軟土樁基打樁施工過程中常見問題以及監測方案

在軟土地區的工程中，當工程的基底土是軟土時，建筑物很少采用淺基礎。僅當基礎設置在厚的硬殼層上，以及其下的軟土的厚度幾乎是均勻的，且下臥的軟粘土的應力增量小，而應力分布又均勻，以致壓縮性粘土層的固結所引起的建筑物的平均沉降和差異沉降能被允許時，才能選用這類不打樁的基礎。

因此，在軟土地區除了應用各類灌注樁外，通常采用打入式的預制混凝土樁、鋼樁。由于軟土的工程地質特性，打樁過程中往往引起種種影響和危害，如：打樁時的應力作用使樁身發生屈服或斷裂，土的抗剪強度效應，使高靈敏度軟粘土沿樁身表面向上溢出，孔隙水壓力的變化使地面產生縱向裂縫，影響樁群四周的穩定性，樁周土側向位移、地面隆起等。

在工程中，軟土中打樁擠土造成周邊土體的水平位移及豎向隆起, 并在軟土中產生超孔隙水壓力, 從而引發一系列軟土打樁施工問題，本文主要集中于研究打樁時產生的樁身拉應力影響及對策，打樁引起的孔隙水壓力影響及對策，打樁引起的地面隆起及對策等幾個方面,加強軟土中打樁施工，保證工程的質量。

一、軟土中打樁施工的不良影響及對策

1、打樁時產生的樁身拉應力影響及對策

軟土中打樁系統由墊板（塊）、錘墊、樁帽和專用于混凝土樁或鋼樁的樁墊組成，這個系統模擬成兩個非線性彈簧和一個質量塊。當樁錘錘擊樁頂時，在樁頂產生壓應力波沿樁身由上向下傳播，它的最大強度主要取決于樁錘的錘擊速度、錘重、樁錘的效率、錘墊的剛度和恢復系數等。有效錘擊能量通過式1計算：

式中： 樁錘的效率，其值在0～1之間， 考慮在打樁系統（包括樁帽、錘墊、樁墊）中的能量損失系數， 樁錘的額定能量。

錘擊最大應力與樁錘系統的有效錘擊能量有關。研究應力波的形狀和強度的影響因素。由于應力波沿著樁身傳播以及能量在土中的損失而減少了振幅。樁身阻尼一般為0.015～0.020 s/m，軟粘土中阻尼一般約為0.5～1% s/m。

在軟土打樁過程中，由于樁端為軟土層，初始壓應力波在樁端處以反射形成拉應力波向上傳播。在采用錘重輕和落距大時，樁端部分會產生高的張拉應力，反射的張拉應力波超過限值時會使鋼筋產生屈服和樁身接頭脫落，樁身薄弱部分產生斷裂等。在實際工程中，會導致樁身發生屈服或斷裂，嚴重影響樁身的完整性及其承載能力。

為了減少打樁過程中拉應力波的影響，在工程打樁試驗階段，應進行一定量的打樁監控分析，選擇適宜的錘重、落距、錘墊等，監測錘擊系統作用下樁身的最大拉應力和最大壓應力。打樁工程中也有必要進行抽樣監測樁身的拉應力，防止拉應力作用下樁身接頭脫節，樁身屈服或斷裂帶來的嚴重工程隱患。樁身接頭處脫開的應力監測曲線，有較大的拉應力存在。

2、打樁引起的孔隙水壓力影響及對策

軟土中打樁引起的高孔隙水壓力一般隨著粘土的抗剪強度的增加而增加，隨著樁距的減小而增加，群樁的抗剪強度的增加一般大于單樁。打樁后的孔隙水壓力值是總覆蓋壓力的3～4倍。軟粘土的孔隙水壓力最大增量相當于5～7 ， 是粘土的不排水抗剪強度。該值與在理想彈塑性介質中無限長圓柱形孔擴張理論分析而推導出來的理論值是十分一致的。由于樁身表面處的孔隙水壓力可能很高，以致打樁時會發生水力劈裂和打樁周圍產生一組徑向的裂縫。這些徑向裂縫使超孔隙水壓力迅速消散。

