长螺旋钻引孔取土对PHC管桩施工挤土效应的消减
【作者】郭晓林，宋建文
【摘要】结合郑州怡佳花园(经三名筑)桩基工程，介绍长螺旋钻引孔取土技术应用于PHC管桩施工中，有效消残土体侧向挤压应力。减小地表变形。
【关键词】长螺旋钻；PHC管桩；挤土；变形；应力释放；消减
PHC预应力管桩采取静压施工工艺。将预制管桩桩体压人地基土并送桩至设计标高。桩体入土产生挤土效应对附近建筑及构筑物或设施会产生一定范围的不良影响。严重的会造成结构的损伤或破坏。在郑州市怡佳花园(经三名筑)9#楼工程中采取了预钻孔的方法.用长螺旋钻桩基进行引孔取土。使土体侧向挤压应力得到很大程度减小和释放，大大减小地表变形，有效的保护了临近建筑物及道路、管网等设施的安全。取得了较好的效果。
该工程位于郑州市经三路与北三环交叉121.东侧距在建5#楼25m，西侧紧临民族学校6层教学楼(最近处5m)，南侧紧邻北三环路(为郑州市主干道，布有排水、供水、煤气管道和通讯光缆)，北侧距已竣工8#楼27.6m。本工程采用PHC枷O(AB)预应力管桩。桩长11.5m。
1 方案选择
1.1 场地工程地质条件
场地属黄河冲积平原，地形平坦、开阔。常年地下水位5.2-6.5m。
1) 杂填土松散、松软不均匀，含水丰富，透水性强，厚0.8m一2.2m，平均1.80m：
2) 粉质粘土夹泥炭质土流塑一软塑状，高压缩性。层顶埋深1.2。2.7m，厚2.3～5.6m，平均3.75m；
3) 粉砂饱和状，容易发生流砂、涌砂情况，层顶埋深5.5-7.5m.厚1.5—3.6m，平均2.20m：
4) 圆砾含水丰富，透水性强，微承压。造成基坑拥水量大，层顶埋深6.6—7.8m，厚3.0～7.5m，平均5.1m：
5) 粉砂稍一中密状态，层顶埋深12.2一18.1m。厚2.2。5.2m，平均3.5m；
6) 粉土湿～很湿，稍一中密状态，中压缩性。以可塑状态为主，部分硬塑，个别软塑状态，层顶埋深9.6—15.6m，厚2.0～12.6m。平均7.18m；
7) 粉砂稍～中密状态，平均15.6击，层顶埋深22.7，28.7m.厚7.5。22.6m，平均12.25m；
8) 砂土稍～中密状态，层顶埋深27.9—50.2m。厚1.6。10.8m，平均5.25m。
1.2 方案初选
PHC管桩施工中，桩周土体受到径向挤压。土体挤密产生很大的侧向挤压应力，使得土体向地表挤出，土体的侧向挤出主要是由于土体的塑性流动产生的。侧向挤压应力如得不到释放。会使地表产生变形，既影响成桩质量，又对周边建筑物、道路、管网产生不利影响。通过临近已竣工工程经验分析比较，初步采用长螺旋钻机进行引孔取土，20m长管桩引孔深度12m，钻杆直径选用400mm.以达到降低挤土效应，使土体侧向挤压应力得到很大程度释放.减小地表的变形量，保护周边建筑物、道路、管线等设施不受损害，又使压桩施工能顺利进行。避免在部分坚硬地层中压桩力突增无法压人的情况。
1.3 施工
为最大程度消减挤土效应对东侧结构的影响及避免路边埋设管道受到破坏，引孔及静压桩施工顺序采取由中心向四周逐步扩展进行。施工同时。在东、南、西，北侧分别布设了5、3、5、5个位移变形观测点，并在东、西侧分别布设了6个地面隆起变形观测点。2009年lO月6—12日共完成引孔60个，取土90m3，静压PHC管桩60根共720m。变形及隆起观测也同步进行，从施工开始到2009年10月12日.位移变形逐渐增大。东侧位移变形最大值15.2mm，南侧达10.6mm。西侧达16.3mm，北侧达12.8mm；隆起随之增大，东侧隆起最大6.2mm.两侧隆起最大达8.1mm，而且压桩较为困难，部分桩难以沉桩至设计标高。
1.4 方案变更
通过部分桩的施工情况可以看出，长螺旋钻机引孔取土10m(约1/2孔深)虽然在一定程度上减轻了静压桩施工的挤土效应。但不能根本解决问题。在引孔直径400mm的前提下。直径400mm静压管桩侧摩阻力减小不大，应能满足桩基承载力特征值1150kN的要求。于是，根据长螺旋钻机的工作性能，把管桩部分引孔深度增至16m(约4／5孔深)。
2 方案实施
2009年10月12日恢复施工，至2009年10月30日完工，共对396根桩位进行引孔取土，取土近860m3，随机进行静压桩施工，2009年10月30日静压桩施工结束，与此同时进行变形和沉降观测。
2.1 引孔取土
(1)使用一台JZL90型长螺旋钻机进行钻孔取土；
(2)钻进过程中，排出孔口的渣土及时清除、运走。
2.2 静压桩施工
(1)现场采用1台400t静压桩机进行施工。适当控制压桩速度；
(2)在压桩施工中终孔压桩力和引孔深度改变前变化较小。压桩力达到3300kN，能够满足设计单桩极限承载力值2300kN的要求。同时。压桩过程更加顺利。
2.3 施工检测
在方案变更实施后，地表位移及沉降变形曲线随之趋于稳定。位移变形未见增大，反有逐渐缩小的情况，隆起变形也有回落，说明经过引孔取土后进行静压桩施工较好的控制了地表变形。
2.4 桩基检测
2009年11月，共对4根管桩进行荷载试验检测.按设计单桩极限承载力要求分别加载到3300kN。对应沉降量分别为llmm、12mm、15mm、18mm，完全满足设计要求。
3 结论
长螺旋站预钻孔取土能有效消减挤土引起的侧向挤压应力。从根本上解决PHC管桩施工所产生的挤土效应对周边建筑的不良影响以及对已施工桩身的挤压破坏，同时可使PHC管桩施工较为顺利。
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