预制桩柔性分区施工工艺探析

摘要:针对城市软土地基敏感环境条件下预制桩施工的挤土效应和成桩过程相互作用的影响问题，采用搅拌桩柔性分区的施工技术，降低预制桩施工对环境安全和施工质量的不利影响。柔性分区是以建(构)筑物如一幢楼作为分隔区块，区块面积50m2～100m2。根据监控量测数据，动态调整施工柔性分区面积。柔性分区所用的搅拌桩桩顶为预制桩桩顶，桩底穿过基坑底面不少于5m。

关键词:柔性分区，挤土效应，蠕变，超静孔隙水压力，搅拌桩

1概述

在软土地基中，已完成压桩的预制桩对土体变形十分敏感，易受毗邻场地压桩引起的挤土效应、超静孔隙水压力所导致的土体变形的影响，产生接头断裂、上浮、倾斜、移位的预制桩施工质量事故。再者，在软土地基的压桩过程中，毗邻场地的城市敏感环境———地铁隧道、地下管线、城市主干道、大厦、居民楼等，对土体变形敏感，也易受压桩引起的挤土效应、超静孔隙水压力所导致的土体变形的影响，产生大厦、居民楼倾斜、裂缝、城市主干道开裂、管线破裂等。基坑开挖过程中，软土地基在上覆不均匀荷载作用下蠕变，不仅导致基坑底面下预制桩倾斜、移位的预制桩施工质量事故，而且导致毗邻的城市敏感环境变形，产生大厦、居民楼倾斜、裂缝、城市主干道开裂、管线破裂等。在城市中心地区，建(构)筑物多且复杂，而建(构)筑物本身变形控制要求十分严格，挤土效应、超静孔隙水压力和软土地基蠕变引起的危害性更大。因此，敏感环境条件下软土地基中预制桩施工要点研究，显得十分有意义。

2常规预制桩施工要点

为了控制敏感环境下软土地基中预制桩施工质量，降低或控制预制桩施工对敏感环境的不利影响，消除挤土效应、超静孔隙水压力和软土地基蠕变的常规措施:1)设计时，规定预制桩最小中心距和布桩平面系数(同一建筑物内，桩的横截面面积之和与边桩外缘线所包围的场地面积之比)。2)合理安排压桩路线，自中间向两个方向或四周对称压桩，当一侧毗邻建(构)筑物时，由毗邻建(构)筑物向另一方向施工。3)在压桩区周围开挖挤土沟、超静孔隙水压力释放孔，为了降低释放孔的护壁成本，用一次性竹节笼。4)采取取土压桩工艺，取土深度一般为场地面能以下10m，以便能顺利压桩，同时减少挤土效应。5)对称、分层开挖基坑，开挖厚度控制在2m以内。但由于设计时布桩平面系数不符合规范要求，加上工期紧，场地桩型多、桩位交错、施工作业交叉，超静孔隙水压力消散时间长，超静孔隙水压力释放孔塌孔而失去作为超静孔隙水压力释放通道和挤土空间，基坑开挖难以做到分层、分段、对称、均衡、适时，基坑开挖中土体高差、开挖和运输设备重量等，不仅预制桩施工质量事故难以避免，而且影响周边敏感环境的安全。用常规措施难以控制预制桩施工质量事故及对周边敏感环境的不利影响。

3问题引出

某省会城市的F地块桩基及基坑支护工程位于南京路东侧(见图1)，F地块占地面积22560．92m2，总建筑面积约75999．91m2。地上建筑物为小高层、高层、超市、幼儿园等，计容面积58657．15m2，地下面积17348．99m2。F地块内分布10幢建筑物，建筑物基础均采用预制桩———管桩，压桩方式为静压，桩长11m～39m，桩型PHC-500(125)AB-C80(见表1)，桩端进入④1层强风化砂岩1．0m(见表2)。F地块内基坑开挖深度4．9m～7．2m，开挖面以下为②2淤泥质粉质黏土等(见表2)。在压桩过程中，由于挤土效应、超静孔隙水压力可能会引起预制桩施工质量事故和对周边敏感环境———城市主干道、大厦、居民楼等产生不利影响;基坑开挖过程中，②淤泥质粉质黏土在不均匀荷载作用下蠕变(见图2)，也可能会引起预制桩施工质量事故和对周边敏感环境产生不利影响。

4应对措施及效果

针对城市软土地基敏感环境条件下预制桩施工的挤土效应和成桩过程相互作用的影响问题，在F地块内施工预制管桩前采用搅拌桩分区、柔性隔离的施工技术，以降低预制桩施工对环境安全和施工质量的不利影响。用搅拌桩把预制桩场地分隔成区块，利用搅拌桩的柔性隔离作用，把压桩引起的挤土效应和超静孔隙水压力、基坑开挖过程中不均匀荷载引起的软土地基蠕变，限制在区块内，降低或控制挤土效应和超静孔隙水压力传递、软土蠕变对区块外预制桩、周边环境的不利影响。柔性分区时，以建(构)筑物如一幢楼作为分隔区块，区块面积50m2～100m2，根据监控量测数据，动态调整施工柔性分区。搅拌桩桩顶为预制桩桩顶，桩底为穿过基坑底面5m～10m。分隔场地的搅拌桩:600，桩长5m，搭接10cm;桩顶标高为基坑底标高，桩底标高位于基坑底面以下5m;水泥掺量不小于12%，水灰比0．55;压桩施工速率12根/d，并根据监测数据动态调整。压桩期间，确保同步作业或连续作业;没有对周边敏感复杂环境———城市主干道、大厦、居民楼等产生不利影响;基坑开挖到底后，没有发现预制桩接头断裂、桩上浮、倾斜、移位等预制桩施工质量事故，为工程按合同要求完工奠定了基础。

5结语

1)针对城市软土地基敏感环境条件下预制桩施工的挤土效应和成桩过程相互作用的影响问题，关键技术有效控制不同区块地基挤土效应、超静孔隙水压力变化和软土蠕变作用的相互影响，确保同步作业或连续作业施工条件下的效率。2)通过控制预制桩压桩施工速率，减少预制桩挤土效应和桩间相互影响，降低软土地基成桩过程的超静孔隙水压力水平，达到控制软土地基蠕变作用对环境影响的目的。3)通过施工技术管理和监控量测技术手段，动态调控施工柔性分区和预制桩施工效应，提升预制桩施工的安全质量管控水平。4)可采用搅拌桩进行柔性分区，区块面积50m2～100m2，并根据监控量测数据调整施工柔性分区面积;搅拌桩长度要与预制桩相匹配，桩顶为预制桩桩顶，桩底穿过基坑底面不少于5m。

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作者:张怀生 单位:江苏科泰岩土工程有限公司