林华桥 陶海冰 卢玉华 刘子振 单华峰

1. 方远建设集团股份有限公司 浙江 台州 318000；2. 台州学院建筑工程学院 浙江 台州 318000

混凝土管桩经常使用在工业厂房和低层住宅等基础工程中，其承载力容易满足，设计和施工都方便，便于工厂化生产，在软土类地基环境下很容易实施。由于管桩压桩过程的挤土作用，特别是大面积的群桩管桩，在施工过程中仍会碰到一些难题，比如压桩路线、压桩速度、邻近建筑的影响、管桩偏移等[1-4]。管桩压桩过程与软土环境相互作用主要体现在邻近结构与土的位移变化、孔隙水压的波动[5-6]等方面。管桩压桩过程与软土环境相互作用可以通过圆孔扩张理论分析，刘裕华等[7]、高子坤等[8]基于圆孔柱扩张理论，将管桩按照弹塑性分析，获得土体位移的解析解。周航等[9]基于圆孔扩张理论建立扩底楔形桩沉桩过程挤土效应的理论计算方法。以上理论研究中很少考虑群桩的影响，在群桩环境中管桩的挤土作用主要通过现场测试获得[10-12]。本文以台州市某产业园区厂房群桩管桩为例，通过调整施工措施和测试获得管桩施工效应。

1 工程概况

台州某产业园工程东邻路泽太一级公路及在建的一期用地，西邻保全路，北邻园区北路，南邻已建厂房。规划总用地面积约189 667 m2，总建筑面积约364 399 m2。二期工程拟建35幢4层厂房（1#—35#）；三期工程拟建3幢10层倒班宿舍楼（36#—38#）及1幢3层的配套设施用房（39#）；四期工程建筑为1幢3层的辅助用房（40#）。

根据区块岩土工程勘察报告，本场地地势较平坦，场地及周边不存在地面沉降、地面塌陷等不良地质作用，场地总体属基本稳定。拟建物距北侧园区北路约50 m，距建筑物约80 m，距南侧建筑物较近，故需考虑采取防范措施，如开挖防挤沟和应力释放孔，并合理安排压桩路线、压桩速度等，以尽量减轻对周围环境及相邻桩的影响。

2 软土环境群桩管桩施工措施

2.1 群桩与软土环境特性

本工程桩基础为预应力管桩，管桩桩径为600、700 mm，壁厚110 mm，设计桩长为48、49、50、51 m，总桩数为1 764根。单桩承载力特征值为1 700～2 100 kN。管桩采用静压沉桩施工，挤土作用明显，容易对周边邻近建筑产生影响。根据场地工程地质条件、拟建建筑结构及荷载要求，桩基础持力层集中在⑦2粉质黏土混粉砂、⑧1、⑧2层粉质黏土。本项目范围内各层土的分布从上至下依次为①杂填土、②黏土、③淤泥、④粉质黏土、⑤1粉质黏土、⑤2黏土、⑦1粉质黏土、⑦2粉质黏土混粉砂、⑦2夹砾砂、⑧1粉质黏土、⑧2粉质黏土。

2.2 群桩压桩措施与测试方案

场地群桩施工措施包括压桩路线、压桩速度、设置防挤沟和应力释放孔。在管桩施工期间，加强压桩过程的建筑物或监测孔等观测，用以调整压桩路线和压桩速度。

场地北侧和中轴线附近群桩施工通过控制压桩路线和速度，进行土体位移分析。根据群桩分布和周边建筑情况，制定了静压管桩施工过程跟踪的测试方案。在场地南、中、北轴线上分别布设了3组测斜管S1、S2，S3、S4，S8、S9、S10，设置了3组孔隙水压力计W1、W2，W3、W4，W5、W6、W7。南侧测点S1、S2和W1、W2附近设有防挤沟和应力释放孔。压桩措施与观测点平面布置情况如图1所示。

图1 压桩措施与测点平面布置

根据场地土层情况，每组孔隙水压计分别距地表深度4、12、26、36 m。测斜管长33 m，测斜管内每0.5 m测一个数据。

3 群桩施工措施效应分析

3.1 压桩路线效果分析

群桩管桩施工随着压桩数量增多，各层土体容易挤密。因此，压桩线路从邻近建筑物向远处推进，避免地表土上升和水平位移导致桩身倾斜。主要压桩方案包括先中间再外围、整排向一侧推进、先外围再中间，部分位置结合间隔压桩。

