預(yù)制樁沉樁對周邊環(huán)境影響及防治措施研究現(xiàn)狀*

陳 赟, 沈丹祎, 姜葉翔, 羊逸君, 羅敏敏, 胡 琦

(1 浙江大學建筑設(shè)計研究院有限公司，杭州 310028；2 浙江大學平衡建筑研究中心，杭州 310028；3 杭州市地鐵集團有限責任公司，杭州 310018；4 東通巖土科技股份有限公司，杭州 310020)

0 引言

城市化推進導致城市土地資源日趨緊缺,預(yù)制樁以施工工效高,可改善地基土性能,提高地基承載力等優(yōu)勢,已經(jīng)成為工業(yè)與民用建筑廣泛采用的地基處理方式［1］。預(yù)制樁在沉樁過程中需要置換土體,在此過程中會產(chǎn)生側(cè)向擠壓,對周邊環(huán)境產(chǎn)生重大影響。例如,南京金陵飯店預(yù)制樁施工,引起場地隆起量達44cm,樁頂水平位移達26.5cm,產(chǎn)生了巨大不良影響［2］。因此,掌握預(yù)制樁成樁擠土效應(yīng)影響因素,厘清其對周邊環(huán)境的影響,進而提出有效防治措施,對保護鄰近既有建(構(gòu))筑物安全具有重要的意義。

國內(nèi)外學者基于試驗研究、理論分析、數(shù)值模擬等方法對預(yù)制樁成樁過程中的擠土效應(yīng)及其對周圍環(huán)境的影響開展了大量研究［3-4］。但已有研究大多是基于具體工程案例進行探討,尚缺少成樁擠土效應(yīng)對不同類型周邊環(huán)境的影響及防治措施的系統(tǒng)總結(jié)分析?；诖?本文系統(tǒng)梳理預(yù)制樁沉樁施工影響因素,擠土效應(yīng)對建筑、地鐵、市政設(shè)施、地下管線的影響規(guī)律,以及設(shè)計、施工、監(jiān)測的保護措施等方面的相關(guān)研究成果,以期為預(yù)制樁現(xiàn)場沉樁施工提供一定參考依據(jù)。

1 擠土效應(yīng)影響因素及規(guī)律

預(yù)制樁沉樁施工會使樁周土體結(jié)構(gòu)受到擾動,當壓力超過土體抗剪強度時,會因為發(fā)生劇烈變形而破壞。擠土效應(yīng)造成的影響主要包括以下4個方面［5］：

(1)樁周土體位移。樁周土體隨樁產(chǎn)生同向位移,并向外擴展排擠周邊土體,周邊土體受向上作用力,導致土體產(chǎn)生垂直隆起和水平側(cè)向位移。

(2)樁周土體抗剪切強度。樁周土體發(fā)生擾動,導致土體結(jié)構(gòu)改變,抗剪強度下降,沉樁后由于土體固結(jié)效應(yīng),土體抗剪強度部分恢復(fù)。

(3)樁承載力。不同類型預(yù)制樁在打樁完成后,隨著時間增加,樁基承載力會逐步提高［6］。

(4)孔壓分布變化。土中孔壓逐漸增大,但受到“水裂”作用,孔壓達到一定值后趨于穩(wěn)定;施工結(jié)束后,孔壓隨之進入消散階段［7］。

擠土效應(yīng)的影響因素主要包括土質(zhì)、樁參數(shù)、布樁規(guī)模及方式3個方面:

(1)土質(zhì)。沉樁在不同土體類型中的影響具有很大差異。通常,從松散到中密砂(粉)土中沉樁會引起土體擠密;在密實砂土中沉樁可能導致砂土液化;在結(jié)構(gòu)性軟黏土中沉樁會引起土體強度損失［8-9］。此外,在層狀土中沉樁會導致軟硬土層交界處位移突變,即交界層處軟土徑向位移增加、硬土層位移受到牽連［10］。

