对建筑施工中静压管桩的挤土效应研究

建筑科学2017年6期︱83︱静压桩施工的挤土效应分析及控制措施探讨庞威修广西建工集团第三建筑工程有限责任公司，广西 南宁 530001摘要：静压桩沉桩时的挤土效应是一个很复杂的课题，本文结合具体的工程概况，在简要探讨静压桩挤土效应形成机理及其影响的基础上，具体阐述了减少挤土效应的综合防护控制措施，以期为类似工程实践提供参考。

关键词：静压桩；挤土效应；控制措施中图分类号：TU74 文献标识码：B 文章编号：1006-8465（2017）06-0083-01对地面造成较强压力是所有建/构筑物的特性，因天然地基承载力有限，因此要利用桩基础来进行巩固。

静压桩具有无噪音、无振动、承载性能稳定、施工速度快等诸多优点，成为当前城市工业与民用建筑、桥梁、港口码头等工程中较常用的桩基形式。

但静压桩属于挤土桩型，施工中所产生的挤土效应会对周边环境造成诸多不良后果，如道路隆起、已完成桩上浮倾斜、周围地下管线断裂、邻近建/构筑物开裂等等，尤其是在用地紧张地区及密集的建筑群中挤土效应产生的负面影响更为严重。

本文结合所主持的某住宅楼工程静压桩基础施工实践，就静压桩的挤土问题及控制措施进行粗浅探讨。

1 工程概况 城市中心的住宅楼工程，建筑面积约40000m 2，由3栋33层高层住宅与共用五级人防地下室组成。

根据《工程地质勘察报告》该场地各岩土层主要为饱和黏性土、粉性土和砂土，其中从第①层～第⑤层的灰色粘土为饱和软土层，第⑥层为粉土层，第⑦层灰黄色砂质粉土层，地质状况属于高压缩性且不均匀、含水量高、密度小的第四纪沉积物。

工程桩基设计采用PHC-AB600-110-54型高强预应力管桩，即桩径φ600mm，壁厚110mm，桩长54mm，桩数共349根。

桩基持力层为⑦2层，单桩竖向承载力特征值为3165kN，静载值为5064kN。

地基土从第①层～第⑥层的PS(比贯入阻力)≤1.3MPa，沉桩阻力小，而第⑦层的PS(比贯入阻力)达11．72MPa，土层厚度达4.2-5.1m，故对φ600管桩而言沉桩阻力较大，因此桩基施工采用YZY 一800型静力压桩机，以便沉桩质量满足设计和施工规范要求。

试论静压管桩挤土效应的防治措施在城市化进程不断加快的背景下，建筑工程技术也在随之不断更新与推广。

工程中的静压预应力管柱施工中，需要重视机械自重与静压力的共同作用。

相比于传统施工模式来讲，这种模式不仅具有较高的实用性，也能够大幅度提升施工效率，在工程项目中得到了广泛推广，同时，各施工单位还要正视相应的挤土效应，注重防治措施的探究。

标签：静压管桩；挤土效应；防治措施前言对于静压管桩来讲，虽然拥有承载力高，施工周期较短以及施工质量较高等优势，但其在压桩施工过程中，往往都会产生挤土效应，极易造成周围土体出现侧向、竖向位移的现象，严重的甚至还会导致场地附近的建筑物产生裂缝、管道断裂等一系列损坏现象。

因此，在具体施工中，各施工单位应充分认识到挤土效应可能带来的不利影响，并紧紧围绕实际施工情况，探索出更科学有效的防治措施，增强施工质量。

1 静压管桩挤土效应首先，管桩变形与超孔隙水压力。

一方面，对于管桩变形来讲。

在将管桩压进土里的过程中，避免会将其周围的土向四周挤压，不仅会侵占周围地基土的空间，还会导致其原来部分的土体出现变形，严重破坏其受力平衡状态，尤其是对于一些施工工程桩位密度较大的项目来讲，会产生更加显著的挤土效应，再加上挤土会产生的垂直力相对较强，往往会导致周围土体的大面积鼓起，在上浮力作用下，会引发浮桩现象，且对工程整体质量与安全造成严重影响；另一方面，对于超孔隙水压力来讲。

