1、浅谈静压预制桩挤土效应的现场监测与分析摘要: 根据在浙江省宁波市某静压法沉桩施工现场所监测的地基土位移数据, 定量分析比较了控制施工进度、设置应力释放和排水深孔等工程技术措施对减轻饱和软粘土地基沉桩挤土效应的有效性, 并初步提出了现场地基土位移及其变化速率的监控标准。 关键词: 静压预制桩; 挤土效应; 现场监测; 防护措施 中图分类号：TU74 文献标识码： A 静压预制桩由于具有施工工期短、质量较直观以及施工过程震动小、低噪声、无泥浆污染等优点,在软土地区城市建设中应用已相当广泛。 但是, 薄壁预制管桩施工实际上是一个挤土过程, 特别是在饱和软粘土层中打桩, 由于土在挤压力作用下的短时不可
2、压缩性, 桩周土体将遭受相当大的挤压应力并引起很高的超静孔隙水压力, 继而在相当大的范围内引起地基竖向和水位移。 实践表明, 在静压预制桩施工过程中会经常对周围环境产生不利的影响, 出现令工程技术人员颇为头痛的打桩挤土效应,所以打桩时通常采用间隔跳打的方式。预制桩在压入饱和软土层的过程中所产生的挤土效应对工程环境的影响相当严重, 主要表现在以下4 个方面: 沉桩时桩周土体被挤裂; 沉桩使桩周土体中的应力状态发生改变; 沉桩过程中桩周土体被重塑和扰动, 土的原始结构遭到破坏, 土的工程性质与沉桩前相比有很大的改变; 沉桩后桩周土体再固结, 可能使桩侧受到负摩阻力的作用 1 。 另外, 沉桩产生的
3、土体挤压与超静孔隙水压力还将使已施工就位的桩产生水平位移和上浮, 继而造成桩基质量事故。对施工场地周围环境, 挤土效应往往会引起建筑物开裂、倾斜、道路路面损坏、水管爆裂、煤气外泄等一系列严重后果 2 。这些问题相当复杂, 目前尚难以从理论上得到有效的分析和解决。因此,为了监控挤土效应的危害程度,研究现场跟踪监测和有效的防护技术是非常必要的。本文介绍在浙江省宁波市某工程现场进行的预制管桩施工监控技术与效果分析。 1 现场监测与分析方法 拟建工程项目为安居房工程，位于宁波市西侧，该工程为一个三十七栋的住宅小区，整体小区内的房子以预应力管桩做基础。场地西部有一已建泵房，且拟建 1#楼、2#楼、3#楼
4、以及会所的工程桩为预应力混凝土管桩，其中 1#楼、2#楼及 3 楼为 400 预应力混凝土管桩，分布较密，桩长 38 米；会所工程桩为 500 预应力混凝土管桩，基本为 2 桩承台，桩分布也较密，桩长 42 米。根据浙江省工程勘察院岩土工程勘察报告提供的工程地质勘察报告，场地的浅层地层如下： 1a 层：杂填土。结构松散，土质不均。层厚 0.203.2m，全场分布。1b 层：粘土。高压缩性土，性质较差。层厚 0.601.9m。 2a 层：淤泥质粘土。高压缩性。层厚 1.003.40m，全场分布。 2c 层：淤泥质粘土。高压缩性，性质较差。厚度 14.0018.50m。 2d 层：淤泥质粘土。高压
5、缩性。层厚 2.208.60m，全场分布。 4a 层：淤泥质粘土。高压缩性。层厚 2.7017.80m，全场分布。 4b 层：粉质粘土。高压缩性。层厚 0.906.70m，约 1/3 场地分布。4b 层: 淤泥质粉质粘土。高压缩性，性质较差。 5a 层：粉质粘土。中压缩性，性质较好。层厚 0.908.50m。 5b 层：含粘性土粉砂。土质不均一，性质较好。层厚0.612.50m。 5b 层：粉质粘土夹粉砂。土质不均一，性质较好。层厚2.26.70m。 2 工程实例中的现场测点布置 施工场地与相邻的建筑物及道路、地下管道和抽水泵站非常接近，为了保证在打桩施工中不致使它们因挤土效应而产生较明显的损
6、害, 在施工过程中进行跟踪监测并采取若干预防措施是非常必要的。 监测点与预防措施平面布置对于地面隆起的监测, 采用已经稳定的老构筑物作为辅助水准基点。 辅助水准基点距离打桩施工平面范围足够远并且不受车辆震动、压桩机震动、水位变化等的影响, 基本符合稳定、可靠的原则。为了正确、全面、及时反映施工场地周围的隆起变化情况, 我们沿着施工场地四周, 在相邻建筑物的墙根、道路转角处以及污水管渠顶面沉降缝两侧等变形敏感部位布置 24 个水准测点, 进行地面隆起量的监测。对于土体水平位移的监测, 根据土层特性和埋管技术条件, 取深度 30m 处的较硬土层作为测斜基点, 所测结果将是各深度土体关于此点的相对水
