靜壓預(yù)應(yīng)力管樁施工擠土效應(yīng)預(yù)防措施

李杰

摘要：本文介紹在上海市北高新技術(shù)服務(wù)區(qū)7#地塊商辦項(xiàng)目中采取調(diào)整樁徑樁型、分散施工、合理調(diào)整沉樁流水路線、減速、間隔跳打、原位引孔、開挖防擠溝、設(shè)置應(yīng)力釋放孔等一系列預(yù)防措施降低靜壓管樁的擠土效應(yīng)，并加強(qiáng)施工監(jiān)測(cè)，使得擠土效應(yīng)得到了有效的控制。

關(guān)鍵詞：地基基礎(chǔ)工程；預(yù)應(yīng)力管樁；擠土效應(yīng)；控制措施；技術(shù)措施

1、工程概況

上海市北高新技術(shù)服務(wù)區(qū)7#地塊商辦項(xiàng)目位于上海市閘北區(qū)市北高新技術(shù)服務(wù)業(yè)園區(qū)，北起江場路，南至規(guī)劃云飛東路，東起平型關(guān)路，西至壽陽路，規(guī)劃云飛東路南側(cè)為在建的13#地塊。本項(xiàng)目總建筑面積27萬平方米，造價(jià)近12億元，集居住、商務(wù)、辦公、休閑、娛樂為一體，為框架、框架—剪力墻和鋼結(jié)構(gòu)工程。主要由2棟23F、1棟22F、1棟10F、2棟8F、2棟6F辦公樓、2棟1～3F商業(yè)用房及其它的附屬建筑及兩層地下車庫組成。本工程主樓工程樁采用PHC-500B125b-41、PHC-500AB125b-41預(yù)應(yīng)力管樁，合計(jì)1016根；車庫抗拔樁大面積采用PHC-500B125b-26預(yù)應(yīng)力管樁，合計(jì)1882根，預(yù)應(yīng)力管樁采用靜壓法施工；其中靠近13#地塊一側(cè)75m范圍內(nèi)采用φ600樁長30m的鉆孔灌注樁，共計(jì)429根。

場地東、北、西側(cè)的路面下有多條市政管線與本基坑的距離與在30m以內(nèi)，即均位于3倍基坑挖深影響范圍內(nèi)；同時(shí)場地南側(cè)為在建的13#地塊，本工程管樁施工時(shí)正處于其基坑開挖階段，若不采取強(qiáng)有力的防控措施，擠土效應(yīng)將對(duì)周邊環(huán)境的產(chǎn)生巨大的破壞性的影響，對(duì)成樁質(zhì)量也有很大影響。

2、地質(zhì)情況

擬建建場地位于上海市閘北區(qū)，屬濱海平原地貌，場地內(nèi)基本平坦，地面標(biāo)高在3.8m～4.2m之間。根據(jù)上海市巖土地質(zhì)研究院有限公司勘察報(bào)告，本場地自地表至90m深度范圍內(nèi)所揭露的土層均為第四紀(jì)松散沉積物，從場地內(nèi)地基土結(jié)構(gòu)特征、土性和物理力學(xué)性質(zhì)上的差異可劃分為9個(gè)工程地質(zhì)層和分屬不同層次的若干個(gè)亞層。

水紋地質(zhì)情況：上海市地下水位埋深一般在0.3～1.5m，水位隨季節(jié)而變化，設(shè)計(jì)按年平均地下水位埋深在0.5m考慮。承壓水主要為深層第⑦微承壓水和第⑨層承壓含水層，根據(jù)上海市經(jīng)驗(yàn)，承壓水頭埋深約在地下3～12米。

3、管樁擠土效應(yīng)的產(chǎn)生及危害

靜壓法施工預(yù)應(yīng)力管樁，在樁身沉人飽和粘性土、特別是飽和軟土地基的過程中，會(huì)使周邊土體受到擾動(dòng)，改變土體的應(yīng)力狀態(tài)，相當(dāng)于樁身體積的土體向四周排擠，產(chǎn)生巨大的側(cè)向擠壓力，稱為擠土效應(yīng)。

擠土效應(yīng)產(chǎn)生的危害：

1、本工程已施工好的4#樓，在基坑外側(cè)，由于沒有采取擠土效應(yīng)的防控措施，造成江場路一側(cè)市政道路水平位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)報(bào)警，具體表現(xiàn)為圍墻開裂、道磚上抬；

