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摘 要:高层建筑施工过程中,经常会遇到饱和软土地基,此种类型的地基承载力比较低,为此施工人员通常会选择应用打入桩的方式来提高承载力,但是在打入桩施工会对施工场地周围的建筑物会产生一定的不良影响,为此,施工人员必须预先采取对策,最大程度的减少高层建筑打入桩施工对邻近建筑物产生的影响。本文首先对高层建筑打入桩施工对邻近建筑物的影响进行了介绍,其次探讨了预防措施,仅供参考借鉴。
关键词:高层建筑;打入桩;邻近建筑物;影响;措施
正常情况下,高层建筑打入桩的桩长至少要30、40m,最长达到了70m,另外,打桩的过程中,会应用柴油机锤,一般而言,每分钟要进行50次左右冲击,以此保证桩尖能够达到中持力层,但是这对邻近建筑物影响非常大,尤其是城中心的建筑物,影响更大,因为城市中心建筑物分布密集,地下管线也非常多,一旦受到冲击,管线很有可能会出现偏移,裂缝,甚至是更加严重的后果,因此高层建筑打入桩施工过程中,施工人员必须对邻近建筑物进行考察。
1 高层建筑打入桩施工对邻近建筑物的影响
高层建筑打入桩施工过程中,不仅会对邻近建筑物环境产生比较大影响,比如振动,噪声等,还会对土体变形、位移产生影响,如果土体变形与位移过于严重,将会打破土体原有的平衡,必然会影响邻近建筑物,尤其是地下管线等设施。比较常见的现象是邻近建筑物前提粉刷层脱漏,或者地坪开裂,严重的直接导致过梁变形,门窗难以启闭,导致地下管线出现严重的断裂情况,更有甚者直接中断使用,有些时候,邻近路基会受到严重的影响,为交通的正常运行埋下了安全隐患。如果施工场地周围正好邻近生产车间,很有可能会导致车间跨度异常,基础位移,对车间的正常生产产生非常大的影响。而上述可能出现的危害,几乎都是由于打入桩施工过程中,影响了邻近土体的静力平衡,其具体表现在如下方面:
1.1 地面出现了明显的垂直隆起现象,土体发生了非常明显的水平位移,这不仅包括了表层土体发生的位移,也包含了中深层土体位移。而之所以会出现此种情况,主要是因为锤击打入桩或者静压沉桩时,施工人员过于用力,已经超出了地表能够承受的范围,长时间之后,土体挤出破坏,桩附近土体隆起,最终发生了水平位移。由于打桩持续进行,土体中出现了大量的滑动面,久而久之,土被挤出。
1.2 土孔隙中存在着非常高的静水压力,如果静水压力越来越高,就会出现超静孔隙水压力。之所以如此,主要是因为沉桩过程中,上层土覆盖压力非常大,深层土受到了约束,土无法顺利的挤出,在进行沉桩过程中,土体不断的被压缩,不断的被挤实,此时土体中存在的各个孔隙水压力不断的升高,有些情况,孔隙水甚至能够超过覆土层压力,孔隙水顺着桩身方向,一直渗流,在已经遭受到破坏的土体中流出。尽管一段时间之后,孔隙水压力会逐渐的消失,但是由于软土地基的渗透性比较弱,通常情况下,要几个月之后才能够消失。
1.3 沉桩一段时间之后,地面会出现新沉降,这样尽管已经入土的群桩就会出现严重的摩擦力。而出现此种现象的原因,主要是因为超静孔隙水压力逐渐的消失之后,应力不断的提高,孔隙逐渐的下降,一段时间之后,土固结重新形成,最终导致了地面沉降。
概括起来,上述因素主要与桩型、桩群密集程度有一定的关系,除此之外,桩锤类型以及质量等也会比较大的影响。
2 预防措施
