毛國(guó)江,孫 淇,畢 強(qiáng),朱 明

(1.安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局 327地質(zhì)隊(duì),安徽合肥 230011;2.安徽省巢湖市三維裝飾工程有限責(zé)任公司,安徽巢湖 238000)

靜壓樁施工利弊芻議

毛國(guó)江1,孫 淇1,畢 強(qiáng)1,朱 明2

(1.安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局 327地質(zhì)隊(duì),安徽合肥 230011;2.安徽省巢湖市三維裝飾工程有限責(zé)任公司,安徽巢湖 238000)

結(jié)合工程實(shí)例,介紹了靜壓樁施工的受力情況、施工要點(diǎn)和擠土變形的機(jī)理,分析了其施工對(duì)工程自身和周鄰環(huán)境產(chǎn)生的利益、弊端,提出了施工建議和預(yù)防措施。

靜壓樁;擠土效應(yīng);擠土場(chǎng);利益;弊端;地下水;環(huán)境

0 前言

眾所周知,靜壓樁同打入樁、各種擠土灌注樁一樣都屬于擠土樁型。凡是擠土樁型,對(duì)周鄰環(huán)境都存在一些影響,而靜壓樁相對(duì)打入樁、各種擠土灌注樁僅存在擠土弊端,并且這一弊端相對(duì)來(lái)說(shuō)要小得多,見(jiàn)表1。

表 1 打樁和壓樁對(duì)周圍地表面擠動(dòng)情況[1]

城市建設(shè)常常是在周鄰環(huán)境復(fù)雜的情況下清理一塊場(chǎng)地中建設(shè)的,即使場(chǎng)地較大也可能存在先后施工的多期工程。靜壓樁高層建筑很少在周鄰環(huán)境(地上和地下)空曠的場(chǎng)地上施工,雖其擠土效應(yīng)相對(duì)較小,但擠土效應(yīng)也要引起重視。本文結(jié)合工程實(shí)例和我們的一些浮淺認(rèn)識(shí),就擠土效應(yīng)對(duì)工程及周鄰環(huán)境的利弊以及防治措施進(jìn)行分析探討,供參考。

1 工程概況

合肥市某高層住宅小區(qū),其東南北三面均有建好的多層住宅樓,西側(cè)路下有人防工程,市政路排未做。施工臨時(shí)設(shè)施布置在北端和西側(cè)臨時(shí)道路的邊緣,施工場(chǎng)地因幾棟高層陸續(xù)開(kāi)工而不寬敞,且距周鄰(地下、地上)建構(gòu)物的間距也不大,這些都給周鄰諸類保護(hù)帶來(lái)一些難度。

該小區(qū)使用的樁型是高強(qiáng) (C80)預(yù)應(yīng)力管樁PHC,“500 mm,壁厚 125 mm,它具有高強(qiáng)、省材、貫穿力強(qiáng)、抗壓抗彎抗夾持性能好、擠土應(yīng)力釋放快、適應(yīng)各種自然細(xì)粒土層。

2 樁土受力分析

樁土受力分析詳見(jiàn)參考文獻(xiàn)[2],因樁土受力分析比較復(fù)雜,這里不再贅述。

3 擠土變形的特點(diǎn)與機(jī)理

擠土即樁入土?xí)r樁身將擠開(kāi)相應(yīng)體積土的三相(或二相)成分,排走多余的水和氣促使土顆粒的間距進(jìn)一步縮小?？s小的體積一般只是水和氣被擠走,而土顆粒的壓縮量極小,通常情況土顆粒是不可壓縮的[3]。

隨著樁入土深度的增加,樁遇不同的土層,其土的三相成分也不同。在地下水位以上是三相非飽和土;地下水位以下主要是二相飽和土,氣體含量非常小甚至為零。樁入地下水位以上的土層,氣體受壓縮后,大部分順著孔隙逐漸逸出,非飽和土的飽和度在一定含水率的情況下逐漸增大;潮濕土體上的弱結(jié)合水和毛細(xì)水受土顆粒的相互擠壓產(chǎn)生孔隙水壓,其壓力較小、流程較短,甚至不產(chǎn)生孔隙水壓。樁入地下水位以下的土層,樁周飽和的各種層段的(重力)水因樁周土被強(qiáng)烈擠壓而產(chǎn)生較高的超孔隙水壓,尤其是粉土、黃土、砂礫類土和土洞等具有一定滲透系數(shù)的土層,其水壓大、流程遠(yuǎn),壓縮滲透固結(jié)完成較快,若再遇壓樁 (進(jìn)尺)進(jìn)度快,不僅明顯增大超孔隙水壓,而且樁周較遠(yuǎn)處的土也增大橫向和縱向的蠕動(dòng)量,同時(shí)樁周土顆粒間的力傳遞也開(kāi)始增強(qiáng)顯現(xiàn)。地下水位以下的透水性較弱的淤類土、細(xì)粒土,因土中的密封水和氣難以排走,使樁周土的三相擠壓力消散較緩慢,且壓力傳遞的路線也較長(zhǎng)。樁身貫穿多層土體,樁周無(wú)論是何種飽和土,在擠土作用下,土體固結(jié)完成的時(shí)間肯定是不相同的,滲透系數(shù)大的土,其排水固結(jié)時(shí)間短;滲透系數(shù)小的土,其排水固結(jié)時(shí)間長(zhǎng)。

