欢迎来到『东合南岩土』官方网站!

岩土研究院

围护结构的预制桩施工问题及解决办法

340 2020-10-22 15:18:19
最近有个项目,占地面积18000㎡。工程桩是边长0.4m、桩长20m的预应力空心方桩,总数约1100根。周围是一圈用钻孔灌注桩挡土、三轴水泥搅拌桩止水的围护结构,基坑拟开挖深度5米。因为工期要求,建设单位要求先行施工围护结构,围护结构施工过半后再开始施工工程桩(静压预制桩)。

确定施工顺序后,有相关方提出,先施工围护结构,后施工静压挤土预制桩,是否存在挤土效应,使预制桩对围护结构的挤压作用,造成止水帷幕漏水失效?

带着这个问题,查询了相关规范规程。在诸如《建筑地基基础工程施工规范》(GB51004-2015)、《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)、《预应力混凝土管桩技术标准》(JGJ/T406-2017)等,其中只是提到,在施工中应注意合理安排打桩顺序和打桩速率必要时采取相应措施,减小对周边建筑物、管线等影响。

在《静压桩施工技术规程》(JGJ/T394-2017)、《预应力混凝土管桩》(10G409)、《预制混凝土方桩》(20G361)、《先张法预应力离心混凝土空心方桩》(津09G305)、《先张法预应力离心混凝土管桩》(津10G306)中均提到,“严禁边打桩边开挖基坑”。其更注重的是基坑的开挖与预制桩打桩之间的相互影响。


较少规范规定在同一个具有围护结构和挤土预制桩的项目,两者施工顺序先后问题,仅在《预应力混凝土管桩技术规程》(DB29-110-2010)、《预应力混凝土空心方桩技术规程》(DB29-213-2012)中提到“对于有基坑围护结构的工程,宜先施工工程桩,后施工围护桩”。
基坑设计、施工和监测方面的规范,较多关注的是基坑开挖过程的影响;预制桩设计、施工的规范较多关注的是对周边建筑物的影响;一些设计和项目管理人员比较关注本项目基坑开挖与相邻项目预制桩施工相互的影响。比较少同一个具有围护结构和挤土预制桩项目自身相互影响的研究。
那么先施工围护结构,后施工预制桩,到底有多大影响?查询文献资料,关于类似内容的文献资料不多。

对于两者相互影响资料不多的原因,我个人有一些猜想。所谓猜想,就是暂不具有科学依据的主观理解,还需要事实进一步证明:

1,先施工围护结构,还是先施工挤土预制桩,也许根本不是一个问题。合理安排工序,本就是正确施工的一个方面。

2,具有围护结构的项目,绝大多数都是基坑工程。基坑工程的工程桩,也绝大多数桩顶在坑底。如在地表施工,必须要送桩到坑底。施工完毕后,送桩留下的孔洞,成为事实上的降水孔、应力释放孔,会极大的减小挤土效应影响。

3,当挤土发生时,土体首先倾向克服重力向上抬升;当向上抬升的挤压力小于等于土体自身重力时,土体会主要倾向于横向移动(伴同向上和横向挤压的过程,土体自身也在压缩)。因此,横向移动最大的位置,不是地表,而是地表下一定深度。如果有挤土效应造成的破坏,也会产生于土体重力与横向挤压约束力的均衡点。

4,挤土效应,是因为土体中压入预制桩,造成土体横向和纵向位移产生的影响。产生影响的大小,与岩土性质有极大关联。如地下水位较低,挤土效应会挤压土体,压缩土颗粒间空隙,土体压密,影响变小;如土性为含水砂土层,透水性好,因为挤土造成的挤压,会因为水的快速渗流而减小;如土性为饱和淤泥质软土,挤土效应会压缩土颗粒,并挤压颗粒间水分,因饱和软土颗粒间充满水分,水分不可压缩,且其饱和渗透性差,软土流动性强,因此是挤土效应发生的最明显土质。


综上,我个人认为,如有围护结构与预制桩同时存在的项目,发生挤土破坏的几个条件是:

1、先施工维护结构,后施工挤土工程桩;

2、岩土性质为饱和软土;

3、因某种原因,工程桩并未压到基坑槽底,而是接近于地表平齐(有可能是工艺特殊要求,也可能是因持力层变化贯入度达到要求而压不到设计深度);

4、工程桩场地面积置换率达到3%以上。

如同时发生上述几种情况,应特别注意挤土效应对围护结构的影响;即便没有围护结构,也需要特别注意对场地周边建筑物、管线的挤压影响,应做好周边建筑物的施工前检测和过程监测工作。


了解到中建八局做过《软土地区超大面积密集管桩与围护结构同步施工技术》的研究,成果非常明显,也具有项目自身的特点。项目中采取了多项措施,比如设置放射性施工顺序、设置停滞缓冲期、优先降水、设置应力释放过渡带、设置临时隔离带、设置应力释放孔及抗震沟、设置变形监测(包括位移监测和土压力检测)等,通过监测可知,措施效果明显。 

但是,这项研究中我个人感觉稍有缺憾的是,缺乏一些对比资料。就像医学里面确定治疗方案是否有效的办法是双盲实验,此研究中如果能有未采取措施和采取了措施后的对比资料,说服力会更强。


非常期待能有一个恰当的项目,可以有条件做对比。在先施工围护结构,后施工工程桩过程中,对围护结构顶部位移监测,对围护结构体的变形监测,对挤土场地不同位置的土压力监测,对压桩过程中地下水的孔隙水压力监测。
通过对采取了减压措施和没有采取减压措施的对比监测,相信翔实的数据和结论会对我上面的猜想有一个验证,也会给类似工程施工给予指导。


本文作者:王士国

侵删:vip@geoseu.cn