預(yù)制樁擠土效應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)與防治措施

預(yù)制樁擠土效應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)與防治措施摘要:預(yù)制樁具有施工工期短、質(zhì)量較直觀以及無泥漿污染等優(yōu)點(diǎn)，在沿海軟土地區(qū)城市建設(shè)中應(yīng)用已相當(dāng)廣泛。但在城鎮(zhèn)密集建筑群中間打樁施工時(shí)，對(duì)周圍環(huán)境的具有很多影響，如負(fù)摩擦力、水平位移和上浮等。本文介紹了預(yù)制管樁施工監(jiān)控技術(shù)與防護(hù)措施的效果分析。關(guān)鍵詞預(yù)制樁擠土效應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)環(huán)境影響防治措施1引言隨著城市基本建設(shè)的發(fā)展，城市中的建（構(gòu)）筑物、道路越來越密集，且大量的市政設(shè)施埋置在地下，如污水渠道、煤氣和供水供電系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)等等。預(yù)制樁由于具有施工工期短、質(zhì)量較直觀以及無泥漿污染等優(yōu)點(diǎn)，在沿海軟土地區(qū)城市建設(shè)中應(yīng)用已相當(dāng)廣泛。圖1軟土中打樁產(chǎn)生的擠土效應(yīng)預(yù)制樁屬擠土樁，在沉樁過程中，樁周表土體會(huì)隆起，樁周土受到強(qiáng)烈擠壓擾動(dòng)，土體結(jié)構(gòu)被破壞。尤其是在飽和軟土中沉樁，在樁表面周圍土體中產(chǎn)生很高的超孔隙水壓力。當(dāng)樁貫入土中時(shí)，樁尖周圍的土體被排擠，就會(huì)出現(xiàn)豎直方向和水平方向位移。在城鎮(zhèn)密集建筑群中間打樁施工時(shí)，對(duì)周圍環(huán)境的影響主要表現(xiàn)在以下4個(gè)方面：沉樁時(shí)樁周土體被擠裂；沉樁使樁周土體中的應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生改變；沉樁過程中樁周土體被重塑和擾動(dòng)，土的原始結(jié)構(gòu)遭到破壞，土的工程性質(zhì)與沉樁前相比有很大的改變；沉樁后樁周土體再固結(jié)，可能使樁側(cè)受到負(fù)摩阻力的作用［1,2］。另外，沉樁產(chǎn)生的土體擠壓與超靜孔隙水壓力還將使已施工就位的樁產(chǎn)生水平位移和上浮，繼而造成樁基質(zhì)量事故（圖1）。大量土體的移動(dòng)常導(dǎo)致領(lǐng)近的建筑物開裂、傾斜、道路路面損壞、水管爆裂、煤氣外泄、邊坡失穩(wěn)等一系列事故［3］。由于我國(guó)東部沿海地區(qū)用地緊張，在密集建筑群中建造建（構(gòu)）筑物，擠土樁施工所造成的鄰近建筑物和地下公用設(shè)施破壞的事例就會(huì)時(shí)有發(fā)生，因此擠土樁施工對(duì)周圍環(huán)境的影響問題必須引起重視。本文介紹在我國(guó)東部某市安置房小區(qū)進(jìn)行的預(yù)制管樁施工監(jiān)控技術(shù)與防護(hù)措施的效果分析。2預(yù)應(yīng)力管樁施工對(duì)周邊環(huán)境的影響和防擠措施2.1對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生的影響預(yù)應(yīng)力管樁為擠土型樁，沉樁使樁周土體結(jié)構(gòu)受到擾動(dòng)，改變了土體的原始應(yīng)力狀態(tài)，產(chǎn)生擠土效應(yīng)，如施工安全措施不嚴(yán)密，其施工可能會(huì)給周邊環(huán)境造成一定程度的影響，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面［4,5］：（1）壓樁使土中產(chǎn)生超靜孔隙水壓力，造成土體破壞，或者向遠(yuǎn)處傳播，造成周圍一定距離的土體垂直隆起和水平位移。（2）壓樁時(shí)樁周土被壓密或擠開，使土體產(chǎn)生水平位移和豎向隆起，可能造成鄰近已壓入的基樁產(chǎn)生上浮、偏位、樁身翹曲折斷等，也可使鄰近建筑物破壞、管線斷裂、道路損毀等。