管樁施工中擠土現(xiàn)象的防護

　　摘要：介紹了在滬寧城際鐵路路基管樁施工中，為了避免擠土現(xiàn)象對既有滬寧鐵路造成影響采用一系列的有效防護措施，取得了良好成效。
　　關鍵詞：管樁　擠土效應　既有線防護
　　中圖分類號：TU7　文獻標識碼：A　文章編號：1 672-3791(2012)01(b)-0096-02
　　1　工程概況
　　滬寧城際鐵路，是在中國上海與江蘇省南京市之間建設聯(lián)系區(qū)域內(nèi)部交通的高速鐵路，其設計速度目標值是每小時350km。其全長300km，其中江蘇省境內(nèi)268km，走向與現(xiàn)有滬寧鐵路基本平行。而既有滬寧線的能力長期來一直處于飽和狀態(tài)，在現(xiàn)有滬寧鐵路上每日開行各類列車2007年已達到136對，其中旅客列車103對，最小行車間隔只有5min不能滿足沿線社會、經(jīng)濟發(fā)展的需求，運輸供需矛盾非常突出。并且在1997年至2007年間滬寧線共進行了六次提速改造，目前全線允許列車以每小時160km以上速度運行，其中1／2以上的區(qū)段可以200km時速運行。
　　2　既有線旁管樁施工
　　預應力高強混凝土管樁，是由專業(yè)廠家生產(chǎn)，采用先張法預應力和摻加磨細料、高效減水劑等先進工藝，將混凝土經(jīng)離心脫水密實成型，經(jīng)常壓、高壓兩次蒸汽養(yǎng)護而制成的一種細長空心等截面預制混凝土構件。與其它樁型相比，管樁具有樁身質量有保障，抗彎、抗震性能好的優(yōu)點，而且在施工中具有施工速度快、成樁質量好、節(jié)省費用的優(yōu)勢。如今管樁已被廣泛運用于建筑工程軟土地基的處理當中。但是由于管樁產(chǎn)生的擠土效應會對臨近管樁及建筑物產(chǎn)生一定的負面影響，限制其使用范圍。
　　滬寧城際鐵路在路基軟土地基中大量使用管樁，而且離既有滬寧鐵路路肩距離最近僅20m左右，不到一倍樁長，在管樁擠土效應的范圍內(nèi)，一般認為管樁的擠土效應的有效半徑為1.5～2倍樁長，其施工對既有滬寧鐵路構成極大威脅。一旦由于管樁施工造成滬寧鐵路發(fā)生幾個毫米的偏移，最小行車間隔5min以及時速200km每小時的動車組，可以同時導致多輛火車車毀人亡的慘痛悲劇。為了避免這種事情發(fā)生，故需采取有效可行的措施來確保滬寧鐵路行車安全。
　　3　擠土效應
　　管樁在壓入土層時，會對土層進行擠壓，造成附近土層變形、地面不同程度的拱起等現(xiàn)象，會對臨近管樁及建筑物產(chǎn)生一定的負面影響，這就是管樁的擠土效應。
　　擠土效應產(chǎn)生的原因主要是由于沉樁施工中的擠土量和超靜孔隙水壓力。軟土地基中，樁入土時將擠開相應體積的你體，多表現(xiàn)為地基土體向上隆起和側向水平位移，包括地表、淺層和深層土體的變位。這必將影響樁的工程質量(變位、上浮)，危及鄰近建筑物和地下管線的安全。在飽和軟土中管樁，由于樁對土的擠壓作用使圖的結構性發(fā)生破壞，產(chǎn)生很大的超靜孔隙水壓力，導致土體強度降低，加快導致土層變形，引起擠土效應。
　　4　擠土效應一般控制措施
　　根據(jù)擠土效應的產(chǎn)生原因分析，為了減小沉樁引起的地基土體變位的影響，必須有效地減少沉樁施工中的擠土量和超靜孔隙水壓力，或加快超靜孔隙水壓力的消散，或減小地基變位和超靜孔隙水的危害影響范圍。這樣一來，就把擠土效應一般的控制措施歸結為以下幾點。
　　(1)合理安排沉樁施工順序和進度，這也是最有效的、最簡單的、最為經(jīng)濟的方法之一。根據(jù)施工場地周圍環(huán)境和擠土程度，近距離先施工，遠距離后施工，選擇合理的施工工藝，如采用跳打、復壓等，并控制每天壓樁的數(shù)量。當然，怎樣控制控制沉樁的順序和沉樁的速度，這于布樁的密度和長度有關，同時還于地層的土的工程性質有關，于施工的經(jīng)驗也有一定的關系。跳打對控制樁的上浮有一定的作用，同時也對施工速度有所降低，都是對擠土效應的問題有一定的改善。不過跳打時不能形成封閉，否則適得其反。同時跳打也不是控制擠土效應的關鍵，主要還是要優(yōu)化布樁，盡量少布樁，施工速度盡量慢。
