静压桩施工中对周边建筑的影响因素及防控措施探讨

静压桩施工中对周边建筑的影响因素及防控措施探讨

杜焕铭

关键词：静压桩；工作机理；周边建筑；影响因素；控制对策

一、前言

近年来，随着我国社会经济的发展和建筑事业的进步，现代化土木工程对于地基基础的施工要求也越来越严格，这使得土木工程施工技术变得日益成熟。在当今的工程施工建设中，静压桩在工程施工建设中具备着工艺简单、质量可靠、施工速度快、无污染、工程造价低、检测效率高的特点，因而在目前的各类基础工程中得到广泛的使用。但是同时它在施工中对于周围环境的影响较大，因此在施工中如何保证周围建筑安全问题已成为静压桩施工的主要难题之一，在这里我们有必要对其施工问题进行研究。本文主要对静压桩工作机理及施工中对周边房屋建筑的影响进行了分析，并提出了控制对策，以供同仁参考。

二、静压桩工作机理分析

（1）沉桩机理。在静压力的作用下，静压预制桩在地基土的下沉过程中，需要克服桩侧摩阻力和桩端阻力。桩周土体在压桩过程中，首先会发生冲剪破坏，孔隙水受此影响，将会形成不均匀水头，进而产生急剧上升的超孔隙水压力，对土体结构造成了扰动，并且这种破坏和扰动会随着压桩过程不断向下传递，使得桩身周围形成一定的塑性土区，桩身由此可以持续贯入。沉桩过程产生的剪切破坏面根据桩周土质的软硬程度不同，产生的位置也不相同，一般来说，土质较硬时，剪切破坏面发生在桩与土的接触面上；土质较软时，则发生在邻近桩表面处的土体内。同时受扰动和超静孔隙水压力的共同作用，桩尖处土体的抗压强度将会大幅度下降。沉桩结束后，桩周土体会发生固结，土体的抗剪强度和侧摩擦力也会恢复，从而保障了桩体的承载力。根据土体渗透性、排水状况的不同，沉桩机理的表现形式也不相同。（1）粘性土中的沉桩特性：此时桩尖向下冲剪土体产生的阻力就是压桩阻力，桩侧阻力此时较小，并且土层改变时，桩尖穿越时的阻力将会发生突变。随着时间的推移，后期单桩承载力显著提高。原因主要有三个方面：一是土的触变时效，后期土粒、水分子体系趋于平衡，土体损失强度逐步恢复；二是固结时效，压桩完成后，超孔隙水压力也会随之消散，在土体自重应力和沉桩扩张应力作用下，土的强度逐步恢复甚至会超过原始强度；三是桩周部分土完全重塑后，剪切强度也会慢慢提高，并大于外围的土体的剪切强度，当依附于桩表面时，增加了桩体的表面积，进而提高了桩侧摩擦力[1]。（2）砂性土中的沉桩特性：不同砂层压桩阻力各不相同，并且压桩阻力随着深度的增加而增大。此时超孔隙水压力较小，且消散较快。沉桩的影响主要表现为强化效应和松弛效应。

（2）荷载。传递机理可分为两个方面进行分析：一方面是桩顶，受荷载作用桩身下沉与土体相对位移产生了侧摩阻力，桩顶荷载超出侧摩阻力总和的那部分由桩端阻力承担，桩侧摩阻力和桩端阻力则承担着桩顶荷载。并且桩顶下沉和桩底下沉并不是同步进行，两者之间的差值就是桩身压缩量，它随着桩顶荷载增长呈线性增长。另一方面是桩轴力，是由桩侧摩阻力引起，自桩顶至桩底轴力逐渐减小，并呈现非均匀分布状态。非均匀变化的程度和侧摩阻力的大小呈正相关，也即是变化越大，侧摩阻力越大；反之则越小。