7、平位移。 在综合考虑了防护对象、桩位、桩数以及桩长、土层特性等因素后, 共计埋设 7 根测斜管进行场地周围地基土体水平位移的监测。 图 1 监测点及防护措施平面布置示意图 3 现场监测数据分析 为初步了解工程中的地基位移变化沉桩速率时间的变化规律, 本文分析了 2、3 测孔的实测深层水平位移。如图 1 所示, 2 孔和 C6 点分别离会所楼边桩约 4m 和 6m,而 3 孔和 C5 点分别离 1#房约 5m 和 7m。 表2 给出了 9.29-10.9 日离 2 测孔 20m 范围内沉桩施工的记录, 其中每日沉桩施工时间是 6:00 22:00,而地面隆起量和深层水平位移观测时间分别7:30
8、8:30 和 9:30 11:00。 日期 沉桩数 1 号孔位移 2 号孔位移 3 号孔位移 4 号孔位移 一楼 会所 合计 当 日 累 计 当 日 累 计 当 日 累 计 当 日 累 计 9.29 2 6 8 0.9 0.9 1.4 1.4 2.3 2.3 0.8 0.8 9.30 6 6 12 15.1 16.0 4.1 5.5 5.7 8.0 3.6 4.4 10.1 6 6 12 10.2 6 6 12 2.1 18.1 5.1 10.6 0.5 8.5 2.3 6.7 10.3 6 6 12 7.2 25.2 7.7 18.4 11.1 19.6 4.7 11.4 10.4 12 6
9、 18 1.2 26.4 1.1 19.5 0.2 19.8 4.8 16.2 10.5 12 6 18 0.8 27.2 2.8 22.3 1.4 21.2 0.6 16.8 10.6 12 6 18 4.5 31.7 1.5 23.8 10.9 32.1 4.6 21.4 10.7 4 4 8 4.1 35.8 6.0 29.8 2.9 35.0 7.9 29.3 10.8 4 1 5 2.6 38.4 3.3 32.8 3.9 38.9 1.9 31.3 10.9 6 6 12 3.2 41.6 7.1 39.9 4.2 43.1 1.2 32.5 表 2 离 1、2、3、4 测孔 20
10、m 范围内的打桩数 由表 2 所示的现场施工和监测数据表明, 在日沉桩数量相差不大的情况下, 后期施工时引起临近地面的位移速率明显地较初期的高。在停止沉桩后, 地基土的深层水平位移并未较快地出现回弹减小现象, 且最大水平位移在大多情况下可能因土体渗透系数很小、超静孔隙水压力难以较快地消散而发生在地表附近。后者意味着, 在一定深度范围内, 采用挖沟方式来隔离和避免地下管线和浅基础等遭受由地基土位移产生的推力作用是有益的。 （A）设置应力释放孔前（B）设置应力释放孔后 图 32 测点处地基水平位移深度关系变化曲线 （A）设置应力释放孔前（B）设置应力释放孔后 图 43 测点处地基水平位移深度关系变
11、化曲线 以上这些现象说明, 在沉桩施工一段时间后, 当施工场地及其周围的地基土已经发生明显的位移时, 减少日沉桩数和加强现场监测是防范施工挤土效应事故的两项十分重要的工作, 且若仅通过控制沉桩速率或进度来减小周围地基土位移的发展, 则桩基工程施工将远不能按原计划完成。 4 结语 饱和地基中的沉桩挤土效应是一个很复杂的课题, 近期尚难以通过理论分析的方法加以圆满地解决。 因此, 进行现场跟踪监测与控制具有重要的实际技术与经济价值。在本工程实例中, 由于采用了较为合适的现场监测和多项技术措施, 沉桩施工场地四周建筑物的不均匀变形量、变形速率等均控制在事先约定的范围之内而未受到明显的损害, 因而取得了预期的工程监控效果。 参考文献: 1龚晓南, 李向红.静力压桩挤土效应中的若干力学问题. 2胡中雄.土力学与环境土工学M.上海: 同济大学出版社, 2010. 3王锺琦, 孙广忠, 刘双光, 等.岩土工程测试技术M.北京: 中国建筑工业出版社, 2011. 4张庆贺, 柏炯.沉桩引起环境病害的预测和防治J.
