深層超靜孔隙水壓力釋放結構設計施工

陳 曉 飛

(1.江蘇省有色金屬華東地質勘查局，江蘇 南京 210007； 2.江蘇華東地質建設集團有限公司，江蘇 南京 210007)

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深層超靜孔隙水壓力釋放結構設計施工

陳 曉 飛1，2

(1.江蘇省有色金屬華東地質勘查局，江蘇 南京 210007； 2.江蘇華東地質建設集團有限公司，江蘇 南京 210007)

為了消除管樁施工環境效應，介紹了深層超靜孔隙水壓力釋放結構的設計原理，并結合工程實例，闡述了其施工技術要點，指出該釋放結構發揮作用時間長、綜合成本低，值得推廣應用。

管樁，超靜孔隙水壓力，基坑，建筑物

在管樁施工過程中，由于超靜孔隙水壓力的產生和釋放，導致地基發生不均勻沉降，地基不均勻沉降會引起周邊建(構)筑物傾斜等影響建(構)筑物安全的管樁施工環境效應[1-3]。

為了消除管樁施工環境效應，保證建(構)筑物長期、安全地發揮作用，作者以數個管樁工程實踐為基礎，介紹了消除管樁施工環境效應的深層超靜孔隙水壓力釋放結構的設計原理和施工要點。實踐證明，該釋放結構發揮作用時間長，綜合成本低，可供廣大巖土同行借鑒參考。

1 管樁施工環境效應的產生

土體受到瞬間荷載產生的附加應力時，土體本應發生應變，但由于一時排水受阻，土體中產生超靜孔隙水壓力，超靜孔隙水壓力超過靜水壓力，使作用于土骨架上的有效應力變小，從而限制了土顆粒的變形。隨著時間的推移，孔隙水慢慢被排出。伴隨著孔隙水慢慢被排出，超靜孔隙水壓力逐漸減少，直至消散。在超靜孔隙水壓力逐漸消散過程中，附加應力慢慢轉嫁到土的骨架上，導致有效應力增大，土體的體積發生變化，導致地基發生不均勻沉降，產生了管樁施工環境效應[4，5]。

在管樁施工過程中，當管樁穿越土體內的孔隙基本上被水充滿的飽和土如淤泥質粉質粘土時，由于一時排水受阻，在飽和土體中產生超靜孔隙水壓力；同樣道理，當管樁穿越非飽和土時，擠土效應會在非飽和土體中產生超靜孔隙水壓力；最后，當管樁遇到含卵礫石層、密實狀中粗砂等地層時，管樁所受端阻力大，管樁不好穿越，施工過程中常采用沖擊法，而沖擊作用會在飽和土體產生超靜孔隙水壓力。由三種作用產生的超靜孔隙水壓力逐漸消散過程中，導致施工場地周邊的地基發生不均勻沉降，使建(構)筑物發生裂縫或傾斜，即發生管樁施工環境效應。

2 消除管樁施工環境效應

2.1 常規方法

在受影響的建(構)筑物與施工場地之間開挖排水溝，然后在排水溝中間和兩端設置集水井，最后在排水溝內施工超靜孔隙水壓力釋放孔。這樣，從超靜孔隙水壓力釋放孔中溢出來的水通過排水溝流到集水井內，由水泵把集水井內的水抽到場地外。

為了保持超靜孔隙水壓力釋放孔孔壁的穩定性，需要在超靜孔隙水壓力釋放孔中放入粗砂，但孔中放入粗砂不僅增加了成本，而且粗砂在孔壁壓力作用下被擠密，從而使超靜孔隙水壓力釋放孔釋放超靜孔隙水壓力的功能部分失效，導致超靜孔隙水壓力釋放孔發揮作用的時間短，而且釋放孔也不能太深。也有采用比重不小于1.25 g/cm3、粘度不小于28 s的泥漿保持孔壁穩定性，但由于泥漿離析沉淀是不可避免的，伴隨泥漿離析，孔上部孔壁穩定性減弱甚至塌孔，影響超靜孔隙水壓力的釋放，引起管樁施工環境效應。