　　(2)開挖防擠溝，設置應力釋放孔，以減小地基土體的變位值。
　　(3)采用螺旋鉆機預鉆孔輔助沉樁法來減少樁的排土量，減小沉樁時對地基土體的擠土影響程度，以達到降低超靜孔隙壓力的目的。
　　(4)壓樁施工前應先清理表層雜填土，這樣可增加管樁中土塞的高度，減少施工時的擠土效應。同時管樁內(nèi)側摩阻力加大，提高了管樁的單樁承載力。
　　(5)采用排土量大的薄壁大口徑空心管樁。根據(jù)建筑物上部荷載情況，同一建筑物的樁可選用不同樁徑的管樁，來減少樁數(shù)，擴大樁距。
　　(6)加強施工過程中擠土位移監(jiān)測，邊監(jiān)測邊施工。
　　5　施工防護措施
　　通過考慮到施工現(xiàn)場的實際情況和經(jīng)濟情況并結合擠土效應的幾點防護措施，我們便制定了如下幾點管樁施工防護措施。
　　(1)臨近既有線(≤20m，下同)管樁施工，應堅持分散進行的原則，具體要求先打靠近既有線第一排樁，并且必須沿縱向(和既有線平行)隔一打一，施工期間施工單位必須做好路基觀測樁水平(路基拱起)和位移觀測，并聯(lián)系公務單位進行線路軌面檢測監(jiān)控。經(jīng)路基觀測、軌面檢測無變化，24h后方可按上述方法打第二排樁。
　　(2)在軟土路基施工，橋涵基坑施工期間每天觀測一次，在沉降量突變的情況下，每天觀測2～3次，當兩次施工間隔時間較長時，前2天每天觀測一次，以后每3天觀測一次。
　　(3)臨近既有線管樁施工作業(yè)應在每日7：00～17：30進行。
　　(4)臨近既有線管樁施工，監(jiān)理應旁站管樁施工全過程，對管樁施工安全進行監(jiān)控，尤其要監(jiān)督路基觀測工作，見證觀測、記錄過程。
　　(5)距離既有線20m以外的管樁施工也應堅持分散進行的原則，并嚴格按設計要求和施工規(guī)范進行施工。
　　(6)施工期間一旦發(fā)現(xiàn)異常必須立即停工并組織相關單位和人員進行檢查分析，采取防范措施后復工。
　　6　監(jiān)控數(shù)據(jù)分析
　　根據(jù)軟土路基管樁施工的危險性和施工特點，對滬寧既有鐵路進行路肩沉降監(jiān)測，由于新線與既有線緊鄰，加之既有線全線封閉，考慮到安全施工，也應盡可能在保留原有圍墻的情況下施工，因此既有線的觀測樁布置在距離既有線最近的圍墻或柵欄外側0.5m～1m處，或離既有線較遠的可采用路基右側坡腳外10m處的水平位移觀測樁作為既有線沉降觀測樁。如方便進入既有鐵路則對既有線地段相鄰的既有線路肩設觀測樁，縱向間距50m。在軟土路基施工施工期間施工期間觀測樁測量1次／2h，打樁地段測量1次／h。
　　現(xiàn)取其中DKlll+885，67的觀測點進行說明。(圖1，圖2)
　　
　　
　　圖2中①表示既有線路肩觀測樁，②③④⑤均為路基外觀測樁，②至③之間的距離為d，④至⑤之間的距離為d，(表1)
　　通過數(shù)據(jù)觀察可以發(fā)現(xiàn)在管樁的施工過程中線路左側擠土現(xiàn)象明顯，而線路右側則怎么沒有影響，這說明擠土的方向是可以控制的，對既有鐵路的安全穩(wěn)定行車進行了有效的保護。
　　7　結語
　　在既有鐵路旁進行管樁施工施工危險性極高，但是新建滬寧城際鐵路路基軟土地基處理管樁施工由于采取了有效的合理的防護措施未對既有滬寧鐵路行車造成任何影響。這充分說明只要采取合理的防護措施管樁施工說產(chǎn)生的擠土效應會減小到最低，達到允許的要求范圍，管樁施工在以后的施工中會得到更為廣泛的運