(2)樁參數(shù)。隨著打樁入土深度增加,土體水平位移增加;隨著距離樁水平距離的增大,土體水平位移呈指數(shù)形式衰減［11］。H型鋼樁壓入硬土時排土量為100%,壓入黏土中排土量為50%;而鋼筋混凝土預(yù)制樁壓入黏土時排土量僅為30%［12］。

(3)布樁規(guī)模及方式。表層中心土體受到四周群樁共同擠壓作用隆起量較大;土體隆起量隨著徑向距離的增加而逐漸減小。此外,間隔跳打樁時,既有樁基礎(chǔ)變形小于一次沉樁變形［11］。

此外,根據(jù)已有經(jīng)驗,在預(yù)制樁沉樁施工后,淤泥質(zhì)黏土的強度和壓縮模量通常會因結(jié)構(gòu)擾動降低,并在施工間歇期得到部分恢復(fù),但大多無法達到原狀土強度;粉質(zhì)黏土的強度和壓縮模量一般變化較小;而粉土和砂性土的強度和壓縮模量則因擠密效應(yīng)而增大。

2 沉樁擠土對周邊環(huán)境的影響

預(yù)制樁沉樁擠土效應(yīng)對周圍環(huán)境的影響機理復(fù)雜,本節(jié)分別從沉樁擠土施工對建筑物、隧道、市政設(shè)施和地下管線的影響4個方面進行論述。

2.1 沉樁擠土對建筑物的影響

沉樁施工可能會對建筑紅線鄰近的建筑物產(chǎn)生影響,如導致墻面開裂、結(jié)構(gòu)變形等事故［13］。已有研究表明,沉樁施工對鄰近建筑物的影響主要受到其與沉樁點距離、樁相對位置及沉樁速率的影響。

在建筑物與沉樁點距離影響方面,陳挺杉［14］基于工程實例發(fā)現(xiàn),某道路靜壓樁施工中,附近建筑物產(chǎn)生細微裂縫并逐步發(fā)展開裂,壓樁部位觀測點沉降量增大;壓樁結(jié)束后,各點沉降量及沉降速率呈總體減小趨勢,房屋整體沉降發(fā)生收斂。王敏和虞青［15］介紹了沉樁施工造成距離施工現(xiàn)場12.6m的附近車間墻體大面積開裂,車間地面大幅度隆起事故,并通過實例分析了事故發(fā)生原因及問題解決過程,總結(jié)了經(jīng)驗教訓。別小勇等［16］基于某軟土基坑預(yù)制樁施工全過程監(jiān)測,提出周邊建筑物在預(yù)制樁連續(xù)壓入過程中會同時產(chǎn)生水平和豎向位移,且豎向位移幅度大于水平位移。此外,靠近基坑中部位置位移量大于基坑兩端,距離基坑越近,豎向及水平位移量越大。張雪嬋等［17］對嘉興市某PHC管樁施工對建筑物影響的進行了分析,發(fā)現(xiàn)壓樁會造成周圍淺層土體隆起,土體隆起主要發(fā)生在樁間土和樁周,進而影響鄰近建筑物安全。

在建筑物與樁相對位置影響方面,林金錯［18］基于某建筑工程靜壓樁沉樁施工監(jiān)測研究,提出距邊樁1.0～1.5倍樁長范圍內(nèi)建筑物容易受影響。郭堅波［19］基于某配套用房二期工程,研究發(fā)現(xiàn)靜壓樁擠土效應(yīng)會導致土體垂直和水平位移增加,引起鄰近建筑物開裂和導致樁出現(xiàn)浮升、偏移和擾動,降低靜壓樁承載力。李文潔［20］研究認為成樁產(chǎn)生的振動會向外發(fā)生擴散,引起一定影響范圍內(nèi)的建筑物發(fā)生破壞。

在沉樁速率影響方面,林金錯［18］提出沉樁速率為6根/d時,沉樁對鄰近建筑物的影響較小,但當沉樁速率在20～30根/d時,鄰近建筑物極易發(fā)生損壞。此外,當鄰近建筑物受損時,應(yīng)暫停沉樁1～2d,并將沉樁數(shù)控制在4根/d以下。俞自立［21］基于上海某工程混凝土預(yù)制樁沉樁施工,研究發(fā)現(xiàn)將壓樁速率控制在0.5～0.8m/min,每日沉樁數(shù)量不得超過8根,可以最大程度地控制沉樁擠土效應(yīng)。