4 產(chǎn)生擠土場(chǎng)

靜壓樁在壓樁過(guò)程中,樁土受力較復(fù)雜[2]。強(qiáng)行壓入土層中的樁身,將擠開(kāi)相應(yīng)樁身體積的土體,而產(chǎn)生向四周擴(kuò)散的擠土場(chǎng)。擠土場(chǎng)既有利也有弊。

5 建設(shè)和施工單位利益

液壓靜力壓樁機(jī)因其壓樁進(jìn)尺速度快、噪聲小、可 24 h連續(xù)施工、場(chǎng)地?zé)o污染和省材等特點(diǎn)深受建設(shè)(開(kāi)發(fā))單位的贊許。壓入土層中的靜壓樁,尤其是高強(qiáng)(C80)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁,它具有單樁承載能力/抗拔能力高、形成群樁復(fù)合體能力強(qiáng)的特點(diǎn),樁身同其它打入樁、各種擠土灌注樁相比,具有無(wú)沖擊力(和沖擊波)、樁身?yè)p傷小、無(wú)混凝土凝固時(shí)樁身變形和縮頸現(xiàn)象,又有抗 (擠土)彎矩能力抗夾持能力強(qiáng)、施工程序少和運(yùn)輸起吊方便等諸多優(yōu)點(diǎn),深受設(shè)計(jì)和施工單位的青睞。

6 擠土效應(yīng)的利益

靜壓樁施工所產(chǎn)生的擠土效應(yīng),對(duì)工程自身也存在一些利益。這點(diǎn)是大家非?？粗氐?。這里我們著重分析探討一下。

6.1 增大樁周靜摩擦力和樁底端承力

樁身擠開(kāi)相等于樁身體積的土體,使樁周 (樁底)各層段土的三相(或二相)成分含量比率發(fā)生變化,也使土的結(jié)構(gòu)、土的物理性質(zhì)發(fā)生變化。從樁底土的急速剪切破壞,到樁周(一定范圍)土的蠕動(dòng)重塑,直到單項(xiàng)工程壓樁完畢后的數(shù)日,壓縮滲透固結(jié)減弱,各層段上土的密實(shí)度都將增加,包括樁底土。增密的土反過(guò)來(lái)都要擠壓樁周 (樁底)。為了使樁周靜摩擦力足夠大,要有一定的因壓樁而產(chǎn)生各層段土體密實(shí)的增量,即樁周土對(duì)樁身要有一定的擠土應(yīng)力;要有一定的樁周面積,即一定的有效樁長(zhǎng)。若樁周擠土應(yīng)力較大,不僅壓樁困難 (壓不下去或易產(chǎn)生爆樁)而丟失了有效樁長(zhǎng)值,同時(shí)還易產(chǎn)生位移、歪斜、斷裂和懸浮,所以應(yīng)依據(jù)地質(zhì)條件諸種因素(土的壓縮性、滲透性等)合理選擇樁的間距,一般取樁徑的 3～4倍。

每一根高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁壓入土層后,其樁底都要形成一定長(zhǎng)度的土體樁尖,它的形成必然有利于提高樁底端阻,使靜壓樁形成以摩擦為主、端承為輔的端承摩擦樁。

6.1.1 遇特殊場(chǎng)地

小區(qū) 5號(hào)樓的西南角,有一作廢的地下深基,為避免產(chǎn)生爆樁,必須挖除深基硬物。大坑回填后,首先要求回填壓實(shí)后的地表強(qiáng)度能保證靜力壓樁機(jī)的運(yùn)行安全。但樁頂以下的回填區(qū)不可能同臨近自然土一樣密實(shí),需要處理。對(duì)照樁位置施工圖,有 20根樁位處在素土回填區(qū)內(nèi),其中有 8根樁位處在最深部,這將影響上部有效樁長(zhǎng)達(dá) 9 m的樁周擠土應(yīng)力。

是先壓樁還是先對(duì)回填區(qū)進(jìn)行處理?我們認(rèn)為應(yīng)先處理擠密一定程度再壓樁,這樣才能盡量保證回填區(qū)的樁周擠土應(yīng)力同臨近自然土的樁周擠土應(yīng)力相近。此外,該回填坑還可成為該工程單向施壓的結(jié)束方向,使其起到應(yīng)力釋放孔的作用。

處理擠密做法有地下高壓注漿擠密和地上壓實(shí)兩種。

高壓注漿擠密法:用高壓注漿設(shè)備在樁頂以下的回填區(qū),高壓擠注低強(qiáng)度灰砂流體 (粉煤灰 +細(xì)砂 +水 +適量固結(jié)膠或水泥),來(lái)擠密腔室孔隙。

