探討沉入粘性土中樁的擠土效應

李卓成

摘要：在目前的工程實踐中，出于地基穩定性的考慮，往往會對地基做有效的處理，其中一項重要的處理措施是在地基當中做混凝土樁柱增加，其能夠有效的提升地基的完整性和穩定性，從而為工程實踐提供良好的保障。對具體的樁柱做分析發現樁柱施工的過程中會發生擠土效應，該效應會對周圍建筑穩定性造成影響，進而威脅區域工程的安全，所以做好相關性分析十分必要。文章就沉入粘性土中樁的擠土效應做具體分析，旨在規避擠土效應的不利影響，從而使施工更加的安全。

關鍵詞：工程；粘性土；樁柱；擠土效應

從目前的工程實踐分析來看，工程實施過程中遇到的一種普遍性的地基土壤類型為粘土，該類型地基的工程力學特性較弱，穩定性不高，所以要想在這樣的區域內進行有效施工，需要對地基做處理。沉入樁柱是此類地基處理的重要措施，但是對具體的樁柱沉入做研究發現起擠土效應的產生會影響周圍建筑的穩定性，所以為了保證區域建筑的穩定與安全，做擠土效應的具體分析，并對擠土效應做安全規避，這樣，施工的安全性、有效性會更加突出。

一、擠土效應概述

擠土效應在管樁施工實踐中普遍存在，從概念和影響入手對擠土效應做全面的認知，這對于工程安全與穩定來講有重要的意義。

（一）擠土效應

擠土效應是預應力管樁施工中會遇到的現象，其產生與土體結構擾動、土的應力狀態改變有顯著的聯系。對工程實踐做調查分析發現擠土效應的一般表現有兩種，其一是淺層土體的隆起；其二是深層土體的橫向擠出，這兩種表現會造成開挖基坑坍塌或者是推移增大，也會造成樁柱的傾斜或者是淺樁的上浮。無論是何種情況的產生，整個施工的安全性和有效性均會受到影響，所以在實踐中需要對這種現象做分析與控制。

（二）擠土效應的影響

在粘性土中沉入樁柱的時候，粘性土會發生比較明顯的擠土效應，該效應的具體影響體現在三個方面：1）在沉樁的過程中，樁周土層會因為被壓密而擠開，這使土體產生了垂直方向的隆起以及水平方向的位移，進而引發了近鄰已壓入樁的上浮，造成了樁端“懸空”，如此，樁的承載力達不到設計要求；樁位偏移和樁身翹曲折斷等質量事故的發生率增加，相鄰建筑物和市政設施發生不均勻變形以致損壞的現象也會更加明顯；2）在壓樁過程中，隨著孔隙水壓力的升高，土體破壞的嚴重性會增加。未破壞的土體也會因孔隙水壓力的不斷傳播和消散而蠕變，這會導致土體的垂直隆起和水平方向的位移；3）近場土體密度變化引起區部殼體變形對建筑物等有不利影響，但同時也可以利用這一特點對由應力結構發生變化的自然物體進行結構復原。

二、擠土效應的控制

從上文的分析來看，擠土效應的不利影響十分的顯著，所以在粘性土體中做沉樁時需要很好的控制擠土效應。就目前的擠土效應控制研究來看，主要的措施包括三個方面，以下是具體的分析。

首先是要做好設計工作。從實踐分析來看，沉樁過程中擠土效應無法避免，但是擠土效應的大小可以得到控制，而從擠土效應的具體產生分析來看，其大小和沉樁的數量息息相關，所以在沉樁時需要基于實踐做好設計工作，這樣，擠土效應的大小可以得到有效控制。舉個簡單的例子，在某電廠工程的施工中，基于地質勘測發現粘性土工程力學特性較弱，所以需要利用沉樁做地基處理。對粘性土已知參數做分析，基于標準設計，沉樁以3m間隔做布置即可，但是從沉樁可操作性研究來看，3m間隔會造成比較嚴重的擠土效應，這于周圍建筑穩定不利。經過再三論證與研究，最終確定采用4m間隔方案，不過樁柱的標準需要提升一個檔次。簡言之，通過設計優化減少沉樁的數量，擠土效應會得到控制。

其次是需要做好沉樁施工工作。研究發現擠土效應的產生與施工的過程有密切的聯系。為了探討施工與擠土效應的具體聯系，做了如下實驗。針對某電廠區域的粘土特性做沉樁，不過沉樁分兩種方案：1）10根樁同時沉入施工，記錄施工過程中的擠土效應產生。2）10根樁做分次沉樁，每次沉樁數量為2，并記錄過程中和最終的擠土效應。對最終的實驗結果數據進行對比分析發現，第一種方案中的擠土效應更加顯著，而且其在施工的過程中，周圍建筑受影響的程度更高，由此可見施工沉樁數量對擠土效應有顯著的影響，所以在粘性土沉樁的時候，為了控制擠土效應，需要對施工做控制和優化。

最后是需要對施工過程操作進行規范。從實踐資料研究來看，粘性土沉樁的時候，操作需要具備一定的技巧性，這樣，擠土效應的產生量會得到減少，相反，如果是一味的采用蠻力做壓樁，擠土效應會表現的更加明顯。基于此，在粘性土沉樁的過程中，對施工技術、施工方法做分析與強調，保證施工的操作優化非常的必要。

三、擠土效應的有效利用

從上文的分析來看，為了在粘性土沉樁的過程中規避和控制不利的擠土效應，需要采取相應的措施。其實，擠土效應的影響不僅僅體現在消極的一面，其也有積極的一面，而其積極的一面體現在自然物結構復原方面。簡單來講，自然物有自身的應力結構，但是在目前的工程施工影響下，部分自然物會發生應力結構變化，出現下沉的現象。此類現象的產生會影響自然物結構穩定，進而造成安全問題。利用擠土效應在自然物周圍區域進行沉樁，自然物的應力結構會得到有效恢復，這樣，自然物的穩定性和安全性便會得到保障。不過需要注意的是，在恢復沉樁的過程中，設計必須要科學，否則不僅達不到自然物應力結構恢復的目的，反而會對自然物造成二次破壞，導致其安全性的進一步下降。

結束語：

綜上所述，粘性土地基的工程力學特性較弱，穩定性較差，所以在工程實踐中需要對其做有效的處理。沉樁是地基處理的主要方式，其對于強化粘性土的應力結構，提高其穩定性有重要的作用。不過在粘性土沉樁的過程中，擠土效應的產生會造成不利的影響，所以控制擠土效應非常必要。文章對擠土效應的相關問題做具體分析，這對于工程施工實踐來講有著非常重要的意義。

參考文獻

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（作者單位：中國能源建設集團江蘇省電力設計院有限公司）