總體而言,沉樁施工對鄰近建筑物的影響受到多方面因素的共同作用,通常隨著與沉樁點距離的增加,對鄰近建筑物的影響降低;沉樁速率越快,鄰近建筑物受損越嚴重。目前研究結(jié)論大多基于具體的工程經(jīng)驗得到,對于沉樁參數(shù)(距離、相對位置、沉樁速率等)與建筑物受影響程度的定量規(guī)律方面的結(jié)論較為缺乏。在后續(xù)研究中可以通過現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)合數(shù)值模擬的手段,系統(tǒng)開展不同沉樁參數(shù)、巖土體參數(shù)及建筑物參數(shù)下沉樁施工對建筑物的影響研究,并提出鄰近建筑物沉樁施工流程建議。

2.2 沉樁擠土對隧道的影響

沉樁擠土對鄰近隧道的影響主要包括引起地下隧道的變形、位移和附加彎矩等。已有較多學者從與沉樁點距離、樁長、沉樁速率和樁數(shù)量影響等方面開展了大量研究。

在隧道與沉樁點距離影響方面,陳軍［22］利用FLAC 3D有限元軟件,結(jié)合圓孔擴張模擬方法,建立了三維樁-土-隧道模型,研究發(fā)現(xiàn)沉樁擠土引起的附加內(nèi)力隨著隧道與樁距離增加呈指數(shù)衰減;當樁與隧道凈距大于40m時,其擠土效應(yīng)產(chǎn)生的附加內(nèi)力大約衰減到原內(nèi)力值的10%。丁智和張霄［23］利用PLAXIS軟件重點分析了單樁沉樁過程對既有隧道變形的影響規(guī)律,并考慮了樁-隧道位置關(guān)系、隧道埋深、樁與隧道間距、樁徑等因素;發(fā)現(xiàn)樁側(cè)施工易引起隧道變形,變形隨樁與隧道凈距增加而發(fā)生衰減;并提出,根據(jù)施工引起隧道變形,可以劃分強、一般和弱三類影響區(qū)域。

在樁長影響方面,靳軍偉等［24］研究發(fā)現(xiàn),隧道豎向位移會隨著樁長增大先增大后逐漸趨于穩(wěn)定。秦世偉等［25］基于FLAC 3D有限元軟件,考慮了樁土間摩擦作用,結(jié)合圓孔擴張和位移貫入兩種方法,分析了單樁靜壓沉樁過程對鄰近既有隧道結(jié)構(gòu)變形分布規(guī)律的影響;發(fā)現(xiàn)隧道結(jié)構(gòu)位移隨著沉樁深度的增大而逐漸增大,且隧道結(jié)構(gòu)位移以水平方向位移為主。

在沉樁速率方面,張一弛［26］基于徐州中山國際項目,研究發(fā)現(xiàn)單樁沉樁擠土使隧道整體處于受壓狀態(tài),造成隧道變形后形狀呈“豎鴨蛋”狀;同時,當沉樁速度低于0.1m/s時,隧道最大位移值基本保持不變,當沉樁速度超過0.1m/s時,隧道最大位移值隨著沉樁速率增大而增大;微群樁沉樁引起隧道位移值遠大于單樁作用結(jié)果,迎著隧道沉樁對隧道影響最大,遠離隧道沉樁對隧道影響最小。

在樁數(shù)量影響方面,賀雷等［27］基于圓柱孔擴張理論及基床系數(shù)法,分析了軟土區(qū)域預(yù)制樁沉樁對鄰近隧道的影響;發(fā)現(xiàn)隧道位移隨樁數(shù)量增加不斷增大,首排樁對隧道影響是最大的,多排樁施工引起的隧道位移為單排樁的1.5倍。但張澄［28］研究認為,在群樁施工過程中,隧道受到的擠土影響隨著樁數(shù)量的增加而增大,一旦發(fā)生過大的水平位移會直接導致既有隧道發(fā)生變形破壞。