2、擠土效應(yīng)對(duì)成樁質(zhì)量也有較大影響，樁基施工質(zhì)量若不達(dá)標(biāo)，無法保證上部結(jié)構(gòu)安全；

3、根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)，若不采取有效防控措施，擠土效應(yīng)將對(duì)周邊建筑物、市政道路、地下管線造成嚴(yán)重破壞，市政道路、市政管線若出現(xiàn)破壞，修補(bǔ)周期長，維修費(fèi)用高昂；

4、南側(cè)13#地塊正處于基坑開挖階段，打樁與基坑開挖相互影響。基坑開挖時(shí)大量卸載，由于樁間土體中貯存著很大的擠土壓力可能向著挖土方向瞬間釋放，若不采取有效防控措施，輕則造成其圍護(hù)體系漏水，重則造成基坑坍塌等，后果難以預(yù)計(jì)；

5、若造成臨近建筑物和地下管線等公用設(shè)施破壞，由此引起的糾紛、訴訟等常迫使工地停工、工期延誤。

靜壓管樁的施工不僅與工程本身息息相關(guān)，同時(shí)也影響著周邊環(huán)境的安全，因此必須采取有效措施控制將擠土效應(yīng)控制在安全范圍內(nèi)。

4、預(yù)防措施

4.1調(diào)整樁徑、樁型

預(yù)防擠土效應(yīng)可先從工程設(shè)計(jì)著手，根據(jù)靜壓法沉樁工藝原理，擠土效應(yīng)因沉樁過程中樁身排開一定量的土體而產(chǎn)生，因此可通過選用擠土影響小的樁型，如可改用鉆孔灌注樁，或采用疏樁設(shè)計(jì)，即通過提高單樁有效承載力，精簡靜壓樁數(shù)量，從而較少排土體積，可以有效降低群樁擠土效應(yīng)對(duì)周邊環(huán)境的影響。

市北項(xiàng)目預(yù)應(yīng)力管樁施工前，建設(shè)單位組織設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位、施工單位及上海市相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)專家多次召開專題方案論證會(huì)，綜合分析了結(jié)構(gòu)承載力需要、經(jīng)濟(jì)效益、及周邊環(huán)境狀況，最終將原先設(shè)計(jì)的φ600預(yù)應(yīng)力管樁管徑改成φ500，大大降低了排土量，同時(shí)將靠近13#地塊一側(cè)75m范圍的地庫抗拔管樁改成的無擠壓影響的鉆孔灌注樁，有效降低了擠土效應(yīng)，將對(duì)13#地塊基坑的不利影響降至最低。

4.2分散施工、合理調(diào)整沉樁流水路線

合理安排沉樁順序?qū)p少擠土效應(yīng)的影響至關(guān)重要。根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)及擠土效應(yīng)理論，擠土效應(yīng)的影響范圍可達(dá)1～1.5倍樁長，且具有淺層大、深層小、近處大、遠(yuǎn)處小等特點(diǎn)，同時(shí)土體是被擠向阻力小的的方向，例如對(duì)著保護(hù)建筑的方向壓樁要比背著保護(hù)建筑的方向壓樁的危害要更大，這是因?yàn)楸持延薪ㄖ锍蓸稌r(shí)，前面已經(jīng)沉入樁的區(qū)域逐漸形成阻力區(qū)，起到了一定的屏障作用。因此在本工程樁基的施工過程中，采取分散施工的方法，確保壓樁機(jī)間的距離在3倍樁長以上，同時(shí)制定了如下施工原則：先深后淺、先密后疏，臨近紅線區(qū)域的先壓靠近紅線的再壓遠(yuǎn)離紅線的，形成封閉樁，在中央開闊地的按照先中間后四周的順序?qū)ΨQ施工。