2.2 深層超靜孔隙水壓力釋放結構的設計原理

為了克服常規消除管樁施工環境效應的釋放孔發揮作用時間短、不能太深等缺點，作者在深層超靜孔隙水壓力釋放結構中采取了以下措施：1)在超靜孔隙水壓力釋放孔成孔時,采用添加分散劑羧甲基纖維素(CMC)的泥漿[6]。羧甲基纖維素(CMC)具有減小泥漿中顆粒離析沉淀的作用。同時，保證泥漿比重不少于1.25 g/cm3，粘度不小于28 s。這樣，減小了泥漿離析沉淀，有效防止了孔上部孔壁穩定性的減弱甚至塌孔，進而保證超靜孔隙水壓力的釋放，降低管樁施工環境效應，也防止了鉆渣、孔壁土屑和砂屑沉淀后在孔底產生超靜孔隙水壓力。2)超靜孔隙水壓力釋放孔成孔后，在孔中放置綁扎了孔徑不小于1目鋼絲網的鋼筋籠。因為鋼筋籠、鋼絲網可保證孔壁的穩定性，孔深可以不小于20 m，可阻止深層超靜孔隙水壓力的傳遞。另外，鋼絲網可以阻礙土屑、砂屑貫入到超靜孔隙水壓力釋放孔中，也可阻止超靜孔隙水壓力的傳遞。

2.3 深層超靜孔隙水壓力釋放結構的施工要點

1)在受管樁施工環境效應影響的建(構)筑物周邊，挖掘排水溝，排水溝的參數：長度為被保護建(構)筑物的長度、寬1 m～1.5 m、深1 m～1.5 m。2)在排水溝的兩端端頭、中間，用挖掘機開挖出集水井，集水井深1 m，直徑不超過1 m。3)在排水溝內施工超靜孔隙水壓力釋放孔，兩個釋放孔外壁之間距離1 m～5 m。4)超靜孔隙水壓力釋放孔的深度為穿越周邊建(構)筑物基礎范圍內的飽和土層以下不少于5 m。5)在超靜孔隙水壓力釋放孔中放置綁扎了孔徑不小于1目鋼絲網的鋼筋籠，以便孔深可以不小于20 m，保護建(構)筑物的深基礎。6)在原土造漿過程中添加分散劑——羧甲基纖維素(CMC)，羧甲基纖維素具有減小泥漿中顆粒離析沉淀的作用，又能增加泥漿粘性，使飽和土層表面形成薄膜而保護孔壁穩定。使用時，將拌好的濃度為1%的羧甲基纖維素溶液加入到泥漿中，用量為每100 m3泥漿中加入溶液100 kg～300 kg。加強對泥漿性能指標的監測，采樣間隔時間一般為1 h。7)每天巡查建(構)筑物緊臨施工場地一側的墻面或地面，看墻面上有無裂縫，若位移達到報警值時應暫停施工，報警值為：累計最大沉降10 mm～60 mm或累計傾斜2/1 000的小值、變化速率0.1H/1 000 mm/d(H為建(構)筑物承重結構高度)[7]。

2.4 深層超靜孔隙水壓力釋放結構的應用

某基坑支護工程位于江蘇省南京市，基坑面積約為25 280 m2，周長約672 m，基坑開挖深度3.6 m～4.7 m。基坑內工程樁為500 mm×500 mm方樁，方樁長度30 m～40 m，方樁穿越②2淤泥質粉質粘土，施工采用靜壓法。

基坑工程西南段緊鄰某公司辦公大樓及其附屬建筑物，基礎形式為管樁基礎，承臺基礎埋深1.5 m，管樁長度15 m，管樁穿越②2淤泥質粉質粘土。該段基坑支護結構為六排格柵式深攪樁重