總而言之,沉樁施工對鄰近隧道的影響隨著與樁身距離的增加逐漸減小;隧道豎向位移隨著樁長的增大先增大后趨于穩(wěn)定,且最大位移值隨著沉樁速度的增大而增大。但是現(xiàn)有研究關(guān)于群樁施工對隧道位移影響的結(jié)論尚未統(tǒng)一,且缺乏沉樁擠土效應(yīng)對隧道影響的定量評價方法。隨著群樁工程日趨增多,后續(xù)研究可以通過室內(nèi)模型試驗和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,重點關(guān)注群樁位置、數(shù)量、沉樁速率等對隧道變形的影響,并結(jié)合風險管控理論,提出降低隧道變形的群樁施工方法。

2.3 沉樁擠土對市政設(shè)施的影響

現(xiàn)有沉樁施工對市政設(shè)施影響的研究主要針對鄰近道路路基和橋梁,且總體研究較少。

在沉樁擠土對路基影響方面,楊明虎［29］基于金溫擴能改造工程,研究發(fā)現(xiàn)既有鐵路線路基水平位移、豎向位移及水平應(yīng)力隨著壓樁數(shù)量的增加而增大,隨著距壓樁區(qū)域距離的增加而減小,且變形以壓樁區(qū)域中線為軸,接近對稱分布。吳春武［30］建立了3×3群樁結(jié)構(gòu)物理模型,研究了群樁沉樁過程對高速鐵路路基的影響,提出靜壓樁施工會導致鄰近高速鐵路路基產(chǎn)生擠土位移和擠土應(yīng)力;擠土位移和擠土應(yīng)力會隨著壓樁數(shù)量的增加而增大,隨著距壓樁區(qū)域距離的增大而減小,但變化速率會隨著壓樁排數(shù)的增多而減小。

在沉樁擠土對橋梁影響方面,楊明虎［29］提出不同壓樁順序?qū)扔需F路線橋梁影響大小不同,按距框架橋由近至遠順序壓樁比倒序壓樁對既有線框架橋影響小,既有線框架橋水平位移在順序壓樁時比倒序壓樁時減小10%左右,豎向位移減小20%左右,水平應(yīng)力減小10%～40%。吳春武［30］研究發(fā)現(xiàn),靜壓樁施工對鄰近橋梁縱向位移和應(yīng)力的影響很小,靜壓樁施工主要導致既有橋梁發(fā)生橫向水平位移和豎向位移,且兩種位移由壓樁端向遠樁端近似直線的減小;此外,靜壓樁施工對鄰近橋梁上部結(jié)構(gòu)的縱向應(yīng)力也有一定影響,但較位移影響程度要小很多。

綜上可見,沉樁施工引起路基水平位移、豎向位移及水平應(yīng)力通常以壓樁區(qū)域中線為軸呈對稱分布,且與壓樁數(shù)量呈正相關(guān)關(guān)系。沉樁施工使鄰近橋梁位移發(fā)生線性變化,導致橫向水平位移和豎向位移由壓樁端向遠樁端減小。然而,橋梁和道路本身結(jié)構(gòu)的差異性導致其對沉樁施工影響的反饋不同。目前仍缺乏沉樁參數(shù)與道路、橋梁位移的定量規(guī)律的研究。后續(xù)研究中可以綜合采用理論分析和數(shù)值模擬相結(jié)合的手段,研究沉樁擠土對道路、橋梁影響,并提出基于沉樁參數(shù)判斷擾動程度的方法,為鄰近道路、橋梁的沉樁施工工程提供參考。

2.4 沉樁擠土對地下管線的影響

目前關(guān)于沉樁施工對鄰近地下管線影響的研究大多通過具體工程案例的監(jiān)測數(shù)據(jù),分析地下管線位移與沉樁點距離、沉樁數(shù)量和管線埋深的關(guān)系。

