探討沉入粘性土中樁的擠土效應(yīng)

李卓成

摘要：在目前的工程實(shí)踐中，出于地基穩(wěn)定性的考慮，往往會(huì)對(duì)地基做有效的處理，其中一項(xiàng)重要的處理措施是在地基當(dāng)中做混凝土樁柱增加，其能夠有效的提升地基的完整性和穩(wěn)定性，從而為工程實(shí)踐提供良好的保障。對(duì)具體的樁柱做分析發(fā)現(xiàn)樁柱施工的過(guò)程中會(huì)發(fā)生擠土效應(yīng)，該效應(yīng)會(huì)對(duì)周?chē)ㄖ€(wěn)定性造成影響，進(jìn)而威脅區(qū)域工程的安全，所以做好相關(guān)性分析十分必要。文章就沉入粘性土中樁的擠土效應(yīng)做具體分析，旨在規(guī)避擠土效應(yīng)的不利影響，從而使施工更加的安全。

關(guān)鍵詞：工程；粘性土；樁柱；擠土效應(yīng)

從目前的工程實(shí)踐分析來(lái)看，工程實(shí)施過(guò)程中遇到的一種普遍性的地基土壤類(lèi)型為粘土，該類(lèi)型地基的工程力學(xué)特性較弱，穩(wěn)定性不高，所以要想在這樣的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行有效施工，需要對(duì)地基做處理。沉入樁柱是此類(lèi)地基處理的重要措施，但是對(duì)具體的樁柱沉入做研究發(fā)現(xiàn)起擠土效應(yīng)的產(chǎn)生會(huì)影響周?chē)ㄖ姆€(wěn)定性，所以為了保證區(qū)域建筑的穩(wěn)定與安全，做擠土效應(yīng)的具體分析，并對(duì)擠土效應(yīng)做安全規(guī)避，這樣，施工的安全性、有效性會(huì)更加突出。

一、擠土效應(yīng)概述

擠土效應(yīng)在管樁施工實(shí)踐中普遍存在，從概念和影響入手對(duì)擠土效應(yīng)做全面的認(rèn)知，這對(duì)于工程安全與穩(wěn)定來(lái)講有重要的意義。

（一）擠土效應(yīng)

擠土效應(yīng)是預(yù)應(yīng)力管樁施工中會(huì)遇到的現(xiàn)象，其產(chǎn)生與土體結(jié)構(gòu)擾動(dòng)、土的應(yīng)力狀態(tài)改變有顯著的聯(lián)系。對(duì)工程實(shí)踐做調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)擠土效應(yīng)的一般表現(xiàn)有兩種，其一是淺層土體的隆起；其二是深層土體的橫向擠出，這兩種表現(xiàn)會(huì)造成開(kāi)挖基坑坍塌或者是推移增大，也會(huì)造成樁柱的傾斜或者是淺樁的上浮。無(wú)論是何種情況的產(chǎn)生，整個(gè)施工的安全性和有效性均會(huì)受到影響，所以在實(shí)踐中需要對(duì)這種現(xiàn)象做分析與控制。

（二）擠土效應(yīng)的影響

在粘性土中沉入樁柱的時(shí)候，粘性土?xí)l(fā)生比較明顯的擠土效應(yīng)，該效應(yīng)的具體影響體現(xiàn)在三個(gè)方面：1）在沉樁的過(guò)程中，樁周土層會(huì)因?yàn)楸粔好芏鴶D開(kāi)，這使土體產(chǎn)生了垂直方向的隆起以及水平方向的位移，進(jìn)而引發(fā)了近鄰已壓入樁的上浮，造成了樁端“懸空”，如此，樁的承載力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求；樁位偏移和樁身翹曲折斷等質(zhì)量事故的發(fā)生率增加，相鄰建筑物和市政設(shè)施發(fā)生不均勻變形以致?lián)p壞的現(xiàn)象也會(huì)更加明顯；2）在壓樁過(guò)程中，隨著孔隙水壓力的升高，土體破壞的嚴(yán)重性會(huì)增加。未破壞的土體也會(huì)因孔隙水壓力的不斷傳播和消散而蠕變，這會(huì)導(dǎo)致土體的垂直隆起和水平方向的位移；3）近場(chǎng)土體密度變化引起區(qū)部殼體變形對(duì)建筑物等有不利影響，但同時(shí)也可以利用這一特點(diǎn)對(duì)由應(yīng)力結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的自然物體進(jìn)行結(jié)構(gòu)復(fù)原。

二、擠土效應(yīng)的控制

從上文的分析來(lái)看，擠土效應(yīng)的不利影響十分的顯著，所以在粘性土體中做沉樁時(shí)需要很好的控制擠土效應(yīng)。就目前的擠土效應(yīng)控制研究來(lái)看，主要的措施包括三個(gè)方面，以下是具體的分析。