壓實(shí)法是用靜力壓樁機(jī)進(jìn)行搗孔壓實(shí)。即在壓實(shí)部位,壓樁一個(gè)導(dǎo)程 (1.8 m深)拔樁形成一個(gè)導(dǎo)程孔。在孔邊再連續(xù)壓幾個(gè)導(dǎo)程孔,組成一個(gè)大孔節(jié)段,此孔節(jié)段的直徑不可過(guò)大,以免影響靜力壓樁機(jī)的穩(wěn)定。在首節(jié)大孔段里再用同樣的方法壓下一節(jié)段……,下節(jié)段孔徑比上節(jié)段孔徑要小,以免出現(xiàn)導(dǎo)程拔樁困難。根據(jù)回填深度和導(dǎo)程孔的工作壓力情況而終孔。橫移靜力壓樁機(jī),讓出孔位,填滿砂土或粉碎的建筑垃圾,再橫移上機(jī),重復(fù)上述工作,壓實(shí)地表下 10 m深的回填土較為經(jīng)濟(jì)。

工程上對(duì)局部回填區(qū)進(jìn)行擠密處理不可能調(diào)運(yùn)強(qiáng)夯設(shè)備來(lái)夯實(shí)處理,簡(jiǎn)便的擠密處理可采用高壓注漿擠密和地上壓實(shí)。有的靜壓樁工程遇到局部回填區(qū)不做土體擠密處理,筆者認(rèn)為不妥。只有將回填區(qū)的土體擠密一些,才能盡量保證回填區(qū)的樁周擠土應(yīng)力同臨近自然土的樁周擠土應(yīng)力相近。

6.1.2 遇特殊地質(zhì)情況

小區(qū) 5號(hào)樓東部,在施壓 188號(hào)樁時(shí)出現(xiàn)如下情況:9 m+9 m長(zhǎng)的樁壓入后,其壓力值僅有 231.5 tf(機(jī)上壓力表顯示為 8MPa),再焊接一根 8 m長(zhǎng)的樁,其壓力值達(dá)到 448.5 tf(15.5 MPa),有效樁長(zhǎng)達(dá)到 22.77 m,它是周鄰樁有效長(zhǎng)度的近 2倍。認(rèn)為188號(hào)樁位是特殊地質(zhì)軟弱區(qū),范圍很小,可能是枯井。此情況認(rèn)識(shí)到:遇個(gè)別壓力值異常的樁位,可先壓到與周鄰(或試樁)的有效樁長(zhǎng)相一致,跳壓 2～3根后,再回頭到此樁位邊 (順或垂直地梁方向)補(bǔ)壓,補(bǔ)壓的樁長(zhǎng)選擇等于周鄰 (或試樁)的有效樁長(zhǎng)(如此樁位可補(bǔ)壓 1～2根 12 m長(zhǎng)的樁),一次性地施壓到設(shè)計(jì)樁頂。這樣做有利于進(jìn)一步擠密軟弱區(qū)的土層,有利于避免長(zhǎng)樁擠抬短樁,有利于增加軟弱區(qū)的有效樁長(zhǎng)上的靜摩擦力,有利于提高局部軟弱區(qū)的地梁承載能力。

6.2 形成群樁復(fù)合體

樁身壓入土層完成固結(jié)后,樁身擠壓土體,土體被擠壓變密又反過(guò)來(lái)擠壓樁身,即出現(xiàn)樁身夾持土體、土體夾持樁身的相互作用關(guān)系,在荷載作用下形成群樁復(fù)合體。

形成群樁復(fù)合體的程度與樁距、樁數(shù)、樁長(zhǎng)、土的性質(zhì)以及群樁的平面形式和大小有關(guān)。就樁距、樁數(shù)而言,樁間距大、樁數(shù)少時(shí),樁間土被擠密的程度小,在一定的荷載下,樁與土之間易發(fā)生剪切變形,樁底下的土層受壓縮,樁間土也產(chǎn)生壓縮變形,在極限荷載作用下,群樁呈“刺入破壞”。樁間土擠密程度小,樁頂部的土層承受地梁荷載能力也小。樁間距小、樁根數(shù)多時(shí),樁間土被擠密程度大,在一定的荷載下,樁間土與群樁作為一個(gè)整體而下沉,樁底下土層受壓縮,在極限荷載作用下,樁底下土層達(dá)到極限平衡狀態(tài),群樁復(fù)合體呈“整體破壞”,其破壞形態(tài)類似一個(gè)實(shí)體深基礎(chǔ)[4]。樁間土擠密程度大,樁頂部的土層承受地梁荷載能力就大。

壓入土層中的樁越長(zhǎng),擠土效應(yīng)就越深,土層的中下部產(chǎn)生的擠土場(chǎng)就越深厚,形成群樁復(fù)合體的“實(shí)體深基礎(chǔ)”就越深厚越穩(wěn)定。

在樁基礎(chǔ)承載能力上,顯然追求形成群樁復(fù)合體的適中程度較好,即擠土效應(yīng)的程度應(yīng)適中?？梢?jiàn)擠土效應(yīng)對(duì)形成群樁復(fù)合體有著積極的利益。