在地下管線與沉樁點距離影響方面,李富榮等［2］開展了樁-土-隧道室內(nèi)模型試驗,研究了3×3群樁在沉樁過程中對鄰近地下管線應(yīng)變的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明,在沉樁過程中,地下管線的應(yīng)變逐漸增大;離沉樁區(qū)域越近的管線應(yīng)變越大,出現(xiàn)應(yīng)變軟化現(xiàn)象;此外,應(yīng)變與管線埋深成正比,與管線直徑和抗彎剛度成反比,且當管線距沉樁區(qū)域較遠時,管線埋深增加會導致應(yīng)變減小。夏朝娟［31］基于具體工程案例監(jiān)測數(shù)據(jù),研究發(fā)現(xiàn),沉樁施工過程中地下管線整體上抬且向沉樁擠土方向偏移。

在沉樁數(shù)量影響方面,張磊等［32］運用FLAC 3D有限元軟件,研究了沉樁過程對鄰近管道變形的影響。數(shù)值模擬結(jié)果表明,群樁沉樁導致管道周圍土體位移和管道承受應(yīng)力都較大;這種應(yīng)力會導致管道接口處的混凝土斷裂,并產(chǎn)生裂縫;在極端情況下,管道可能會發(fā)生破壞。

在管線埋深影響方面,解廷偉等［33］結(jié)合某排污管保護工程,采用ABAQUS軟件模擬地下管道兩側(cè)分別壓入3根預(yù)制混凝土空心管樁,研究發(fā)現(xiàn),在沉樁過程中,沉樁深度存在臨界值,會引起管道位移;水平位移的臨界沉樁深度范圍為排污管埋深的0.5～2.25倍,而豎向位移的臨界深度范圍為排污管埋深的1～3倍。張銘楷等［34］基于有限元模擬了地下管線一側(cè)打入6根實心樁施工過程,研究發(fā)現(xiàn),最大主應(yīng)力出現(xiàn)在管線遠樁側(cè),應(yīng)力與位移峰值的位置隨著樁貫入位置變化而改變;此外,管線的水平位移隨著埋深的增加而增大,豎向位移則減小,最大主應(yīng)力的影響范圍為管線中間往兩端各約8倍樁徑;同時,隨著土的彈性模量的增加,管線在土中的變形協(xié)調(diào)能力減小。

綜上可見,沉樁施工會引起地下管線位移變化,管線距離沉樁區(qū)域越近,沉樁數(shù)量越多,管線上抬量越大,水平位移量越大,且管線位移存在臨界沉樁深度。但是,與沉樁施工對路基、橋梁的影響研究相似,現(xiàn)有研究尚未厘清沉樁擠土與地下管線位移間的定量關(guān)系。后續(xù)研究應(yīng)該進一步結(jié)合現(xiàn)場監(jiān)測、室內(nèi)試驗和數(shù)值模擬等手段,開展沉樁擠土參數(shù)對地下管線影響研究,并提出具體施工建議。

3 擠土效應(yīng)防治措施

沉樁擠土效應(yīng)對鄰近建(構(gòu))筑物有很大負面影響,因此,如何從設(shè)計、施工、監(jiān)測上采取有效措施,降低其影響程度,進而保證工程順利施工是關(guān)鍵。

3.1 設(shè)計原則

在預(yù)制樁工程設(shè)計中,對于高層建筑,可以采用長樁或稍大一級管徑的樁,加大樁距,減少樁數(shù),降低布樁密度,以降低壓樁引起地基變形和超孔壓;對于裙房,可采用疏樁基礎(chǔ);對于樁尖設(shè)計,盡可能應(yīng)用開口樁尖,減少樁上浮,縮小影響范圍。當E/Cu(E為土的彈性模量Cu為土不排水抗剪強度)較大時,可以考慮改用鉆孔灌注樁等非擠土樁,或采用開口鋼管樁、H或I型鋼樁等低擠土樁［35-36］。

在設(shè)計前,可以通過室內(nèi)模型試驗和數(shù)值模擬預(yù)先研究不同設(shè)計參數(shù)下的沉樁擠土效應(yīng),進而指導設(shè)計選用樁管徑、樁距、樁數(shù)、樁尖類型等參數(shù)。

