维普资讯 http://www.cqvip.com 莉 ｊ匪＿飒￣ＩＯ＇ＰＬ平帚３删～潘弗ＩＩ口删，—— 预应力管桩的挤土作用及其应对措施 王建华 应贡弟 （浙江省综合勘察研究院杭州３１００１１） （３）对场地周围地面、地下管道和其它结构的影 响：软土场地因沉桩挤土引起的地面隆起造成附近地 面开裂，十分普遍；因挤土造成邻近建筑物开裂而发 生纠纷和索赔也是常事；因挤土造成邻近管道开裂也 屡见报导。不过，后两者后果严重，一般都十分重 １ 前言 预应力管桩具有工厂化生产，桩身质量可靠，造 价较低；品种规格多，适合不同要求；运输方便，接 桩快捷，工效高；可静压法施工，对环境影响小，承 载力有把握等优点，近年来在沿海地区发展迅速。但 任何事物都有不足之处，其主要不足就是在软土中挤 土作用比较大，产生许多不良后果。笔者根据近几年 的工程所见，结合桩与土的特性，对减弱其挤土作用 提出一些对策建议。 ２软土中挤土作用的机理分析和表现 视，并采取措施比较及时，力求避免严重后果。 ３减弱挤土作用的常见措施 （１）合理设计打桩顺序，控制每天打入量：靠近 保护目标的桩先打，希望其能作为屏障，阻挡土挤向 保护目标。实际上桩随土位移，屏障作用不大。软土 的透水性差，即使每天打入桩的量很少，其产生的超 孔隙水压也难以在短期内完全消除，对减轻土的扩张 软土强度低，孔隙中充满了水，具有低透水性。 当桩快速压入软土中时，土中的水不能迅速排出，也 就是说土不能快速压缩．而是向四周扩张，扩张的体 往往也无济于事。 （２）桩位上钻个引孑Ｌ，先取出部分土，再将桩植 入：桩位上引孔的直径小于桩径５～１０ｃｍ，孔深为桩 入土深度的１／２～１／３。由于引孑Ｌ和植桩不是同一设 积略等于桩入土的体积。地基土中沉入桩越多，土向 四周的扩张压力和位移就越大。这种挤土作用常伴有 对在建工程和环境的损坏，主要表现有： （１）先沉入桩明显偏位：后沉入桩的挤土迫使附 近先沉入桩发生径向位移。据调查，布桩密度大的工 地，基坑开挖后发现因挤土引起桩顶偏位２０～４０ｅｒａ 是常有的事。由于不同土的挤土作用强弱不同，如桩 备同时完成，在垂直性上有差异，而桩的刚度又很 大．未必能顺孑Ｌ而下，在引孑Ｌ深处会产生与桩不一致 性问题。有的引孑Ｌ，成孑Ｌ时迅速流入地下水，打桩过 程中部分水沿桩壁挤出，有可能降低桩的侧阻力；有 的引孑Ｌ虽无水流入，但打桩会将空气封闭在土中，空 气被压缩，压缩空气再推动桩反弹，打桩事倍功半。 因此，如空气和水未及时排出，挤土作用还会同样存 在。 遇到上下土层明显差异的情况，桩所受的侧向力和位 移就可能很大，不但桩斜了，还有弯曲的情况，桩各 断面上所受的剪应力切不可小视。 （２）先沉入桩出现上浮：挤土引起土向四周扩张 （３）在场地外围钻些应力释放孑Ｌ：在场地外围保 护目标一侧先钻一些 Ｏ０～，／，８００钻孑Ｌ，并用钢筋笼 加上竹片护住孑Ｌ壁，当沉桩向场地外围挤土扩张到达 孔附近时，因孔中应力很低，流变的软泥优先挤入孔 不但表现在水平方向，同样也表现在竖直方向。由于 桩端往往选在较厚较硬的岩土层中，深部的地层又往 往压缩性较小，而地表是自由面，所以土的竖向扩张 往往表现在向上位移和地面隆起。桩侧土上浮产生对 桩的上拔力导致桩端压力降低或转为拉力，引起地下 内，吸泥设备及时将软泥排出孑Ｌ外，从而阻止软土向 场外扩张，保护了邻近建筑物和管道。这种方法的缺 点是降低了场地外围的水平应力，增加了工程桩到释 放孑Ｌ间的应力梯度，造成工程桩的水平位移的增加。 （４）在场地内钻些应力释放孔：在沉桩的同时， 在场地内打些释放孑Ｌ。这种方法孑Ｌ小而分散，且多布 水向桩端富集，从而降低了桩端土的强度。当桩的上 拔力减去桩的自重超过了桩端的抗拔力时，桩还要浮 起，桩端传递竖向压力的能力丧失。更严重的是接桩 不好的桩，当接桩以上部位的上拔力大于接桩部位的 抗拔力，桩就被拔断，给工程留下严重隐患。 在桩密度大的部位，排出软泥减轻了土对桩的挤压， ・ ｌ９・ 维普资讯 http://www.cqvip.com 又减弱了土向场外的扩张。 （５）降低场地的布桩密度：这可有效减弱桩的挤 土作用。但降低布桩密度往往要增加桩长，并不都能 触变性很强的高灵敏土，当软土受剧烈扰动，强度大 大降低，ｑｓｕｌ仅为原始强度的几分之一甚至十几分之 一，若让其静止不动，土的强度及ｑｓｕｉ就会随时间的 做这一点，如受持力层深度限制，不能增加桩长，或 增长而恢复，所以如已形成了较高的土芯，沉桩的过 程中停歇时间不能过长，否则，桩端土有可能推不动 土芯了。 因结柯上的要求，也不能减少桩数。 （６）采用开口桩：空心预应力管桩，采用开口式 桩端就有可能充分利用管内的空间，将大部分多余的 软土引入管内。例如充分利用管内空间，按有效截面 计算，外径４００ｎｑ／ｎ、壁厚７５ｍｍ的桩，排土率为实心 （２）清石植桩法：清除含块石和砖块的建筑垃圾 后再植桩。一般沉桩机具往往比较笨重，要求现场地 表土有较高的承载力。如现场地表土承载力不足，则 需填上建筑垃圾加强，这些垃圾中块石、砖块和大块 桩的０．６１；外径５００ｒａｍ、壁厚９０ｍｍ的桩，排土率为 实心桩的０．５９；外径６００ｎｑ／ｎ、壁厚１００ｍｍ的桩，排 土率为实心桩的０．３１；采用薄壁桩时排土率更低。 在温州，就有开口空心桩长４５ｍ，内径３００ｍｍ，引入 土高４３ｍ的实例，说明充分利用管内空间是有可能 的。大多数工程桩如能做到这一点，挤土作用可大大 减弱。实际上，现在绝大多数工程的预应力管桩都采 用了开口式，但引土的效果却不明显，主要原因是场 地上部的人工填土在桩端过早形成土塞，阻挡了软土 进入管内。 ４建议 为了能将软土引入桩管内以此减少桩的挤土作 用，笔者提出下面几种方法。 （１）薄壁大直径法：即采 用较大内径的薄壁桩。土塞形成 一方面和桩端土的极限端阻力有 关，同时也和土与内壁的极限侧 阻力、桩管内壁的周长土塞高度 有关。设桩管内径为ｄ ，桩管内 壁的周长Ⅱ ＝ 桩管中土塞 截面积Ａ ＝￣ｒｄ２．／４。如图１所示， 图１土塞成因 进入管内第ｉ层土的厚度 ，自 示意图 重Ｇｉ，其与内壁的极限侧阻力ｑ ，桩端位于的第ｉ 层土在克服土塞自重后的有限推力强度ｑ ，桩端土 对土塞的极限总推力Ｑ ＝Ａ ｑ ，桩管内壁对土塞 的极限总阻力Ｑ ＝Ⅱ ∑ｑｓｕｉｚ 。当Ｑ ＞Ｑ ，桩端土 挤入管内；当Ｑ ≤Ｑ ，桩端土不能挤入管内，即 ，７２ 一Ｊｔｔｌ￣ｌｌｑ ≤ｚｒｄ ∑ｑ ，经变换后可得：ｄ ≤４∑ｑ Ｚ ／ ｑｐｕｉ 。 此式说明桩管内径与上芯高度成正相关，其它条 件相同的情况下，管内径越大，引入管内的土越多。 需要指出的是：侧阻力是个随时间的函数，软土又是 ・２０・ 混凝土很多，往往在沉桩的开始就堵住了管口。为避 免这种情况发生，应先清除桩位填土中的块石块砖。 填土较厚时，可在桩位埋设护筒，清除筒内建筑垃圾 后，再将桩植入土中。 （３）管口先闭后开法：先在桩底设置管塞，等桩 端穿过人工填土后再打开管口。如图２所示，设置管 塞较可行的方法是先用略小于桩管内径的钢管作为管 桩的内芯主动塞住管口，内芯随桩沉入土内，挤开填 土中的块体，待桩端穿过人工填土后，拔出内芯使其 成为真正的开口桩，让软土顺利进入管内。 图２管口先闭后开法示意 （４）内管通塞法：在桩管内设置开口内管，待桩 穿过人工填土后拔出内管，同图２相似，所不同的是 用开口内管代替内芯，当内管随桩沉人土内，部分土 被挤入内管形成土塞，穿过填土后，拔出内管，打通 土塞。内管在清除其中的废土后供下一根沉桩使用。 上述建议中，方法２的挤土作用最弱，但目前埋 设护筒机械化水平低，成本高，适用于基本没法送 桩、保护目标重要又对填土挤土十分敏感的情况。方 法３和４工效高，成本低，适用于锤击式和顶压式沉 桩，虽其对填土中的挤土作用没有减弱，好在多数填 土的孔隙度较大，透水性较好，或处于地下水位以 上，或因送桩而将部分附加水平应力及时得到释放， 实际工程中填土的挤土作用往往较弱，因此这两种方 法有较好的推广前景。为使软土更容易进入管内，还 可在软土进入管内后加入适量的水，起到土芯与管壁 间的润滑作用。
