軟土地基靜壓管樁擠土效應(yīng)及其防治措施

夏天

（江蘇海事職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 南京 211170）

自然狀態(tài)下的軟土形狀細(xì)軟，容易變形，難以承擔(dān)承重作用，一般需經(jīng)過(guò)基礎(chǔ)處理后才能作為建筑地基。靜壓管樁承載力高，能夠很好作為樁基，并且此項(xiàng)目工作沒(méi)有極大的噪音，也不會(huì)因?yàn)槟酀{對(duì)環(huán)境造成影響，并且時(shí)間短，穩(wěn)定快，并可同時(shí)提升軟土抗地震能力，對(duì)上層建筑來(lái)說(shuō)也有加固效果，因此，在江蘇，浙江，上海一帶，此方法大力推廣，收效甚好，前景方面也很好，不過(guò)，仍有缺陷值得注意。軟土下壓是會(huì)出現(xiàn)擠壓，這種力會(huì)牽連到周圍環(huán)境，使周圍的建筑穩(wěn)定性被影響，一般是土地晃動(dòng)，扭曲，移動(dòng)等物理變化。樁與土之間相互用力，產(chǎn)生摩擦，而周圍已經(jīng)進(jìn)入地面的樁則會(huì)隨著反向力表現(xiàn)出反向活動(dòng)，樁位偏移、樁身翹曲，使施工場(chǎng)地附近建筑物和道路的地下埋管損壞等等[4-6]。進(jìn)而樁體的位置移動(dòng)，樁扭曲，還有的影響周圍建筑物，地下管道，植物等，因此，這項(xiàng)靜壓樁工藝還有進(jìn)一步提升的空間。引起國(guó)內(nèi)外學(xué)者的極大關(guān)注。

2 擠土機(jī)理

樁體下壓的過(guò)程中，土受到擠壓，承受上下角度的擠壓，物理性質(zhì)進(jìn)而出現(xiàn)變化，例如樁周圍的土的構(gòu)造，松緊度，水分含量，都出現(xiàn)改變，改變的程度以及效果都源于樁體本身的形狀，橫截面大小，重量和所承受的壓力大小。樁體在豎直方向的壓力，樁體尖端切入土體，進(jìn)而整個(gè)樁身形成強(qiáng)大的推力，是土向四周移動(dòng)，而周邊物體就會(huì)遭受影響，同時(shí)，某些土質(zhì)，失水速度不快，下樁后一段時(shí)間不會(huì)馬上干固，而水與下壓力相作用，形成新的壓力，一點(diǎn)點(diǎn)干結(jié)之后，變成較硬的外殼，所以，因此，沉樁的主要影響是側(cè)向擠土和產(chǎn)生超孔隙水壓力[2,4]。

3 減少擠土效應(yīng)的措施

3.1 設(shè)計(jì)措施

設(shè)計(jì)時(shí)，可以從合理布置樁距和采用疏樁設(shè)計(jì)兩方面采取措施。在布置樁體與樁體的距離時(shí)，較大的距離擠土效應(yīng)就會(huì)減弱，并且有助于防止中部樁體下滑，或?qū)е陆ㄖ锍霈F(xiàn)裂縫，使它的位置更加牢固。疏樁設(shè)計(jì)將傳統(tǒng)的排樁密度減少，這有助于節(jié)省更多的材料和工作時(shí)間，并給每一樁足夠的承載空間，并將力度分散給土地，合理分配來(lái)力度。甚至達(dá)到更好效果，使用疏樁設(shè)計(jì)，使樁與樁的力得到更好調(diào)配，并分散給地面，有效杜絕承載力的浪費(fèi)，減少對(duì)地面的破壞，地面的起伏不平的情況得到控制，對(duì)周圍環(huán)境也是優(yōu)勢(shì)大于劣勢(shì)。人員的工作量上也大大減少。

3.2 施工措施

為了降低沉樁導(dǎo)致地面變形的問(wèn)題，需要特別控制沉樁工作中土壤的擠壓狀態(tài)和超靜孔隙水壓力。

3.2.1 優(yōu)化施工順序

壓樁時(shí)，要將表層的雜物和不純土處理掉，這能夠使管樁的地基更牢固，而擠土效應(yīng)也會(huì)得到控制，樁體的下壓次序?qū)Φ鼗馏w的超孔隙水壓力的形成及其水力梯度的大小和方向有明顯的關(guān)系。粘性土和樁進(jìn)入土地后的變化和擠土方向和超孔隙水壓力值有關(guān)。持續(xù)作用時(shí)間及其消散方向，變位方向基本上與壓樁施工順序一致，因此，在方案的劃定上，要考慮減少環(huán)境影響，壓樁速度快，保證單個(gè)質(zhì)量，提倡以中間向兩邊，中點(diǎn)到周圍的順序作為工作方向，與建筑物的距離越來(lái)越遠(yuǎn)，為了不傷害周圍其他建筑以及地下管路，壓樁次序最好先近后遠(yuǎn)，先長(zhǎng)后短。