3.2 施工措施

在施工前期和施工過程中,可以采取排水法、應(yīng)力釋放法、預(yù)鉆孔壓樁法、隔離法等方法以達到保護周邊建(構(gòu))筑物的目的。

3.2.1 排水法

黏性土通常具有滲透性低、排水條件差的特點,在施工時通常容易出現(xiàn)低壓縮性的特點。施工時,為減小沉樁擠土效應(yīng),通常在沉樁區(qū)域的附近開挖排水空間,并填充砂或埋置塑料排水板,形成排水通道,促進孔隙水及時排出,減小樁貫入阻力和擠土效應(yīng)。通常,砂井對孔壓的減壓作用在40%左右;在孔壓出現(xiàn)峰值時,砂井對孔壓的減壓作用發(fā)揮最好(可減壓50～60kPa),一般情況下可減壓10～20kPa［37-38］。

3.2.2 應(yīng)力釋放法

設(shè)置應(yīng)力釋放溝(孔)可以減小沉樁施工對周圍建(構(gòu))筑物的影響。對于應(yīng)力釋放孔,通常在實際工程中會設(shè)置為大于2排,且孔口呈現(xiàn)“梅花”形交錯排列的形式。應(yīng)力釋放孔的孔徑在400～600 mm,孔深度在10～15m,孔間距在0.5～1.0 m。此外,依據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗,在孔內(nèi)填充稻草等壓縮性大、透水性好的填料可以有效防止塌孔。對于應(yīng)力釋放溝,受實際施工深度的影響,通常只用于消除沉樁引起的淺層土體擠壓作用。實際工程中,應(yīng)力釋放溝一般為寬1.2～2.0m、深2.0～2.5m［39］。

3.2.3 預(yù)鉆孔壓樁法

預(yù)鉆孔壓樁法主要通過預(yù)先鉆孔取土的方式降低沉樁過程中擠土量,進而減小對鄰近環(huán)境的影響。根據(jù)工程實測數(shù)據(jù),采用預(yù)鉆孔壓樁法后,樁周土體內(nèi)超孔壓可減小40%,位移可減小30%,影響深度達孔底以下2～3m,可見預(yù)鉆孔壓樁法可以有效控制沉樁擠土作用。為了保證樁的準確對位及其承載能力,預(yù)鉆孔孔徑不應(yīng)大于沉入樁直徑,一般為沉入樁樁徑的1/3～2/3［37,39］。

3.2.4 隔離法

隔離法是指在打樁順序垂直方向設(shè)置鋼板樁、地下連續(xù)墻等,減小沉樁擠土作用,進而保護墻體外圍建(構(gòu))筑物。

由于擠土效應(yīng)的水平影響范圍主要集中在6倍樁徑以內(nèi),可以在距離排樁5～6倍樁徑距離處打入連排鋼板樁。該方法的缺點是如果采用可循環(huán)利用的鋼板樁,鋼板樁拔除時會引起樁附近土體擾動,對周圍環(huán)境造成影響;而采用混凝土地下連續(xù)墻則用施工后無法拆除,費用大［39］。

3.2.5 施工控制

施工控制包括合理控制沉樁施工順序和控制沉樁速率兩個方面。

沉樁施工順序通過改變擠壓應(yīng)力分布方式減小沉樁施工對周圍環(huán)境的影響。已經(jīng)施工的樁,會在后續(xù)打樁過程中對周圍土體起到剛性帷幕保護作用。因此,常采用分區(qū)沉樁以防止孔壓過大積累,使周圍建筑物、管線等設(shè)施的各部分變形趨于均衡［39］。

控制沉樁速率包括控制日沉樁量和連續(xù)沉樁天數(shù)兩個方面。一般日成樁數(shù)量宜小于10根;在連續(xù)沉樁情況下,特別是沉樁后期,土體位移對沉樁速率的影響相比沉樁前期更加敏感。因此,更應(yīng)該嚴格控制速率及間歇時間［39］。

具體施工措施的選取通常需要根據(jù)周邊環(huán)境的保護要求確定,目前研究中對于具體施工措施的應(yīng)用范圍較為含糊。后續(xù)可以進一步基于數(shù)值模擬,開展沉樁中不同施工措施在不同周邊環(huán)境條件下的應(yīng)用效果的研究,進而提出施工措施選取建議。

