预应力管桩施工中的挤土效应分析和预防

沈兰明

摘要：预应力管桩以其较高的承载能力、较快的施工工期以及较广的适应性等优势,在我国得到了广泛的应用。这里简述了预应力管桩施工的方法,提出了当前我国预应力管桩施工中的常见问题,并针对这些问题提出了相应的防治措施。 

关键词：预应力管桩；挤土效应；预防

引言

当前我国的建筑工程领域发展迅速，这与我国处于城镇化高速发展时期有着极为重要的作用，经过几十年的建设和发展，经济与社会取得了很快的发展，人们的生活质量得到提升，建筑工程技术也取得了很快的发展，对于地基处理要求逐步的提高。工程技术的全面发展和进步，很多新型的施工技术逐步的应用到实际生产建设中，预应力管桩施工技术以其良好的性能逐渐成为施工领域的重点技术之一，被广泛的应用到各类工程中。然而在实际施工中，静压沉桩引起的挤土效应对施工质量产生一定的影响，严重时对建筑结构安全产生威胁，因此对预应力管桩施工中的挤土效应分析和采取一定的预防措施是非常有必要的。

1 预应力管桩概述

预应力管桩的主要优势就是结构强度高、承载性能强、施工速度快等，可以应用到黏性土、淤泥、淤泥质土、粉土等地质条件下，满足各种建筑项目的运行施工需要。但是在实践中往往因为挤土、桩距、施工组织不合理而导致严重的质量问题，导致挤土效应的产生。因此，需要分析挤土效应的实际情况，以更好的促进预应力管桩性能的提升。

预应力管桩产生挤土的现象在工程界已经被普遍认同，它对单桩承载力提高是许多综合因素决定的（如下图1）。工程桩检测的承载力大幅超过设计值的普遍情况惹来不少非议，有的建设单位埋怨设计和勘察人员太保守，经验较少的设计人员则对设计试桩检测和勘察报告数据的真实性产生质疑。但多数工程专业人员都能认识到工程桩施打后，桩间土受到挤密桩侧摩擦阻力提高了，土壤压缩性愈小，桩对土的置换率愈大，这种挤土效应就会更大，有的多桩承台因压桩力超过桩身强度太多而不能沉到设计标高，只有及时截桩，否则桩机不能行走，影响工程施工，而桩端不在同一标高，甚至不在同一持力层，这是结构设计人员最不愿意接受的事实。

图1 预应力管桩静压沉桩施工

2预应力混凝土管桩施工的挤土效应产生的负面影响

预应力管桩为挤土型桩，沉桩使桩周土体结构受到扰动，改变了土体的原始应力状态，产生挤土效应，如施工安全措施不严密，其施工可能会给周边环境造成一定程度的影响，影响的大小主要取决于管桩规格、地基土性状、压桩速率、压桩施工流水方法以及周围建筑物距离等。主要表现在以下几个方面：①压桩使土中产生超静孔隙水压力，造成土体破坏，或者向远处传播，造成周围一定距离的土体垂直隆起和水平位移。②压桩时桩周土被压密或挤开，使土体产生水平位移和竖向隆起，可能造成邻近已压人的基桩产生上浮、偏位、桩身翘曲折断等，也可使邻近建筑物破坏、管线断裂、道路损毁等。③压桩过程中桩周土体被剧烈扰动，土的原始结构遭到破坏，土的工程性质发生改变。④压桩后桩周土体中超静孔隙水压力会缓慢消散，土体发生再固结，可能使桩侧受到向下的负摩擦力的作用，周围环境的变形会有一定程度的恢复。

3挤土效应分析与预防措施

3.1 挤土效应与振动影响的分析和预防

在预应力管桩施工中，应该适当的增加桩体设置的密度，合理的控制桩体间距，选择应用预钻孔沉桩的作业方式，孔径应该比桩径要小50-100mm 左右，在施工中需要随钻随带施工，也可以选择间隔跳打的施工方式，但是禁止采取封闭桩的方式。可以根据需要设施袋装砂的方式或者塑料排水的方法，以更好的消除所存在的孔隙水压力的影响，从而可以有效的预防出现挤土效应；在施工现场中布置隔离板或者地下连续墙的结构；开挖设置排土够的形式，可以有效的消除挤土效应，提高预应力管桩的施工效果。

3.2 设置应力释放孔、开挖防挤沟的形式

在引水孔所设置的位置上，不能处于桩位的位置上，这就是应力释放孔。该孔的设计目的就是将周边土体的压力通过挤压的方式形成一定的空间，然后通过对于挤土效应的作用可以有效的缓解和阻隔挤土通道的存在，有效的预防出现土地隆起或者产生比较大的水平位移的问题，消除对于周边环境的影响。而通过选择应用开挖防挤沟的方法可以有效的消除地基对于浅层土体的侧向移动与隆起等问题，能够充分的保护周边的土体结构，且不会给市政基础设施产生任何的不利影响，综合处理效果比较好。

3.3 合理控制打桩速率

预应力管桩的施工速率快慢对邻近的建筑物和城市地下管线都会产生一定的影响。实践证明，在饱和粘土和粉质粘土的地质条件下，管桩大片密集施工中每天陈沉桩的数量不宜超过8 颗，后期宜控制在6 颗以内，才能保证地下环境受到的影响最低。在不同的地质条件下，需要勘察人员对施工条件进行分析和监测，合理安排好打桩的速率，保管桩施工的质量。

3.4 加强挤土效应的监测

在预应力管桩施工的沉桩作业阶段，应该充分的观察周边的环境，详细了解施工环节给周边的土体等结构产生的不利影响，特别是施工周边区域内分布着大量施工管线等基础设施，要更加注意监测，一旦存在严重的挤土效应，产生非常严重的影响，都需要采取必要的应对措施，落实应急处理方案，切实提升施工的安全性。

4结语

从目前的预应力管桩的实际情况分析，在施工中极易出现挤土效应，这是无法避免的，需要结合具体的情况，分析导致挤土效应的原因，并且采取必要的应对措施。利用多种处理方式有效的消除挤土效应的影响，加强预应力管桩的施工质量监控与管理，可以大幅提升桩体结构的质量水平，满足建筑工程的使用需要，不仅能保证建筑工程运行的安全性，还能够促进我国建筑工程领域的长远发展和进步。

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