胡清華 鄭建軍 代國峰

(天津市勘察院，天津 300191)

1 擠土效應(yīng)產(chǎn)生的機(jī)理［1］

預(yù)制樁在沉樁過程中，由于樁的擠入作用，使樁周圍的土向四周排擠，從而受到嚴(yán)重的擾動(dòng)，主要表現(xiàn)為徑向位移，樁尖和樁周一定范圍內(nèi)的土體受到不排水剪切以及很大的水平擠壓，樁周土體接近于“非壓縮性”，產(chǎn)生較大的剪切變形，形成具有很高孔隙水壓力的擾動(dòng)重塑區(qū)，降低了土的不排水抗剪強(qiáng)度，促使樁周鄰近土體會(huì)因不排水剪切而破壞，與樁體積等量的土體在沉樁過程中向樁周發(fā)生較大的側(cè)向位移和隆起。在地面附近的土體是向上隆起，而在地面以下較深層土體，由于覆蓋土層壓力作用不能向上隆起，就向水平方向擠壓。由于群樁施工中的迭加作用，會(huì)使已打入樁和鄰近管線產(chǎn)生較大側(cè)向位移和上浮。樁群越密越大，土的位移也越大。

焊縫位置是預(yù)制樁的薄弱位置，其抗裂彎矩較樁身部位小，且焊縫位置易產(chǎn)生應(yīng)力集中。故在焊接質(zhì)量不良、擠土嚴(yán)重的地區(qū)，預(yù)制樁的焊縫位置是缺陷多發(fā)位置。

圖1 南港工業(yè)區(qū)某廠房樁基低應(yīng)變檢測波形曲線

圖2 濱海燃?xì)饽侈k公樓樁基低應(yīng)檢測變曲線

2 工程實(shí)例

南港工業(yè)區(qū)某廠房樁基(預(yù)制實(shí)心方樁:0.40 m×0.40 m×17.00 m)和濱海燃?xì)饽侈k公樓(預(yù)制實(shí)心方樁:0.45 m×0.45 m×19.00 m)，在低應(yīng)變檢測過程中普遍發(fā)現(xiàn)［2］，接樁位置有很明顯的同相反射波，如圖1 和圖2 所示，樁的焊接位置由于受到擠土效應(yīng)的作用而受到不同程度的傷害。

3 原因分析

根據(jù)兩個(gè)工程場地的勘察報(bào)告得知，接樁位置所處地層為全新統(tǒng)中組海相沉積層第二亞層，土質(zhì)特征為:淤泥質(zhì)粘土、粘土，呈灰色，流塑～軟塑狀態(tài)，有層理，含貝殼，屬高壓縮性土。局部夾粉土、粉質(zhì)粘土透鏡體。

上部土層為全新統(tǒng)中組海相沉積層第一亞層，土質(zhì)特征為:粉質(zhì)粘土，呈灰色，軟塑狀態(tài)，有層理，含貝殼，屬中壓縮性土。局部夾粉土、粘土透鏡體。

下部土層為全新統(tǒng)中組海相沉積層第三亞層，土質(zhì)特征為:粉質(zhì)粘土，軟塑狀態(tài)，有層理，含貝殼，屬中壓縮性土。各土層物理力學(xué)指標(biāo)對比表見表1，表2。

表1 各土層物理力學(xué)指標(biāo)對比表(一)

表2 各土層物理力學(xué)指標(biāo)對比表(二)

根據(jù)表1，表2 三土層的物理力學(xué)性質(zhì)對比，得知，接樁位置處于第二亞層的流塑～軟塑狀態(tài)淤泥質(zhì)粘土，屬高壓縮性土，而上下土層為軟塑狀態(tài)、中壓縮性的粉質(zhì)粘土，因此，樁土作用產(chǎn)生的基樁效應(yīng)使得第二亞層發(fā)生較大的水平位移，而焊縫位置是預(yù)制樁的薄弱位置，其抗裂彎矩較小，更容易產(chǎn)生應(yīng)力集中。加上場地群樁效應(yīng)，使得接樁位置出現(xiàn)焊縫開裂甚至脫焊等情況。

