摘要:文章以杭州某車輛段的樁基交互施工為工程背景,從不同樁的施工特點以及作用機理出發(fā),對車輛段的四種樁型進行了比較分析,并提出了減少交互影響的控制措施。研究表明:在本工程所采用的四種樁型種,管樁以及高壓旋噴樁由于其對土體的擠壓作用,不利于周圍樁基工程的施工,而鉆孔灌注樁和水泥土攪拌樁其擾動較小,在樁基施工時可以不用考慮其對其他樁基的交互影響;在臨近樁基施工中,因先進行擾動大的樁型施工,再進行擾動小的樁型施工,當兩個擾動大的樁型臨近施工時,后施工的樁型應選擇對稱施工的方式,減少對既有樁基的影響。研究成果可以為類似工程的施工方案設計提供借鑒。
[作者簡介]孫旭(1988—),男,本科,工程師,從事地鐵施工工作。
濱海地區(qū)大部分為軟土地區(qū),其上要進行建筑物搭建必須進行相應的地基處理。目前的地基處理形式越來越復雜,但樁基礎由于其具有使用范圍廣、施工方式限制少等優(yōu)點在人口密集區(qū)的市區(qū)被廣泛使用[1]。
不同的樁基處理形式效果不同,對周圍環(huán)境的影響不同,造價也不同,在工程施工中不僅要保證施工質量,更要減少工程造價,故通常采取不同的樁型組合來達到建筑物地基處理的目的,保障工程的安全進行。但不同的樁型施工過程中對于周圍的土體有不同的作用形式,對周圍構筑物的影響也不同,比如高壓旋噴樁施工就會對周圍環(huán)境產(chǎn)生較大影響[2]。故了解不同樁型施工對于周圍的影響,對于保障既有樁基的性能以及自身的成樁效果具有重要意義。
但目前樁基的研究大都集中于其樁基作用機理研究[3-5]和在工程中應用研究[6-8],有關于樁基施工的交互影響研究較少。鄧開鴻等[9]通過漿液流體性質以及漿液滲透理論,建立了高壓旋噴樁施工影響模型,研究了高壓旋噴樁施工對于管樁的研究,研究表明:高壓旋噴樁在軟土層施工時會使管樁受到的較大的側向擠壓力,單側施工會使既有管樁發(fā)生較大側向變形。朱大龍[10]利用ABAQUS軟件研究了高壓旋噴樁在不同土層情況下對不同樁型的既有樁基的影響,并提出了兩種高壓旋噴樁擠土效應的計算方法。陳超群等[11]利用FLAC研究了管樁靜壓對于臨近樁基的影響機理,并提出了相應的防治措施。
本文以杭州某車輛段樁基施工情況為施工背景,從不同樁基施工的特點,以及對于周圍樁基的影響進行討論,提出樁基施工交互影響的控制措施,為今后工程中的多種樁基施工工程提供借鑒。
1 項目概況
1.1 項目介紹
該項目車輛段位于余杭區(qū)良渚街道,距新興路站約1.5 km,東側為既有的仁和大道,南側為既有杭州繞城高速,西側為規(guī)劃道路和既有的宣杭鐵路,占地面積為37.82×104 m2。場地原為農(nóng)田和農(nóng)舍,土質情況較差,需要進行地基處理,方能進行車輛段工程。本項目根據(jù)功能區(qū)的不同,對基線里程JDK0+000.00~JDK2+000.000軟土地基處理設計,沿場區(qū)基線方向總長2 000 m。含幾部分內容:①庫外碎石道床區(qū)地基處理;②整體道床與碎石道床之間過渡段地基處理;③場區(qū)道路地基處理。具體地基處理方式見表1。
1.2 土層情況
該車輛段樁基穿過的土層從上到下分別為:雜填土層、粉質黏土層、淤泥質粉質黏土層、粉質黏土層、粉質黏土夾粉土層(水泥土攪拌樁樁底基本位于該層內)、粉質黏土層(高壓旋噴樁樁底基本位移該層內)、粉細砂層(PHC管樁持力層)、礫中粗砂、中等風化砂礫巖(灌注樁持力層)。場地具有深厚的軟土地層。
2 各類樁型作用機理
2.1 鉆孔灌注樁
鉆孔灌注樁主要是通過成孔后,放入鋼筋籠,再灌注相應型號的混凝土形成的樁,其優(yōu)點主要在于適用地基范圍廣,并可得到各種樁型。但由于其是通過鉆孔灌注形成的樁,其質量比較難控制,受外部影響較大,在施工中有塌孔、縮頸和樁孔偏斜等危害。
故鉆孔灌注樁在規(guī)范操作時其施工對于環(huán)境的擾動影響較小,反倒成樁以及養(yǎng)護過程中易因環(huán)境因素導致成樁質量受到影響。
