管桩的挤土效应
静压预制桩属挤土桩,由于大量桩体积的压入,破坏了土体的相对平衡状态,在不排水条件下桩必须向外挤开与自身体积相等的土体体积。
施工的桩数越多,压桩的速度越快,土侧压力增量就越大,当桩周围土体结构破坏并产生隆起时,对周围建筑或地下管线设施就可能造成损害。
在饱和软土层中,由于其渗透系数小,土体挤压后导致了孔隙水压力的急剧增大,即产生了“超静孔隙水压力”。
它通过地层中的含水层迅速向四周传播,其影响的范围更甚于一般土体挤密的挤压应力。
压入1根桩后,就能使桩周围2m~3m范围内饱和软粘土中孔隙水压力U>G(G为上覆土总重),在此范围之外超静孔隙水压力△U逐渐减小。
在不同的地质条件下,由于土的渗透系数不同,孔隙水压力的变化规律亦不同。
淤泥渗透系数低,超静孔隙水压力不易消散;而在淤泥与粉细砂交互层中,由于粉细砂层渗透性相对较好,淤泥中产生的超静孔隙水压力将通过粉细砂层较快消散。
在沉桩过程中,土体挤压应力和所造成的超静孔隙水压力对邻近建筑物的影响,起了共同的作用。
根据施工实践反映为浅层大、深层小、近处大、远处小,影响范围可达1~1.5倍桩长,并与地质状况、平面布桩率、压桩速度、施工顺序等因素有关。
同时,沉桩本身产生的土体挤压与超静孔隙水压力还将对已施工的桩产生水平位移与上浮,造成桩基质量事故。
随着打桩间歇时间的推移,所增大的土体应力与超静孔隙水压力将逐步扩散以至消失,地层重新固结又对周围建(构)筑物形成不利影响。
静压法沉桩与锤击法相比,除了无振动、无油污、无噪音外,对降低土体的挤压应力与超静孔隙水压力没有优势性,另外,由于昼夜施工以及设备太重致使地基沉陷而产生的影响更甚于锤击桩。
在饱和软粘土中压桩,特别是在平面布桩率高、施工场地狭小、四周有毗邻旧建筑物的情况下,对周围环境的影响更为直接,而采取文中所述的几项防护措施并辅以施工过程跟踪监测,是能够取得预期效果的。
影响范围1~1.5倍桩长,可以采用限打,或周边开挖防震沟。
钻孔等方法减少对周围的影响。
3、布设应力释放孔及开挖防震沟
为了降低孔隙水压力,减轻土体挤压产生的位移,在主要受影响的西南侧(靠马路一侧)布设一排Φ600、深度15米的应力释放孔,间距1.5米,上面再开挖一条深3米、宽2米的防震沟。
同样在3幢大厦的分界线处布设2排同样直径、深度的应力释放孔。
受挤压的水释放入应力释放孔,该孔及防震沟中的水不断抽出,在打桩期间一直保护最低水位,缓解了孔隙水压力的上升趋势,有效地控制了土体位移的发展。
4、钻孔取土
为减少桩位土体挤压,通过与设计院协调,在不影响桩基承载力的前提下,确定预先取土15米,直径Φ600,既加快了压桩速度,又有效地减小了挤土效应。
管桩的挤土效应与土的性质、桩的密度、桩的入土深度有关,在淤泥质地基中,桩的密度越大,这种影响也就越明显,其影响范围大体为1~1.5h(h为桩入土深度)。
桩越深,影响范围越大,但由于受到四周土自重的约束,桩的挤土效应也受到限止;而对于入土深度不大的浅埋基础,这种影响就不能小视的了,其影响的大小与桩的密度有关,根据本人观察和分析认为桩的密度在 2.5%以下时可不
考虑挤土效应的影响,2.5~5%时,有影响,当桩的密度在5%以上时,必须小心从事,采取必要的措施。
其关键是要降低孔隙水压。