三、静压桩基础施工对周边房屋影响的原因分析

高层建筑预应力管桩基础采用静压法施工时产生的挤土和振动效应是引起周边房屋结构与安全问题的主要原因。一方面静压桩属于挤土桩，在压桩施工过程中产生的挤土效应主要反映在软弱土层中的侧向挤压作用,后续施工的桩会对周围已设置好的桩产生较大的水平侧向压力。当土体中存在有硬壳层土时,后续施工的桩的水平侧向压力使硬壳层和软弱土层产生侧向位移,与桩体积等量的土体向桩周边发生位移，引起地基土体的水平位移和地表隆起；另一方面，静压桩施工时会对桩基础土体产生振动效应，特别是在压桩后期土体受到瞬间振动荷载超过其本身的极限值，从而使地基基础和上部建筑的构件失稳。预应力管桩基础采用静压法施工时产生的挤土和振动效应对周围环境产生的破坏还可能引起邻近的建筑物开裂，地面隆起以及地下管线断裂等严重影响。因此，在高层建筑预应力管桩基础施工中有效估计压桩产生的挤土和振动效应及并采取有效措施减少挤土和振动带来的影响就显得非常重要。

在实际应用中有的建筑虽然深基坑工程开挖前已采取支护措施但是场地地质复杂、压桩挤土效应在软弱土层中的侧向挤压作用明显，同时施工期雨水和地下水丰富，基础施工期过度抽水引起地下水位变化，使周边建筑基础沉降不均匀造成周边建筑出现裂缝，会造成一定的安全隐患。另外，在实际应用中基础施工后期静压桩产生强大的挤土、振动效应影响和压桩速率过快导致桩基础周边土体急速剧烈的挤压、位移引起地表隆起、墙体开裂等严重影响。再次，在实际应用中引起房屋出现结构安全等严重影响的原因是：一方面基坑边坡土体受到静压桩施工产生的挤土和振动效应扰动后，结构发生变化、自稳能力降低；另一方面是由于季节性持续强降雨时大量雨水渗入片石基础围墙下方的湿陷性粘土中，引起边坡失稳，挡土墙倒塌，房屋结构出现安全问题。

（2）控制和避免静压桩基础施工对周边房屋产生的不良影响的对策

首先要控制和避免静压桩基础施工对周边房屋产生的不良影响，必须建立基坑和周边建筑的变形观测，设置预警机制。高层建筑基坑施工特别是深基坑施工容易对周边环境产生较大影响，基坑开挖会引起基坑底部隆起、围护结构变形以及围护结构后地表和邻近建筑物的变形，其中围护结构后地表的变形对周边环境的影响最为直接。基坑工程要综合考虑地质条件、周边环境、主体地下结构、雨季施工及支护结构使用期等因素，因地制宜、优化设计、精心施工、严格监控。

其次是要采取有效措施减少压桩产生的挤土和振动效应，努力把静压桩基础施工对土体产生的不良影响降至最低。常用的措施有：开挖地面防挤沟；设深部应力释放孔；引孔压桩，先钻孔取土，再压桩；合理安排施工及压桩的顺序和间歇时间；适当控制沉桩速率，避免压桩过快；严格落实第三方监测和施工监测等。

四、结语

通过本文的探究可以充分的了解到，在对高层建筑结构桩基础静压桩进行施工的基础上，合理的采用相应的施工方法来对进行施工，做好相应的施工准备工作，理清施工的工序，针对高层建筑结构桩基础静压桩施工中可能遇到的各种问题进行有效的分析，依据相应的施工技术来进行施工处理，可有效的保障高层建筑结构桩基础静压桩施工的质量，但是值得注意的是在对静压桩进行施工的过程中，要控制和避免高层建筑静压桩基础施工对周边房屋产生的不良影响，关键是要抓好源头，要从事后处理向事前防范转变；要进一步落实建设工程参建各方主体的质量安全责任；要加强监管力度，加大桩基工程检测及验收力度，确保高层建筑基础工程质量和安全。

参考文献：

[1]陈明辉.静压预应力管桩施工中常见的问题及预防措施[J].山西建筑，2013（14）：55-58.

[2]何金泉.静压桩施工对周边建筑影响的控制措施[J].福建建设科技，2013（24）：208-210.

[3]章泽荣.浅谈静压桩在建筑工程应用中有关问题[J].城市建设，2014（10）：28-29.