淺談靜壓樁施工的擠土問題

陳江濱

摘要：預(yù)制樁靜壓施工過程中產(chǎn)生的擠土問題，如處理不當(dāng)，往往引起土體隆起，樁上浮傾斜，甚至對周邊道路、管線、建筑物產(chǎn)生破壞。文章分析了常見的質(zhì)量事故產(chǎn)生的原因，并提出了防治措施與建議，并附以工程實例，以饗讀者。

關(guān)鍵詞：靜壓樁施工；擠土；質(zhì)量事故；傾斜樁

中圖分類號：TU753

文獻標識碼：A

文章編號：1009-2374(2009)14-0169-02

一、擠土樁的分類

樁是設(shè)置在土中的樁狀構(gòu)狀，按成樁方法對土層的影響來進行分類，不同成樁方法對樁周圍土層的擾動程度不同，一般可以分為擠土樁、部分擠土樁和排擠土樁分類，如圖1所示：

擠土樁也稱為排土樁，在樁體下壓過程中，樁周圍的土被壓密或擠開，因而使周圍土層受到嚴重擾動，土的原始結(jié)構(gòu)遭到破壞，土的工程性質(zhì)有很大改變(與原始狀態(tài)相比)。擠土樁主要有打人或壓人的混凝土方樁、預(yù)應(yīng)力管樁、鋼管樁和木樁，另外沉管式灌注樁也屬于擠土樁等。部分擠土樁稱為少量排土樁，在成樁過程中，樁周圍的土受到相對較少的擾動，土的原狀結(jié)構(gòu)和工程性質(zhì)的變化不明顯。這類樁主要有打人小截面的I型和H型鋼樁、鋼板樁，開口式的鋼管樁(管內(nèi)土挖除)和螺旋樁等。非擠土樁也稱為非排土樁，在成樁過程中，將與樁體積相同的土挖出，因而樁周圍的土受到較輕的擾動，但有應(yīng)力松弛現(xiàn)象。這類樁主要有各種形式的人工挖孔樁、鉆孔灌注樁以及預(yù)鉆孔埋樁等。

二、擠土樁的擠土問題

常見的靜壓樁有兩種，預(yù)制混凝土方樁和預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，他們均屬于擠土樁，其比較突出的優(yōu)點是樁身完好，強度高，施工過程中產(chǎn)生噪聲小，對周邊影響小，施工速度快，特別適合在城市地區(qū)采用。預(yù)制混凝土方樁和預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的沉樁方式分別有錘擊法、振動法或靜壓法沉樁等。無論采用哪一種沉樁方法，樁體在進入土層過程中均會對土層產(chǎn)生擠壓，由此會產(chǎn)生許多不良后果，諸如地面隆起、土體的水平位移、影響周圍的建筑物和地下管道、拉斷已完成的工程樁、在基坑開挖過程中造成已完成的樁傾斜和斷裂，造成已完成的工程樁全部報廢等等不利情況。根據(jù)不完全統(tǒng)計，在飽和軟土的土層中設(shè)計選擇此靜壓樁樁型的基礎(chǔ)工程，基坑土方開挖中約有55％～65％的工程曾經(jīng)發(fā)生過樁的傾斜事故，因此，對擠土樁擠土問題是需要加以認真研究的。

現(xiàn)舉例說明由于擠土所產(chǎn)生的不良后果。

(一)造成地面隆起

南京金陵飯店工程塔樓基礎(chǔ)平面34.5m×34.5m?；A(chǔ)采用314根550mm預(yù)制鋼筋混凝土管樁，樁長20～30m，當(dāng)打完中央塔樓64根樁后，發(fā)現(xiàn)場地兩側(cè)隆起440mm，樁上浮20mm，最大上浮73mm。

湛江某大樓打樁施工過程中，施工場地地面中心最高隆起達1.2m，嚴重影響了后續(xù)施工。

(二)對周圍建筑物的影響

南京軍區(qū)總醫(yī)院某大樓采用擠土樁，打樁后該施工現(xiàn)場北側(cè)隆起400mm，影響了該醫(yī)院財務(wù)辦公室的安全和使用。

南京紫薇園采用擠土樁基礎(chǔ)，施工完成后，將其南側(cè)河岸擋土墻擠成了弧形，最大位移500mm，同時墻體發(fā)生了垂直裂縫。

南京長江大廈采用擠土樁，施工中就發(fā)生將其西側(cè)人行道擠抬起，圍墻擠傾倒。

南方某輕工業(yè)廠區(qū)水池，臨近的廠房進行靜壓樁施工，當(dāng)樁基礎(chǔ)施工完成2/3時，將其西側(cè)水池擋土墻擠成了弧形，最大位移250mm，同時擋土墻混凝土體發(fā)生多處裂縫。

(三)對鄰近地下管道的影響

南京建寧路高架橋樁基礎(chǔ)施工中，打入了888根450mm×450mm預(yù)制樁，幾乎打入每根樁都可以見到擠土現(xiàn)象，為了防止擠土造成管線的損壞，總共移動了7根管線(上水、下水、煤氣、供電、電訊、排污、雨水管等)。

(四)對相鄰已完成的樁影響

江蘇金東紙業(yè)工程樁基礎(chǔ)施工中，后續(xù)施工的擠土樁將已施工完成的樁抬起，并拉斷，大雞有70％～80％已完成的樁被拉斷，幾百根樁全部報廢，并重新設(shè)計更改了型樁。