（3）壓樁過程中樁周土體被劇烈擾動(dòng)，土的原始結(jié)構(gòu)遭到破壞，土的工程性質(zhì)發(fā)生改變。（4）壓樁后樁周土體中超靜孔隙水壓力會(huì)緩慢消散，土體發(fā)生再固結(jié)，可能使樁側(cè)受到向下的負(fù)摩擦力的作用，周圍建（構(gòu)）筑物的變形會(huì)有一定程度的恢復(fù)。2.2防擠土效應(yīng)措施預(yù)防預(yù)應(yīng)力管樁擠土的方法很多，主要有挖防擠溝、設(shè)置排水砂井、設(shè)置應(yīng)力釋放孔、控制成樁速度、合理安排成樁次序等?？紤]周圍環(huán)境條件及經(jīng)濟(jì)高效安全的原則，結(jié)合本工程特點(diǎn)，采取了以設(shè)置防擠溝為主，同時(shí)控制成樁速度和合理安排成樁次序的防護(hù)措施。（1）設(shè)置防擠溝本工程在打樁施工場(chǎng)地東面用挖掘機(jī)開挖了一條防擠溝，寬度為1.5m，深度2m。由于地下水位較高，防擠溝內(nèi)充滿了地下水。開挖防擠溝可以及時(shí)消散預(yù)制管樁施工過程中土體產(chǎn)生的應(yīng)力。（2）控制打樁進(jìn)度本工程的打樁施工速率控制由當(dāng)日現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果來確定。打樁施工速度在施工初期控制要求較低，后期控制比較嚴(yán)格。此外打樁進(jìn)度的控制還與打樁區(qū)的土體性質(zhì)及具體施工的實(shí)際情況有關(guān)。（3）合理安排沉樁施工順序因?yàn)閿D土效應(yīng)對(duì)周圍建筑物影響的大小與打樁施工順序有密切關(guān)系，本工程施工采取分區(qū)施工方法，以減少連續(xù)打樁造成的土體隆起和超孔隙水壓力。對(duì)于9、10號(hào)樓，打樁自東向西進(jìn)行；為方便施工，三幢樓樁基施工統(tǒng)一安排，沿東西向軸線施工，但是同一軸線必須保證先施工東側(cè)的樁。3對(duì)工程的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)與分析方法本工程項(xiàng)目為安置房小區(qū)建設(shè)，由9幢12-14層的高層建筑群組成，滿堂地下室一層，場(chǎng)地土屬二級(jí)場(chǎng)地，二級(jí)地基，區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定。經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較，基礎(chǔ)型式采用預(yù)制樁基礎(chǔ)方案，采用錘擊打樁法施工，施工設(shè)備為3臺(tái)4000kN重型液壓步履式柴油錘擊樁機(jī)。表1列出了在樁基施工平面范圍內(nèi)土層的各項(xiàng)物理力學(xué)指標(biāo)。表1地基土層物理力學(xué)指標(biāo)3.1現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置圖2監(jiān)測(cè)點(diǎn)平面布置圖為了確保周邊建筑物的安全和現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)壓樁施工，對(duì)9、10號(hào)樓的樁基施工進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)。由于東側(cè)與相鄰的建筑物及道路、地下管道等構(gòu)筑物非常接近，成為了工程樁基施工中因擠土效應(yīng)而產(chǎn)生土體位移監(jiān)測(cè)重點(diǎn)。本工程在樁基施工場(chǎng)地與東側(cè)建筑物間布置了如下監(jiān)測(cè)項(xiàng)目：測(cè)斜管3根（CX1?CX3），其中CX1埋深為28米，CX2、CX3埋深均為20米；點(diǎn)若干，布置在周邊建筑物上。測(cè)斜管具體布置如圖2所示。