首先是要做好設(shè)計(jì)工作。從實(shí)踐分析來(lái)看，沉樁過(guò)程中擠土效應(yīng)無(wú)法避免，但是擠土效應(yīng)的大小可以得到控制，而從擠土效應(yīng)的具體產(chǎn)生分析來(lái)看，其大小和沉樁的數(shù)量息息相關(guān)，所以在沉樁時(shí)需要基于實(shí)踐做好設(shè)計(jì)工作，這樣，擠土效應(yīng)的大小可以得到有效控制。舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，在某電廠工程的施工中，基于地質(zhì)勘測(cè)發(fā)現(xiàn)粘性土工程力學(xué)特性較弱，所以需要利用沉樁做地基處理。對(duì)粘性土已知參數(shù)做分析，基于標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，沉樁以3m間隔做布置即可，但是從沉樁可操作性研究來(lái)看，3m間隔會(huì)造成比較嚴(yán)重的擠土效應(yīng)，這于周?chē)ㄖ€(wěn)定不利。經(jīng)過(guò)再三論證與研究，最終確定采用4m間隔方案，不過(guò)樁柱的標(biāo)準(zhǔn)需要提升一個(gè)檔次。簡(jiǎn)言之，通過(guò)設(shè)計(jì)優(yōu)化減少沉樁的數(shù)量，擠土效應(yīng)會(huì)得到控制。

其次是需要做好沉樁施工工作。研究發(fā)現(xiàn)擠土效應(yīng)的產(chǎn)生與施工的過(guò)程有密切的聯(lián)系。為了探討施工與擠土效應(yīng)的具體聯(lián)系，做了如下實(shí)驗(yàn)。針對(duì)某電廠區(qū)域的粘土特性做沉樁，不過(guò)沉樁分兩種方案：1）10根樁同時(shí)沉入施工，記錄施工過(guò)程中的擠土效應(yīng)產(chǎn)生。2）10根樁做分次沉樁，每次沉樁數(shù)量為2，并記錄過(guò)程中和最終的擠土效應(yīng)。對(duì)最終的實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，第一種方案中的擠土效應(yīng)更加顯著，而且其在施工的過(guò)程中，周?chē)ㄖ苡绊懙某潭雀撸纱丝梢?jiàn)施工沉樁數(shù)量對(duì)擠土效應(yīng)有顯著的影響，所以在粘性土沉樁的時(shí)候，為了控制擠土效應(yīng)，需要對(duì)施工做控制和優(yōu)化。

最后是需要對(duì)施工過(guò)程操作進(jìn)行規(guī)范。從實(shí)踐資料研究來(lái)看，粘性土沉樁的時(shí)候，操作需要具備一定的技巧性，這樣，擠土效應(yīng)的產(chǎn)生量會(huì)得到減少，相反，如果是一味的采用蠻力做壓樁，擠土效應(yīng)會(huì)表現(xiàn)的更加明顯?；诖?，在粘性土沉樁的過(guò)程中，對(duì)施工技術(shù)、施工方法做分析與強(qiáng)調(diào)，保證施工的操作優(yōu)化非常的必要。

三、擠土效應(yīng)的有效利用

從上文的分析來(lái)看，為了在粘性土沉樁的過(guò)程中規(guī)避和控制不利的擠土效應(yīng)，需要采取相應(yīng)的措施。其實(shí)，擠土效應(yīng)的影響不僅僅體現(xiàn)在消極的一面，其也有積極的一面，而其積極的一面體現(xiàn)在自然物結(jié)構(gòu)復(fù)原方面。簡(jiǎn)單來(lái)講，自然物有自身的應(yīng)力結(jié)構(gòu)，但是在目前的工程施工影響下，部分自然物會(huì)發(fā)生應(yīng)力結(jié)構(gòu)變化，出現(xiàn)下沉的現(xiàn)象。此類(lèi)現(xiàn)象的產(chǎn)生會(huì)影響自然物結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，進(jìn)而造成安全問(wèn)題。利用擠土效應(yīng)在自然物周?chē)鷧^(qū)域進(jìn)行沉樁，自然物的應(yīng)力結(jié)構(gòu)會(huì)得到有效恢復(fù)，這樣，自然物的穩(wěn)定性和安全性便會(huì)得到保障。不過(guò)需要注意的是，在恢復(fù)沉樁的過(guò)程中，設(shè)計(jì)必須要科學(xué)，否則不僅達(dá)不到自然物應(yīng)力結(jié)構(gòu)恢復(fù)的目的，反而會(huì)對(duì)自然物造成二次破壞，導(dǎo)致其安全性的進(jìn)一步下降。

結(jié)束語(yǔ)：

綜上所述，粘性土地基的工程力學(xué)特性較弱，穩(wěn)定性較差，所以在工程實(shí)踐中需要對(duì)其做有效的處理。沉樁是地基處理的主要方式，其對(duì)于強(qiáng)化粘性土的應(yīng)力結(jié)構(gòu)，提高其穩(wěn)定性有重要的作用。不過(guò)在粘性土沉樁的過(guò)程中，擠土效應(yīng)的產(chǎn)生會(huì)造成不利的影響，所以控制擠土效應(yīng)非常必要。文章對(duì)擠土效應(yīng)的相關(guān)問(wèn)題做具體分析，這對(duì)于工程施工實(shí)踐來(lái)講有著非常重要的意義。

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（作者單位：中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)江蘇省電力設(shè)計(jì)院有限公司）