應(yīng)力釋放孔在預(yù)制樁樁基工程中的應(yīng)用及分析

施 瑾

(上海輝固巖土工程技術(shù)有限公司,上海 200136)

應(yīng)力釋放孔在預(yù)制樁樁基工程中的應(yīng)用及分析

施 瑾

(上海輝固巖土工程技術(shù)有限公司,上海 200136)

分析了應(yīng)力釋放孔在預(yù)制樁樁基工程中的影響及破壞機(jī)理，結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)應(yīng)力釋放孔的設(shè)計(jì)及施工方法進(jìn)行了研究，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測表明：施工中采取的應(yīng)力釋放措施確保了周邊建筑物的安全。

預(yù)制樁，應(yīng)力釋放孔，擠土效應(yīng)，周邊建筑物

預(yù)制樁施工時(shí)，由于土體的擠壓和超靜孔隙水的作用,將導(dǎo)致鄰近范圍的土體隆沉和水平變形。通過合理設(shè)置應(yīng)力釋放孔，能很大程度減少預(yù)制樁施工對(duì)周邊建筑物等設(shè)施的擾動(dòng)程度，圖1為設(shè)置應(yīng)力釋放孔及沒有應(yīng)力釋放孔兩種情況下周圍土體(表面)徑向位移變化情況。

通過比較可以清楚的看到，在應(yīng)力釋放孔的位置(r=2.0 m 處)后，曲線發(fā)生突變，徑向位移突然變小。所以不難看出：設(shè)置應(yīng)力釋放孔后，釋放孔外圍土體徑向位移大大減小，從而對(duì)周邊建筑物起到保護(hù)作用，也反映出應(yīng)力釋放孔在環(huán)境保護(hù)中的必要性。

1 影響及破壞機(jī)理分析

只有清楚了解沉樁過程周圍土體破壞機(jī)理，才能更靈活、合理布設(shè)應(yīng)力釋放孔(溝)，使之成為預(yù)制樁施工的真正“保護(hù)傘”。預(yù)制樁沉樁過程中產(chǎn)生的擠土應(yīng)力，破壞了土體的初始應(yīng)力狀態(tài)，土體被擠壓后，周圍土體發(fā)生徑向和豎向變形，這種變形不斷向遠(yuǎn)處傳播并逐漸減弱，變形范圍一般為1倍～1.5倍樁長。沉樁過程除了樁體對(duì)土體的直接擠壓造成土體變形外，對(duì)于上海這樣的飽和軟粘土，土體滲透性很差，一旦排水受阻，沉樁過程很容易產(chǎn)生超靜孔隙水壓力，使得作用于土骨架上的有效應(yīng)力發(fā)生變化，限制土體變形，從而把沉樁過程發(fā)生的擠土應(yīng)力傳播得更快更遠(yuǎn)。同時(shí)，一旦超靜孔隙水壓力消散，土體發(fā)生固結(jié)變形，易對(duì)周圍建筑物等設(shè)施造成“二次傷害”，加大建筑物等設(shè)施變形幅度。所以在周圍建筑物與樁基區(qū)域之間有效設(shè)定應(yīng)力釋放孔(溝)，能大大釋放因沉樁造成的擠土應(yīng)力，同時(shí)也能使沉樁過程產(chǎn)生的超靜孔隙水壓力得到快速消散，有利于保護(hù)周邊建筑物等設(shè)施。

2 工程實(shí)例

2.1 工程概況

上海某樁基工程為3幢3層廠房，工程樁采用φ500 mm預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管樁，樁深37 m，共334根。施工工藝采用靜力壓樁。該項(xiàng)目場地狹小，沉樁區(qū)域南側(cè)為舊式民宅(見圖2)，大都建于二十世紀(jì)七八十年代，部分建于五六十年代。建于五六十年代的建筑物基本為危房(有人居住)，結(jié)構(gòu)破壞性裂紋眾多，裂縫最寬達(dá)8 cm。樁基距離建筑物邊線很近，最小約6.2 m，一般8 m左右。由于建筑物緊鄰樁基區(qū)域，且部分建筑物為危房，預(yù)制樁樁基施工過程中，如果不采取應(yīng)力釋放孔等措施，后果將不堪設(shè)想。

2.2 應(yīng)力釋放孔設(shè)計(jì)、施工方法

設(shè)置應(yīng)力釋放孔的目的就是要釋放沉樁過程產(chǎn)生的擠土應(yīng)力和消散超靜孔隙水壓力。根據(jù)現(xiàn)場勘察，本樁基工程南面為舊式民宅，管樁為擠土成型樁，施工時(shí)會(huì)產(chǎn)生擠土現(xiàn)象。擠土將對(duì)南側(cè)建筑物產(chǎn)生影響，所以靠近南側(cè)區(qū)域應(yīng)布置應(yīng)力釋放孔。