7 擠土效應(yīng)的弊端

靜壓樁施工所產(chǎn)生的擠土效應(yīng),對(duì)工程自身和工程周鄰環(huán)境都存在一些弊端。應(yīng)認(rèn)真采取一些防范措施,減少其產(chǎn)生的危害或減輕危害的程度。

7.1 對(duì)工程自身的弊端

7.1.1 對(duì)樁身的弊端

擠土效應(yīng)對(duì)樁身的弊端,即前文敘述的位移、歪斜、斷裂(爆樁)和懸浮。本工程普遍存在位移、歪斜和一些爆樁。樁頭位移量超過(guò)規(guī)范規(guī)定只得加大地梁的寬度。爆樁一般是某一批次樁身質(zhì)量有問(wèn)題,或是地下有障礙硬物。本工程采取的預(yù)防措施有:選用高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁;選擇合理的施壓順序 (一般是從中向四周轉(zhuǎn)圈施工);經(jīng)試樁并檢測(cè),合理確定統(tǒng)一的有效樁長(zhǎng);控制壓樁進(jìn)度和進(jìn)尺速度。另外,還可采取以下措施:施壓前選擇預(yù)計(jì)中后期出現(xiàn)擠土效應(yīng)較強(qiáng)烈的、樁間距較大位置的中部,設(shè)置應(yīng)力釋放排水降壓孔若干個(gè)(孔徑 70～80 mm、間距 1～1.5 m、孔深 10～12 m、內(nèi)填砂袋)或塑料排水板[5];在施壓中后期,采取預(yù)鉆孔成樁,預(yù)鉆孔徑約比樁徑小 50～100 mm,深度視樁距和土的密實(shí)度、滲透性而定,宜為壓入樁深的 1/3～1/2,施工時(shí)應(yīng)隨鉆隨壓[5]。

基坑開(kāi)挖后,才能見(jiàn)到多余樁頭的垂直情況;鋸掉多余樁頭再放中軸線,便可知樁位的居中情況,對(duì)不符合規(guī)范[5]要求的也只得增加地梁的寬度和高度;挖出樁頭通過(guò)儀器檢測(cè)才能發(fā)現(xiàn)是否存在斷裂;施壓前清除地下障礙硬物,一般是不會(huì)產(chǎn)生爆樁的,除非是樁的質(zhì)量問(wèn)題。一旦壓爆(多數(shù)在樁的兩頭出現(xiàn)),拔不出的只有貼地面鋸掉,再通過(guò)設(shè)計(jì)單位進(jìn)行補(bǔ)樁處理。

處理懸浮比較麻煩也比較困難,表現(xiàn)在:(1)每次送樁都要在送樁器或樁身下段標(biāo)上尺度單位,對(duì)壓入的樁頭進(jìn)行標(biāo)高測(cè)量,要精確到毫米;(2)壓樁完畢后,樁位孔洞都被土體擠壓變形造成塌孔和縮頸,再次測(cè)樁頭標(biāo)高是否上浮比較困難;(3)普遍復(fù)壓比較困難,需要挖掘機(jī)配合,每挖出一個(gè)樁頭洞,上機(jī)復(fù)壓一個(gè),這樣挖洞坑不經(jīng)濟(jì)。對(duì)送樁比較深的樁孔無(wú)法復(fù)測(cè)和復(fù)壓,有的人提出大開(kāi)挖后拆機(jī)進(jìn)坑組裝,再進(jìn)行壓樁,這樣更不經(jīng)濟(jì);開(kāi)挖后設(shè)跑架進(jìn)行復(fù)壓又很難達(dá)到復(fù)壓噸位。對(duì)此建議:每次壓樁到位后,應(yīng)緩慢收缸卸載,停 5～10 min后,二次加壓到前次終壓值并保持 3～5 min再緩慢收缸卸載,必要時(shí)再重復(fù)一次;鋼管送樁器沿長(zhǎng)度方向應(yīng)刻上尺度單位,便于即時(shí)測(cè)量壓入的樁頭標(biāo)高;靜力壓樁機(jī)上增設(shè)螺旋鉆孔設(shè)備,用于清除樁位孔內(nèi)落渣和縮頸擴(kuò)孔,為復(fù)測(cè)樁頭標(biāo)高計(jì)算樁身上浮以及復(fù)壓創(chuàng)造條件,也方便預(yù)鉆孔壓樁。在施工前,為了避免產(chǎn)生懸浮而采取了以下措施:選擇合理的施壓順序,一般是從中向四周轉(zhuǎn)圈施工;每次壓樁到位后,應(yīng)緩慢收缸卸載,停 5～10 min后,二次加壓到前次終壓值并保持 3～5 min再緩慢收缸卸載,必要時(shí)再重復(fù)一次;壓樁進(jìn)度先快后慢,到最后的 1～2天,只能施壓 2～3根并且可能還是跳壓;壓樁進(jìn)尺也不易快,原因一是易進(jìn)一步增大三相擠土壓力尤其超孔隙水壓;二是樁身易產(chǎn)生裂紋,嚴(yán)重時(shí)能壓爆樁身。