當樁周孔隙水壓力相當于土中的初始側向有效應力時，徑向裂縫就會閉合。此后，孔隙水壓力的消散就會變慢。排水主要是離開樁朝徑向流動。打樁引起的高孔隙水壓力會影響樁群四周范圍內的穩定性，特別是在層狀的粘土中。

為了有效控制打樁引起的孔隙水壓力的影響，在樁身表面上附以排水板的方法，在打樁時可減少孔隙水壓力。試驗數據表明由于排水而減少了初始孔隙水壓力50%。也可通過預鉆孔的方法進行減少打樁時的孔隙水壓力。

3、打樁引起的地面隆起及對策

軟土中打樁可能引起較大的地面隆起，特別在樁距很小和樁長很大時尤其如此。沿著樁的上部向上的力超過了樁的下部拔出的阻力時，地面隆起能將鄰樁抬起。由于打樁時孔隙水壓力的迅速消散和土的固結，以及部分飽和土內的氣體壓縮等，隆起土的總體積常常明顯地少于樁的總體積。在深坑開挖中，當樁的間距比較小的時候（少于4～5倍樁徑），通常坑面隆起大約是0.5m，特別是對底面隆起安全系數取得比較低時，深坑開挖的隆起是比較大的。

在軟土中樁的打入會增加土中的側向壓力，當樁距小時，則側向壓力的增加就大。應力增加所取決的因素有：粘土的壓縮性和粘土的抗剪強度。在高靈敏度粘土中打樁時，土經重塑后的稠度變成類似重液的稠度。樁表面的側壓力就相當于重液的側壓力。打樁引起的土體隆起，使周圍樁產生側向位移及上拔現象，對樁身質量及承載能力的影響較大，樁身上拔使樁尖于樁端土產生間隙。

二、加強軟土打樁施工監測

在工程樁基礎施工中，對軟土中打樁施工的不良影響難以徹底的消除，因此要強工程軟土中打樁施工的作用。依據工程軟土打樁監測及實測的反饋信息, 及時調整工程軟土打樁施工參數,保證工程軟土中打樁施工的順利進行及樁基礎的質量。

1、在工程打樁前對周圍環境的調查研究，工程打樁前應對打樁區邊緣 3 倍樁長范圍內的環境狀況進行詳細調查, 要收集周圍建筑工程的基礎類型, 使用現狀, 平面布置,對工程周圍地下管線情況進行詳細的調查, 有無重要煤氣管, 電纜等。

2、在工程軟土打樁中，土體隆起及水平位移的監測監測點在打樁區內可均勻布置, 軟土打樁區外應主要布設在邊坡及對位移較敏感的建筑物所在區域。軟土打樁監測資料應整理出土體位移隨樁數、打樁施工流水、打樁速率變化等的規律, 預估位移發展趨勢；整理垂直、水平位移隨打樁區距離變化的規律。

3、在工程軟土打樁中，孔隙水壓力的監測在打樁區內應選 1~2 處孔壓預計較高的區域集中布點, 不同深度監測點應搭配布置。主要監測孔壓與樁入土距離、深度的關系, 在打樁中，監測施工流水對孔壓的影響, 監測樁群外孔壓變化情況, 確定打樁影響范圍, 打樁結束后孔壓消散規律。

4、在工程軟土打樁中，鄰近建筑物的監測鄰近建筑物的監測包括裂縫及位移發展狀況兩大方面。每次監測結束后, 根據監測數據應整理出測點位移隨打樁流水、建基礎埋深、筑物荷重、打樁速率、基礎形式的不同而產生的變化。再應用整理的成果以預估位移的發展趨勢及建筑物可能產生的損壞。

5、在工程軟土打樁中，對地下管線的監測應直接在管線上設置抱箍式測點或在管線周圍相同深度的土體中設測點, 通過小直徑套管, 鉆孔,鋼筋等將測點引至地面監測。要根據不同管線適應變形的特性, 確定其在地層變形時的允許最小曲率半徑, 然后監測在打樁過程中曲率半徑的變化情況, 當曲率半徑接近允許最小曲率半徑時, 即應通知軟土打樁施工單位采取措施，保證軟土中樁基的質量及整個建筑物的質量。

通過軟土中打樁理論分析和工程實踐,可見軟土中打樁施工存在很多問題，只有有效的解決影響軟土打樁的因素，加強軟土打樁施工，才能保證樁基礎的質量及整個建筑工程的質量。

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