4.3控制沉樁速率、采取間隔跳打

沉樁速率分為兩個(gè)方面：一是每天的沉樁數(shù)量，二是連續(xù)沉樁的天數(shù)。特別是在飽和粘性土地基中打入大批密集的樁群時(shí)，樁周土體會(huì)產(chǎn)生比較大的應(yīng)力和位移，同時(shí)產(chǎn)生很高的超孔隙水壓力。由于粘性土體的滲透系數(shù)小，因而引起的超孔隙水壓力消散慢，控制沉樁速率的主要目的是使每天沉樁所產(chǎn)生的超靜孔隙水壓力能得到有效消散。當(dāng)沉樁結(jié)束后，孔隙水壓力慢慢消散，土體會(huì)發(fā)生再固結(jié)，樁身有效應(yīng)力逐漸增加。密集壓樁的情況下，超高孔隙水壓力有可能會(huì)使土體液化，使先前打入的樁浮起。有時(shí)前樁還沒有凝結(jié)，便受到后樁的擠土作用，導(dǎo)致樁身嚴(yán)重傾斜甚至斷樁，使樁的承載力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，從而造成工程事故；

沉樁速率一般控制在2m/min左右，每個(gè)樁機(jī)每天壓樁數(shù)量控制在10根左右，對(duì)于布樁密集的群樁基礎(chǔ)采取單方向間隔跳打的作業(yè)方式，如每個(gè)承臺(tái)每天施工2根樁，便于樁周土體應(yīng)力釋放、再固結(jié)，避免密集壓樁產(chǎn)生過大擠壓，同時(shí)也防止壓樁對(duì)相鄰已成樁產(chǎn)生不利影響，影響成樁質(zhì)量。

4.4原位引孔

原位引孔是指先在樁位鉆孔取土后再壓樁，減少壓樁時(shí)的排土體積，從而降低對(duì)周圍土體的擠壓效應(yīng)。鉆孔的孔徑一般應(yīng)小于靜壓樁的直徑，根據(jù)相關(guān)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，原位引孔可減少50%以上超孔隙水壓力，是一種控制擠土效應(yīng)的有效措施。

本工程靠近13#地塊一側(cè)100米范圍內(nèi)的預(yù)應(yīng)力管樁采取原位引孔壓樁，引孔孔徑φ400，引孔深度11m，由于引孔深度大于13#地塊地下室底板普遍深度，引孔深度范圍的擠土效應(yīng)將大大降低，對(duì)13#基坑的不利影響降至最低。

4.5設(shè)置應(yīng)力釋放孔、開挖防擠溝

當(dāng)引孔位置在非樁位處時(shí)，稱為應(yīng)力釋放孔。設(shè)置應(yīng)力釋放孔可為樁周土體向四周擠壓騰出一定的空間，可以對(duì)深層的擠土起到緩解和隔斷擠土通道的作用，避免土體隆起或者水平位移過大，減少對(duì)周邊環(huán)境的不利影響。而開挖防擠溝可以減少地基淺層土體的側(cè)向位移和隆起影響，因此對(duì)于保護(hù)工程周邊淺層的地下管線或周邊市政道路非常有效。

本工程壓樁前在壓樁路線外側(cè)布置單排應(yīng)力釋放孔，孔徑φ400，孔深15m，并在紅線內(nèi)側(cè)布置2m*2m的應(yīng)力釋放溝，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示該措施有效降低了擠土效應(yīng)，保護(hù)了周邊市政道路及地下管線的安全。

4.6加強(qiáng)監(jiān)測(cè)

沉樁過程中加強(qiáng)對(duì)周邊環(huán)境的監(jiān)測(cè)，尤其應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注對(duì)13#地塊基坑一側(cè)、周邊市政道路及地下電力、煤氣等重要管線的觀測(cè)、監(jiān)護(hù)，以每天的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)指導(dǎo)施工，同時(shí)應(yīng)編制專項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案、準(zhǔn)備好應(yīng)急救援物資，確保施工安全。

5、結(jié)語

針對(duì)上海市北高新技術(shù)服務(wù)區(qū)7#地塊商辦項(xiàng)目樁基工程的實(shí)際工況及周邊環(huán)境情況，采取了不同的壓樁方式和一系列的預(yù)防措施，有效地控制了預(yù)應(yīng)力管樁沉樁過程中的擠土效應(yīng)，確保了周邊環(huán)境的安全，更重要的是確保了管樁成樁質(zhì)量。經(jīng)過專業(yè)樁基檢測(cè)公司對(duì)本工程樁基分部進(jìn)行抽測(cè)，并出具了正式的樁基檢測(cè)報(bào)告，其中Ⅰ類樁占98%以上，沒有發(fā)現(xiàn)Ⅲ類樁，預(yù)防措施有效可行。

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（作者身份證號(hào)：321283198706215438）