位取土。此方法是用于樁的密集程度較高,應(yīng)力擠壓相當(dāng)明顯時(shí)采用。由于樁的密集程度高,壓樁后期,部分樁施工難度偏大,為了有效保護(hù)成樁質(zhì)量,控制樁與樁之間因土體應(yīng)力擠壓而產(chǎn)生偏位和斷裂,直接對(duì)壓樁產(chǎn)生的應(yīng)力進(jìn)行釋放,采樁孔原位取土的方法。原位取土施工法可采用螺旋干鉆取土和潛水鉆進(jìn)取土,取土的孔徑要比施工樁徑小,取土深度一般為1/3的樁長(zhǎng)左右。也可視擠土實(shí)際情況,對(duì)部分樁取土或全部樁取土。樁孔原位取土比較容易造成樁位偏差,在施工中要嚴(yán)格控制。

5.控制壓樁速度。壓樁速度是指每天的壓樁數(shù)量,每天入土的樁數(shù)越多,孔隙水應(yīng)力的積聚越快,土的擾動(dòng)就越嚴(yán)重。特別是壓樁后期,隨著土體中樁數(shù)的增多,土體的可壓縮性將會(huì)逐漸消失,如不加以控制,危害極大。壓樁的速度應(yīng)如何控制才合理?由于我國(guó)至今尚未頒布沉樁監(jiān)控技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),只能在施工過程中進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè),通過監(jiān)測(cè),及時(shí)掌握周圍被保護(hù)建筑物的反應(yīng),隨時(shí)調(diào)整壓樁的流程和速率。

三、結(jié)語

靜壓管樁將預(yù)應(yīng)力管樁的優(yōu)點(diǎn)和靜壓法施工的優(yōu)點(diǎn)完美結(jié)合了起來,隨著人們環(huán)保意識(shí)的日益增強(qiáng),其在工程建設(shè)中的應(yīng)用日益增多。靜壓樁已在我國(guó)得到了廣泛的應(yīng)用。作為一種正處于發(fā)展時(shí)期的施工技術(shù),靜壓樁在設(shè)計(jì)與施工方面尚有許多值得深入探討之處。

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作者簡(jiǎn)介:黃志全,男,廣西容縣人,廣西壯族自治區(qū)水電工程局助理工程師,研究方向:水利水電工程。