2.2 管樁
不管是管樁還是預應力管樁,其都是在工廠或現(xiàn)場預制成樁后,通過機械的方法如錘擊法、靜壓法、振動法等施工方法打入土體中。其優(yōu)點在于樁形式可以多樣,成樁質量不受施工場地影響,但管樁施工會對周圍造成較大影響。
管樁進入土中會有擠土效應,會對周圍構筑物產(chǎn)生不良影響:①樁周土體被壓密或者擠開,使得樁周土體出現(xiàn)水平向移動或垂直方向隆起現(xiàn)象,可能導致周圍的樁產(chǎn)生上浮或者偏移;②土體中孔隙水壓力會在壓樁過程中升高,嚴重的會導致土體破壞。即使土體未發(fā)生破壞現(xiàn)象,其擠壓導致的超孔隙水壓力產(chǎn)生、傳播以及消散的過程也會導致土體出現(xiàn)蠕變現(xiàn)象,從而影響到周圍構筑物的工作性能;③壓樁時由于土體受到強烈擾動,原有的土層工程性質遭受破壞,導致后續(xù)樁基實際施工中其承載力及施工質量不滿足設計要求。
故管樁在施工過程中對周圍樁體施工會產(chǎn)生較大影響,在樁基施工交互影響下抗干擾能力強。
2.3 高壓旋噴樁
高壓旋噴樁是通過高壓漿體進入土層,與土層混合形成的水泥加固體。其優(yōu)點是施工占地小、振動小,適用于處理軟土、粉土以及碎石土等。
高壓旋噴樁由于是高壓漿體注入土層,故其對于土體也有明顯的擠壓作用,也會使得施工時樁周土體被擠密,導致其周圍的構建物因土體的移動收到側向壓力,更嚴重的發(fā)生破壞現(xiàn)象。但其對土體的擾動形式是漿液形式,在規(guī)范施工時,其壓力對于土體的擾動影響小于管樁對于土體的擾動。
2.4 水泥土攪拌樁
水泥土攪拌樁施工即是通過攪拌機器強行把土和固化劑進行攪拌,發(fā)生作用后形成固化樁體。其優(yōu)點是最大程度利用了地基土,并且基本不會改變土體重度,也不會產(chǎn)生側向擠壓力,對周圍環(huán)境影響小。
水泥土攪拌樁對于周圍樁體施工的擾動也較小,但由于其承載力低,強度不好控制,故容易受到環(huán)境的影響。
3 多種樁型場地施工建議
在樁基工程施工中,要嚴格檢查材料的入場,確保管樁以及水泥等原材料的質量符合施工設計所需。要嚴格按照設計和規(guī)范進行樁基工程作業(yè),注意樁間距,確保樁基工程的施工質量。
同時在施工中要考慮各種樁型的施工方法以及其對于周圍環(huán)境的影響,尤其是臨近樁施工時,要考慮樁基施工的交互影響作用。在該車輛段的所使用的四種樁基工程中,水泥土攪拌樁和鉆孔灌注樁對于周圍環(huán)境的影響都較小,而高壓旋噴樁和管樁都對周圍的土體有擠壓擾動,其對其他樁基工程施工質量的干擾較大,故當樁基施工位置較近時,應優(yōu)先進行這兩種樁基的施工作業(yè)。
又由于管樁和高壓旋噴樁都對周圍土體影響大,但該車輛段內C區(qū)處理段處于B區(qū)處理的范圍之內,故兩者樁型施工中先施工的必將對后施工的樁型產(chǎn)生影響。為了減少這種影響,在施工中應該采用對稱施工的方式,比如管樁已經(jīng)處理完后,在管樁處理的地基處對稱進行高壓旋噴樁處理,該處理方式能有效減少管樁水平向的受力影響,防止管樁傾斜。
4 小結
以杭州某車輛段的樁基交互施工為工程背景,從不同樁的施工特點以及作用機理出發(fā),對車輛段的4種樁型進行了比較分析,并提出了減少交互影響的控制措施。研究表明:
(1)在本工程所采用的4種樁型種,管樁以及高壓旋噴樁由于其對土體的擠壓作用,不利于周圍樁基工程的施工,而鉆孔灌注樁和水泥土攪拌樁其擾動較小,在樁基施工時可以不用考慮其對其他樁基的交互影響。
(2)在臨近樁基施工中,因先進行擾動大的樁型施工,再進行擾動小的樁型施工,當兩個擾動大的樁型臨近施工時,后施工的樁型應選擇對稱施工的方式,減少對既有樁基的影響,保證樁基施工質量。本文的研究成果可以為類似工程的施工方案設計提供借鑒。
參考文獻
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