(漢嘉設(shè)計集團(tuán)股份有限公司，浙江杭州 310005)

在預(yù)制樁施工中，由于靜壓法具有施工工期短、質(zhì)量穩(wěn)定、承載力高、穿透力強(qiáng)、低噪聲、無震動、無污染、運輸?shù)跹b方便、樁身耗材較低、單樁造價低等特點，近年來已廣泛運用。但其對周邊環(huán)境的擠土效應(yīng)一直是施工中要注意甚至需特別處理的問題，所以如何減小擠土效應(yīng)是一個十分急迫和現(xiàn)實的問題。

1 影響及破壞機(jī)理分析

靜壓預(yù)制樁屬擠土效應(yīng)樁，對周邊環(huán)境的影響主要是由于在壓樁過程中產(chǎn)生的應(yīng)力作用下，破壞了土體的相對平衡狀態(tài)，使得周圍土體發(fā)生水平擠壓位移和豎向剪切位移。影響的范圍及程度原因很多，不但與壓樁的距離，樁密度、樁數(shù)量，壓樁速率及施工順序等有關(guān)，更與場地土的性質(zhì)和分布以及水位埋深等有關(guān)，當(dāng)樁周圍土體結(jié)構(gòu)破壞并產(chǎn)生隆起時，對周圍建筑或地下管線設(shè)施就可能造成損害。

在不飽和的填土層及軟土層中，擠壓應(yīng)力的傳遞主要是通過樁周土體傳遞的，當(dāng)擠壓應(yīng)力大于樁周土體抗力時，不可避免地將造成土體較大的側(cè)向位移并向遠(yuǎn)處緩慢減弱;在飽和軟土層中，壓樁除了造成樁周土的擾動、位移及強(qiáng)度變化外，由于樁周土滲透性很差，還會產(chǎn)生較高的孔隙水壓力及側(cè)向與垂向位移等，造成周邊建筑物的不均勻沉降、開裂與破壞。當(dāng)壓入樁后，就能使樁周圍一定范圍內(nèi)飽和軟粘土中孔隙水壓力U＞G(G為上覆土總重)，在此范圍之外超孔隙水壓力ΔU逐漸減小，這樣一方面使得土的有效應(yīng)力大大降低，甚至液化;另一方面，由于土是非完全彈性體，超孔隙水壓力一旦消散，被擠壓的土體不能完全恢復(fù)原狀，土層又重新固結(jié)，這樣就不可避免地造成了上覆土體的抬起和沉陷，從而導(dǎo)致樁基質(zhì)量事故以及對周圍建(構(gòu))筑物形成不利影響，這種影響破壞較為嚴(yán)重，隨著建筑物的距離及自重的增大，其影響程度將逐漸減小。

綜上所述，造成沉樁區(qū)周邊地基土體豎向及徑向變形的原因，主要是由于土體的擠壓及超靜孔隙水的作用使得樁周土產(chǎn)生較大的側(cè)向位移和隆起。而在孔隙水壓力向四周消散，地基土體的低壓縮性及群樁施工中的疊加因素影響下，進(jìn)一步加強(qiáng)了隆起和位移的程度，并擴(kuò)大其波及的范圍，當(dāng)積累到一定程度后，即會使得鄰近建筑物的側(cè)向位移超限，造成其不均勻沉降、開裂下破壞。但由于地基土的變位特性是由多種因素造成的，要準(zhǔn)確預(yù)估沉樁造成地基土的側(cè)向位移、沉降和隆起變化及影響范圍，只能通過經(jīng)驗來估計。

2 擠土效應(yīng)釋放數(shù)量計算理論

1)擠土效應(yīng)理論計算，很多學(xué)者提出了不同的理論計算方法，如基于圓孔擴(kuò)張理論的CFG樁成樁效應(yīng)計算分析方法［1］和基于球形擴(kuò)張理論的源—源鏡像法［2］，具體計算理論方法可參考有關(guān)文獻(xiàn)。

2)現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)反演土體位移計算公式［3］，φ600 PHC樁，共420根，樁長57 m，工程地點為上海浦東，土質(zhì)條件:粉質(zhì)粘土。本工程局部為流塑粉質(zhì)粘土，粘質(zhì)粉土普遍。與本工程基本類似。單位面積樁地表水平位移曲線，豎向位移曲線見圖1，圖2。

水平位移計算公式:

豎向位移計算公式:

