高層建筑靜壓樁擠土效應(yīng)的解決措施研究

黃基順 （福建省九龍建設(shè)集團有限公司，福建 廈門 361008）

1 靜壓樁擠土效應(yīng)對周圍環(huán)境的影響

1.1 擠土效應(yīng)的形成原因

在建筑工程樁基的施工過程中，擠土樁（包括木樁、鋼筋混凝土擠土樁等）由于自身體積占用了土體的空間，導(dǎo)致土體向擠土樁四周移動，由此產(chǎn)生了擠土效應(yīng)，當(dāng)土地類型不同時，也會發(fā)生不同的變化：當(dāng)土體為飽和軟土?xí)r，受到擠壓后體積的收縮量很微小，這時土地會垂直或向外部水平移動；當(dāng)土體為非飽和土層時，土體受到擠壓后體積收縮較明顯，且能夠抵消擠壓應(yīng)力。由此可知，土體位移可以消減擠壓應(yīng)力。

1.2 擠土效應(yīng)對周邊環(huán)境影響的主要表現(xiàn)

靜壓樁是高層建筑工程的基礎(chǔ)，擠土樁是靜壓樁的基礎(chǔ)，從而了解到擠土效應(yīng)的形成原因，以下將分析擠土效應(yīng)對周邊環(huán)境影響的表現(xiàn)。

1.2.1 樁的浮升、撓曲和折斷

在施工過程中，靜壓樁周圍的土體被擠壓，使土體產(chǎn)生水平或垂直的位移變化。垂直方向的變化會導(dǎo)致先前的樁被推起出現(xiàn)上浮現(xiàn)象；水平方向的變化會導(dǎo)致先前的樁發(fā)生樁身的折斷、撓曲或位置偏移等現(xiàn)象。

1.2.2 土體的垂直隆起和水平位移

在進行靜壓樁的壓樁過程中，若土體為飽和軟土或地下水位偏低，則土體隨著壓樁的深度逐漸產(chǎn)生很高的超孔隙水壓力，達到一定程度時會破壞土體，沒被破壞的土體會因為超孔隙水壓力的消散和外力推動而產(chǎn)生水平位移的變化或垂直隆起現(xiàn)象。

1.2.3 樁的承載力下降

壓樁是一個不排水的擠壓過程，在這個過程中土體會產(chǎn)生水平位移和垂直隆起的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致樁身上浮，樁頭懸空，樁身的摩擦力增大，盡管超孔隙壓力會逐漸消散，土體再次凝固，但還是一定程度地降低了樁的承載能力。

1.2.4 影響邊坡的穩(wěn)定性

在進行坑邊壓樁時，應(yīng)特別注意由于擠土效應(yīng)而影響邊坡的穩(wěn)定性。

2 擠土效應(yīng)的解決措施

通過分析靜壓樁擠土效應(yīng)對周邊環(huán)境的影響，應(yīng)從工程設(shè)計、施工準(zhǔn)備工作和施工過程三個方面采取相應(yīng)的解決措施。

2.1 與設(shè)計師溝通，制定應(yīng)對措施

①靜壓樁適用于軟土地基和覆土層不厚的巖溶地區(qū)，例如砂土、全風(fēng)化巖、密度較高的碎石土、強風(fēng)化巖等地區(qū)。

②靜壓樁不適用在不平整的施工場地，例如石灰?guī)r、含有舊建筑基礎(chǔ)的場地、存在孤石的場地、堅硬隔層等場地。

③樁基方案選擇：為了減少靜壓樁擠土效應(yīng)，可以采取減少靜壓樁的數(shù)量或使用排土量大、承載力大的樁基方案，以此降低由于靜壓樁引起的土體位移變化和超孔隙水壓力，還可以縮小擠土效應(yīng)對周圍環(huán)境的影響范圍。

2.2 施工前的應(yīng)對措施

①鉆排水孔：在開始靜壓樁施工之前，在樁基施工區(qū)域內(nèi)預(yù)先鉆出4個深度大約在2m～5m之間的排水孔，由此降低靜壓樁周圍的地下水位，減少由于壓樁引起的超孔隙水壓力，達到最大程度減小土體發(fā)生水平位移或垂直隆起現(xiàn)象的目的。

②挖防擠溝：在壓樁前，根據(jù)擠土效應(yīng)的特性，在距離建筑物比較近的區(qū)域開挖防擠溝，減少地下水位較低的土體的垂直隆起或水平位移的變化程度，防擠溝的寬度和深度大約在1m～2.5m之間，同時，為了確保挖防擠溝時，工作人員的安全，需要在防擠溝旁搭建防護蓋或者在防擠溝內(nèi)填充輕質(zhì)松散材料。

