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淺析成樁施工導致地層擾動機理

1咬合樁的施工特點

鉆孔咬合樁施工采用機械鉆孔施工，通過剛套管護壁，形成一種樁與樁彼此咬合的基坑圍護結構。施工常用的方案是采用套管鉆機+超緩凝型混凝土，鉆孔咬合樁采用鋼筋混凝土樁（A樁）與素混凝土樁（B樁）交替間隔的排列方式，其中B樁采用超緩凝型混凝土，對A樁的施工要求是在B樁混凝土剛開始凝結時完成。當對A樁進行施工時，為了實現咬合，需要將相鄰A樁的相交部分用套管鉆機進行切割掉。

2咬合樁成樁施工導致水土流失

套管插入的深度規定要比樁底深，這個深度通常定在3m范圍，這是因為如果套管的外地下水位達到一定高度后，容易造成孔底的涌砂、隆起等情況，最終導致土方因挖過度而引起水土的流失，再有這樣做的目的也是為了提高土體的穩定性。此外影響咬合樁成樁后容易出現水土流失的原因還有：套管壁自身的原因，這里指的是套筒壁的厚度一般在20mm，這樣當套筒拔出時就十分容易形成管壁厚度空隙，有資料表明這樣的空隙一般大小為0.17~0.18m3。同時在拔出的過程中套筒壁還會帶出些許的泥土，這樣就容易造成孔位的不同程度的坍塌。而土層的損失又會影響到建筑物的沉降。

3套管超前支影響地層擾動

套管超前支的長度能夠影響到地層的擾動，當超前支護的長度超過1.5m時，地層損失總量因為卸載作用造成的影響會很小，甚至可以忽略，這是因為套管超前支護的隔斷作用。上述卸載作用是指當鉆孔咬合樁成樁的過程中，樁底的土暴露時會因為卸載作用而產生樁底土回彈。超前支護長度的確定同地下水條件與土層地質有關，目前缺乏對超前支護長度的計算方法與理論，實際施工中憑借的往往是工程經驗。咬合樁成樁，當進行套筒內取土面非常容易受到卸荷影響，隨著取土面向下走回彈會漸漸變小，當深度達到hu卸荷回彈的影響可以忽略，也就是說深度小于hu的都是回彈影響的范圍。有資料顯示，套筒能夠有效的隔斷由卸載造成的地層變形拓展。

4自由式沖抓斗的振動對地層擾動的影響

用重量超過三噸的沖擊抓斗對咬合樁進行成孔取土，取土方式屬于自由落體取土，有人曾統計施工每根樁抓斗的擊地次數，發現擊地的次數竟超過80多次，這樣即便抓斗取土是在鋼套管沖擊下進行的，也容易引起周圍的震感。通過實測發現附近的建筑的沉降存在明顯的滯后性、歷時性。自由式沖抓斗的沖擊依據波動理論可以將其定義為震源，這樣由沖抓斗產沖擊為震源引發的動能便會轉化成波能而作用于更深的地基土中。鉆孔成樁過程中，沖抓抓斗在套筒內的豎向周期震動。沖抓抓斗通過套管底對土層傳播形成對土體的反復的擾動來實現其在套管中的豎向周期震動。這種反復的運動會造成附近長時間的高空隙水壓力，如果這種情況發生在透水性差的軟粘土地基中就會出現難以消散的情況，致使土的負載能力下降，影響周圍建筑的土體的附加沉降（沉降程度較大，時間很長）。

咬合樁成樁引起附近建筑沉降的實測探討

1施工的具體情況

在進行咬合樁成樁施工時為了確保施工的安全，需要時刻檢測施工對周圍建筑的影響。當處于基坑鉆孔咬合樁施工階段需要對附近的三棟樓進行地表沉降以及沉降的監測，在監測中應將重點放在北側的施工，至于南側的基坑鉆孔咬合樁可以不予考慮，這是因為南側基坑鉆孔咬合樁距離監測的建筑，此外還有北側鉆孔咬合樁所起到的隔斷作用。鉆孔咬合樁成樁的施工可以分為三個階段即施工的前期階段、施工通過階段、施工后續階段。劃分的依據是施工對周圍建筑的影響與鉆孔成樁以及周圍建筑的位置。有資料表明在上述的三個階段中，對周圍建筑影響最大的階段是施工通過階段。通過分析以前的監測資料，發現施工階段影響的范圍大致分布在45℃內（這里指的是水平面）。

2鉆孔咬合樁成樁引起周圍建筑沉降原因分析

在2號樓的周圍布置沉降監測點，共布置10個。附近的2號樓區段施工分為兩端來完成分別是AB、CD兩端，并且這兩段的完工日期分別是12月10號，12月27，所以上面監測時間應定在2號樓區段施工前，這里定在2010年的7月27，監測時間長達5個月。監測的對象指的是鉆孔咬合樁成樁的壓頂圈梁施工、第一道鋼管支撐的安裝、施工階段等三個主要施工。

通過實測數據發現咬合樁成樁施工進行到安裝第一到支撐時建筑物沉降明顯，沉降的方向趨向于基坑。通過分析實測數據還發現距離基坑一側近的測點的沉降量最大，即便是建筑角點沉降也有30.48mm，這比規定的10.39mm超出了將近20.0mm。此外還發現支撐能夠很好的降低因為施工造成的周圍建筑的沉降程度。此外研究還發現沉降存在滯后效應，有將近74%的沉降發生在咬合樁施工的后續階段，沉降的程度還同施工的地質條件有關。（本文作者：邱勉中、王子武單位：揭陽市榕江建筑工程總公司、揭陽市工程質量檢驗測試中心）