2.1 采用预钻孔打桩工艺
预钻孔打桩工艺亦称“钻打法”,它是先在地面桩位处钻孔,然后在孔中插入预制桩,用打桩机将桩行到设计标高。如果桩预埋在地表以下,残留的钻孔则用租粒土回填。钻孔用长螺旋钻。用长螺旋钻孔非常方便,从钻孔到插桩要连续进行,钻孔后不需护壁。钻进顺利时,每分钟可钻1m,土屑由螺旋叶片反向旋转连续送出孔外,卸入土斗,由吊车运至弃土处。钻孔深度与桩长、土质、邻近建筑物距离等因素有关,为了兼顾单柱的承载力,不致使承载力受到明显影响,钻孔深度一般不宜超过桩长的一半。
2.2 减少打桩排泥量的措施
2.2.1 钻孔后打桩,施工前按先开钻直径、孔深不等的若干桩孔,再打桩的措施,这样可在一定程度上减少打桩振动,减低挤压应力,促使打桩顺利进展。
2.2.2 采用开口钢管桩,使土壤在桩管腹中升起,大大减少了排泥量,从而较大的减少了挤压应力。进入桩管腹中的土芯,随着桩的打入深度而逐步升高,并受到压实,它可以发挥“闭塞效应”使该桩的端支撑作用仍能达到原端承力的大部。
2.2.3 采用离心预应力钢筋混凝土管桩。近年来由于管桩施工的经济性及便捷性,许多多层及高层建筑设计中采用了该种桩型。
2.3 避免打桩震动的措施
2.3.1 挖防震沟。由于打桩的震动波主要经地表层传播,所以可以与一般设备基础的防震措施一样,在打桩的建筑基地周边开挖防震土沟,一般深约1.5~2.0m,沟截面二边放坡,方法简单易行。
2.3.2 压桩法代替打桩。此方法可以解决由于锤打的冲击震动影响。
2.3.3 水冲辅助打桩。当桩较长较重而打桩设备又无法适应或地质土壤较硬时,单靠锤击打桩往往会很困难,且易将桩打坏,震动也较剧烈,这时采用水冲辅助打桩就能解决。
2.4 隔离挤压作用的措施
2.4.1 布设应力释放孔。在某些挤压应力集中区域,合理布设并开打应力释放孔,能有效地释放土体的挤压应力,起到很好的隔离挤压作用。
2.4.2 袋装砂井。在饱和黏土地基中打桩时,孔隙水出现超净水压力,由于土壤渗透系数小,不仅压力不易消散,这种挤压应力还将通过含水层传递到较远处;如在传递方向打一排袋装砂井,使孔隙水增压后可以流入砂井,从而加速压力的消散,有效地隔断超静水压的传播。
2.4.3 钢板桩隔离措施。在要保留的旧建筑物与所打桩群间,先打上一批钢板桩,如有相互咬口联结的拉伸板桩,对隔离超静水压和土壤挤压的挤压应力的传播也有一定效果,同时又可为作下阶段基坑开挖时的挡土防渗设施。
结束语
综上所述,可知高层建筑打入桩施工过程中,的确会对邻近建筑物产生非常大的不良影响,比如产生地面沉降、地面隆起,出现超静孔隙水压力等。发生这些问题,与很多原因相关,比如桩锤类型、落距以及沉桩距离、顺序以及地下管线构造分布情况等。基于此,施工人员必须采取积极的预防措施,尽可能的减少高层建筑打入桩施工过程中,对邻近建筑物所产生的任何不良的影响。
参考文献
[1]陈仁朋,凌道盛,陈云敏.群桩基础沉降计算中的几个问题[J].土木工程学报,2003(10).
[2]张定,陈竹昌,姚笑青.桩的施工方法对桩基沉降的影响[J].同济大学学报(自然科学版),1999(6).
[3]周红波,陈竹昌.上海软土地区打入桩基长期沉降性状研究[J].岩土力学,2007(9).
[4]马桂华,陈锦剑,王建华,周红波.上海软土地区多层建筑物长期沉降特性[J].岩土力学,2006(6).