3.2現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)方法在飽和軟土地區(qū)，沉樁擠土效應(yīng)對(duì)周邊環(huán)境的影響實(shí)質(zhì)就是附近地基土的水平和豎向位移，而現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的主要對(duì)象也就是對(duì)位移隨空間和時(shí)間的變化。對(duì)于土體水平位移的監(jiān)測(cè)，測(cè)斜管的基點(diǎn)應(yīng)選擇埋設(shè)在一定深度范圍內(nèi)的土層內(nèi)，土體水平位移監(jiān)測(cè)的計(jì)算結(jié)果是根據(jù)測(cè)斜基點(diǎn)，由測(cè)斜管中的上、下各相鄰測(cè)點(diǎn)的相對(duì)水平位移，而累積計(jì)算出土體水平位移沿深度的變化?？梢约皶r(shí)地獲得鄰近建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)由沉樁施工引起的累積變形量及其變化速率等信息，再適時(shí)地采取各種防護(hù)措施，使得擠土效應(yīng)的不利影響得到有效控制，從而最終實(shí)現(xiàn)對(duì)鄰近建（構(gòu)）筑物不受損害的工程監(jiān)測(cè)目的。3.3現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析（a）CX1測(cè)斜管水平位移一深度關(guān)系變化曲線（b）CX2測(cè)斜管水平位移一深度關(guān)系變化曲線（c）CX3測(cè)斜管水平位移一深度關(guān)系變化曲線圖3土體水平位移一深度關(guān)系變化曲線由圖3所示的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)資料分析可得到：（1）在該場(chǎng)地，打樁的擠土效應(yīng)主要對(duì)地表下15m以上范圍內(nèi)的土體產(chǎn)生較大的影響，而對(duì)地表下15m以下的土體影響較小。（2）沉樁區(qū)域附近一定范圍內(nèi)，地表至以下2m，土體水平位移均較大。（3）地表以下17m左右屬于粉砂夾淤泥土層，相對(duì)上、下層均為淤泥的土質(zhì)而言，物理力學(xué)較好，部分限制了土體的水平位移。（4）在沉樁過程中，沉樁區(qū)域附近土體水平位移速率均較大甚至超過了警戒值5mm/d。但經(jīng)監(jiān)測(cè)東面道路及附近民房，未發(fā)現(xiàn)有異常情況，這主要是因?yàn)樵诰嚯x東面民房10m處開挖了一道寬2m的隔振溝，起到了明顯的隔振和防治擠土效應(yīng)作用。4本章小結(jié)軟粘土中的沉樁擠土效應(yīng)是一個(gè)很復(fù)雜的課題，本工程中，由于提出了較為合理的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)方案，采取了有效地減少沉樁擠土效應(yīng)影響的措施，沉樁施工場(chǎng)地四周建（構(gòu)）筑物的不均勻變形量、變形速率等均控制在變形允許范圍之內(nèi)而未受到明顯的損害，取得了預(yù)期的工程效果。（1）土體淺層水平位移的大小與設(shè)置的防擠溝有關(guān)，水平位移變化速率與打樁速度有關(guān)；施工結(jié)束后，深層水平位移變化較小，超孔隙水壓力逐漸消散。（2）現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)過程中，土體深層水平位移變形速率較大或累計(jì)變形較大時(shí)，通過調(diào)整打樁順序，減少日打樁量或停止打樁的措施，取得了良好的效果，土體深層水平位移基本控制在允許范圍之內(nèi)。預(yù)制樁施工在軟土條件下采用設(shè)置防擠溝、控制成樁速度、合理安排成樁次序的防擠土施工方案具有造價(jià)較低，不影響施工工期，對(duì)周圍環(huán)境影響較小等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)踐表明，采用本方案達(dá)到了預(yù)期目的，可供類似工程參考。參考文獻(xiàn)：龔曉南，李向紅.靜力壓樁擠土效應(yīng)中的若干力學(xu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