对建筑施工中静压管桩的挤土效应研究

【关键字】静压管桩施工；挤土效应；预防措施 

　　概述 

　　静压管桩属于挤土桩施工工艺，是利用静压桩机的自重和静压作用力，将管桩桩身压入土层结构持力层来完成桩基施工，其发展基础为预应力技术，随着混凝土配合比材料和蒸养方式的不断完善，高强混凝土的生产成为可能，大吨位静压机的出现将管桩施工作业的适用范围进一步扩大，但静压管桩在施工过程中会产生挤土效应，挤土效应对施工现场及周边环境会产生一定的影响和危害，故必须在建筑施工中对静压管桩的挤土效应进行分析和研究，进而采取有效的措施来减小挤土效应所带来的负面影响。 

　　1静压管桩施工中所带来的挤土效应分析 

　　静压管桩施工技术是采用静压方法将预应力空心圆筒构件压入地下，达到地基承载力效果的桩基处理技术。在沉桩的过程中，桩管的桩身在被压入地下时，需要克服压桩周边土体的侧向摩擦力和桩端阻力，这就容易造成在桩身四周的土体结构因受到压迫而产生冲剪破坏，导致土体原有的应力状态变为向周边方向挤压，产生超孔隙水压力现象。这种现象主要表现在土体结构向径向偏移，而桩尖和桩周一定范围内的土体受到不排水剪切和水平挤压，导致土体中超孔隙水压力升高而造成土体破坏，即便是未受到破坏的土体也容易因超孔隙水压力的影响而发生扰动变形，从而形成挤土效应。 

　　2静压管桩施工挤土效应对周边环境所造成的影响及危害 

　　静压管桩的施工与岩土环境、工程周围环境相互作用，经过对多个工程实例进行研究分析可以看到，挤土效应产生的作用力和影响范围是非常严重的，主要体现在以下几个方面：1）对周围建筑影响，在饱和的软土地区易产生场地隆起，如临近建筑基础埋深较浅或结构强度较差，将导致房屋开裂、变形、倾斜，危害建筑物安全。2）对变形敏感的临近地下管线的影响，如排水、供水、煤气、电讯管道等，容易引起爆裂、泄露等事故。3）对已完成工程桩的影响，会对已压入的管桩产生挤压，造成桩位偏移、桩身弯曲变形、因土层隆起还会破坏工程桩的端承力，直接影响建筑安全。4）土体本身应力变化的影响，土的原始结构会因压桩过程中的挤压、剪切、孔隙水的压力变化而产生破坏，偏离地质勘探时提供的数值，影响结构设计的准确性。 

　　3预防和降低静压管桩施工挤土效应影响的措施 

　　鉴于静压管桩施工中存在的挤土效应具有危害性，在工程施工前，应根据地质资料和相邻工程情况，制定具体施工方案，以预防或者降低静压管桩施工造成的挤土效应的破坏和影响。 

　　3.1优化管桩施工方案合理选择施工桩型 

　　根据工程施工现场的地质勘测资料，对施工场地应力的分布进行预测和勘探，合理选择和优化设计施工使用的管桩型号、管桩数量、管桩排布方式以及桩体的间距等。通过技术手段降低静压管桩施工引起的地基变形和超孔隙水压力。为缩小桩体的上浮几率，减小挤土效应的影响范围，应该对桩尖进行设计后再使用，尽量不选用开口桩进行沉桩施工，这一点尚未得到广泛重视，对开挖出的管桩桩身探查表明，管桩桩芯由于土质挤涨作用会导致桩身出现微裂，混凝土强度遭到破坏，管桩的使用强度已远远低于设计要求。工程桩试压后，如土质条件不适用管桩作业，要及时更换桩型。 

　　3.2科学沉桩，减少沉桩排土量 

　　在硬塑粘土或沙层密集的土层中沉桩时，可以配合使用预钻孔辅助压桩技术，该技术使用螺旋出土器对沉桩位置进行钻孔取土，然后再利用静压法进行沉桩，预钻孔的孔径应小于管桩桩径。该沉桩方式将排挤土桩转变为低排挤土桩，在尽可能减少沉桩过程中产生的过多排土量的同时还能够在桩基外适当位置开挖防挤沟，以减小表层土的平面位移。 

　　3.3在施工现场增配排水设施 

　　由于施工现场的地质结构无论土质结构如何，均含有一定的孔隙，具有不同程度的可压缩性。对于含水量较高、土体渗透性较低的粘性土地基，若在地基中设置合理有效的排水通道，帮助及时排除因压桩挤土而产生的孔隙水压力，能够有效减小桩管贯入阻力，提升土体的可压缩性，减少挤土效应所带来的冲剪破坏。 

　　3.4根据地基结构合理设置应力释放孔 

　　软土地基的地面结构承载力通常较小，静压管桩施工往往会对地面结构承载层形成一定的压应力，故可以在施工工地的沉桩范围内、沉桩范围外或者是被保护的建筑物地下管线附近根据需要设置一些钻孔，以缓冲和隔离挤土通道，减少土应力变化所再来的地基破坏。具体孔洞可以是孔，也可以在孔中填充松散材料。 

　　3.5优化压桩施工顺序 

　　对于桩基密集的施工区域应按工程要求，合理安排沉桩顺序及沉桩流向，通过先行施工的桩基构成遮点效应，有效消散后施工桩基的挤土应力；压桩时沿一定轴线方向施工，相对延长施工路线，采用承台间跳压措施或实行间歇压桩，延长孔隙水压力的释放时阅，减轻挤土应力的影响。 

　　3.6根据土质结构控制压桩施工速率 

　　静压管桩的施工过程中，压桩挤土量和压应力主要受压桩速率的影响，因此要在施工过程中根据实际情况控制单桩一次性压入时间和单位时间内的压桩数量，实现压桩速率的动态控制，以减少桩身上浮游移的几率。 

　　4总结 

　　随着静压管桩在建筑施工中的应用越来越广泛，需要我们结合实地情况对静压管桩的挤土效应进行分析和研究，为设计和施工提供依据，以保证建筑工程的地基施工的顺利进行。 

　　参考文献： 

　　[1]黄永平.浅谈建筑施工中静压管桩的挤土效应[J].中小企业管理与科技，2011（7） 

　　[2]李涛.对静压管桩在建筑施工中的技术分析[J].科技与生活，2010（13） 

　　[3]齐向东.浅议预防静压管桩施工中挤土效应影响的措施[J].建筑·建材·装饰，2012（5）