應力釋放孔在預制樁樁基工程中的應用及分析

施 瑾

(上海輝固巖土工程技術有限公司,上海 200136)

應力釋放孔在預制樁樁基工程中的應用及分析

施 瑾

(上海輝固巖土工程技術有限公司,上海 200136)

分析了應力釋放孔在預制樁樁基工程中的影響及破壞機理，結合工程實例，對應力釋放孔的設計及施工方法進行了研究，通過實時監測表明：施工中采取的應力釋放措施確保了周邊建筑物的安全。

預制樁，應力釋放孔，擠土效應，周邊建筑物

預制樁施工時，由于土體的擠壓和超靜孔隙水的作用,將導致鄰近范圍的土體隆沉和水平變形。通過合理設置應力釋放孔，能很大程度減少預制樁施工對周邊建筑物等設施的擾動程度，圖1為設置應力釋放孔及沒有應力釋放孔兩種情況下周圍土體(表面)徑向位移變化情況。

通過比較可以清楚的看到，在應力釋放孔的位置(r=2.0 m 處)后，曲線發生突變，徑向位移突然變小。所以不難看出：設置應力釋放孔后，釋放孔外圍土體徑向位移大大減小，從而對周邊建筑物起到保護作用，也反映出應力釋放孔在環境保護中的必要性。

1 影響及破壞機理分析

只有清楚了解沉樁過程周圍土體破壞機理，才能更靈活、合理布設應力釋放孔(溝)，使之成為預制樁施工的真正“保護傘”。預制樁沉樁過程中產生的擠土應力，破壞了土體的初始應力狀態，土體被擠壓后，周圍土體發生徑向和豎向變形，這種變形不斷向遠處傳播并逐漸減弱，變形范圍一般為1倍～1.5倍樁長。沉樁過程除了樁體對土體的直接擠壓造成土體變形外，對于上海這樣的飽和軟粘土，土體滲透性很差，一旦排水受阻，沉樁過程很容易產生超靜孔隙水壓力，使得作用于土骨架上的有效應力發生變化，限制土體變形，從而把沉樁過程發生的擠土應力傳播得更快更遠。同時，一旦超靜孔隙水壓力消散，土體發生固結變形，易對周圍建筑物等設施造成“二次傷害”，加大建筑物等設施變形幅度。所以在周圍建筑物與樁基區域之間有效設定應力釋放孔(溝)，能大大釋放因沉樁造成的擠土應力，同時也能使沉樁過程產生的超靜孔隙水壓力得到快速消散，有利于保護周邊建筑物等設施。

2 工程實例

2.1 工程概況

上海某樁基工程為3幢3層廠房，工程樁采用φ500 mm預應力鋼筋混凝土管樁，樁深37 m，共334根。施工工藝采用靜力壓樁。該項目場地狹小，沉樁區域南側為舊式民宅(見圖2)，大都建于二十世紀七八十年代，部分建于五六十年代。建于五六十年代的建筑物基本為危房(有人居住)，結構破壞性裂紋眾多，裂縫最寬達8 cm。樁基距離建筑物邊線很近，最小約6.2 m，一般8 m左右。由于建筑物緊鄰樁基區域，且部分建筑物為危房，預制樁樁基施工過程中，如果不采取應力釋放孔等措施，后果將不堪設想。

2.2 應力釋放孔設計、施工方法

設置應力釋放孔的目的就是要釋放沉樁過程產生的擠土應力和消散超靜孔隙水壓力。根據現場勘察，本樁基工程南面為舊式民宅，管樁為擠土成型樁，施工時會產生擠土現象。擠土將對南側建筑物產生影響，所以靠近南側區域應布置應力釋放孔。

2.2.1 應力釋放孔設計措施

1)充分調查工程施工區域周圍環境情況，對施工區域南側老式建筑物重點保護。

2)本樁基工程，樁長38 m，根據預制樁沉樁過程影響范圍(按1倍深度計算)，約40 m，將影響工程南側兩排建筑物。在建筑物與樁位之間設計應力釋放孔，防擠溝和更改最外側樁基的擠土方式。設置多道應力釋放屏障，確保建筑物的安全。

3)選樁：宜選大直徑樁，這類樁承載力高，樁數量可減少，沉樁過程可降低對周邊環境影響程度。本工程根據現場情況，設計聽取各方意見更改了樁徑，由原來φ350管樁改為φ500管樁。

2.2.2 應力釋放孔施工措施

1)設置應力釋放孔。在樁位2 m處(靠建筑物方向)布置兩排應力釋放孔，呈梅花形分布。應力釋放孔孔徑500 mm，孔深20 m，間距1 m，排距1 m。應力釋放孔鉆好后應立即放置事先編好的竹籠,竹籠由竹片編織而成,編制形式同鋼筋籠。應力釋放孔能有效釋放沉樁產生的總壓力，從而減小其擠土效應。

2)為了進一步減少預制樁基施工的擠土效應，靠近建筑物第一排樁采用部分擠土樁，釋放樁深范圍內土體上部應力，即采取鉆孔取土20 m，再進行壓樁施工，進一步減少沉樁施工對南側建筑物影響程度。

3)設置防擠溝。南側建筑物為老式民宅，基礎很淺，在距建筑物2 m～3 m開挖一條2 m深左右的防擠溝，阻斷沉樁過程表面土體應力傳播，大大減小沉樁過程產生的應力直接對建筑物的水平沖擊。

4)控制打樁速率，靠近建筑物一側，控制打樁速率不大于10根/d；打樁方向為背離建筑物方向，同時加強對打樁期間建筑物變形監測。

2.3 建筑物變形監測

本次打樁歷時32 d，打樁期間由監測單位跟蹤監測建筑物變形及裂縫觀測，監測結果見表1。

表1 建筑物累計垂直變形量 mm

從表1可以看出，本次預制樁基施工過程，周邊建筑物最大累計垂直變形量為9.5 mm，均控制在10 mm以內，小于監測方案設定的報警值±20 mm。建筑物外墻未發現明顯外墻剝落或裂縫增大等損壞情況。本次預制樁基施工，釋放孔布置得當，周邊建筑物變形控制在安全范圍內。

3 結語

1)本工程屬于上海軟土地基區域，施工區域南側分布大片老式民宅，部分為危房，給工程帶來很大難度。經實踐檢驗，本工程采用了應力釋放孔、防擠溝、更改樁徑、更改部分樁入土方式(擠土樁改為部分擠土樁)等多種應力釋放措施，確保了周圍建筑物的安全。

2)樁基施工過程中應嚴格按照方案施工，釋放孔施工要和壓樁施工交替進行,嚴禁先壓樁施工。同時，要靈活運用多種土體應力釋放孔形式。

3)監測作為樁基信息化施工管理的主要手段，打樁階段實時跟蹤監測并及時提交監測數據，施工方根據監測數據及時調整打樁速率和其他參數，從而達到信息化施工要求。

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Application analysis on stress releasing hole in precast pile foundation engineering

Shi Jin

(ShanghaiHuiguGeotechnicalEngineeringTechnologyCo.,Ltd,Shanghai200136,China)

The paper analyzes the impact and damaging mechanism of stress releasing hole in precast pile foundation engineering, studies design and construction methods of stress releasing hole by combining with engineering examples. Timely monitoring shows that: stress releasing hole applied in construction guarantees surrounding building safety.

precast pile, stress releasing hole, squeezing effect, surrounding buildings

2015-01-09

施 瑾(1977- )，女，工程師

1009-6825(2015)08-0086-02

TU473.13

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