付显铭 邢佳嗣 臧永久
中建八局第四建设有限公司华东公司
摘要：针对静压桩沉桩过程中会产生挤土效应，结合工程实例，叙述静压桩沉桩施工期间设置的防挤土保护措施，对于加快工程，保证工程质量以及保护周边建筑及河道安全起到一定控制效果。本文借助松江区九亭镇工业区JT-17-001号地块项目工程案例，提出应力释放孔减小预制桩挤土效应的应用研究。
关键词：应力释放孔、挤土效应
一、前言
桩基工程是地基与基础的重要组成部分，受挤土效应影响，压桩速率，每日沉桩数量受规范限制，导致工程进度工程质量受到制约。本文以松江区九亭镇工业区JT-17-001号地块项目为案例，为减少挤土效应产生的影响，提出桩基施工阶段采用应力释放孔减小预制桩挤土效应的应用研究。
二、工程概况
松江区九亭镇工业区JT-17-001号地块项目，工程地址位于上海市松江区九亭镇，总建筑面积26934㎡，包含1栋单体厂房，及两层地下车库，装配率40.04%。本工程深基坑面积为9024.6㎡，周边延长米为305.3m，桩基工程采用预制空心管桩，预制桩长度为21、23、35米。桩顶标高-10.45M～-12.95m
场地周边环境较为复杂，基坑东侧临近河道，基坑开挖边线与河道最近距离为7.6m，南侧临近勤富路，开挖边线与道路边线最近距离为10m，均处于1～1.5倍沉桩深度影响范围内；场地北侧、西侧临近企业。
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图2.1 项目工程平面图
本工程桩基工程采用静压空心管桩，空心管桩大部分⑦层土，浅部为淤泥质粘土层，压缩性大，透水性强。增加土体挤压力传递主要是通过桩周土体来传递，当挤压力大于桩周土体自身抵抗力时，土体产生较大的侧向位移，该位移自桩周向远处扩散减弱，最远可至1.5倍桩长。对于本工程而言，上部淤泥质土渗透性差，并存在一定地下水，地下水在沉桩过程中受挤压又不能及时排除，从而转化为孔隙水压力，并且随着沉桩的深度及数量的增加而增大，在孔隙水消散后，造成土体的隆起及沉陷。因此本工程在静压桩施工前，周围布设一圈应力释放孔，来减小侧向挤土效应，避免对周围环境造成较大影响。
三、应力释放孔设计及布置
1、桩型设置
场地四周毗邻建筑、河道及道路，因此在场地一周设置1排应力释放孔，释放孔中心间距1米，孔深25米，钻孔成孔直径为300mm.基本能满足本工程的应力释放需要。因上部土体以粘土层为主，压缩性大渗透性小，孔隙水压力消散慢，挤土效应延续时间长，为防止静压桩施工挤土导致应力释放孔压缩闭合致使空隙水不能有效排除，在施工完成应力释放孔后，在孔内放置HDPE双壁波纹管，并在孔内回填粗砂，保持孔形，以利于土体中 孔隙水释放压力消散。
2、应力释放孔处理方案
应力释放孔按梅花形布置，来减少地基土体的变位置及其影响范围，可减少场地周边环境影响，由于应力释放孔有利于地基土体应力的集中及孔隙水流向，根据经验其影响范围一般为2.5～3.0倍孔径，而孔隙水挤土作用主要影响⑥层以上粘土层。综合以上因素考虑确定。
平面布置：1排，梅花形布置，孔间距1m，孔径：300mm，深度：25m，施工方法：钻孔桩机施工。
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图3.1梅花状应力释放孔示意图 图3.2应力释放孔布置示意图
四、应力释放孔施工工艺
1.施工顺序
根据机械配置计划，本工程同时进场4台GPS-10型桩机以满足施工生产需要，根据现场实际情况，将桩机分别布置在四个角点，按照顺时针方向依次进行应力释放孔施工，同时进行周边环境监测。
2.工艺流程
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3.具体施工工艺
（1）根据应力释放孔布置图对应力释放孔进行放样，放样完成后根据现场实际情况布置泥浆池及泥浆管沟。
（2）在应力释放孔位置埋设护筒，使用GPS-10型钻孔桩机进行钻孔，成孔直径为300mm。
（3）在钻机深度达到设计要求后，将钻头提升至150-200mm，开动泥浆泵进行循环排渣，清除孔洞中的沉渣、淤泥。沉管使用直径为200mm的波纹管，沉管之前在波纹管上进行密打进水孔，加工完成后将波纹管沉入孔中，波纹管安装到位后再进行第二次导管清孔。