力式擋墻，擋墻距離辦公大樓最近處約4.6 m。

在工程樁長度范圍內有平均厚度為14 m的飽和土——②2淤泥質粉質粘土，為了消除管樁施工環境效應對西側南段緊鄰的辦公大樓及其附屬建筑物的影響，在基坑內緊鄰某公司辦公大樓及其附屬建筑物的地方布置了排水溝、集水井和超靜孔隙水壓力釋放孔。排水溝長120 m、寬1.5 m、深1.5 m，在排水溝內以平均間距30 m布置了5口集水井，集水井直徑0.8 m，井深1 m。在排水溝底布置超靜孔隙水壓力釋放孔，超靜孔隙水壓力釋放孔φ700@6 000，孔深22 m，超過辦公大樓及其附屬建筑物周邊管樁基礎范圍內的飽和土層——②2淤泥質粉質粘土5 m，孔數20口，間距5 m；在超靜孔隙水壓力釋放孔中下鋼筋籠，鋼筋籠直徑0.6 m、主筋為8根直徑0.016 m的鋼筋；加強筋為直徑0.014 m的鋼筋，間距2 m；箍筋為直徑0.006 5 m的鋼筋，間距0.25 m。在鋼筋籠綁扎了孔徑不小于1目鋼絲網。鋼筋籠口高出預排水溝底面0.1 m，孔口覆蓋100 mm×100 mm鋼筋網蓋板，蓋板直徑1 m。

在辦公大樓及其附屬建筑物上設置了建筑物傾斜及裂縫監測觀測點，每棟建筑物的變形觀測點數為4個～6個。

施工順序為超靜孔隙水壓力釋放孔、基坑內工程樁、基坑支護結構，其中基坑內工程樁從西向東施工。在方樁施工期間，場地西側南段緊鄰的辦公大樓及其附屬建筑物上沒有發現裂縫，也沒有發生建筑物傾斜，為方樁施工按合同要求順利完成奠定了基礎。

3 結語

1)深層超靜孔隙水壓力釋放結構適合于施工場地范圍內有飽和土，易受管樁施工環境效應影響的建(構)筑物的周邊，建(構)筑物的基礎深度不小于15 m。

2)深層超靜孔隙水壓力釋放結構消除了管樁施工環境效應，而且超靜孔隙水壓力釋放孔孔深可以不小于20 m。

3)超靜孔隙水壓力釋放孔中不放砂子，不僅節約了成本，而且防止了因孔中砂子被擠密后超靜孔隙水壓力的傳遞，因此，超靜孔隙水壓力釋放孔發揮作用的時間更長，應用綜合成本低。

[1] 陸澤峰.散粒體路堤包邊技術穩定性研究[J].河南科學，2015，33(5):758-761.

[2] 李遠強.探地雷達探測地裂縫的幾個實例[J].物探與化探,2012,36(4):651-654.

[3] 陳 磊,劉法民.應力釋放孔在施工現場周邊環境保護中的應用[J].山西建筑,2015,41(6):86-87.

[4] 張 松,張富有,惠子華.圍堤施工工序對橋梁樁基工作性狀的影響研究[J].河南科學，2015，33(11):1949-1954.

[5] 藺 剛,潘永波,馬 曉.應力釋放孔法保護靜壓樁施工周邊環境的應用實例[J].探礦工程(巖土鉆掘工程)，2007(4):1949-1954.

[6] JTG/T F50—2011，公路橋涵施工技術規范[S].

[7] GB 50497—2009，建筑基坑工程監測技術規范[S].

Design and construction of deep super static pore water pressure release structure

Chen Xiaofei1，2

(1.EastChinaMineralExplorationandDevelopmentBureauforNon-FerrousMetals,Nanjing210007,China；2.JiangsuEastChinaGeologicalConstructionGroupCo.,Ltd,Nanjing210007,China)

In order to demolish pipe pile construction environment effect, the paper introduces design principles of deep super static pore water pressure relieving structure, describes its construction technology points by combining with engineering examples, and finally points out advantages of the reliving structure, such as long-term service and low comprehensive cost. Therefore, it is worth promoting.

pipe pile, super pore static water pressure, foundation pit, architecture

1009-6825(2016)16-0080-02

2016-03-29

陳曉飛(1979- )，男，工程師

TU473.13

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