圖1 單位面積樁地表水平位移曲線

圖2 單位面積樁地表豎向位移曲線

3 工程實例

3．1 工程概況

該工程項目樁基工程由7幢主樓及其地下車庫組成，本工程±0．000相當(dāng)于黃海高程6．400 m，自然地面黃海高程約－1．5 m。工程樁采用φ500，φ600預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管樁，約2 400根。施工工藝采用靜力壓樁。該項目樁基工程北面有馬路主干道及其配套綠化區(qū)域;南面有水景公園，東南面為圖書館及其配套設(shè)施，東北面為大型廣告牌。其中東南面為圖書館及其配套設(shè)施，距離管樁施工場地最短距離只有2．6 m;東北面為大型廣告牌，廣告牌基礎(chǔ)埋深較淺，豎向高度為10 m，往東方向15．5 m為河道。本工程采用靜力壓樁的工藝施工預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管樁，為擠土樁，擠土效應(yīng)較大。主樓采用PHC-A600(130)管樁約1 000根，樁長約33 m～37 m，送樁深度約7 m，共計約41 000 m。地下室部分采用PC-A600(100)管樁約300根，樁長約為15 m，送樁深度約7 m，共計約6 600 m;地下室部分采用PC-A500(100)管樁1 100根，樁長為15 m，送樁深度約7 m，共計約24 200 m。施工時總打入數(shù)量約為18 210 m3。

3．2 擠土應(yīng)力釋放計算

根據(jù)本工程樁位分布情況結(jié)合式(1)，式(2)估算，考慮先后沉樁相互影響，主樓樁位密集區(qū)域地表隆起量約為0．6 m，水平位移約0．6 m。根據(jù)以往施工經(jīng)驗，該場區(qū)施工時土進(jìn)入管內(nèi)的深度約5 m，則進(jìn)入管內(nèi)的土計算方量為:

施工后土體上浮按20%計算，則上浮的土量為:

從總平面布置圖上看，本樁基工程臨近圖書館及其配套設(shè)施。施工時擠密量按10%計算，擠密消耗的土量為:

需要釋放的擠土量為:

3．3 設(shè)計原則

1)隔斷在沉樁施工中應(yīng)力及超靜孔隙水壓力的傳遞路徑;2)改變超孔隙水及有效應(yīng)力的消散方向，加快地基土的應(yīng)力及超孔隙水壓力的釋放。

管樁施工造成擠抬土原理的分析:管樁入土致使樁體周邊土體壓縮，土體壓縮后，土體中的孔隙水壓力升高。土體孔隙水壓力的平衡被破壞后，將導(dǎo)致向孔隙水壓力較低的土體釋放應(yīng)力以繼續(xù)保持土體孔隙水壓力平衡。表現(xiàn)出的現(xiàn)象即為:土體間壓力高的孔隙水向壓力低的四周方向開始滲透;孔隙水流動后，造成周邊孔隙水壓力低的土體整體方向性位移、隆起。如周邊有已建建(構(gòu))筑物，則會對已建建(構(gòu))筑物造成變形開裂、不均勻上浮等現(xiàn)象。主要表現(xiàn)為地表和墻體開裂;建筑物不均勻上浮、傾斜;地下管線破裂等。

根據(jù)現(xiàn)場勘察，本樁基工程北面有馬路主干道及其配套綠化區(qū)域;南面有水景公園，東南面為圖書館及其配套設(shè)施，東北面為大型廣告牌。管樁為擠土成型樁，施工時會產(chǎn)生擠抬土現(xiàn)象。擠土將對周圍已建建(構(gòu))筑物產(chǎn)生影響，影響范圍為樁長的1．5倍;其中樁長1倍半徑范圍內(nèi)影響較大。本工程管樁入土深度為38 m左右，擠土影響范圍較大的預(yù)計在46 m左右。施工期間為臺風(fēng)多發(fā)季節(jié)，大型廣告牌基礎(chǔ)埋深較淺，容易產(chǎn)生安全隱患;廣告牌外側(cè)道路上的管線分布密集;東面圖書館及其配套設(shè)施距離樁位最小距離為2．6 m;以上位置估計都要進(jìn)行防護(hù)。如果需要對已建設(shè)施進(jìn)行保護(hù)，特別是東面為圖書館及其配套設(shè)施、大型廣告牌，則靠近已建建(構(gòu))筑物46 m左右范圍的管樁，都需要采取措施，釋放應(yīng)力，以緩解管樁施工產(chǎn)生的擠抬土對周邊已建建(構(gòu))筑物的影響。