2.2.1 應(yīng)力釋放孔設(shè)計(jì)措施

1)充分調(diào)查工程施工區(qū)域周圍環(huán)境情況，對(duì)施工區(qū)域南側(cè)老式建筑物重點(diǎn)保護(hù)。

2)本樁基工程，樁長38 m，根據(jù)預(yù)制樁沉樁過程影響范圍(按1倍深度計(jì)算)，約40 m，將影響工程南側(cè)兩排建筑物。在建筑物與樁位之間設(shè)計(jì)應(yīng)力釋放孔，防擠溝和更改最外側(cè)樁基的擠土方式。設(shè)置多道應(yīng)力釋放屏障，確保建筑物的安全。

3)選樁：宜選大直徑樁，這類樁承載力高，樁數(shù)量可減少，沉樁過程可降低對(duì)周邊環(huán)境影響程度。本工程根據(jù)現(xiàn)場情況，設(shè)計(jì)聽取各方意見更改了樁徑，由原來φ350管樁改為φ500管樁。

2.2.2 應(yīng)力釋放孔施工措施

1)設(shè)置應(yīng)力釋放孔。在樁位2 m處(靠建筑物方向)布置兩排應(yīng)力釋放孔，呈梅花形分布。應(yīng)力釋放孔孔徑500 mm，孔深20 m，間距1 m，排距1 m。應(yīng)力釋放孔鉆好后應(yīng)立即放置事先編好的竹籠,竹籠由竹片編織而成,編制形式同鋼筋籠。應(yīng)力釋放孔能有效釋放沉樁產(chǎn)生的總壓力，從而減小其擠土效應(yīng)。

2)為了進(jìn)一步減少預(yù)制樁基施工的擠土效應(yīng)，靠近建筑物第一排樁采用部分?jǐn)D土樁，釋放樁深范圍內(nèi)土體上部應(yīng)力，即采取鉆孔取土20 m，再進(jìn)行壓樁施工，進(jìn)一步減少沉樁施工對(duì)南側(cè)建筑物影響程度。

3)設(shè)置防擠溝。南側(cè)建筑物為老式民宅，基礎(chǔ)很淺，在距建筑物2 m～3 m開挖一條2 m深左右的防擠溝，阻斷沉樁過程表面土體應(yīng)力傳播，大大減小沉樁過程產(chǎn)生的應(yīng)力直接對(duì)建筑物的水平?jīng)_擊。

4)控制打樁速率，靠近建筑物一側(cè)，控制打樁速率不大于10根/d；打樁方向?yàn)楸畴x建筑物方向，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)打樁期間建筑物變形監(jiān)測。

2.3 建筑物變形監(jiān)測

本次打樁歷時(shí)32 d，打樁期間由監(jiān)測單位跟蹤監(jiān)測建筑物變形及裂縫觀測，監(jiān)測結(jié)果見表1。

表1 建筑物累計(jì)垂直變形量 mm

從表1可以看出，本次預(yù)制樁基施工過程，周邊建筑物最大累計(jì)垂直變形量為9.5 mm，均控制在10 mm以內(nèi)，小于監(jiān)測方案設(shè)定的報(bào)警值±20 mm。建筑物外墻未發(fā)現(xiàn)明顯外墻剝落或裂縫增大等損壞情況。本次預(yù)制樁基施工，釋放孔布置得當(dāng)，周邊建筑物變形控制在安全范圍內(nèi)。

3 結(jié)語

1)本工程屬于上海軟土地基區(qū)域，施工區(qū)域南側(cè)分布大片老式民宅，部分為危房，給工程帶來很大難度。經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)，本工程采用了應(yīng)力釋放孔、防擠溝、更改樁徑、更改部分樁入土方式(擠土樁改為部分?jǐn)D土樁)等多種應(yīng)力釋放措施，確保了周圍建筑物的安全。

2)樁基施工過程中應(yīng)嚴(yán)格按照方案施工，釋放孔施工要和壓樁施工交替進(jìn)行,嚴(yán)禁先壓樁施工。同時(shí)，要靈活運(yùn)用多種土體應(yīng)力釋放孔形式。

3)監(jiān)測作為樁基信息化施工管理的主要手段，打樁階段實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)測并及時(shí)提交監(jiān)測數(shù)據(jù)，施工方根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)整打樁速率和其他參數(shù)，從而達(dá)到信息化施工要求。

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Application analysis on stress releasing hole in precast pile foundation engineering

Shi Jin

(ShanghaiHuiguGeotechnicalEngineeringTechnologyCo.,Ltd,Shanghai200136,China)

The paper analyzes the impact and damaging mechanism of stress releasing hole in precast pile foundation engineering, studies design and construction methods of stress releasing hole by combining with engineering examples. Timely monitoring shows that: stress releasing hole applied in construction guarantees surrounding building safety.

precast pile, stress releasing hole, squeezing effect, surrounding buildings

2015-01-09

施 瑾(1977- )，女，工程師

1009-6825(2015)08-0086-02

TU473.13

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