3.3 監(jiān)測手段

開展沉樁施工過程監(jiān)測可以及時掌握地面沉降、孔壓變化等情況,為保護周圍環(huán)境提供參考。監(jiān)測內(nèi)容通常包括:1)周邊建(構(gòu))筑物的位移、沉降和裂縫寬度等;2)保護區(qū)域建(構(gòu))筑物的側(cè)向位移;3)地面沉降及隆起范圍;4)孔隙水壓力分布及消散情況［40］。

豎向位移可以采用水準儀觀測,水平位移一般采用全站儀進行觀測［40］?？讐和ǔＭㄟ^孔壓靜力觸探試驗或采用孔隙水壓力計測量［41］。監(jiān)測過程中,預(yù)警指標通常設(shè)立總變形量和變化速率兩類,當總變形量超過設(shè)計限值時,應(yīng)立即停止施工并啟動應(yīng)急預(yù)案。當變化速率超過設(shè)定值時,應(yīng)實時關(guān)注該指標的變化趨勢,并結(jié)合總變形量進行判斷。

4 結(jié)論與展望

預(yù)制樁沉樁擠土會對周圍環(huán)境產(chǎn)生極大影響,已有研究表明,擠土效應(yīng)受土質(zhì)、樁參數(shù)、布樁規(guī)模及方式的共同影響。沉樁過程中,鄰近建(構(gòu))筑物均會受其與沉樁點距離的影響;同時,建筑物易受其與樁相對位置及沉樁速率的影響。隧道主要受樁長、沉樁速率和樁數(shù)量的影響;市政設(shè)施受沉樁數(shù)量和沉樁順序的影響;地下管線受沉樁數(shù)量和管線埋深的影響。從設(shè)計、施工、監(jiān)測上采取有效措施降低沉樁的影響,可以在一定程度保障工程安全。但是,由于目前研究擠土樁對周邊環(huán)境(如隧道、基坑、既有建筑)的影響主要基于具體工程案例分析,尚缺乏系統(tǒng)的歸納和定量分析,在后續(xù)研究中應(yīng)著重考慮以下3個方面:

(1)開展硬黏土、砂土地區(qū)沉樁擠土效應(yīng)研究。已有研究主要關(guān)注軟黏土中沉樁擠土效應(yīng)對周邊環(huán)境的影響,對于硬黏土、砂土中沉樁沉樁擠土特征缺乏了解。可開展不同土體中沉樁擠土影響的現(xiàn)場監(jiān)測、試驗和數(shù)值模擬研究,定量分析各類土體沉樁規(guī)律,可為采取針對性的防治措施提供參考。

(2)開展沉樁施工對周邊環(huán)境影響的定量關(guān)聯(lián)規(guī)律研究。已有研究主要關(guān)注具體工程案例分析,缺乏沉樁擠土效應(yīng)對環(huán)境影響的定量規(guī)律的研究?？刹扇∧Ｐ驮囼灪蛿?shù)值分析結(jié)合的手段,系統(tǒng)研究沉樁參數(shù)(樁長、距離、施工順序等)、土體參數(shù)與鄰近建(構(gòu))筑物變形的關(guān)聯(lián)規(guī)律,建立三者之間定量關(guān)系,可為沉樁擠土效應(yīng)評估提供依據(jù)。

(3)開展沉樁擠土效應(yīng)對周邊環(huán)境影響的動態(tài)風險評估。基于監(jiān)測數(shù)據(jù)建立預(yù)報預(yù)警系統(tǒng),對減小沉樁擠土不良效應(yīng)具有重要作用,但目前缺乏基于監(jiān)測數(shù)據(jù)的動態(tài)風險評估研究。在風險界定和識別的基礎(chǔ)上,建立沉樁施工對周圍環(huán)境影響的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),考慮模型和參數(shù)的不確定性,提出沉樁擠土動態(tài)風險評估模型,可為擠土效應(yīng)防治提供指導。