1、1桩体施工过程中的环境岩土工程问题【摘要】本文在概述环境岩土工程研究现状的基础上以碎石桩施工为切入点，较为详细的从土体性质变异、打桩挤土效应理论等方面分析了考虑施工作用影响的环境岩土工程问题，对环境岩土工程问题在桩体施工过程中的具体体现做了系统的分析。 【关键词】环境岩土工程，桩体施工，打桩挤土效应 【Abstract】Based on an overview of the environmental geotechnical engineering research present situation to gravel pile construction as the breakthrou
2、gh point， on the basis of detailed from the nature of the variation of soil and pile soil compaction effect theory is analyzed considering the construction effect in aspects of environmental geotechnical engineering problems， the environmental geotechnical engineering problems in the process of pile
3、 construction， concrete manifestation for the analysis of the system. 【Keywords】environmental geotechnical engineering，Construction of the pile，Effect in the pile Effect in the pile 1、引言 随着我国国民经济的快速增长，未来若干年，国内城市建设规模依2然呈现扩张态势，研究城市施工影响的环境岩土工程问题是迫切并具有现实意义的。工程建设活动如打桩、强夯、基坑开挖和盾构施工等对周围环境的影响；过量抽汲地下水引起的地面沉降
4、等等。有关这方面的问题，统称小环境问题。在施工过程中会引起周围土体应力状态的改变、结构的变化、土体的变形、失稳与破坏，从而造成工程事故，给工程建设和周围环境带来很大危害。在确保工程建设自身安全的同时如何顾及周围土体介质与构筑物的稳定，这一属于环境岩土工程的问题越来越引起人们的重视，而国内对这一问题的研究相对比较欠缺。 2、环境岩土工程问题的国内外研究现状 环境岩土工程涉及气象、水文、地质、农业、化学、医学、工程学等诸多学科，是岩土力学与环境科学密切结合的一门新学科，它主要是应用岩土力学的观点、技术和方法为治理和保护环境服务。国际环境岩土工程的研究重点在废弃物填埋场及污染土处理的相关内容上。国外
5、对小环境岩土工程现阶段的研究主要集中于垃圾土、污染土的性质、理论与控制等方面。国外学者不仅在理论、技术上重视环境岩土工程的研究，而且在保护环境方面也做了大量的工作。为了保护人类的生活环境，制定了很多保护环境的法律和法规。 20 世纪 80 年代末，国内学者开始关注环境岩土工程问题。也开始研究土体受施工扰动影响后的各种性能表现，但是研究深度还远远不够。土体受施工扰动的主要表现，包括土体的应力状态和应力路径的改变、土体的工程性质的变异等。研究城市施工影响的环境岩土工程问题，一方面，应在理论上对施工作用影响的环境问题进行研究；另一方面，应3研究减少环境影响的施工工艺、设备。 3.施工过程中的环境岩土
6、工程问题 3.1 打桩施工作用下土体性质的变异 在打桩施工过程中，桩周地表土体隆起，桩周土受到强烈的挤压扰动，土体结构破坏，严重时可以引起场地表面和建筑物不同程度的损伤与破坏，对人的身心健康造成危害。在地表附近，桩周土体产生一定的隆起变形，土体由原状土变为扰动土；在靠近桩底部，由于桩体贯入过程中的挤压冲击作用，产生挤压应力，形成动态塑性扰动，出现较大的竖向变形。 3.2 打桩施工作用下土体应力的变化 对于打入桩和压入桩来说，成桩过程中均产生挤土效应，就会造成桩周土体产生较大的应力增量，使得桩周土体的应力状态变得非常复杂。胡中雄等对饱和软土地区的打桩挤土效应进行了研究；徐建平和周健等对在饱和软粘
7、土中压入单桩和双桩时的挤土效应进行了模型试验研究，并利用有限元法对单桩和群桩的挤土效应进行了数值分析。 单桩挤土效应采用小孔扩张的弹塑性理论进行分析，桩土界面上的压力 Pu 为： 其中：Cu-土的不排水抗剪强度，KPa； E -土的弹性模量，KPa； -土的泊松比。 在打桩过程中，不同深度侧向挤压应力随着桩体的贯入深度发生变化，在桩体贯入深度内，侧压力基本呈线性变化。打桩结束后，随时间4的变化侧向挤压应力趋于稳定，沿深度基本呈线性变化。侧向挤压应力沿径向呈指数衰减，在距桩周 2d 范围内衰减很快；在距桩周 3d 范围外，侧向挤压应力衰减较慢；在距桩周 5d 范围以外，侧压力基本为静止压力。打桩
8、产生的挤土效应对周围土体不仅产生侧向挤压变形，而且产生竖向变形。 3.3 打桩对周围土工环境的扰动影响 在饱和软粘土中沉桩，桩表面周围土体中产生很高的孔隙水压力，使得有效应力减小，导致土体抗剪强度大大降低，随着时间的推移，超孔隙水压力逐渐消散，桩间土的有效应力逐渐增大，土的强度恢复。在桩贯入土中时，桩尖周围土体被排挤，出现水平方向和竖直方向的位移，并产生扰动和重塑。有关研究资料表明：由沉桩而引起的地面隆起仅发生在距地表约 4d 深度范围内，在这一深度以下，土体的位移即桩底附近土体的位移仍受到桩尖的影响。 4.结语 随着我国国民经济的快速增长，城市基础设施建设进入了大发展时期，在城市中，特别是大、中城市，楼群密集，人口众多，各类建筑、市政工程及地下结构的施工尤其是打桩工程施工随着高层建筑的增多而更加频繁，而在打桩施工过程中会对周围土体的稳定性造成重大影响，受施工扰动影响，周围土体性质（下转 157 页）
