静压桩挤土效应防治措施的应用

静压桩挤土效应防治措施的应用

农集笔

中国建筑第八工程局有限公司南方公司，广西 南宁 530000

摘要：近年来，我国的工程建设越来越多，对静压桩技术的应用越来越广泛。通过分析挤土效应防治措施的相关参数，在工程实践中采取具有针对性的防治措施，既使得措施费用经济合理，又对周边建（构）筑物有较好的保护效果。

关键词：静压桩；挤土效应；防治防挤槽；预钻孔

引言

在钻孔灌注桩施工过程中，如果出现个别钻孔灌注桩承载力不符合设计要求，一般采用补桩或注浆加固措施进行处理。但如果由于施工时对图纸没有认真分析理解或对孔底岩样的判别出现误判情况，而造成大面积钻孔灌注桩承载力不符合设计要求的现象，一般采取的处理措施是降低建筑物高度或大面积进行加桩补桩处理，从而造成降低经济效益，对社会影响也非常大。采用静压桩机对持力层未达到设计要求的桩基进行复压，经过复压后的桩基础可以满足设计要求。

1锚杆静压桩施工

1）压桩前，复核桩孔位置，清理预留桩孔。2）安装锚杆静压桩压桩反力架，并配备液压压桩机、切割机、电焊机等相关机具。3）通过压桩反力架提供的结构物自重反力，压桩机将标准预制节段锚杆静压桩分段压入桩孔中。接桩时，调直后节段桩，对准上、下节段，使两桩的轴线在同一竖直线上。4）全部锚杆静压桩下压完成后，切除外露的桩头，清理桩顶，用微膨胀早强混凝土填注预留桩孔并捣实，使锚杆静压桩和承台连接成为整体。

2挤土效应防治措施

迄今为止，已有多种挤土防治措施投入工程实践。由于各种防治措施有其优点，也有其需注意的问题，所以针对不同情况下的挤土效应，需采用不同的防治措施。（1）设置防挤槽。在施工区边上挖一定深度的防挤槽，使地表面深处的土体位移被其隔断，不致影响到沟槽以外的范围。但防挤槽不可太深，否则槽壁易坍塌，扰动施工区外土体反而会对周围环境造成影响。（2）设置钢板桩围护。在被保护的桩区周围设置局部封闭的钢板桩围护，利用钢板桩的自身刚度，约束沉桩后的挤土影响，在围护范围就能保护钢板桩外的建构筑物或地下管线，但钢板桩拔出时，会引起一定的土体扰动，导致邻近建构筑物的不均匀沉降。（3）设置地下连续墙或排桩式旋喷桩围护。在被保护的桩区周围设置局部封闭的地下连续墙或排桩式旋喷桩围护，利用地下连续墙的自身刚度，约束沉桩后的挤土影响，保护外围建构筑物或地下管线，但用后不能拆除，费用太大，只限于特殊情况。防挤槽或围护桩的实际效果取决于所保护对象的埋深、桩径、长度及密度。（4）采用钢管桩。采用钢管桩，可使得沉桩过程中产生的挤土效应较小，但钢管桩价格昂贵。（5）采用先钻后打桩施工工艺。在桩原位或桩周取土若干米，可减少挤土量。在略小于桩长的范围内，是沉桩引起的主要变形区域。根据圆孔扩张理论，预钻孔的孔径必须达到一定大小才能起到减少排土量的作用，但预钻孔对桩的承载力有一定的削弱，钻孔不能太深、太大。预钻孔的孔径控制在桩径的2/3范围内比较适宜。（6）合理安排施工流水顺序。合理安排施工流水顺序可有效减少被保护方向的土体变形，但当四周均要求保护时较难安排。（7）合理控制沉桩速度。合理控制沉桩速度可控制超孔隙水压力的增加，减少挤土效应，但控制沉桩速度会增加施工工期，影响工程进度。（8）设置井点降水。设置井点降水可在一定深度范围内不致产生超孔隙水压力，但降水范围内会引起土体固结沉降。（9）设置袋装砂井或塑料排水板。设置袋装砂井或塑料排水板可疏排一定深度范围内的地下水，使超孔隙水压力不致升高，但地面要设排水盲沟。（10）预钻排水孔。预钻排水孔可疏排一定深度范围内的地下水，使超孔隙水压力不致升高，但孔壁易坍塌，会扰动土体并引起桩体位移。