[5]周红波,卢剑华,蔡来炳.基于土体固结流变的桩基长期沉降数值模拟[J].工业建筑,2006(11).
作者简介:韦英宗,身份证号:452226198011081237。
关键词:高层建筑;打入桩;邻近建筑物;影响;措施
正常情况下,高层建筑打入桩的桩长至少要30、40m,最长达到了70m,另外,打桩的过程中,会应用柴油机锤,一般而言,每分钟要进行50次左右冲击,以此保证桩尖能够达到中持力层,但是这对邻近建筑物影响非常大,尤其是城中心的建筑物,影响更大,因为城市中心建筑物分布密集,地下管线也非常多,一旦受到冲击,管线很有可能会出现偏移,裂缝,甚至是更加严重的后果,因此高层建筑打入桩施工过程中,施工人员必须对邻近建筑物进行考察。
1 高层建筑打入桩施工对邻近建筑物的影响
高层建筑打入桩施工过程中,不仅会对邻近建筑物环境产生比较大影响,比如振动,噪声等,还会对土体变形、位移产生影响,如果土体变形与位移过于严重,将会打破土体原有的平衡,必然会影响邻近建筑物,尤其是地下管线等设施。比较常见的现象是邻近建筑物前提粉刷层脱漏,或者地坪开裂,严重的直接导致过梁变形,门窗难以启闭,导致地下管线出现严重的断裂情况,更有甚者直接中断使用,有些时候,邻近路基会受到严重的影响,为交通的正常运行埋下了安全隐患。如果施工场地周围正好邻近生产车间,很有可能会导致车间跨度异常,基础位移,对车间的正常生产产生非常大的影响。而上述可能出现的危害,几乎都是由于打入桩施工过程中,影响了邻近土体的静力平衡,其具体表现在如下方面:
1.1 地面出现了明显的垂直隆起现象,土体发生了非常明显的水平位移,这不仅包括了表层土体发生的位移,也包含了中深层土体位移。而之所以会出现此种情况,主要是因为锤击打入桩或者静压沉桩时,施工人员过于用力,已经超出了地表能够承受的范围,长时间之后,土体挤出破坏,桩附近土体隆起,最终发生了水平位移。由于打桩持续进行,土体中出现了大量的滑动面,久而久之,土被挤出。
1.2 土孔隙中存在着非常高的静水压力,如果静水压力越来越高,就会出现超静孔隙水压力。之所以如此,主要是因为沉桩过程中,上层土覆盖压力非常大,深层土受到了约束,土无法顺利的挤出,在进行沉桩过程中,土体不断的被压缩,不断的被挤实,此时土体中存在的各个孔隙水压力不断的升高,有些情况,孔隙水甚至能够超过覆土层压力,孔隙水顺着桩身方向,一直渗流,在已经遭受到破坏的土体中流出。尽管一段时间之后,孔隙水压力会逐渐的消失,但是由于软土地基的渗透性比较弱,通常情况下,要几个月之后才能够消失。
1.3 沉桩一段时间之后,地面会出现新沉降,这样尽管已经入土的群桩就会出现严重的摩擦力。而出现此种现象的原因,主要是因为超静孔隙水压力逐渐的消失之后,应力不断的提高,孔隙逐渐的下降,一段时间之后,土固结重新形成,最终导致了地面沉降。
概括起来,上述因素主要与桩型、桩群密集程度有一定的关系,除此之外,桩锤类型以及质量等也会比较大的影响。
2 预防措施
2.1 采用预钻孔打桩工艺
