【摘要】文章首先闡述了靜壓預應力管樁施工擠土效應預防的意義，然后分析了預鉆孔對擠土效應的影響，最后對靜壓預應力管樁施工擠土效應的預防措施進行了探討。
一、前言
擠土效應預防措施是靜壓預應力管樁施工中重要的一個組成部分，靜壓預應力管樁施工的擠土效應及預防措施的應用不僅關系著施工需要，而且與工程的質量都是息息相關的。
二、靜壓預應力管樁施工擠土效應預防的意義
靜壓樁承載力高，成樁質量有很好的保證，而且施工的時候噪音和振動比較小，沒有泥漿污染環(huán)境，施工期短，沉樁速度快。由于具備了上述諸多的優(yōu)點，在江蘇、浙江、江西、陜西等軟土和濕陷性黃土分布較廣地區(qū)中常得到廣泛應用，取得很好的效果，有著很好的應用前景。
眾所周知，靜壓樁施工過程實際是一個擠土過程。特別是在飽和軟土地層打樁，由于土在瞬時擠壓力作用下的不可壓縮，導致樁周土體產(chǎn)生相產(chǎn)生相當大的擠壓應力，引起很高的孔隙水壓力，同時沿樁周的土體受剪切破壞，樁周一定范圍內的土體受到擾動產(chǎn)生變形。表現(xiàn)比較明顯的，一是地面隆起、二是土體水平位移。實踐表明，在擠土樁施工中經(jīng)常對周圍環(huán)境產(chǎn)生不利的影響，通常稱為擠土效應。擠土效應還與土質、沉樁速率、流程和跟沉樁點的距離等有關。
靜壓樁擠土效應的研究雖然開展較早，但由于沉樁荷載傳遞機理涉及因素復雜，如土的變異性，樁與土之間的接觸、滑移和摩擦效應，樁尖土體的壓密和開裂，其中包含幾何大變形、材料非線性及接觸非線性等一系列復雜的問題，目前尚難以從理論上得到有效的分析和解決。因此，靜壓樁沉樁機理及擠土效應研究，不但有利于提高理論上的認識，而且對于估計靜壓樁的施工影響和指導設計具有現(xiàn)實意義。
三、預鉆孔對擠土效應的影響
預鉆孔的參數(shù)是指預鉆孔的孔徑和孔的深度?？讖胶涂咨畹淖兓瘯苯佑绊戇@種措施的效果。通常采用的預鉆孔直徑不大于樁徑的2/3，深度亦不大于樁長的2/3，當然這些限制條件可以根據(jù)具體的工程情況做一些改變。
1、預鉆孔徑對擠土效應的影響
預鉆孔情況下，水平與豎向位移場沿著水平方向的變化規(guī)律和無預鉆孔情況相一致，即隨著徑向距離的增加，其位移量逐漸減少。水平或豎向位移的大小是隨著預鉆孔徑的增大而減少的，但隨著徑向距離的增加，不同的預鉆孔徑產(chǎn)生的位移量差值越來越小。但相同預鉆孔徑在地表面產(chǎn)生的擠土位移量是近似一致的。相同的預鉆孔半徑下，預鉆孔深度越大，減少遠場擠土效應的作用就越明顯。
2、預鉆孔深度對擠土效應的影響
在同樣的孔徑情況下，在最淺預鉆孔深度范圍內（0-5m）的位移基本是一致的。但超過此深度時（5-12m），所產(chǎn)生的水平位移場有明顯的差別。即預鉆孔深度越大，所產(chǎn)生的水平向擠土位移越小，但豎向擠土位移的差別不是很大。這可能是由于在深層土體中沉樁引起的豎向位移量較小，從而造成不同預鉆孔深度在豎向位移場方面的差異較小。在預鉆孔徑較小時，預鉆孔深度的大小對擠土位移改變量影響不是很大。但當孔徑達一定值時（120mm），預鉆孔越深，其影響的深度也就越大，即減少的位移量就越多。但是，這只限于水平向位移，而對豎向位移改變量的大小沒有什么影響。
由此可見，預鉆孔的孔徑和孔深是影響擠土效應的重要參數(shù)，二者的結合會更有效地減少擠土效應的廣度和深度。
四、靜壓預應力管樁施工擠土效應的預防措施
1、樁基礎方案選擇
在工程設計時，可以選擇沉樁擠土影響小的樁基礎方案。因為樁基礎的形狀會對土體位移分布產(chǎn)生較大影響。比如樁群形狀如果不規(guī)則不對稱，產(chǎn)生的側向位移會更大；樁基內部如果存在高差，較低區(qū)域的隆起位移會增加而較高區(qū)域的反而會減少等。
2、采用疏樁設計
疏樁設計是指把建筑物按傳統(tǒng)樁基設計確定的樁的數(shù)量與間距進行精減、疏布，來提高單樁的有效承載力，并發(fā)揮樁間土的承載力來補償樁基，即上部荷載不再全部由樁承擔而是由樁與樁間土共同來承擔。