（4）第二次清孔完成后，在波纹管中填入中粗砂。
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图4.2 应力释放孔施工示意图
待应力进行初步释放后，开始进行沉桩施工。根据施工进度及经验，待应力释放口完成施工2天后，已极大地降低沉桩施工对周边环境的影响。
应力释放孔内黄砂会存在一定的流失现象，流失严重后将形成薄弱区域，导致外部环境土体产生变形、滑移等现象，对周边环境造成破坏；同时为减少地下水渗流途径，避免地下水对围护结构的施工及使用造成不利影响，待沉桩施工完成，应力消散之后，需对应力释放孔进行换填。
（1）沿波纹管中心打设清理管，将第一次回填的中粗砂冲出不少于50%。
（2）下注浆管至孔底，自下而上注入水泥浆，采用42.5级普通硅酸盐水泥掺和泥浆池泥浆，浆配比0.55，对泥浆进行二次利用，符合环保要求。
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图4.3 应力释放孔回填示意图
根据施工现场的实际情况，为保证后续静压桩施工不受影响，且方便后续围护结构施工，避免泥浆池二次移动带来的污染，拟定将泥浆池布置于现场东侧，泥浆池大小为20m×20m，每个泥浆池分循环池、储浆池，中间设泥浆通道，具体布置位置及规划见附图。循环池与桩基钻孔用泥浆槽连接，泥浆在应力释放孔钻孔与循环池间循环。
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图4.4 泥浆池布置示意图
泥浆运输采用全封闭的罐式运输车，运输车在罐顶和底部设进浆口和排浆口。泥浆通过泥浆泵打入罐车，装满后，将进浆口封闭，运输至指定地点弃浆，通过排浆口排出。根据应力释放孔施工工程量，泥浆外运约每3天1趟。运输罐车的封闭性较好，杜绝了泥浆运输过程中的污染。
五、监测
1.南侧勤富路管线监测
（1）垂直沉降监测
在南侧勤富路埋有煤气、给水、电力、电信管线的位置，每隔15米布置一个监测点，不仅监测各管线的沉降，同时，也可以了解压桩对不同距离处土体的影响大小。
（2）水平位移监测
管线沉降观测点，同时也是水平位移观测点。水平位移采用视准线法。
2.西侧及北侧建筑沉降监测
在距离压桩区域1.5倍桩长范围内的建筑物的四角或转角布置沉降观测点，涉及到建筑厂房5个，共布置20个监测点。
3.地表沉降观测点
在压桩区域四边布置监测剖面，受场地限制四面均布置1道检测剖面，每个剖面上布置4个监测点。
4.监测频率及报警值
压桩期间，各监测项目每天监测一次，遇监测数据异常情况应加密监测频率。管线沉降和水平位移报警值为：变化速率≥3mm/d，总位移量≥10mm；建筑物沉降：变化速率≥3mm/d，总沉降量≥20mm；地表沉降：变化速率 ≥3mm/d，总沉降量≥20mm。当检测值接近报警值即变化量达到报警值的一半时，进行黄色预警。此时应减缓沉桩施工速度，将压桩速度由2m/min减缓为1m/min，并增加沉桩时间间隔，根据现场情况报监理及业主确认后，在桩距较密集的区域采用跳打法以减少挤土效应，并于黄色预警值发生的区域增设应力释放孔，减少该区域环境出现的沉降等不良现象；当检测值超过报警值时，需停止压桩施工并及时采取增设应力释放孔等必要的应力释放措施保证周围环境的稳定性。
六、总结
本工程周边环境复杂，又受浅层粘土质土层影响，静压桩施工过程中受挤土效应影响大，易造成周边建筑，道路管线等受挤压变形破坏。通过采用应力释放孔的技术处理，经监测证明，该方案真实有效的。在沉桩前先施工应力释放孔后沉桩，采用应力释放孔解决软弱地基的挤土效应起到了非常好的效果，既保证了后期静压桩施工速率，又保证了周边环境的稳定处于可控范围，保证工程保质保量的完成。
参考文献：
[1]李书信，李文明，刘亚松，姚庆雨.应力释放孔在大型基础空心方桩施工中的运用.200135
[2]李雪峰.应力释放孔在管桩桩基工程中的应用.（2013）14-0063-02
[3]沈欣.刘明发.应力释放孔的应用实践.314050