7.1.2 對(duì)群樁復(fù)合體的弊端

對(duì)送樁較深的工程,是先壓樁還是先施工外圍的支護(hù)排樁?若先壓完所有樁,接著在工程外圍擠土場(chǎng)強(qiáng)烈區(qū)施工支護(hù)排樁,無(wú)論是人工挖孔還是鉆井成孔,都將釋放支護(hù)排樁深度區(qū)周鄰的殘余擠土應(yīng)力。支護(hù)排樁影響群樁復(fù)合體外圍土層深度為外側(cè)靜壓樁樁頭標(biāo)高(施壓時(shí)多數(shù)樁頭標(biāo)高大于設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高)與支護(hù)排樁樁底標(biāo)高的差值,且這兩種樁的凈間距又較小,一般為 1.5 m左右。再若如某些工地,人工挖孔支護(hù)排樁成孔后統(tǒng)一澆注混凝土,將進(jìn)一步的影響群樁復(fù)合體外側(cè)靜壓樁的變形和擠土夾持力的對(duì)稱 (見(jiàn)圖 1),對(duì)外側(cè)靜壓樁易產(chǎn)生位移、歪斜和斷裂,使群樁復(fù)合體的外圍上部影響區(qū)土層將失去本來(lái)就小于相對(duì) (外側(cè)靜壓樁)內(nèi)側(cè)土層的擠土應(yīng)力(夾持力)。若先施工支護(hù)排樁,對(duì)外環(huán)境形成保護(hù)的封閉樁,而后壓樁將怎樣合理選擇壓樁順序?是否在排樁內(nèi)側(cè)弧凹處設(shè)應(yīng)力釋放排水降壓孔?或鉆大應(yīng)力釋放擠土孔,其孔徑、深度、間距、單排還是雙排?都將存在合理?yè)駜?yōu)問(wèn)題。選擇目的既要控制擠土應(yīng)力過(guò)大而對(duì)兩種樁身的不利,又要適當(dāng)保持其樁間土有一定的擠土應(yīng)力,使外側(cè)靜壓樁內(nèi)外兩側(cè)擠土應(yīng)力(夾持力)相差不大。

7.1.3 對(duì)支護(hù)、開(kāi)挖的弊端

對(duì)送樁較淺的工程,根據(jù)實(shí)況有的不需要支護(hù),有的僅做簡(jiǎn)單支護(hù),一般采用錨桿支護(hù)。其中土釘不宜采用,因?yàn)樗尼斎肷疃容^淺,僅在擠土場(chǎng)強(qiáng)烈的上部區(qū)域,釘錨的土層會(huì)蠕動(dòng)滑移。本工程在較淺的區(qū)段采用土釘支護(hù),出現(xiàn)了一處嚴(yán)重塌方,幾處輕微塌方,而采用樁支護(hù)的區(qū)段未出現(xiàn)塌方。

圖1 變形和擠土不對(duì)稱影響區(qū)

對(duì)送樁較深的工程,若先壓樁后施工支護(hù)排樁,每一支護(hù)樁的成孔過(guò)程即是其孔周土層釋放殘余擠土應(yīng)力的過(guò)程,對(duì)人工挖孔樁的成孔易造成孔壁擠壓不穩(wěn)定并且又有擠土場(chǎng)產(chǎn)生多條裂隙而易出現(xiàn)滲水較大,影響孔內(nèi)人員施工安全。對(duì)正反循環(huán)鉆進(jìn)成孔,易產(chǎn)生塌孔或縮頸。對(duì)無(wú)循環(huán)旋挖鉆進(jìn)成孔[6],因孔內(nèi)壓力激動(dòng)較大,進(jìn)一步地加劇兩種樁的樁間土松動(dòng),易使孔壁出現(xiàn)事故。還有對(duì)周邊擠土樁型的施工是否存在交叉作業(yè)或擠土固結(jié)時(shí)效短或安全間距不當(dāng)[7],都影響支護(hù)和開(kāi)挖的安全。

土方開(kāi)挖后,基坑上方地表也要遠(yuǎn)離坑邊做大面積的防水處理,以防地表水從擠土場(chǎng)的裂隙中滲入,影響支護(hù)的安全。

受周鄰其他工程開(kāi)挖的深基坑較近影響,易使該工程回填土 (回填后直至使用階段都存在)受地表水(主要是雨水)的浸泡滲透作用而產(chǎn)生滲透水,滲透水流向附近深基坑,即產(chǎn)生隨水流方向的受力趨勢(shì),這對(duì)該地下基礎(chǔ)是不利的。其滲透水流是回填土夯實(shí)固結(jié)處理較差所導(dǎo)致。還有遇深厚的軟弱土、回填土,在其坑邊上堆載工程貨物超重或重車往返擠壓,易順著擠土場(chǎng)的多條裂隙產(chǎn)生反擠壓,這對(duì)支護(hù)、基礎(chǔ)也是不利的。

