应力释放孔法保护静压桩施工周边环境的应用
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摘要：静压预应力管桩具有造价低、施工周期快、噪音小等诸多优点，近年来在实际工程中被广泛使用，但其对周边建筑物的挤土效应一直是施工中要注意甚至特别防范的问题；本文通过一个工程实例，采用施工应力释放孔措施解决挤土效应、保护周边建筑物取得良好效果，供类似工程项目参考借鉴。
关键词：静压桩挤土效应孔隙水压力应力释放孔土体侧向位移
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
在预应力管桩施工方法中，由于锤击法施工在环保等方面的缺点日益突出，而静压法具有施工工期短、质量稳定、承载力高、对桩身损伤小、穿透力强、低噪声、无震动、无污染、运输吊装方便等优点，近年来已得到广泛运用。
当地基土为深厚的软弱粘土或淤泥质粘土时，用预应力管桩作为建筑物的基础形式有非常优越的技术经济指标，但压桩过程会引起很高的土体侧向位移和孔隙水压力，由于其消散慢，随着沉桩数量的不断加大，土体侧向位移和孔隙水压力产生累积叠加，波及邻近范围的土体发生隆起和水平位移，对周边的建筑物及地下管线会产生不利的影响，必须采取必要的防护措施进行预防。
在浙江省杭州市某高层写字楼项目实践中，采用应力释放孔（毛竹笼）来消除静压桩引起的挤土效应，起到了非常好的实际效果。
工程概况
浙江省杭州市某高层写字楼项目位于杭州市江干区石桥路，项目总建筑面积56373.55m2，其中地上建筑面积51258.98m2，地下建筑面积5114.57m2。拟建工程主楼为18层办公写字楼，下设一层连通的地下室，基础形式为预应力管桩基础。桩基设计工程量及主要技术要求为：
（1）预应力管桩408根，基中承压桩302根，截面为φ500mm，桩长41.0m,型号为PHC-500AB125-15,15,11，预制混凝土强度等级为C80；抗拔桩106根，截面为φ500mm，桩长14.0m,型号为PC-500A100-14，预制混凝土强度等级为C80；
（2）两节桩间采用焊接连接方式，采用静压法沉桩进行施工；
（3）承压桩单桩设计承载力为2300kN，试桩极限值为4830kN，共3组；抗拔桩单桩设计承载力为-120kN，试桩极限值为-252kN，共3组；
（4）静压法沉桩终控标准：当压桩力为1.8~2.0Ra时，按设计桩顶标高控制；当压桩力大于 2.0Ra时，按桩身极限强度控制；抗拔桩按桩长控制；
（5）施工单位应根据岩土工程详勘报告和桩位图合理安排施工工艺，打桩顺序应先中间再两边呈之字形跳打，以免桩身挤土等带来的不利影响。
工程地质条件
根据勘察单位提供的地质勘察资料，各土层性质见表1
表1场区土层情况表
静压桩对周边环境的影响及保护方案
3．1、对周边环境的影响
在饱和软粘土地区进行静压桩施工，会引起很高的土体侧向位移和孔隙水压力，由于其消散速度慢，产生累积叠加，将波及邻近范围内的土体隆起和水平位移，对周围的建筑物及地下管线产生一定的影响，因此必须采取必要的防护措施。
3．2、保护方案
基坑东侧：距用地红线最近处约11.0m（到围护桩轴线距离，下同），用地红线以外为现状单层轻钢结构厂房，浅基础，设有行车。距基坑最近处约13.3m。基坑东侧地面下埋有雨水管，距基坑最近处约7.2m。
基坑南侧：紧贴用地红线，用地红线以南为在建的沿河绿化带，绿化带以南为现状将军河，距基坑最近处约17.3m。
基坑西侧：紧贴现状场内道路，场内道路中央下埋有场内雨水管、给水管等管线，埋深约为1.20m，距基坑分别为2.6~12.1m。道路以西为保留2#厂房，为三层框架结构厂房，基础形式根据建设单位提供资料为沉管灌注桩基础，距基坑最近处约10.4m。
基坑北侧：距用地红线最近处约23.0m，用地红线以外为现状道路。基坑北侧东段有现状宿舍楼，为混合结构5层建筑，基础形式为浅基础。该建筑物在基坑施工期间仍需保证正常使用，距基坑最近处约11.60m。
综上所述，本工程周边环境条件较为复杂，其中东、西、北侧均距离已有建筑物和地下管线很近，唯独南侧无邻近建筑物，结合本工程地质情况和打桩方案，经分析比选，采取以下周边环境保护方案：在本场地东、西、北侧布置Φ400mm单排应力释放孔，孔深22米（穿透第3层淤泥质粘土层），间距2.0m，全长76+88+76m，总计121个孔，孔内放置通长Φ350mm的毛竹笼，毛竹笼由8根3cm宽的毛竹片扎成，毛竹笼内部用间距为0.5m直径为12mm的钢筋做圆箍，毛竹笼外面包塑料编织带，在安放过程中必须在底部安放块石，防止毛竹笼的上浮。
周边环境及应力释放孔布置见图1
图1周边环境及应力释放孔布置示意图
工程施工及变形监测
静压桩施工采用ZYJB800型静压桩机，于2012年5月25日起施工，于2012年6月30日施工结束。应力释放孔于2012年5月25起施工，至2012年6月10日施工结束。应力释放孔施工拟采用正循环回转成孔、清孔工艺，用锥形耙式合金刮刀钻头成孔，利用淤泥土产生的泥浆自然造浆护壁。施工工艺为： 桩位放样埋设护筒桩机就位造孔测孔深清孔泥浆循环排除废浆安装毛竹笼桩机移位。
施工过程中由专业监测单位对场区及周边环境进行位移监测，监测数据表明，该作业区监测点水平位移最大为15mm，垂直位移最大为20mm，保证了周边建筑物及地下管网变形在可控范围内。
体会
要合理地应用应力释放孔来消除压桩引起的空隙水压力，施工中要注意以下几点：
要根据场区的工程地质情况合理设计孔深；
在施工现场合理布置应力释放孔的位置，一般在施工区域外和被保护
物之间距施工区10m左右效果较好；
应力释放孔的数量要适当，过多会引起地面沉降较大；
释放孔施工要和压桩施工交替进行，以求达到更好的效果；
应力释放孔距离桩位太近会引起桩位偏差变大。
结语
随着静压预应力管桩技术的广泛应用和发展，以及工程技术人员对静压管桩的理论研究和工程实践经验的不断积累，相应静压管桩技术的应用水平将会不断得到新的提高，对周边建筑物保护的技术措施也会越来越多样化。
参考文献：
[1]刘国彬 王卫东 《基坑工程手册》.中国建筑工业出版社-2009年11月第二版。
[2]陈明辉.静压预应力管桩施工中常见的问题及预防措施 [J].山西建筑，2006，32（14）：83―85。
[3]蔺刚.应力释放孔法保护静压桩施工周边环境的应用实例 [期刊论文]《探矿工程（岩土钻掘工程）》-2007年第4期。