3.2.2 控制沉樁速率

限制沉樁速度，是為了防止孔隙水壓力瞬間高漲，也為了避免提高的幅度過(guò)大給土壤造成傷害。壓樁速度要以保證環(huán)境穩(wěn)定，保證樁基質(zhì)量作為前提和底線，具體如何應(yīng)當(dāng)根據(jù)總體布置效果，并參考勘察四周建筑得到的結(jié)論為依據(jù)。一般來(lái)看，接近建筑物時(shí)就要注意放緩工作，越到結(jié)尾工作時(shí)也要越慢，每天的施工數(shù)量要保證，這是為了給超孔隙水壓力的自行消退留一定時(shí)間，這也將降低擠土效應(yīng)。

3.2.3 設(shè)置應(yīng)力釋放孔

應(yīng)力釋放孔分為場(chǎng)地外圍鉆釋放孔和場(chǎng)地內(nèi)鉆釋放孔兩種。場(chǎng)地外釋放孔通常是在圍護(hù)一側(cè)先鉆一些Φ500～Φ800mm的鉆孔，并用鋼筋籠加上竹片護(hù)住孔壁，當(dāng)沉樁向場(chǎng)地外圍擠土擴(kuò)張到達(dá)孔附近時(shí)，由于孔內(nèi)部應(yīng)力不大，軟泥因?yàn)榫邆淞鲃?dòng)性率先進(jìn)入孔中，要用吸泥裝置將其提出，有助于防止軟土漫向周圍，對(duì)四周建筑物起到保護(hù)作用。同時(shí)，為了減輕樁體擠壓土帶來(lái)的力度不平衡，使土地變形，因此在地面大量布孔，尤其在樁多而密的地方，里面的軟泥被擠出，有助于整體穩(wěn)定。

3.2.4 設(shè)置豎向排水路徑

在壓樁區(qū)的四周或者群樁內(nèi)部，挖出一定樁徑和樁深的樁體空間，內(nèi)部設(shè)置快速排水路徑。通常采用填塞散粒砂碎石、袋裝砂、埋置塑料排水板等措施。在沉樁施工過(guò)程中，孔隙水可流向砂井或經(jīng)排水板排出地面，加快孔隙水壓力的消散，從而降低了孔隙水壓力對(duì)擠土效應(yīng)的不利影響。砂井深度及間距視具體情況而定。

3.2.5 設(shè)置防擠溝

為減小樁群對(duì)周圍環(huán)境的影響，可在樁群與可能受影響建筑物之間開挖防擠溝，其寬度一般采用1.2～2.5m。依據(jù)工程實(shí)際情況在溝內(nèi)回填砂或其它松散材料。這一辦法助于保護(hù)埋藏不深的管道線路，但此法只解決了淺層擠壓?jiǎn)栴}，并防止表面土壤發(fā)生位置偏移，但是對(duì)深度較大者作用不大，防擠溝底標(biāo)高低于保護(hù)對(duì)象基礎(chǔ)底面則效果更好。

3.2.6 預(yù)鉆孔取土

就是在設(shè)計(jì)的孔位上，也可以在樁位之間或樁的四周取土，采用這種措施相當(dāng)于減少了塑性區(qū)內(nèi)土的體積壓縮變形，減少了樁入土置換土的體積。預(yù)鉆孔的直徑一般不大于樁徑的2/3，深度不大于樁長(zhǎng)的2/3，鉆孔后置入預(yù)制樁體。其防止擠土效應(yīng)效果較明顯，但施工質(zhì)量要求高。

結(jié)語(yǔ)

靜壓樁施工雖然較大程度上解決了樁基礎(chǔ)施工振動(dòng)的影響，但其沉樁時(shí)側(cè)向擠土并產(chǎn)生超孔隙水壓力對(duì)周邊環(huán)境的影響仍是一個(gè)不可忽略的問(wèn)題。它對(duì)施工場(chǎng)地周圍的工程環(huán)境的影響是相當(dāng)大的，在軟粘土地區(qū)尤其應(yīng)該重視這個(gè)問(wèn)題，應(yīng)該積極地采取有效措施消除或減輕其不利影響。另外，靜壓管樁的擠土效應(yīng)直接影響樁的豎向承載力隨時(shí)間的發(fā)展，這一點(diǎn)在實(shí)際工程中應(yīng)給予足夠的重視。

[1]王偉，宰金珉，王旭東.沉樁引起的三維超靜孔隙水壓力計(jì)算及其應(yīng)用.巖土力學(xué)，2004，25(5):774-777.

[2]王偉，宋新江，凌華，等.濱海相軟土應(yīng)力-應(yīng)變曲線復(fù)合指數(shù)-雙曲線模型.巖土工程學(xué)報(bào)，2010，32(9):1455-1459.

[3]王偉，張芳，孫斌祥.土-結(jié)構(gòu)接觸面剪切試驗(yàn)與應(yīng)力-位移模型.煤炭學(xué)報(bào)，2011,36(9):1469-1473.

[4]張志紅.軟土地基中壓樁的擠土效應(yīng)及其防治措施[J].土工基礎(chǔ)，2004，18(2)：18-20.

[5]權(quán)愛民，王宣林.減少錨桿靜壓樁擠土效應(yīng)的措施及其工程應(yīng)用[J].山西建筑，2003，(15)：24-25.