在相关施工区域的软弱土里，若超孔隙水压力的土体平衡状态受到不同程度的扰动，不仅会导致深度土层出现位移现象，若其压力未能得到及时有效的分散，极易导致管桩阻力的快速增加，给管桩的贯入产生严重阻碍，此外，在孔隙水压力慢慢消退之后，桩端与桩四周的承载力也都会发生不同程度的变化，从而影响到工程整体质量与建设进度，并带来较大的经济损失[1]。

其次，给环境带来的一系列影响。

静压管桩施工通常都属于挤土类型，其在沉桩过程中，不可避免的会对四周土体产生不同程度的扰动，且还可能会影响、改变其土体原有的应力状态。

静压管桩挤土效应及其控制措施静压管桩是一种常用的桩基础，其深入土层，将上部结构的荷载通过桩身传递给深部的土层，以降低建筑的沉降并确保建筑物的安全性。

然而，在施工过程中，静压管桩会产生挤土效应，对周围环境造成不良影响，如建筑物开裂、道路隆起和地下管线断裂等事故。

因此，必须采取适当的措施来减少挤土效应的产生。

静压管桩在施工过程中，其挤土效应主要表现为两个方面。

一方面，在挤土的过程中，桩周的土体发生变形，对周围建筑物产生影响；另一方面，在压桩前后土体的应力状况也发生了很大的改变，对承载力也有一定的影响。

具体表现如下：1.沉桩时在压桩区一定范围内产生土体的水平位移。

在饱和软土中沉桩时，桩要置换相同体积的土，对周围土体产生侧向挤压，引起土体水平位移，过量的土体水平位移作用在先前打入的桩上，会造成桩位的偏移、桩身的翘曲，甚至会造成桩的折断。

2.沉桩时对周围土体的挤压作用导致土体的垂直隆起。

沉桩时，桩对周围土体产生的挤压作用，还会在一定范围内造成地面的垂直隆起和抬高，并有可能造成先沉入桩上浮。

由于地面隆起，已沉入桩上抬，造成桩尖脱空，对于端承桩而言，极大地影响了单桩承载力的发挥。

3.静压桩挤土效应引发的环境问题。

土体的垂直隆起和水平位移会对沉桩范围外一定距离内的建筑物、构筑物、道路、挡土结构以及地下设施和管线的一定程度破损，如粉刷层剥落、墙身开裂，产生裂缝、首层商业店铺拉不上闸门等，附近地铁、隧道、地下管线及设施破坏等而引发工程事故。

防挤沟是一种有效的措施，可以减少地基浅层土体的侧向位移和隆起影响，并减少对邻近建筑物和地下管线的挤压作用。

在设置防挤沟时，应注意其长度比施工建筑物基础长2m，宽度一般采用1.2-2.5 m，深度超过地下管线埋置深度或邻近建筑物埋置深度1m。

沟内可根据工程实际情况回填砂或其它松散材料。

需要注意的是，防挤沟无法隔断深层土体中应力波的传递路径，所以一般用来保护浅层地下管线或者周围路面。

静压桩沉桩挤土效应分析静压桩因具有无噪音、无振动、无冲击力,施工应力小等诸多优点而得到较广泛的应用。

但是,静压桩同时是一种挤土桩,而且随着高层建筑物的大量兴建,建筑群密集,沉桩产生的挤土效应会对周边环境造成不利影响,严重的可能造成邻近建筑物的开裂、道路隆起以及地下管线断裂等工程事故。

因此有效地预估静压桩产生的挤土效应具有非常重要的工程意义。

静压桩施工对周围环境影响的分析方法,主要有小孔扩张理论和数值模拟的方法。

本文在参考大量文献的基础上,系统地总结了小孔扩张理论的计算方法,阐述了基于Mobr-Coulomb屈服准则的圆柱形孔扩张理论的计算方法。

静压桩沉桩过程是一个稳态贯入过程,不同于一般的静力问题施工,也有别于打桩等动力问题,应该突出预制桩的贯入和挤土特征,一般可以采用三种方式来模拟桩的贯入:力贯入法、位移贯入法、孔扩张方式。

