ＬＯＷ ＣＡＲＢＯＮ ＷｏＲＬＤ ２０１３，５ 技术交流 【文章编号】２０９５—２０６６（２０１３）１０—０２９５—０２ 静压开口管桩沉桩挤土效应机理探讨 朱颂阳（中国一冶交通工程公司，湖北武汉４３００８１） 【摘 要】本文通过研究开口管桩的挤土机理和效应，分析了开口管桩的挤土效益对环境和工程的影响，提出了一些预防措施，使桩的挤土效 益带来的危害得以减少。 【关键词】开口备桩；沉桩；挤土效应ｉ预防措施 引言 近年来．静压开口管桩的应用日益广泛。其优点在于工 期短、质量便于控制、噪音小、无施工震动等，缺点在于其受 到挤土作用比较明显．因此容易对周边建筑物产生一定的影 响，尤其是在软土地基工程中。但综合考虑到优势，很多工程 还是愿意采用这种方法。为了降低挤土作用对工程的影响， 笔者通过多个方案的总结和研究提出了相应的防护措施以 控制挤土效应 １产生的机理 静压开口管桩沉桩挤土，桩体贯入土中后，管芯形成土 塞，桩周土体受到强烈扰动．倾向于使周围土壤的结构桩由于 桩扰动．改变了土壤的应力状态等于桩基周围的土壤体积的 粒子，一堆复杂的动作．使桩土的变化，这种变化主要是径向 位移．桩端和桩一定范围内的土壤在不排水抗剪和伟大的水 平挤压，桩土很难被压缩，容易产生剪切变形，进而孔隙水压 力会逐渐变高并对重塑区域造成影响．使得土体的抗剪强度 大大降低，促使周边邻国经验不排水抗剪破坏、土和桩量等量 的土桩过程中使桩在较大的侧向位移和隆起 靠近水面的土壤通常都是朝上隆起的。但是对于地下土． 无法向上浮，从而无法保持水平。在组桩施工中．由于叠加效 应，已打入桩和相邻管道造成大的侧向位移和浮力。土壤位移 的桩群接近越大。特别是在饱和粘性土成大量的密集群桩．桩 土产生比较大的应力和位移。高超孔隙水压力的同时 由于粘 性土的渗透系数很小。从而导致超孔隙水压力消散慢．或使周 围环境的建设工程产生严重的不良影响．桩垂直位移和水平 位移的土壤会对相邻建筑物的影响是非常严重的。 ２防治的途径 （１）控制布桩。采用预钻孔沉桩方法进行密集管桩的施 工，孔径大小低于桩径５０ｍｍ左右，深度在桩身长度的１／３左 右最为适宜．施工可以采用钻打结合或者间隔跳打．但是要保 证不能形成封闭桩 （２）控制沉桩速率，一般控制在ｌｍ／ｍｉｎ左右；并制定有效 的沉桩流水路线，并根据桩的入土深度，宜先高后低、宜先长 后短，若桩较密集，且距建筑物较远，场地开阔时，宜从中间到 四周进行；若桩较密集，场地狭长，两端距建筑物较远时，宜从 中间到两端进行；若桩较密集，且一侧靠近建筑物时，宜从相 邻建筑物的一侧开始。由近向远进行：桩数多于３０根的群桩 基础，应从中心位置向外施打；承台边缘的桩。待承台内其他 桩打完并重新测定桩位后，再插桩施打；有静压管桩的深基坑 围护结构，适当的压桩第一，然后采取的基坑围护结构，这样 可以避免由于围护结构使桩在基坑的土不能传播．因建设钢 管桩施工后被打包的钢管桩．桩承载力满足设计要求．避免传 播在基坑的土压桩过程中．围护结构在拥挤的坏．使静水基坑 围护结构效应：同时应对数量的桩进行必要的控制 （３）设置袋装砂井或塑料排水板，消除部分的超孔隙水压 力，减少土壤挤土现象；设置隔离板桩或地下连续墙，挖沟，消 除地基土挤土效果 （４）打桩相邻建筑物、地下管线应加强观察的过程中尤其 重要，监护，靠近管道和建筑在其他桩型可以改变。 ３沉桩时不能继续沉桩的原因及对策 ３．１遇到浅层障碍 （１）原因分析： 由于地质勘察报告中不能强调浅层障碍物及局部的土层 分布性质和深度，导致沉桩时遇到浅部（３ ４ｍ）的旧基础、大 孤石，较深部（２０ｍ左右）的硬性老粘土和很密实砂层、沙砾石 层等问题时无法施工 防治办法： ①打桩前必须要对场地原有建筑进行了解详细，并安排 展开探桩施工：对浅层障碍物可用挖土机挖除．当无法进行操 作施工时，可采用钻机钻穿障碍物，然后在孔内插桩后沉桩． 严禁强行拉回，如移动桩框架、方法的校正。 ②当桩一直深埋，桩不能退出，可以使用小钻钻到中间的 孔里，钢管桩钻孔将继续桩屏障后的钻穿。 ③选择的桩机能量大小应与设计要求、桩长、桩径和地质 条件匹配，桩型，重量应符合施工要求。 ３．２斜桩 斜桩的产生原因有很多方面，主要可以概括为如下几种： （１）桩基的维修没有及时到位，一些故障没有得到及时的 纠正使得设备的性能无法得到完全的体现： （２）桩基质量太低引发桩身产生不均匀的沉降．进而使得 桩身发生倾斜： ． （３）施Ｘ－过程中桩身发生倾斜； （４）桩帽、桩身存在偏差不在同一直线上； （５）打桩没有严格按照顺序来进行，进而使得应力传播不 均匀，受力不同最终导致倾斜，尤其是在地下室的施工中。基 坑较深而桩帽之间又不能隔得太近，因此方形桩体特别容易 发生滑动； （６）打桩过程中遇到的大块的硬质材料，使得打桩受力发 生变化： （７）钻孔不垂直，发生偏差，使得桩身在沉降过程中发生 倾斜： （８）桩体布置太过紧密，诱发挤土效应： 技术交流 ＬＯＷ ＣＡＲＢｏＮ ＷｏＲＬＤ ２０１３，５ （９）土体开挖方法不合理，一次性开挖过深，使得桩体侧 面压力过大进而发生弯曲： ３．４桩身抬高 （１）原因分析： 施工过程中由于挤土作用可能引起局部堆积．尤其是端 笔者通过总结归纳出．防治办法应当从以下方面做好： （１）施工机械需要进行维护管理，保证其性能满足施工要 承桩、摩擦端承桩基础将引起不均匀沉降。 求．避免由于设备上的问题而影响施工质量； （２）防治方法： （２）地面平整困难，应适当在松软的地面铺设压栽，使桩 ①桩基完成后宜对桩身进行复压１～２次，甚至多次．即所 工，嵌固期根据土质有不同要求，一般７—２１ｄ。 机减少产生不均匀沉降的过程。静压桩的桩机施工现场要求 谓“跑机”。同时，桩基完成以后应在嵌固期后才能进行土方施 较高，桩的重量为５００ｔ。为了防止桩机沉降引起的桩身倾斜， 或者挤土效应引起的桩身位移，进而降低施工的质量，危害施 工安全．因此在土体回填时需要保证施工场地的平整，可以采 ②桩基施工完成后宜进行必要的静载检测，以检验是否 达到设计要求 取适当措施来提高桩基的承栽能力．保证其能够承受静雅开 ４具体操作方案参考 口管桩施工方法带来的压力： （３）在施工过程中，桩身要保证一直垂直，如果发生倾斜 会对施工质量和人身安全造成影响。在工程中通常都是通过 第一节桩的调节来控制整个桩身的偏差程度，从第一节桩开 始，在其垂直度５％以内，其桩身、桩长、桩帽必须保证在同一 条直线上： （４）管桩接头不宜过多，应当控制在３个以内，其接头选 择在合适的桩端位置进入土体： （５）严格按照施工工序来施工，回填工作一定要做好，施工 过程中各个标准的控制要严格，一些重点环节需要加大重视； （６）障碍桩要及时清理，不垂直桩需要立即停止使用，待 到修正规范后在进行后续施工： （７）根据工程实际情况选择合适的钻进方法，但不论何种 钻孔的垂直度一定要得到保证： （８）桩间距不能太短，应当保证在桩身直径的三倍以上。 ３－３桩身破坏 （１）原因分析： ①施工过程中，由于斜桩和桩端和桩杆不均匀导致应力 集中滑动或爆裂桩头和桩帽。 ②桩机施工超高压力值。 ③桩施工过程中桩机移动帧校正以及垂直度桩，桩身、桩 体断裂的原因：施工后的人工野蛮进行桩施Ｚ－．和土方开挖桩 机．不合理的施工 ④桩身材料质量。 （２）防治方法： ①选择合理、有效的施工方法，使桩机、控制垂直度的桩 体．避免发生斜桩 ②控制的终止施工条件，机器结构的纯摩擦桩，桩长为终 止条件适当的设计控制条件；端承摩擦桩长度超过２１１１１，宜优 先考虑与设计桩长控制，最终压力值对比；２１ｍ长的静压桩， 应该结束压力作为控制条件的全部价值，后用开挖部分桩；当 压力值不能满足设计要求，但桩顶高程已达到设计标高，应继 续加桩（１ｍ），直到压力值来满足设计要求，施工后及时与设 计单位共同修正方案。 ③施工后合理的桩机和沉桩施工、土方开挖的土方开挖 必须强调桩基础、施工过程质量和水平，这直接关系到成功的 关键。 ④应加强施工过程中的桩体检查验收原材料。在建设过 程中桩身破坏发生时，宜采用小应变有效手段比如检测桩身， 确定处理方法 、 根据工程特点，结合因素如经济、实用效果，操作方便．建 议按照以下方案： 应力释放孔＋防挤沟措施＋监测 沿桩在打桩区域和建筑物之间，平行于建筑面积外沿轴 ６ｍ设置杆应力释放孔、三角排列（图１），孔径３００，孔距１２００， 孔深１３ｍ，孔内应用泥浆护壁，内置竹片防护笼，长６ｍ，用 ＋８＠１ｏｏｏ箍筋箍紧，外包编织袋（图２）。 。１… Ｑ…，＼ ０ ＼／。＼ Ｑ ｒ ±避 Ｑ 掺ｉ ａ一０ 一ａ＿…、ａ ０ ＼ｔ 钋觇 崭 ｛ 嶷 图１三角排列防挤沟措施简图 图２竹片骨架（防护笼） 防挤沟一般预防在相邻建筑物３ｍ范围内．该项目可以在 ２ｍ的墙和设置，挖深要求超过建筑地基深度、沿平行于建筑 打桩．范围在１．５－２．０ｍ宽之间．防止槽内的崩溃 在围墙处设沉降观测点，精度达Ｓ１型水准仪观测，施Ｚ－ 期６ｈ观测一次；密切观测围墙、水泥地面变化状况，发现开 裂、隆起现象及时调整施工流程及沉桩速度。 ５结束语 综上所述，和普通的锤击法比较，静压开口管桩优势在于 噪音小、施工无震动，但是挤土应力还是存在，而且其施工部 分昼夜，施工设备自身荷载较大，因此容易引发地基下沉，尤 其是软土地基工程其影响更大。本文笔者通过多年的研究提 出了几个措施，经过验证能够起到良好的作用，不仅限制了静 压开口管桩施工对周边建筑物的影响，而且降低了挤土效应， 值得更进一步的研究。笔者在此希望能够有更多的专业人士 分享他们对于静压开口管桩施工的看法，共同为此种方法的 完善改良而努力 参考文献 ［１］施鸣升．沉入粘性土中桩的挤土效应探讨．建筑结构学报，１９８３（１）： ６０～７１２８ ｆ２１丁佩明．砂土中静压式模型桩沉桩试验及考虑挤密效应的桩土共同 作用分析［Ｄ］．南京：河海大学，１９９８． 『３１徐至钧．预应力混凝土管桩设计施Ｚ－及应用实例．中国建筑Ｚ－业出 版社．２００９．０３． 收稿日期：２０１３—４—２２