合肥地區(qū)的靜壓樁工程,施壓時(shí)多數(shù)樁頭標(biāo)高高于設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高,這對(duì)機(jī)械開(kāi)挖造成不便。首先用挖機(jī)開(kāi)挖上層無(wú)樁頭的土,而后用小挖機(jī)開(kāi)挖樁周土并用人工配合挖除,鋸樁頭、護(hù)樁頂、往返多次繞挖,避免碰斷樁身。挖下層土?xí)r,沿長(zhǎng)條邊對(duì)稱開(kāi)挖,避免擠土應(yīng)力向一邊釋放而影響樁身。

7.1.4 對(duì)樁位放線的弊端

靜壓樁施工前,先做好樁位放線的計(jì)算準(zhǔn)備工作。放線原點(diǎn)一般定在距長(zhǎng)邊軸中部 6 m左右處,盡量使最遠(yuǎn)處的樁位距放線原點(diǎn)小于 50 m,以便大鋼尺一次性地丈量到位。為保證樁位放線的精確性,應(yīng)在較遠(yuǎn)的僻靜處設(shè) 2個(gè)控制不同方向的校正點(diǎn),交叉地隨時(shí)對(duì)放線原點(diǎn)進(jìn)行校正。在施工過(guò)程中,放線原點(diǎn)的大木樁頭明顯受擠土場(chǎng)影響,首次釘上的原點(diǎn)釘頭在以后擠土場(chǎng)的影響下,位移量在 0～5 cm范圍內(nèi),土質(zhì)不好的場(chǎng)地可達(dá) 10 cm左右。隨著壓樁的增多,校正就越勤,到后期每壓一根樁前都要對(duì)放線原點(diǎn)校正,即逐步放慢施工進(jìn)度,也逐步增加校正次數(shù)。

7.1.5 對(duì)沉降(傾斜)觀測(cè)的弊端

沉降觀測(cè)是永久性建筑物、構(gòu)筑物在施工過(guò)程前期就開(kāi)始做的一項(xiàng)重要的技術(shù)性工作,對(duì)高層建筑尤其是摩擦樁型的高層建筑更要認(rèn)真仔細(xì)地進(jìn)行觀測(cè)和記錄,直到投入使用后的幾年內(nèi)趨于穩(wěn)定才結(jié)束觀測(cè)。在擠土樁型的工程中進(jìn)行沉降觀測(cè),應(yīng)考慮到擠土場(chǎng)的不良影響。如在該小區(qū) 1、5號(hào)樓送樁較淺的工程中,從壓完樁后的基坑開(kāi)挖到基礎(chǔ)出±0.00,用去了 45個(gè)施工日,這些天對(duì)該場(chǎng)區(qū)的地質(zhì)來(lái)說(shuō),擠土場(chǎng)區(qū)的滲透固結(jié)已基本結(jié)束,但是殘余微小的變動(dòng)或其它因素,能影響沉降觀測(cè)的精度。這時(shí)要在工程周邊的擠土場(chǎng)內(nèi),至少設(shè)置 3個(gè)沉降觀測(cè)用的水準(zhǔn)基點(diǎn)[8],按常規(guī)做法還應(yīng)考慮以下因素:(1)振動(dòng)源較近和軟弱土質(zhì)的影響;(2)該工程或周鄰其他工程貨物堆載超重的影響;(3)基坑支護(hù)錨拉區(qū)的影響;(4)不同地質(zhì)情況下的固結(jié)時(shí)效影響;(5)擠土場(chǎng)內(nèi)新增數(shù)條擠土裂隙,地表水的浸入使土產(chǎn)生膨脹或濕陷;(6)從基礎(chǔ)出來(lái)到竣工投入使用,其荷載逐漸增加,沉降量也逐漸增加,群樁整體沉降附帶周邊土體沉降變化的影響;(7)周鄰?fù)愋凸こ痰臄D土場(chǎng)影響等。

在擠土場(chǎng)邊緣處做好水準(zhǔn)基點(diǎn)的辦法是:在基礎(chǔ)出 ±0.00前一周做水準(zhǔn)基點(diǎn),隔天觀測(cè)之,看是否穩(wěn)定,如不穩(wěn)定不得使用;選在距工程周邊一定距離的圍墻邊僻靜處,用口徑 100～150 mm的洛陽(yáng)鏟,深掏 10～15 m的垂直孔,放入 “20 mm的鋼筋并錘擊數(shù)下,下端 1/3深區(qū)灌入 1∶2水泥砂漿,上端區(qū)填砂,頂端做保護(hù)井。

主體工程外粉刷完工落下腳手架后應(yīng)及時(shí)隨沉降觀測(cè)一起隔時(shí)做傾斜觀測(cè)[7],這對(duì)高層建構(gòu)物是很重要的,然而現(xiàn)實(shí)情況是很不好,有的工程注了設(shè)計(jì)要求,有的工程設(shè)計(jì)未提到;有的施工做觀測(cè),有的施工未做,有的施工做了也讓人看不懂,令人費(fèi)解。這個(gè)問(wèn)題應(yīng)該引起重視。