本文主要做了以下工作:(1)介绍本文的研究背景,总结了目前关于静压桩沉桩挤土效应的研究现状,提出本文要研究、解决的问题。

(2)本文用有限元数值模拟,分析位移贯入法是否能合理模拟桩的挤土效应。

首先分析单桩挤土效应,对不同位置、桩径、桩土模量比产生的水平及竖向位移场作对比分析,得出水平位移在径向位移绝对值最大值发生在距桩10 d;在深度方向位移的最大值在桩端以下4d处。

对于竖向位移,地表土体主要表现为竖向下沉。

桩体直径越大,沉桩产生的水平和竖向位移场越大;土体较硬时,竖向位移表现为隆起。

其次,分析了对于双桩和三桩的挤土效应。

通过有限元计算分析得出:对于双桩由于受已存在桩的遮帘作用,一区土体水平位移和竖向位移比其它两个区小许多;二区受已存在桩的影响限制了水平侧移,竖向隆起量加剧。

对于三桩,一区土体位移规律和双桩相同;二区由于有两根已压入桩的存在,土体水平位移和竖向位移相对三区的位移有所减小;三区的水平位移与双桩二区土体位移规律类似。

静压桩挤土效应及防治方法研究
静压桩引起的挤土效应对工程的建设与周边的环境有重大的影响，因此，对静压桩的挤土效应和减少挤土效应的各种措施的研究具有非常重要的意义。

本文首先详述静压桩挤土效应的研究现状和关键问题，然后分析了研究挤土效应的相关分析理论和分析方法，并在此基础之上，做了以下主要工作：1.利用基于圆孔扩张理论的有限差分法，并采用位移贯入方式，建立了二维轴对称模型。

模型中考虑了有限变形、接触非线性、弹塑性本构关系、计算机的耗时等问题。

从而，能较为真实的对单桩沉桩过程进行模拟。

2.阐明了基于FLAC3D拉格朗日差分程序分析桩土相互作用的基本原理，利用模型分析了静压桩压入不同深度时土体的位移场；分析了压桩后土体的应力场；分析对比了不同土体参数（粘聚力、内摩擦角、泊松比、模量比）下土体位移场。

3．分析了静压桩挤土效应给周边环境带来的影响，给出了不同阶段（设计阶段、施工阶段）减少静压桩挤土效应的各种常用措施，并指出其原理、特点和在实际工程中的指导意义。

静压桩的挤土效应及其处理预案摘要：静压桩的沉桩过程中会产生挤土效应，对周围的环境会造成不小的影响。

由理论分析、数值模拟和工程经验三个方面对静压桩沉桩进行全面分析，从而对静压桩的设计和施工两个方面提出相应处理预案。

在具体过程中可综合考虑选择合适的方案。

关键词：静压桩挤土效应沉桩工程经验处理预案Abstract: the static pile pile driving process will produce compaction effect, to the surrounding environment can cause a lot of influence. By theoretical analysis, numerical simulations and engineering experience, three aspects of jacked pile complete analysis, and the static pile to the design and construction of the two put forward the corresponding treatment plan. In the specific process can consider to choose the right plan comprehensive.Keywords: static pile soil compaction effect pile engineering experience treatment plan概述目前社会对工程施工过程提出了更高的要求，要求污染小，施工噪音小等。

静压桩正是由于具有无噪音、无振动、无污染、无冲击力、成本低、工期短等优点才得到一定的应用。

同时，静压桩作为挤土桩，在沉入地层过程中会对周围的工程建筑以及相互桩基之间造成很大的影响。

静压桩的沉桩机理为：当预制桩在静压力作用下贯入土层中时，桩周土体会受到剧烈的挤压，桩头首先直接使土体产生冲剪破坏，孔隙水受此冲剪挤压作用形成不均匀水头，产生急剧上升的超孔隙水压力，扰动了土体结构，这种扰动和破坏随着桩的贯入会连续不断的向下传递，使桩周一定范围内的土体形成塑性区，从而很容易使得桩身继续贯入。

浅谈建筑施工中静压管桩的挤土效应本文通过对管桩压入土体后产生自身的上浮，承载力的影响，对周围的建筑物及环境的影响等一系列问题，进行分析和探讨，提出有效的技术措施，以供设计、施工、监理参考。

