典型軟土區(qū)預制樁基礎擠土效應分析

【摘要】軟土地區(qū)擠土樁施工過程中，對周圍環(huán)境影響不容忽視，通過對嘉興典型軟土區(qū)某工程的分析，結(jié)果表明通過增加應力釋放孔等措施，對減小類似軟土地基中的擠土效應效果顯著。

【關(guān)鍵詞】樁基礎；應力釋放孔；軟土地基；擠土效應

【中圖分類號】TU473" " " "【文獻標志碼】A" " " "【文章編號】1673-6028（2024）01-0129-03

1 概況

擬建場地位于嘉興市海鹽縣，項目地址東側(cè)最近處與已建廠房相距約11米，如圖1所示。嘉興位于典型軟土地區(qū)，自然地面下分布有3層軟弱黏性土，且厚度變化較大，其力學特性較差，具有壓縮性高、含水量高、孔隙比大、強度低、靈敏度高等不良地質(zhì)特性。

本工程基礎根據(jù)《沈蕩鎮(zhèn)高新產(chǎn)業(yè)園建設工程項目巖土工程詳細勘察報告》（工程編號：2022-C-KC-52）進行設計，基礎形式采用預制空心方樁PHS-AB500（310），樁尖選用開口型。此類樁具有承載力高特點，樁數(shù)量可以適當減少。本項目總樁數(shù)為329根，樁型按持力層深度不同分為6種，臨近側(cè)地勘孔點剖面如圖2所示。

2 軟土地基擠土效應原理

預制樁在施工過程中，會對土體產(chǎn)生擠壓效應，土體原始空隙比變小，土體將重新建立新的應力平衡狀態(tài)。側(cè)向壓力增加會帶來豎向土體總應力增加，當超過土體原有上覆有效應力時，地面土體會產(chǎn)生上拱。樁基施工過程相對于土體固接沉降時間太快，土體中超孔隙水壓來不及消散，會產(chǎn)生較大的超孔隙水壓。樁體排開土體的體積等于樁自身體積，解決擠土效應的實質(zhì)是在有效影響范圍內(nèi)解決排出來的多余土顆粒如何平衡。根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗，有效影響范圍約為一倍樁長。

周火垚等[1]關(guān)于飽和軟黏土中足尺靜壓樁擠土效應試驗研究中結(jié)論，在飽和軟黏土中進行靜壓沉樁施工時，控制樁基施工間距大于8d可有效減小側(cè)向位移對周圍環(huán)境的擠壓作用，本工程經(jīng)現(xiàn)場測量約為5米；陸培毅等[2]飽和軟土中沉樁引起的超孔隙水壓力分析中，樁側(cè)土中超空隙水壓力影響范圍可取13D，本工程為約為8米。

本工程離已有建筑最近處約11米，采用預制樁基礎具有一定的理論基礎。擬采用應力釋放孔、防擠槽、同時布設測斜管及加強施工監(jiān)測、控制沉樁速率等措施減小擠土效應的影響。

3 應力釋放孔方案

本項目東側(cè)為已有建筑，且與之間距較近，樁基施工過程中必然會對已有建筑及臨近側(cè)道路產(chǎn)生影響。本項目于場地東側(cè)布置應力釋放孔及防擠槽，具體位置如圖3所示，圖中陰影區(qū)預制樁采用原位引孔，孔徑350，孔深不小于1/3樁長。

本工程樁基施工中送樁長度約為1.05m，4軸―13軸間施工時共計總打入長度為5720.4m，初步估算擠土量（V）為1430.11m3（包括送樁）。

（1）根據(jù)樁基布置方案，考慮沉樁順序間的相互影響，場地施工時土體進入預制樁內(nèi)的深度約為20%樁長，灌入方樁內(nèi)芯內(nèi)的土體體積（V1）為86.30m3。

（2）樁基施工完成后，土體會產(chǎn)生上浮，上浮值可按20%計算[3]，上浮的土體體積（V2）為286.02m3。

（3）采用原位引孔，孔深8～14m，釋放土體體積（V3）為190.78m3。

（4）臨近東側(cè)廠房附近區(qū)域，樁基施工過程中土體會被擠密，擠密量按15%計算，則擠密消耗的土體體積（V4）為214.51m3。

（5）本項目需要釋放的土體總體積（V5）為652.50m3。

（6）位于受保護的東側(cè)廠房側(cè)，布置一排應力釋放孔（其分布長度為77m），孔間距1.0m，孔徑為Φ500mm，深度為22m。施工時應力釋放孔總計78個，取土總量（V6）為336.77m3。

（7）根據(jù)軟土地區(qū)以往施工經(jīng)驗，按擠土槽與應力釋放孔共同擔任取土量任務的原則，取土量達到沉樁時需要釋放土量的50%時，表明采取應力釋放措施減小擠土效應效果明顯。本項目需要釋放的擠土量（V5）約為652.50m3，取土量（V6）為336.77m3，V6/V5=51.61%gt;50%。由此可知，本工程采取的應力釋放措施得當。同時項目施工過程中對周圍環(huán)境的影響均在規(guī)范允許范圍內(nèi)，也最終驗證了應力釋放孔方案的準確性。本項目完成的取土量略高于擠土量的50%，表明應力釋放孔布置也同時兼顧了經(jīng)濟性考慮。

4 應力釋放孔施工

施工前，先挖出1.5m寬，1.5m深的防擠槽。確保鉆孔施工同時可以防止泥漿外溢。機械進場后，先進行試成孔，通過試成孔，以便核對地層狀況，確定施工工藝參數(shù)，指導其余各孔施工。