3、預鉆排水孔
在樁基施工區(qū)域周邊鉆雙排孔，孔深根據(jù)飽和土層而定，孔徑可為250mm，孔距500mm左右。鉆排水孔的作用是疏排孔深范圍內的地下水，降低孔隙水壓力，達到減小土體位移的目的。
4、設置防擠溝
為減小樁群對周圍環(huán)境的影響，可在樁群與可能受影響建筑物之間開挖防擠溝，其寬度一般采用1.2～2.5m這種方法只能消除對土體淺層擠壓作用，對于減少地面表層的位移效果較好，無法隔斷深層擠土作用。
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在實際壓樁過程中，應該控制每天的最多沉樁數(shù)目；每天進行測斜和水平位移測試。如果發(fā)現(xiàn)位移量較大則應立即減少沉樁數(shù)目；合理控制沉樁速率，使土體有足夠的時間釋放內力。
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在實際壓樁過程中，應該背離建筑物沉樁，因先壓樁有“遮簾”作用，可削弱后排樁的擠土效應。
（三）鉆孔取土
由于淺層擠土效應比較明顯，因此采用鉆孔取土來減少擠土效應。鉆孔的直徑略小于樁徑，深度可取樁長的三分之一。
（四）設置鋼板樁隔障
在壓樁流水的垂直方向設置一排鋼板樁，能大大減少建筑物所在土體的位移，這就相當于在擠土方向上置設了一個防擠土的隔障。
?。ㄎ澹┰O置排水砂井
砂井可為超孔隙水壓力消散提供排水通道，加速其消散，使塑性區(qū)內土體產(chǎn)生體積壓縮。目前常用砂井深度一般為10m左右，間距為1.5～2.0m，井徑0.4m，在沉樁區(qū)四周一般設置2或3排。
?。┰O置應力釋放孔
應力釋放孔分為場地外圍鉆釋放孔和場地內鉆釋放孔兩種。場地外釋放孔通常是在圍護一側先鉆一些500～800mm的鉆孔，并用鋼筋籠加上竹片護住孔壁，當沉樁向場地外圍擠土擴張到達孔附近時，因孔中應力很低，流變的軟泥優(yōu)先擠入孔內，吸泥設備及時將軟泥排出孔外，從而阻止軟土向場外擴張，保護了鄰近建筑物和管道。
（七）設置壓樁的角度
在壓入后一根樁時，其受到前面樁產(chǎn)生擠土效應的水平力和力矩共同作用下，的摩擦樁﹑的端承樁以及的嵌巖樁任意深度的樁身水平位移﹑轉角。
5、施工后的補救措施
為保證樁的正常使用，完工后擬采用壓密砂樁進行樁位的糾偏和采用樁機復壓對樁頂標高的控制并對場地進行加固處理。先在場區(qū)進行實驗，初步選定砂樁直徑377mm，長度7.5mm。單根砂樁塑性區(qū)范圍R=1.2m，塑性區(qū)邊界位移u=10.46mm，預制樁中心位移17.6mm.若按樁距700mm，排距700mm，布置三排樁?？梢姡谝慌趴僧a(chǎn)生84mm的反向位移，第二排可產(chǎn)生56.5mm的反向位移。
6、靜壓樁的擠土效應
通過理論分析、數(shù)值模擬、工程經(jīng)驗三個方面分析沉樁，從而對靜壓樁的設計和施工兩個方面提出相應處理預案，主要結論如下：a）施工前，可以選擇沉樁擠土影響小的樁基礎方案，如規(guī)則對稱的莊群形狀、樁基內部設置合理高差等。盡量采用疏樁設計，預鉆排水孔和開挖防擠溝都可有效降低擠土效應。b）施工過程中，控制壓樁速率、合理安排壓樁順序、采用鉆孔取土、設置鋼板樁隔障、設置排水砂井、設置應力釋放孔均可降低壓力，減少擠土效應。其中設置壓樁的角度，由理論分析猜測得出，目前尚無實用于工程實踐中。c）施工后，采用壓密砂樁進行樁位的糾偏和采用樁機復壓對樁頂標高的控制并對場地進行加固處理。
五、結束語
隨著靜壓預應力管樁施工的不斷完善，擠土效應及預防措施的應用將會得到更多管理者的重視，在施工技術不斷完善的背景下，靜壓預應力管樁施工的擠土效應及預防措施將會發(fā)揮著越來越重要的作用。
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