标签：静压管桩挤土效应超空隙水压浮桩技术措施0 引言随着城市环境要求减少施工污染及静压管桩大力推广和应用。

静压法沉桩由于其有无噪音、无振动、无污染、无冲击力等优点，同时选用高强预应力管桩作为基础，具有工艺简明、技术可靠、造价便宜、检测方便等特点，使得越来越多的建设单位认识到了管桩的优越性和良好的社会经济效益。

以下对管桩入土后产生的挤土效应所引发的一系列问题进行深入探讨，希望对设计、施工、监理有所帮助。

1 挤土桩的分类首先我们将桩按挤土情况进行分类，在桩挤土的过程中，体积等代率越大，其危害越大。

根据挤土效应的大小，将桩分为三类：排挤土桩（Displacement piles）通常指预制钢筋混凝土桩、木桩、沉管灌注桩等。

非排挤土桩（Non-displacement piles）如挖孔桩，钻孔灌注桩等。

低排挤土桩（Small-displacement piles）概念不够明确，排土程度多少没有具体的标准，一般认为如H型钢桩，开口管桩等。

部分工程人员认为，管桩与开口钢管桩类似，均为管状，如在设计时才用开口桩尖，应属于低排土桩，这是一个误区，根据现场压桩观察分析，开口管桩在入土过程中，会较快地在桩尖处形成一土楔，使其入土时的挤土情况与闭口桩无异。

即便管内入土，由于其管桩型号、桩尖形式、土质情况等问题，管内也只能充填很小一部分地基土。

因此考虑到挤土效应的危害，从更加安全的角度，将钢筋混凝土管桩归类于排挤土桩。

2 管桩挤土效应的产生及危害2.1 桩的上浮和变形管桩压入土中，要将桩周土体向旁侧挤压，而占据原来地基土的空间，导致原土体受较大塑性剪切变形而使结构受很大扰动和破坏，尤其在桩位较密集时，桩挤土产生的垂直应力下，引起大范围的土体隆起，当桩的上浮力较大时，即产生浮桩现象，管桩接头断裂等问题。

静压桩挤土效应及施工措施研究静压桩是一种常见的地基处理方法，具有施工噪声小、振动低、速度快等优点。

然而，静压桩施工过程中的挤土效应问题也备受。

挤土效应不仅会对周围环境造成一定的破坏，还会影响桩基工程的施工质量。

因此，研究静压桩挤土效应及采取相应的施工措施具有重要意义。

本文采用文献综述、实地调查和实验测试相结合的方法进行研究。

通过文献综述了解静压桩挤土效应的基本理论和研究现状；通过实地调查掌握静压桩施工过程中的挤土效应情况；通过实验测试探究挤土效应对桩基工程质量的影响，为采取相应的施工措施提供依据。

挤土效应是指静压桩施工时，桩周土体在桩轴向压力作用下产生变形、位移和扰动，导致桩周土体对桩产生向上的挤压力。

挤土效应对桩基工程的影响主要体现在以下几个方面：对周围环境的影响：挤土效应会导致周围土体位移和变形，影响周边建筑物的安全。

对桩基工程质量的影响：挤土效应会使桩周土体对桩产生向上的挤压力，导致桩身产生上浮现象，影响桩基工程的稳定性。

对施工进度的影响：挤土效应会使施工受阻，延误工程进度。

针对挤土效应对桩基工程的影响，提出以下施工措施：改变压桩顺序：采取跳压法、间歇压桩法等措施，减小挤土效应。

使用低等级别的桩帽：通过降低桩帽的刚度，减小挤土效应。

合理设置排水设施：在施工过程中设置合适的排水设施，降低地下水位，减小挤土效应。

加强现场监测：施工过程中加强桩顶位移、地下水位等参数的监测，以便及时采取相应措施。

本文通过文献综述、实地调查和实验测试等方法，对静压桩挤土效应及施工措施进行了研究。

结果表明，挤土效应对桩基工程的影响主要体现在周围环境、桩基工程质量和施工进度等方面。

为减小挤土效应，可采取改变压桩顺序、使用低等级别的桩帽等施工措施。

未来研究方向应包括进一步完善挤土效应的理论模型、开展更加系统和深入的实验研究以及优化施工工艺等方面。

本文通过对钻孔桩泥皮土与桩间土性状的试验研究，详细探讨了其性状特征及影响因素。