浅谈打桩挤土效应及其防治措施

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浅谈打桩挤土效应及其防治措施

贾炳泉

天津市博川岩土工程有限公司，天津 30000

摘要：预应力管桩打桩过程中的打桩挤土效应，严重制约了预应力管桩的适用范

围，因此需要进一步加强研究，采取有效的措施进行防治，从而确保工程顺利进行。基于此本文分析了打桩挤土效应及其防治措施。

关键词：打桩挤土效应；防治措施；注意事项 中图分类号：TU753.3 文献标识码：A 文章编号：1671-5810(2015)23-0211-01

1 打桩挤土效应的机理

1.1 动荷载作用下土的性能

桩打入黏土中，地基土的状态将主要从三个方面被改变；一是地基土的天然结构将被破坏，使预应力管桩周围的土体重塑部分结构改变；二是土的应力历史因为打桩而被改变，桩邻近土的应力状态也随之改变；三是土体随着打桩的进行受到急速的挤压，造成桩周土体中的孔隙水压力急剧上升，有效应力随之而减少。沉桩过后，由于上述三种作用的存在，使得桩周土（包括桩端土）的强度大为降低，但随着打桩后时间的不断增长，土的强度会随着粘性土不排水强度的触变回复和孔隙水压力的消散而增长。在黏性土中打桩易造成地面隆起。

管桩打入松砂中，由于打桩挤密了周围的砂土，而使得桩周土体强度提高，相反，对密实砂反而会降低桩周土体的强度，但两者都会使桩周土体中的孔隙水压力急剧上升，在重复大量的振动作用下，最坏的情况会造成桩周土体局部液化。

土的摩擦力、黏聚力、黏滞系数、孔隙比、相对密实度、强度等参数会随着打桩振动而出现不同的变化。

1.2 挤土效应及对周围环境产生的影响

管桩施工沉入地下时，桩身将置换等体积的土体，管桩施工过程实际是一个挤土过程，并对土体的天然结构、孔隙比进行破坏，在桩周产生相当大的挤压应力，引起很高的超孔隙水压力，引起沉桩周围一定范围内的地面发生竖向（隆起或下沉）和水平方向的位移，严重者可能造成先沉入桩，桩上浮、桩尖脱空（特别对于短桩）、桩接头拉断、桩位的偏移、桩身的翘曲、桩的折断等工程事故，极大地影响了单桩承载力。甚至导致邻近建筑物和构筑物产生裂缝、道路路面损坏、挡土结构及地下设施和管线的一定程度破损、边坡失稳等一系列事故。近十年来，国内外学者对沉桩引起的超孔隙水压力和位移进行了大量试验研究及测量，发现单桩压入时，土体中的超孔隙水压力随离桩中心的距离增大而快速减少，在粘性土中这一现象更明显，距离桩中心15倍桩径处的超孔隙水压力及距离桩中心12倍桩径处的水平位移均可忽略不计。

2 减少打桩挤土效应的措施 2.1 设计策略

在对一个工程项目进行初始设计的时候，便应该结合当地的地址条件，为其设置合理桩距，并尽可能选取疏桩设计的模式。在确定桩体之间的距离的时候，如果间距偏高，则能够明显减轻挤土效应，同时能够避免出现中部桩体下滑的现象，也可以显著降低建筑物裂缝的情况。而在疏桩模式的设计中，则在国家标准的限定中尽可能降低排桩密度，一层面能够显著节约工程的材料使用，另一方面也可以充分利用每一桩的承载力，同时有效地将应力传送至土地，可见通过疏桩模式的使用，能够充分统筹桩体之间的受力并将多余的力传导至地面，可以避免浪费承载力，也尽可能保护了地面，避免了施工所导致的地面起伏，减少了人力物力。

2.2 施工策略

2.2.1 设置合理工序

在进行压桩操作的时候，首先应把表层不纯的土石及时

清理干净，这可以让施工管桩地基牢固度更高，并且在一定程度上控制挤土效应的产生。设置合理的桩体下压次序也十分重要，能够决定管桩对地基的水压力，所以，在确定具体的施工方案时，应将环境影响考虑进来，施工时慢速压桩，并及时检测单个桩体的工程质量。合理工序是从中间到两边下桩，这样可以使桩体和建筑物的距离逐步加大，且处于保护周围建筑和地下各类管线安全的目的，在压桩次序的选择上应该遵循由近及远的原则。

2.2.2 限制沉桩速率

这个举措的目的是避免沉桩过快而导致孔隙水产生的压力在短时间内迅速攀升，同时也保护了周围土壤的破坏。在压桩具体速度的选择上，应以桩基质量为原则和标准，并避免对于周围环境的破坏，具体的速度则应结合工程本身的实际情况而决定，同时勘察周边的同类建筑作为参考和比对。通常来讲，桩体如果靠近建筑物则应逐步减慢压桩的速度，工作临近尾声也应减缓速度，目的是为超孔隙水的压力留有足够的消退周期，从而避免挤土效应。

2.2.3 设置应力释放孔

释放孔的目的是缓解和分担由于压桩而导致的应力，从类别上可以分成场外孔和场内孔。其中场外孔桐受是在施工围护部位提前钻直径在5m 左右的多个钻孔，同时以钢筋笼保护孔壁，在进而沉桩施工时，由于压力的作用，会向外围产生挤土效应，此时会有软泥进入释放孔里，采用吸取设备把软泥吸出，从而保护周边建筑和环境不受到破坏。此外，为了降低由于挤土效应产生的不平衡力，避免土地产生过大变形，可以适当多部署一些场外应力释放孔，在桩体数量偏多偏密处龙为如此，及时吸出孔中软泥，保护周边建筑稳定。此外还包括设置竖向排水路径、设置防挤沟及预钻孔取土等措施，均能够防止管桩对周边环境的破坏。

2.3 加强打桩挤土效应的监测

为了控制打桩挤土效应，减少打桩挤土效应对周围环境的影响，需要在打桩的过程中监测打桩挤土效应，具体主要监测挤土位移、孔隙水压力、地下水位，以及地面及房屋的沉降等内容，并将检测结果及时反馈飞设计等有关各方。提倡边打桩边监测，以监测结果指导打桩流程与打桩节奏。

总之，预应力管桩因具有施工简单快捷、低噪声、单桩承载力高、质量可靠、穿越土层能力强、单位造价低等诸多优点而得到了较为广泛应用，取得了良好的社会经济效益。但是，预应力管桩对周边环境造成的影响和破坏，应引起重视，施工时采取相应合理措施减缓或消除其不利影响，具有非常重要的意义。本文分析了打桩挤土效应及其防治措施，以期提供一些借鉴。

参考文献

[1]李育君. 浅谈建筑施工中静压管桩的挤土效应[J].民营科技，2012(6):334.

[2]刘霞. 管桩挤土效应的预防措施[J].港工技术与管理，2010(6):31-34.

[3]方伟江. 预应力管桩的挤土效应及预防措施[J].建筑，2011(24).

2015年23期 211