1预应力混凝土管桩施工的挤土效应概述

 

　　静压法预应力混凝土管桩施工属是采用挤土的方法使桩下沉，往往由于沉桩时使桩四周的土体结构受到扰动，改变了土体的应力状态。相当于桩体积的土体向四周排挤，使周围的土受到严重的扰动。

 

　　主要表现为径向位移，桩尖和桩周一定范围内的土体受到不排水剪切以及很大的水平挤压，致使土体中超空隙水压力升高造成土体破坏。未破坏的土体也因超空隙水压力的不断传播和消散而蠕变，产生较大的剪切变形，形成具有很高空隙水压力的扰动重塑区，并且大大地降低了土的不排水剪切强度，使桩周邻近土因不排水剪切而破坏，造成与桩体积等量的土体在沉桩过程中向桩周发生较大的侧向位移和涌起。至于地面以下较深层的土体在覆盖土层的压力作用下未能向上隆起，就向水平方向挤压。

 

　　由于群桩施工中的叠加作用，使已打入完成的邻近桩和土体产生较大侧向位移和上浮。桩群越密桩基面积越大，地基的软弱土层越厚和含水率越高，土的位移就越大，造成地面隆起就越高，已打入完成的桩也因向上位移土的摩擦力带动向上浮起造成桩的严重质量后果。

 

　　2预应力混凝土管桩施工的挤土效应产生的负面影响

 

　　预应力管桩为挤土型桩，沉桩使桩周土体结构受到扰动，改变了土体的原始应力状态，产生挤土效应，如施工安全措施不严密，其施工可能会给周边环境造成一定程度的影响，影响的大小主要取决于管桩规格、地基土性状、压桩速率、压桩施工流水方法以及周围建筑物距离等。主要表现在以下几个方面：①压桩使土中产生超静孔隙水压力，造成土体破坏，或者向远处传播，造成周围一定距离的土体垂直隆起和水平位移。②压桩时桩周土被压密或挤开，使土体产生水平位移和竖向隆起，可能造成邻近已压人的基桩产生上浮、偏位、桩身翘曲折断等，也可使邻近建筑物破坏、管线断裂、道路损毁等。③压桩过程中桩周土体被剧烈扰动，土的原始结构遭到破坏，土的工程性质发生改变。④压桩后桩周土体中超静孔隙水压力会缓慢消散，土体发生再固结，可能使桩侧受到向下的负摩擦力的作用，周围环境的变形会有一定程度的恢复。

 

　　3防止预应力混凝土管桩施工的挤土效应的措施

 

　　3.1合理安排打桩顺序由于饱和黏性土体中打桩时对土体的挤压造成土体位移较大，且范围广，尤其是大片密集桩群，且桩群越大越密积聚的孔隙水压力越大，土体位移也越大。实践及经验表明：挤土影响的方向基本上与沉桩施工方向是一致的。沿打桩推进的前方，孔隙水压增高，土位移亦大，所以打桩时有目的先施工最靠近建筑物一侧的边排桩，使得先压的桩形成一道“封闭”，形成一道土屏障，再向空旷区推进。在各种防护措施中，打桩流水是最为实用的一种。必要时采取间隔打桩施工，只要能保证周边环境安全，就赢得了工期。

 

　　3.2严格控制打桩速率打桩速率指压桩速率和每天打入根数两方面意思。实践证明，控制打桩速率对于保护邻近建筑物和地下管线不受损害非常关键，施工过程中必须充分认识到严控打桩速率的必要性。饱和黏性土体中大片密集桩群施工时，一般沉桩初期，每台桩机每天沉桩数量不宜超过8根，以后宜控制在6根左右，这样的沉桩速率对周围环境的影响很小。具体数量要根据工程的地质条件及施工区域周边房屋及管线情况而定，也不能一概而论。

 

　　3.3设置应力释放孔设置应力释放孔是最常见的防挤土措施。由于沉桩数量每天逐步增加，孔隙水压力逐步增大，使土体产生流塑现象。为降低地基中的地下水位或改善地基的排水特征，减少和加快消散沉桩引起的超静孔隙水压力，使土体位移减少，此时在各个沉桩区的外围进行预钻孔，构筑砂井或碎石桩。释放孔径一般为400～500mm，孔距为1m，孔深视桩长等而定，孔内灌黄砂或小碎石。应力释放孔一般布置在浅层导沟内。

 

　　3.4设置应力释放排墙应力释放排墙是连续设置的地下泥浆墙，常规做法是在平行保护对象方向上挖设导沟，成槽(孔)机械带水把原状土搅成泥浆，进而形成泥浆深槽。由于防挤墙中的饱和泥浆一定程度地防止管桩施工时产生挤土效应，泥浆在三个月内不易固结，因此在整个施工过程中起到保护周边建筑及管线的作用。泥浆槽深度视桩长等情况而定，宽度700～900mm。

 

　　3.5建立完备的监测体系施工场地周边环境复杂时，必须进行打桩监测，压桩施工前建设单位先委托具有相应资质的监测单位根据项目特点编制监测方案，为打桩施工提供指导。打桩监测一般监测地表建筑(构筑)物及管线道路等周围环境的沉降位移、土体的超静孔隙水压力、土体深层水平位移(测斜)等。

 

　　施工时要求监测单位按照规定的检测频率进行况而定，也不能一概而论。监测，必要时再适当加大频次。监测数据作为控制压桩流程和沉桩数量的指导依据。

 

　　3.6采取其它必要的工程防护措施其它工程防护措施包括：袋装砂井或塑料排水板、防挤沟、预钻孔取土沉桩等。

 

　　3.7注意事项①沉桩施工时必须严格按照制定的打桩和防挤土方案实施。②做好必要的监测工作，一切沉桩施工都要以此为前提。

 

　　4结语

 

　　综上所述，只有充分全面地考虑到预应力混凝土管桩施工的挤土效应产生的负面影响，针对实际案例制定详细合适的施工方案，才能最大程度地减小负面效应所带来的经济损失，降低事故发生率，保证施工质量。

 

　　参考文献：

 

　　[1]龚晓南.土的塑性力学[M].杭州：浙江大学出版社，2007.

 

　　[2]胡中雄.土力学与环境土工学[M].上海：同济大学出版社，2006.

 

　　[3]黄院雄，许清侠，胡中雄.饱和土中打桩引起桩周土体的位移[J].工业建筑，2008(1).

 

　　[4]杨林，王军.建筑打桩对环境的影响及防治措施[J].江苏建筑，2009(2).

 

　　[5]卞立民，徐海波，徐建平.沉桩挤土效应研究综述[J].华中科技大学学报，2007(5).