3静压桩挤土效应防治措施的应用

3.1桩位与静压桩机桩身位置的关系

拟修复桩桩中心点与静压桩机压桩台送桩器中心点对中，同时拟修复桩的桩轴线与静压桩机压桩台送桩器的轴线平行，避免对拟修复桩桩身的剪切破坏。

3.2沉桩过程中桩端处接触力链分析

为深入探讨静压桩沉桩过程中不同土层中桩端阻力的形成机理，以桩径为20mm的模型桩为例，分析贯入不同深度时土体接触力链的分布特征、不同土层的桩端破土形式以及不同土层的位移变化形式。在贯入初期，桩端处力链较大而桩侧处力链较小，表明在贯入初期桩端力增加较快且数值也较大，承担了大部分的压桩力。从力链的传递方向上可以看出，桩身较近处接触力较大且方向为水平方向，距桩身较远的区域接触力较小且方向为竖直方向。这由于沉桩过程产生挤土效应，使桩侧土产生水平位移及水平应力，致使颗粒间表现出水平方向的链。由于回填土的接触刚度较小，挤土效应的影响范围较小，使距桩身较远处的力链变化较小。桩端处的压应力向四周呈放射状传递，这是由于在沉桩过程中，桩端处的土体向四周排挤，桩端土的受力以挤压扩张为主，从而使压应力呈放射状传递，这与理论计算方法中的圆孔扩张理论反映出的桩端土体的受力状态相一致。不同土层表现出的接触力链分布形式不同。粉土层的接触力明显的大于粉质黏土层，并且粉土层中接触力的影响范围明显大于粉质黏土层。在粉质黏土层，桩-土界面处压应力的方向呈水平方向。随着距桩身距离的增大，压应力逐渐减小，并且由水平方向逐渐向竖直方向发展，而拉应力仅出现在距桩表面较近的范围内，这表明在粉质黏土层的挤土效应对径向范围内的影响较小。在粉土层压应力呈现出水平方向，并且沿径向方向的减小趋势不明显，且拉应力不只是分布在距桩身较近的区域内，这表明在粉质层的挤土效应对径向范围内的影响较大。从以上分析可以得出，在硬土层挤土效应更为明显，所以在土质较好的场地采用静力压桩时要考虑对周边建筑物的影响。

3.3防治挤土效应措施施工

预钻孔施工工艺流程：钻机就位→钻至设计孔深→清孔→灌砂→移机到下一孔位。工程预钻孔施工过程如下：（1）钻机就位。由施工员指挥就位，就位后利用经纬仪矫正钻杆垂直度。（2）钻孔。钻孔采用清水钻进，自然造浆护壁，泥浆比重应＞1.2。（3）清孔。钻孔结束后，利用新鲜泥浆替换孔内泥浆，清孔后的泥浆比重＜1.2。（4）测孔。用测绳及测锤测量孔深是否满足要求，如满足要求可以提钻。（5）灌砂。孔内填砂，每个孔内填深为1.5~4.5m。防挤槽施工。先清除用地范围线内的障碍物，利用挖机平整场地，再挖宽1.5m、深1.5m的防挤槽，最后在沟内回填砂，填充量为0.5m。

3.4桩头修复

把桩头的杂物清除掉，并且清水冲洗干净。加长10d连接主筋，加密箍筋。下沉与桩头直径相当的钢护筒，钢护筒进入桩头下部不少于30cm后固定。浇注高于桩身混凝土强度一个等级的混凝土，并予以养护。

结语

综上所述，静压桩施工过程产生的挤土效应会对周围环境产生一定的影响，通过分析挤土效应的作用机理，利用圆孔扩张理论可计算出场地最外侧静压桩施工时可能导致的影响范围。在日常静压桩施工时，利用现场已有工程勘察所提供的周边建（构）筑物参数和桩基的设计参数，根据已有算式，能针对性地提出减小影响的相应技术措施，不仅可以有效地避免施工对的周边建（构）筑物损坏，也可在确保措施取得效果的同时，使得费用更为经济合理。

参考文献

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[3]杨子龙，等.浅析建筑高层预应力管桩施工[J].科技资讯，2011（7）.