③設(shè)置觀測點：為了更好地觀測土體的位移方向變化情況和樁基的水位變化情況，從而及時采取相應(yīng)的應(yīng)對措施，可根據(jù)每個建筑工程不同的工程特點設(shè)置多個觀測點。

2.3 施工過程中的應(yīng)對措施

①針對靜壓樁擠土效應(yīng)，可以采取不同的施工方法進行解決，比如先開挖基坑土方后沉樁的施工方法，這種施工方法是為了減少因壓樁而引起的土體水平位移和垂直隆起、超孔隙水壓力兩種現(xiàn)象，這種施工方法可以保護淺層的線路管道。

②井點降水。在進行靜壓樁沉樁施工過程中會產(chǎn)生超孔隙水壓力，從而對土體產(chǎn)生較大的負面影響，針對這一問題，施工人員可以在壓樁之前將靜壓樁周邊的地下水位降低，這樣可以減少壓樁施工過程中所產(chǎn)生的超孔隙水壓力，并且先前壓入的樁受到的擠壓力也會減少。

③預(yù)鉆孔法。這種方法是指在壓樁施工前預(yù)先在樁位或沉樁區(qū)域內(nèi)鉆孔取土，從而減少壓樁的排土體積，降低擠土效應(yīng)的影響。這種方法之所以能產(chǎn)生效用，是因為預(yù)先取土能為樁周圍的土體提供一定的擠壓空間，從而避免了土體的水平位移或垂直隆起，對于在樁位或沉樁區(qū)域鉆孔是為了確保樁身的承載能力以及壓制的準(zhǔn)確性。同時需要注意的是預(yù)鉆孔的直徑應(yīng)小于靜壓樁的直徑，一般是靜壓樁直徑的1/3～2/3之間，且樁孔原位取土容易造成壓樁位置出現(xiàn)偏差。因此，在壓樁施工時應(yīng)嚴格謹慎的小心控制。

④設(shè)置防擠溝。根據(jù)實際建筑工程的施工需要及擠土效應(yīng)的特點，可以在樁位區(qū)域內(nèi)設(shè)置防擠溝，防擠溝的長度要比施工建筑物的基礎(chǔ)長1.5m，防擠溝的長度大約在1m～2.5m之間，深度大約1.5m左右，防擠溝可以減少擠土效應(yīng)產(chǎn)生的地基淺層土體的水平位移和垂直隆起的影響，并在一定程度上減少對先前壓入和附近樁基的擠壓力，同時為了保證施工人員的安全，根據(jù)建筑工程的實際情況可以在防擠溝內(nèi)填充輕質(zhì)松散材料。只是防擠溝存在無法隔斷應(yīng)力波的傳遞路徑的缺點，因此這種方法只能減少土體的位移變化程度。

⑤合理控制沉樁速度?？刂瞥翗端俣瓤梢詮膬蓚€方面入手：一是連續(xù)壓樁沉樁的頻率；二是每天壓樁沉樁的數(shù)量。如果壓樁沉樁的加載速度遠遠超過土體中超孔隙水壓力的消散速度，會使土體的含水量急速增加，而如果連續(xù)壓樁沉樁，會導(dǎo)致土體的超孔隙水壓力不斷集中，不進行消散，尤其在后期的壓樁施工階段，其負面影響更為明顯。因此，控制沉樁速度是為了避免超孔隙水壓力不斷聚集并急劇上升，從而造成對周圍環(huán)境的破壞和擾動樁周圍的土體。

⑥合理設(shè)計沉樁順序。沉樁順序?qū)p少擠土效應(yīng)具有十分重要的作用，沉樁順序的設(shè)計主要從兩個方面來考慮：一是減少群樁對周圍環(huán)境的負面影響；二是減少壓樁產(chǎn)生的擠土效應(yīng)。每個建筑工程在這兩方面的重視程度不一樣，其選擇的沉樁順序也不一樣，比如在群樁施工中選擇合理的沉樁順序，就能最大程度地減少壓樁時產(chǎn)生的樁位位置出現(xiàn)偏差的問題。因此，應(yīng)該根據(jù)建筑工程的特性來設(shè)計合理的沉樁順序。

3 總結(jié)

綜上所述，高層建筑靜壓樁擠土效應(yīng)所帶來的負面作用會影響整個建筑工程的安全和工程質(zhì)量。因此，根據(jù)不同建筑工程的不同特點，結(jié)合以上提出的相應(yīng)措施，將施工方法靈活應(yīng)用，解決高層建筑樁基礎(chǔ)中的擠土效應(yīng)問題，確保施工能夠順利完成，從而取得良好的經(jīng)濟效益。