成孔采用反循環(huán)鉆進，自造漿循環(huán)護壁。確認后作好深度標記繼續(xù)鉆進至符合設計要求深度，然后用原鉆具在孔內(nèi)回轉(zhuǎn)不進尺，以調(diào)整孔內(nèi)泥漿比重。清孔完畢后提起鉆具，即行放下鋼筋毛竹籠。在本場地東側(cè)局部布置Φ500mm單排應力釋放孔，樁孔深為22m，樁長自導向溝底面起算，且穿透淤泥質(zhì)黏土層，孔中心距為1m。為防止靜壓樁施工時應力釋放孔塌陷，在孔內(nèi)安放通長Φ400的鋼筋毛竹籠，籠體由鋼筋籠骨架和多根3cm寬的毛竹片扎成，毛竹籠做法：用通長4Φ16mm鋼筋+4根3cm寬的毛竹片交替布置，加勁箍筋Φ12mm@2.0m，竹籠外面包塑料編織袋。毛竹片適當露出地面20cm左右，以防止周圍土掉入。在露出地面部分的毛竹籠內(nèi)放置橫檔固定。

應力釋放孔施工完畢后，應盡快進行樁基施工，并檢查應力釋放孔是否有閉合趨勢，并做好施工記錄。

5 施工次序及沉樁速度

與常規(guī)樁基施工過程不同，減小擠土效應時，樁基施工次序應從外往內(nèi)進行，即從已有建筑和道路往場地內(nèi)進行?？刂泼刻斓某蓸稊?shù)量，使得土體的超空隙水壓得到部分消散，將有效減小擠土效應影響。根據(jù)當?shù)厥┕そ?jīng)驗，白天施工產(chǎn)生的土體上浮，晚上施工間隙會有約25%回落。本項目控制虛線框內(nèi)的樁基，每天的沉樁數(shù)量不超過10根。

6 施工過程監(jiān)控

根據(jù)當?shù)卣募苓吔ǎ?gòu)）筑物、道路、地下管線與擠土樁水平距離在1.5倍樁長范圍內(nèi)的，建設單位應當在施工前組織設計、施工單位進行安全影響評估，根據(jù)評估結(jié)果制定相應的安全防護方案，并委托有資質(zhì)的第三方機構(gòu)實施跟蹤監(jiān)測，監(jiān)測點布置如圖4所示，共計13處。

樁基北側(cè)布設3個測斜孔，測斜管埋深為25m，平面位置如圖4。測斜裝置由測斜儀、測斜管及數(shù)字測讀儀三個部分組成。施工時首先將斜側(cè)管埋設于土體中，測斜管四周用粉細砂填實，埋設時注意測斜管的槽口和基坑邊的垂直，然后將測斜儀伸入管內(nèi)，利用引出的導線將撓曲變化值實時反映到測度儀上。在孔深范圍內(nèi)每隔1.0m為一測點，每個測點進行正、反兩次量測周邊土體的水平位移變化情況，從而獲得外側(cè)土體在不同深度的各點隨著樁基施工的進行水平位移的發(fā)展變化情況。

6.1 監(jiān)測頻率

本工程與施工同步進行各監(jiān)測項目的監(jiān)測頻率按二級監(jiān)測項目確定，項目監(jiān)測要與施工進度相結(jié)合，監(jiān)測的周期和頻率要能滿足施工要求，樁基施工過程中，監(jiān)測頻率可為1次/天，施工間隙可結(jié)合實際情況靈活處理。

如出現(xiàn)周邊地面突發(fā)較大沉降或地面出現(xiàn)嚴重開裂、監(jiān)測數(shù)據(jù)達到報警值、周邊長時間強降雨及地面大量積水時需提高監(jiān)測頻。

6.2 警報值

各項監(jiān)測項目的警報值，按二級基坑及設計要求值提出，樁基變形監(jiān)測報警值要求可參考表1。

6.3 補救措施

監(jiān)測土體變形量超過報警閥值時，應立即停止樁基施工，采取額外加強措施，具體如下：①可于外側(cè)增加一排應力釋放孔，間距可取2m，其余做法同原釋放孔；②應控制每天沉樁數(shù)量。

7 東側(cè)現(xiàn)有廠房現(xiàn)狀調(diào)查

樁基施工前應對東側(cè)現(xiàn)有廠房現(xiàn)狀進行拍照留檔，涉及的部位主要為填充墻、梁、柱、樓板構(gòu)件，重點關(guān)注裂縫尺寸、位置。

8 應力釋放孔封閉

樁基施工完畢后，應及時對應力釋放孔進行封閉，封閉料可采用碎石，距離頂部2m以內(nèi)應采用C20素混凝土密實處理，避免釋放孔長期暴露對周邊道路產(chǎn)生不利影響。

9 結(jié)語

預制樁基礎由于造價低和施工快的優(yōu)點得到廣泛應用，但在飽和軟土地基施工中，對周邊環(huán)境的影響不可忽視?？刹扇∠铝写胧孩倥R近已有建筑側(cè)布設應力釋放孔、防擠槽；②采用原位引孔沉樁措施；③控制每天的沉樁根數(shù)，及樁基施工次序 ；④加強對周圍建筑物及道路的實時監(jiān)測，并及時調(diào)整施工措施。

參考文獻

[1] 周火垚等.飽和軟黏土中足尺靜壓樁擠土效應試驗

研究[J].巖土力學，2009，30（11）：3291-3296.

[2] 陸培毅等.飽和軟土中沉樁引起的超孔隙水壓力分

析[J].工業(yè)建筑，2012，42（S1）：416 - 419.

[3] 雷練武等.應力釋放孔減小預制樁擠土效應的應用

研究[J].東華理工大學學報（自然科學版），2018，

41（3）：277-281.

[作者簡介]郭偉華（1987―），男，湖北洪湖人，碩士研究生，工程師，研究方向：結(jié)構(gòu)設計。