浙江某工程，由于打樁區(qū)域地面標高大量隆起，造成已打入的樁向上抬起，造成樁尖穿空，嚴重影響了樁的承載力。

南京長江大廈，中心筒下的靜壓樁在施工中將兩側(cè)已作用的承臺樁擠偏200～300mm。

(五)基坑開挖后造成樁傾斜、斷樁

南京河西某七層全現(xiàn)澆混凝土框架辦公樓工程采面400mm×400mm預(yù)制靜壓方樁，樁長為17m，一次開挖基坑完成一半后，發(fā)生了樁基大面積傾斜，最大樁頂位移值1.29m，相應(yīng)傾角為8°～14°，造成25％的工程樁報廢，基礎(chǔ)加固增加了159根鉆孔灌注樁，增加投資約120萬元，損失工期約2個月。

蘇州工業(yè)園區(qū)某3幢住宅樓工程采用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，樁徑300mm，樁長為11m，當(dāng)基坑開挖工作基本完成后，管樁發(fā)生大面積傾斜，造成50％的工程樁報廢，損失工期2.5個月，損失投資120萬元。

南京河西某小高層住宅樓工程，基礎(chǔ)采用管樁直徑600mm預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，樁長31m，基坑開挖完成一天后就發(fā)生42％的管樁傾斜，工程樁中25％的樁并被判定為Ⅲ類樁需要進行加固處理。

三、工程實例

(一)工程概況

某全現(xiàn)澆澆混凝土框架辦公樓工程，長96.12m，寬26.12m，建筑工程16900m²，地下一層，地上七層，基礎(chǔ)采用400mm×400mm預(yù)制靜壓方樁，設(shè)計樁長為14～17m，樁數(shù)共349根。本工程地處南京河西地區(qū)，原始地貌屬長江河漫地貌單元，擬建場地地質(zhì)鉆探剖面圖。

土層的物理力學(xué)指標統(tǒng)計見表1：

(二)靜壓樁施工及傾斜情況

樁基施工采用DYC-500T靜力壓樁機，在整個樁基施工過程中未發(fā)現(xiàn)有異常情況。在進行了基坑開挖。開挖方向是由西向東一次性挖到設(shè)計標高(基坑深約為3m)。挖土采用機械挖掘機，現(xiàn)場采用自卸卡車進行土方現(xiàn)場轉(zhuǎn)運。兩天后，當(dāng)基坑土方開挖工作完成約1/2時，發(fā)現(xiàn)暴露出土體之外的預(yù)制樁發(fā)生大面積傾斜，發(fā)和傾斜的樁體有如下特點：

1.靜壓樁剛被開挖暴露出土體時，樁身垂直，幾個小時后發(fā)生了傾斜現(xiàn)象，而且傾斜數(shù)值每天都在發(fā)展。根據(jù)現(xiàn)場實際對幾個具有代表性的樁進行跟蹤測量，檢測結(jié)果見表2：

其中在群樁之中最大的樁頂位移值已達到1.29m，相應(yīng)的傾斜角在8°～14°之間。

2.樁體傾斜的方向基本致(朝向西傾斜)，而基坑土方開挖順序正是由西向東進行的。

3.樁距較密集的承臺處群樁傾斜角度要比樁距較疏的單排樁要大。

4.先被開挖暴露出來的樁傾斜的程度要比暴露出來的樁傾斜程度要嚴重。

(三)群樁傾斜的原因分析

本工程土質(zhì)屬于典型的飽和軟土，在靜壓樁身長度范圍中有80％是處于黏土和淤泥質(zhì)粉質(zhì)土中，在壓樁過程中，樁的四周的土體瞬時擠壓力作用下的不可壓縮性，使下壓的樁四周的土體產(chǎn)生相當(dāng)大的擠壓力，以能量的形式儲存在土中，樁基施工與土方施工的時間間隔不足一個月，只有一小部分是通過土體的隆起來釋放的。在基坑施工時，基坑土方開挖措施不當(dāng)。開挖措施中未考慮將開挖區(qū)段留設(shè)減墳溝槽，作為分壓措施；同時未按規(guī)范要求分層分段開挖土方，而是一次開挖至設(shè)計標高，土方開挖給儲存在土體中的能量形成了定向釋放空間。造成了群樁定向傾斜。

(四)對傾斜樁的處理

樁體傾斜問題發(fā)生后，由于樁的傾斜值還在繼續(xù)發(fā)展，已嚴重威脅到工程樁的安全，現(xiàn)場采取的處理措施是：

1.對尚未開挖的東部基坑的開挖工作暫停開挖，并調(diào)整開挖方案。

2.迅速對基坑邊的堆積土方進行卸荷。

3.對已開挖的基坑邊坡進行1:1放坡。

4.對已經(jīng)發(fā)生傾斜樁進行檢測，檢查樁身的完整性。

5.對問題樁要進行加固。經(jīng)設(shè)計部門研究，加固方案是擴大原有的承臺，每個承臺四個角增加鉆孔灌注樁，以鉆孔灌注樁受力為主，原有的靜壓樁作為承臺輔助樁參加工作，整個處理方案共增加了159根鉆孔灌注樁。

四、結(jié)語

擠土樁的施工，一定要從設(shè)計計算，施工土方開挖、打樁(靜壓)順序等方面綜合考慮，才能避免或減少工程質(zhì)量事故的發(fā)生。