在場地邊緣位置，由于應(yīng)力向邊緣土體釋放，對樁的擠土效應(yīng)作用相對較小，使得接樁的焊縫位置受到的應(yīng)力也相應(yīng)減小，從而對焊縫的應(yīng)力破壞程度較小。如圖3 所示，南港工業(yè)區(qū)廠房，同一樁型在場地邊緣的樁基低應(yīng)變檢測曲線中焊縫位置只有輕微的同相反射波，波峰很小。

圖3 南港工業(yè)區(qū)某廠房樁基（17 m）低應(yīng)變檢測波形曲線

南港工業(yè)區(qū)廠房同時(shí)采用了預(yù)制實(shí)心方樁:0.40 m×0.40 m×17.00 m，采用兩段12 m 樁焊接，由于接樁位置在全新統(tǒng)中組海相沉積層第三亞層，屬軟塑狀態(tài)的中壓縮性土，擠土效應(yīng)產(chǎn)生壓力要小于第二亞層流塑～軟塑狀態(tài)、高壓縮性的土淤泥質(zhì)粘土，在低應(yīng)變檢測曲線中基本看不見焊縫位置的同相反射波，如圖4所示。

圖4 南港工業(yè)區(qū)某廠房樁基（24 m）低應(yīng)變檢測波形曲線

4 結(jié)語

為避免出現(xiàn)類似情況，由于軟弱土層擠土效應(yīng)使得接樁位置的焊縫開裂甚至脫焊，對工程質(zhì)量造成危害，應(yīng)注意以下幾點(diǎn):

1)避免在該土層(全新統(tǒng)中組海相沉積層第二亞層)接樁，設(shè)計(jì)時(shí)可考慮使用長樁，避免接樁或使接樁位置盡量避開該層高壓縮性土。

2)由于預(yù)應(yīng)力管樁混凝土強(qiáng)度高，適應(yīng)性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)定型化、工藝標(biāo)準(zhǔn)化，使用開口樁時(shí)擠土量比方樁小，且可貫入性好，施工速度快等優(yōu)點(diǎn)，可選用預(yù)應(yīng)力管樁代替預(yù)制方樁。

3)施工工藝的控制，合理選擇樁機(jī)、樁錘及樁帽，嚴(yán)格加強(qiáng)樁機(jī)性能監(jiān)控;合理安排施工順序，一般按照“由內(nèi)向外、先密后疏”的原則，即由中心向四周、先打較密的群樁，后打較疏的群樁;可選擇跳打的方式和控制每天的打樁數(shù)量;施工過程中可采取一定措施釋放土壓力［3］。

4)嚴(yán)格控制焊接工藝［4］，眾所周知，預(yù)制樁接頭質(zhì)量是樁身完整性和安全性的關(guān)鍵，焊接接樁施工是重點(diǎn)控制環(huán)節(jié)之一。焊接工人應(yīng)具有相應(yīng)的技術(shù)水平，所使用的焊條、焊接電流等均應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，必要時(shí)還需對焊縫質(zhì)量進(jìn)行超聲波探傷檢測。

5)注意開槽時(shí)土方開挖，全部成樁后，需滿足時(shí)間的條件才可以開挖，開挖過程中要注意土方車的碾壓和挖掘機(jī)對樁頭的碰撞。

6)加強(qiáng)對樁的檢測，確保樁的完整性和工程的質(zhì)量。

［1］吳丙同.預(yù)應(yīng)力混凝土管樁施工中擠土效應(yīng)現(xiàn)象分析和處理［J］.建筑安全，2009(7):61.

［2］JGJ 94—94，建筑樁基技術(shù)規(guī)范［S］.

［3］王建華，應(yīng)貢弟.預(yù)應(yīng)力管樁的擠土作用及其應(yīng)對措施［J］.浙江建筑，2002(5):78.

［4］胡云峰.多節(jié)預(yù)制樁接樁質(zhì)量問題的處理［J］.建筑技術(shù)，2006，37(4):55.