预钻孔打桩工艺亦称“钻打法”,它是先在地面桩位处钻孔,然后在孔中插入预制桩,用打桩机将桩行到设计标高。如果桩预埋在地表以下,残留的钻孔则用租粒土回填。钻孔用长螺旋钻。用长螺旋钻孔非常方便,从钻孔到插桩要连续进行,钻孔后不需护壁。钻进顺利时,每分钟可钻1m,土屑由螺旋叶片反向旋转连续送出孔外,卸入土斗,由吊车运至弃土处。钻孔深度与桩长、土质、邻近建筑物距离等因素有关,为了兼顾单柱的承载力,不致使承载力受到明显影响,钻孔深度一般不宜超过桩长的一半。
2.2 减少打桩排泥量的措施
2.2.1 钻孔后打桩,施工前按先开钻直径、孔深不等的若干桩孔,再打桩的措施,这样可在一定程度上减少打桩振动,减低挤压应力,促使打桩顺利进展。
2.2.2 采用开口钢管桩,使土壤在桩管腹中升起,大大减少了排泥量,从而较大的减少了挤压应力。进入桩管腹中的土芯,随着桩的打入深度而逐步升高,并受到压实,它可以发挥“闭塞效应”使该桩的端支撑作用仍能达到原端承力的大部。
2.2.3 采用离心预应力钢筋混凝土管桩。近年来由于管桩施工的经济性及便捷性,许多多层及高层建筑设计中采用了该种桩型。
2.3 避免打桩震动的措施
2.3.1 挖防震沟。由于打桩的震动波主要经地表层传播,所以可以与一般设备基础的防震措施一样,在打桩的建筑基地周边开挖防震土沟,一般深约1.5~2.0m,沟截面二边放坡,方法简单易行。
2.3.2 压桩法代替打桩。此方法可以解决由于锤打的冲击震动影响。
2.3.3 水冲辅助打桩。当桩较长较重而打桩设备又无法适应或地质土壤较硬时,单靠锤击打桩往往会很困难,且易将桩打坏,震动也较剧烈,这时采用水冲辅助打桩就能解决。
2.4 隔离挤压作用的措施
2.4.1 布设应力释放孔。在某些挤压应力集中区域,合理布设并开打应力释放孔,能有效地释放土体的挤压应力,起到很好的隔离挤压作用。
2.4.2 袋装砂井。在饱和黏土地基中打桩时,孔隙水出现超净水压力,由于土壤渗透系数小,不仅压力不易消散,这种挤压应力还将通过含水层传递到较远处;如在传递方向打一排袋装砂井,使孔隙水增压后可以流入砂井,从而加速压力的消散,有效地隔断超静水压的传播。
2.4.3 钢板桩隔离措施。在要保留的旧建筑物与所打桩群间,先打上一批钢板桩,如有相互咬口联结的拉伸板桩,对隔离超静水压和土壤挤压的挤压应力的传播也有一定效果,同时又可为作下阶段基坑开挖时的挡土防渗设施。
结束语
综上所述,可知高层建筑打入桩施工过程中,的确会对邻近建筑物产生非常大的不良影响,比如产生地面沉降、地面隆起,出现超静孔隙水压力等。发生这些问题,与很多原因相关,比如桩锤类型、落距以及沉桩距离、顺序以及地下管线构造分布情况等。基于此,施工人员必须采取积极的预防措施,尽可能的减少高层建筑打入桩施工过程中,对邻近建筑物所产生的任何不良的影响。
参考文献
[1]陈仁朋,凌道盛,陈云敏.群桩基础沉降计算中的几个问题[J].土木工程学报,2003(10).
[2]张定,陈竹昌,姚笑青.桩的施工方法对桩基沉降的影响[J].同济大学学报(自然科学版),1999(6).
[3]周红波,陈竹昌.上海软土地区打入桩基长期沉降性状研究[J].岩土力学,2007(9).
[4]马桂华,陈锦剑,王建华,周红波.上海软土地区多层建筑物长期沉降特性[J].岩土力学,2006(6).
[5]周红波,卢剑华,蔡来炳.基于土体固结流变的桩基长期沉降数值模拟[J].工业建筑,2006(11).
作者简介:韦英宗,身份证号:452226198011081237。