7.2 對(duì)工程周鄰環(huán)境的弊端

擠土效應(yīng)產(chǎn)生的擠土場(chǎng),對(duì)周鄰環(huán)境必有弊端,如對(duì)周鄰建筑物、構(gòu)筑物、地面道路、地下諸種管線(強(qiáng)弱電管、有壓管、無(wú)壓重力流管)、地下建筑等。凡在擠土場(chǎng)影響范圍內(nèi)的非臨時(shí)的重要物體,都應(yīng)采取一定的防范措施加以保護(hù)。

7.2.1 擠土場(chǎng)影響的范圍

小區(qū) 5號(hào)樓施壓順序是由東向西逐排單向進(jìn)行,為不影響北側(cè) 13.5 m外的二層臨辦活動(dòng)房的正常使用,在距北軸 8 m處也做了條同該樓一樣長(zhǎng)的應(yīng)力釋放砂溝;西端的西南部是處理地下障礙硬物的回填區(qū);西北部是自然土。樁壓完后,二層臨辦房南側(cè)走廊下的水溝側(cè)壁上,出現(xiàn)一道 8 mm寬的水平裂縫,一層地板磚也有隆起空鼓現(xiàn)象;西北端臨辦房水泥地面也有多條裂縫,一直延伸距西軸線 18 m;東端 10.5 m處的圍墻無(wú)影響。5號(hào)樓的樁壓入深度:4.20-0.50+平均有效樁長(zhǎng) 13.6=17.30 m?？梢?jiàn)擠土場(chǎng)對(duì)該地的影響范圍:0～1.0L(L為樁壓入深度)為影響嚴(yán)重區(qū);(1.0～1.5)L為影響一般區(qū);(1.5～2.0)L為影響輕微區(qū);2.0L以外為無(wú)影響區(qū)。

7.2.2 對(duì)周鄰地下水的影響

工程周邊擠土場(chǎng)嚴(yán)重區(qū)存在多條明顯擠土裂縫,此裂隙從群樁外側(cè)由下向上傾斜地向四周散射而伸至地表。擠土裂隙的存在,對(duì)周鄰地下水或土的含水率有一定影響,其影響弊端主要有:地表水順此裂隙浸入,使周鄰?fù)翆涌赡墚a(chǎn)生應(yīng)力變化,如膨脹或濕陷,這對(duì)周鄰物體和工程沉降水準(zhǔn)基點(diǎn)等都可能產(chǎn)生不利的影響;地下水順此裂隙向下滲入基坑,影響基坑邊坡 (或支護(hù))的安全,并且又降低周鄰原有地下水位的高程,影響周鄰物體的地基承載能力等。采取防范措施:(1)土方開(kāi)挖后,基坑上方地表也要遠(yuǎn)離坑邊做大面積的防水處理;(2)深基支護(hù)排樁間做高壓灌漿止水,防止周鄰地下水位的降低,尤其對(duì)高水位高滲透的土質(zhì)特別重要;(3)周鄰環(huán)境多綠化多植樹(shù),以吸收地表水,改善裂隙土的物理性質(zhì)等。

7.2.3 對(duì)周鄰地下隱蔽物的影響

建設(shè)(開(kāi)發(fā))單位對(duì)本小區(qū)的地下隱蔽物一般是比較清楚的,但是對(duì)小區(qū)以外的周鄰地下隱蔽物就不可能掌握到,甚至很盲目,如周鄰地下諸種管線和地下建筑等。為了避免擠土場(chǎng)對(duì)小區(qū)以外的周鄰地下隱蔽物產(chǎn)生破壞,建設(shè) (開(kāi)發(fā))單位有必要去走訪鄰居、市政、燃?xì)?、供暖、供電、電信、人防等單?了解其工程擠土場(chǎng)周鄰情況。

這些外圍走訪調(diào)查工作非常重要,不能忽視。這些工作是避免對(duì)周鄰地下隱蔽物的物主索賠的一種責(zé)任,是工程施工單位或建設(shè) (開(kāi)發(fā))單位是否采取防范措施的前提和依據(jù),是關(guān)系到防擠土效應(yīng)的范圍、距離、方法、防擠土深度等設(shè)計(jì)參數(shù)的確定的依據(jù),是關(guān)系到使用該樁型的經(jīng)濟(jì)效益等。

7.3 防擠土措施

前文敘述的“對(duì)工程自身的弊端”而采取的防擠措施,主要是在支護(hù)開(kāi)挖范圍內(nèi)解決防擠土問(wèn)題。對(duì)支護(hù)開(kāi)挖范圍以外的、可影響周鄰環(huán)境的擠土場(chǎng)嚴(yán)重區(qū)域,應(yīng)采取一定的隔離阻斷措施,減輕擠土場(chǎng)內(nèi)的擠土壓力傳遞:開(kāi)挖地面應(yīng)力釋放溝,溝寬 0.5～0.8 m、深度按土質(zhì)情況以邊坡能自立為準(zhǔn)[5],是否填砂根據(jù)場(chǎng)地大小和利用情況來(lái)定。以 5號(hào)樓北側(cè)的砂溝來(lái)看,其作用效果不明顯;預(yù)先或事中設(shè)置應(yīng)力釋放孔(孔徑 400 mm、深 8～10 m、間距 1.0～1.5 m、單排或雙排或多排梅花錯(cuò)位布置),以容納擠壓過(guò)來(lái)的土體;預(yù)先設(shè)置應(yīng)力釋放袋裝砂井或塑料水板,以消散擠壓過(guò)來(lái)的超孔隙水壓。