在需要保護(hù)的已建建(構(gòu))筑物靠近管樁施工一側(cè)鉆一排應(yīng)力釋放孔，切斷孔隙水壓力的釋放，以達(dá)到保護(hù)已建建(構(gòu))筑物的目的。估算需要釋放的擠土量約為6 800 m3。暫定施工應(yīng)力釋放孔共計284根，有效孔深25 m，取土量為3 568．5 m3。釋放孔孔內(nèi)安放鋼筋籠，鋼筋籠周身綁扎毛竹片，以防止周邊土體進(jìn)入釋放孔內(nèi)，達(dá)到長期釋放孔隙水壓力的目的，減少現(xiàn)場取土量。同時采取以下設(shè)計和施工措施以減小擠土量:1)距周邊建筑15 m左右范圍內(nèi)的預(yù)制樁均改為鉆孔灌注樁;2)采用在距相鄰建筑物4 m處開挖2．5 m深，1 m寬應(yīng)力釋放溝，以減少地基淺層土體的側(cè)向位移對相鄰淺埋式建筑物(和地下管線)的差異變位的影響;3)合理安排打樁順序，應(yīng)先行施工鄰近建筑物的最外側(cè)30根樁，從鄰近建筑物處逐步向后施工;4)在鄰近建筑物處施工時，控制每天的打樁數(shù)量，以使土層中的應(yīng)力能夠逐步得到釋放;白天打樁引起的土體位移增加值會在夜晚停歇時有約25%的回落，如夜晚繼續(xù)打樁，擠土效應(yīng)引起的土體水平、豎向位移會一直增加不回落。因此，應(yīng)避免24 h不停歇的打樁安排;5)加強(qiáng)監(jiān)測，做好對鄰近建筑物的沉降及裂縫的監(jiān)控工作，如有異常時則需采取調(diào)整打樁順序和延后打樁時間等措施，必要時拍好照片。

3．4 應(yīng)力釋放孔施工機(jī)械選擇及施工順序

圖書館圍墻外1 m～2 m，呈一字形鉆一排應(yīng)力釋放孔。應(yīng)力釋放孔孔徑800 mm，孔深25 m，間距1 000 mm。大型廣告牌以內(nèi)2 m，呈一字形鉆一排應(yīng)力釋放孔。應(yīng)力釋放孔孔徑800 mm，孔深25 m，間距2 000 mm。應(yīng)力釋放孔采用鉆孔灌注樁施工，將場地內(nèi)土體利用鉆頭切成泥漿，形成一個豎向應(yīng)力釋放孔，應(yīng)力釋放孔上部挖一條1．5 m寬，1．5 m深的防震溝，應(yīng)力釋放孔采用跳打方式施工。

針對本工程的特點，施工前具體研究地層的特征和鉆進(jìn)的特點，在施工中采取跳打及相應(yīng)的應(yīng)對措施，對可能發(fā)生的問題防患于未然。鉆孔樁施工采取正循環(huán)鉆進(jìn)原漿護(hù)壁成孔、清孔的施工工藝。

通過以上的設(shè)計和施工措施，至本工程樁基施工完畢后長時間觀測未發(fā)現(xiàn)對周圍的建(構(gòu))筑物產(chǎn)生大的影響，達(dá)到了預(yù)期效果。

4 結(jié)語

1)由于本工程屬于軟土地基區(qū)域，周邊環(huán)境異常復(fù)雜，通過采用應(yīng)力釋放孔的專項施工措施，經(jīng)檢測該方案措施達(dá)到了預(yù)期中的效果，是有效可行的。2)應(yīng)力釋放孔是解決軟土地基擠土效應(yīng)有效的方法，但應(yīng)注意要充分進(jìn)行專家論證并形成周密的專項施工方案，在壓樁過程中應(yīng)嚴(yán)格按照該施工方案施工，先施工應(yīng)力釋放孔后靜壓樁，嚴(yán)禁為了抓工程進(jìn)度而先靜壓管樁。3)檢測作為信息化管理施工的主要手段，在嚴(yán)格按照專項施工方案施工的同時，應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測并及時將檢測結(jié)果反饋給施工單位和建設(shè)單位，如若發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)立即聯(lián)系有關(guān)單位采取有效可行的措施，而不是盲目地繼續(xù)施工，從而有效的實現(xiàn)信息化管理。

［1］唐彤芝，趙維炳．基于圓孔擴(kuò)張理論的CFG樁成樁效應(yīng)計算分析［J］．水運工程，2005(4):17-21．

［2］李月健，陳云敏．粘性土地基中群樁施工產(chǎn)生土體內(nèi)的位移場［J］．建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報，2001，22(3):88-91．

［3］王興龍，陳 磊，竇丹若．打樁擠土的現(xiàn)場試驗研究及土體位移的計算公式［J］．巖土力學(xué)，2003(S2):92-94．