7.4 環(huán)境監(jiān)測(cè)

對(duì)周鄰環(huán)境的保護(hù),應(yīng)有一定預(yù)防措施,其手段就是要加強(qiáng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作。這方面施工單位尤其建設(shè)單位不要不舍得投入,要做到未雨綢繆。監(jiān)測(cè)的目的是用來(lái)控制和調(diào)整靜壓樁的施工,針對(duì)性地采取一些必要的防擠土措施,既保施工安全、質(zhì)量、進(jìn)度,又保周鄰環(huán)境不受影響。如對(duì)周鄰地面以上需要保護(hù)的固定物設(shè)置觀察點(diǎn);對(duì)擠土場(chǎng)嚴(yán)重區(qū)和一般區(qū),設(shè)置若干個(gè)地下水位變化觀測(cè)井、土體位移觀測(cè)點(diǎn)、埋設(shè)土體應(yīng)力觀測(cè)探頭和孔隙水壓力計(jì)等。一般動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作從壓樁開(kāi)始前到基坑回填后地下水位穩(wěn)定即可結(jié)束,特殊的要到工程結(jié)束才停止。

8 結(jié)論

(1)擠土變形產(chǎn)生的擠土效應(yīng),對(duì)增大樁周靜摩擦力和樁底端承力有利(即有利于提高單樁的承載能力);對(duì)形成群樁復(fù)合體的“實(shí)體深基礎(chǔ)”有利;對(duì)群樁周邊樁身的抗拔力有利;對(duì)樁頂?shù)耐翆映惺艿亓汉奢d有利。

(2)施工防范措施上,要有預(yù)案來(lái)應(yīng)付特殊場(chǎng)地、特殊地質(zhì)情況,以保證軟弱 (回填)區(qū)的樁周擠土應(yīng)力同臨近自然土的樁周擠土應(yīng)力相近;通過(guò)補(bǔ)樁來(lái)提高局部擠土效應(yīng)。

(3)擠土效應(yīng)對(duì)樁身的弊端,應(yīng)采取一定預(yù)防措施和補(bǔ)救措施。

(4)二次復(fù)測(cè)樁頭標(biāo)高困難、二次復(fù)壓處理懸浮困難且不經(jīng)濟(jì),這種問(wèn)題還有待提高液壓靜力壓樁機(jī)的功能。

(5)施工外圍的支護(hù)排樁,對(duì)群樁復(fù)合體外側(cè)的擠土應(yīng)力(夾持力)有影響,對(duì)支護(hù)排樁的施工安全、質(zhì)量也有影響。

(6)開(kāi)挖后的邊坡及上口,防水處理不能少;坡外貨物堆載、重車行駛也應(yīng)注意工程安全。

(7)樁位放線應(yīng)做好控制并勤校正。

(8)有擠土效應(yīng)(或受其影響)的工程,沉降 (傾斜)觀測(cè)不能少。

(9)減少危害或減輕危害程度,環(huán)境監(jiān)測(cè)手段不能省。采取的防范措施要超前預(yù)控,并且針對(duì)性應(yīng)準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)。

(10)液壓靜力壓樁機(jī)和靜壓樁都有諸多明顯優(yōu)點(diǎn)。選擇靜壓樁型,既要看中其利,又要重視其弊。工程支護(hù)范圍內(nèi)的擠土場(chǎng)有利也有弊,工程支護(hù)范圍外的擠土場(chǎng)有弊無(wú)利,總之弊的種類和數(shù)量大于利的種類和數(shù)量。有時(shí)往往因地質(zhì)條件或周鄰環(huán)境較差而放棄該樁型。

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On the Advantages and D isadvantages of Static Pressure Pile Construction

MAO Guo2jiang1,SUN Q i1,B I Q iang1, ZHU M ing2(1.327 Geological Prospecting Team,Bureau of Geology andMineral Exploration ofAnhuiprovince,HefeiAn2 hui 230011,China;2.Anhui Chaohu Three2DimensionalDecoration Co.,Ltd.,Chaohu Anhui 238000,China)

W ith the engineering case,this paper introduced static pressure pile construction about the stress situation,con2 struction points and compaction defor mation mechanis m;analyzed the construction influence to the engineering itself and neighboring environment;and put for ward the construction proposals and preventive measures.

static pressure pile;compaction effect;soil compaction field;interest;disadvantage;groundwater;environ2 ment

TU473.1

A

1672-7428(2010)07-0050-06

2010-02-05;

2010-04-12

毛國(guó)江(1963-),男(漢族),安徽泗縣人,安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局 327地質(zhì)隊(duì)工程師、國(guó)家注冊(cè)一級(jí)建造師,巖土與建筑專業(yè),從事建筑、給排水、巖土工程工作,安徽省合肥市長(zhǎng)江東路 115號(hào),1250561434@qq.com。