先中间再外围的压桩施工主要有3#楼（离释放孔近）、6#楼、11#楼（无释放孔，局部间隔压桩）、35#楼（无释放孔）。先外围再中间的压桩施工主要有2#楼（局部间隔压桩）、16#楼、17#楼、23#楼、24#楼（局部间隔压桩）。整排向一侧推进的压桩施工主要有5#楼（局部间隔压桩）、14#楼（局部间隔压桩）、33#楼、34#（局部间隔压桩）。根据规范[13]，静压预制桩桩位偏位允许值为≤（100＋0.01H） mm（H为深度，本文中桩位偏位允许值取99.5 mm），桩顶标高±50 mm，压桩完成后桩顶水平偏位情况如图2所示。

图2 桩顶水平偏位统计

由图2可得，群桩压桩路线优先采用中间再外围方案，然后是整排向一侧推进，最后是先外围再中间方案，如果结合间隔压桩会更好。

3.2 压桩速度效果分析

压桩速度越快，土体受挤压力及变形也越大，邻近建筑物或道路应放慢压桩或分段间隔压桩。根据桩基施工挤土影响范围，选取场地南边界、中间轴线附近和北边界的桩基进度进行分析。场地南边界的桩基平均进度：2#楼为5.26根/d，3#楼为6.33根/d，5#楼为5.47根/d；场地中轴线附近的桩基平均进度：11#楼为6.56根/d，12#楼为3.14根/d，14#楼为4.32根/d；场地北边界的桩基平均进度：33#楼为6.83根/d，34#楼为7.45根/d，35#楼为7.20根/d。不同压桩速度下桩位水平偏位情况如图3所示。

图3 不同压桩速度的桩位水平偏位情况

由图3（b）可得，压桩速度越快，桩位水平偏位值呈波动状增加。由图3（a）可知，当压桩速度超过7根/d，桩位水平偏位超限占比会降低，压桩速度为5～7根/d，桩位水平偏位超限占比基本相近。

3.3 防挤沟和应力释放孔效果分析

3.3.1 防挤沟和应力释放孔设置方案

本工程在1.5L（L为桩长，下同）范围有建筑物，因此，通过设置防挤沟和应力释放孔，减少压桩时引起的表层土的水平位移，释放挤土效应。防挤沟和应力释放孔设置情况：在2#、3#楼南侧设置1条长83 m、上口宽3 m、下口宽2 m、深2 m的防挤沟，并在沟内钻设应力释放孔，孔径600 mm，孔深约为25 m，孔距1.8 m，呈梅花形，同时在孔内放置直径500 mm的毛竹笼，笼长约15 m。在防挤沟中设置集水井，使地表水和孔隙水能迅速汇集到集水井中。

3.3.2 场地土体与群桩位移分析

由于在2#、3#楼设置了防挤沟与应力释放孔，位移观测点S1、S2和水压力观测点W1、W2设置在防挤沟与应力释放孔附近。监测过程中的观测频率依据压桩进度调整，选取S1、S2和S4监测结果进行分析。

经分析可知，测斜孔深34 m（0.7L）位置处的累计位移较小。S1在埋深9～12 m处累计位移有明显波动，主要原因是S1离防挤沟和应力释放孔较近。各测点的最大位移统计结果如表1所示。

表中S2离应力释放孔较远，S3、S4、S8、S9和S10附近没有应力释放孔。由表1可得，深度0.7L以下和地表离桩3.0L以上压桩可以不考虑挤土影响。

表1 各测点的最大位移统计结果

与测点S1、S2、S4、S8、S9距离为0.8L～1.0L范围压桩时，各测点的位移如图4所示。压桩完成后，桩顶竖向偏位≥50 mm的点位占比情况如图5所示。

图5 桩顶竖向偏位情况

由图4可得，S1和S2所测的位移值明显比其他测孔的位移值小。因此，防挤沟与应力释放孔有助于减少压桩导致的土体位移。

图4 0.8L～1.0L水平范围压桩时测斜管的位移值

由图4和图5可得，2#楼附近的防挤沟和应力释放孔措施没有减少桩顶竖向偏位≥50 mm点位的占比，但对场地土体位移有明显效果。

《建筑基桩检测技术规范》规定：单桩水平承载力特征值以建筑物水平位移控制时取10 mm（对位移敏感建筑物取6 mm）。因此，压桩方案可依据邻近建筑物水平位移控制要求制定。当水平位移要求在6 mm时，可不考虑1.5L范围外压桩挤土效应；当水平位移要求在10 mm时，可不考虑0.8L～1.5L范围外压桩挤土效应。

3.3.3 场地孔隙水压分析

对压桩过程中，各测孔不同测点的孔隙水压力相对压桩前的变动情况进行分析可得，孔隙水压随压桩过程呈波动变化，压桩后孔隙水压预估需要7 d趋于平稳。场地范围孔隙水压力变化情况和压桩时间基本吻合，防挤沟与应力释放孔对压桩过程场地的孔隙水压变化影响较小。

4 结语

1）群桩管桩压桩路线优先采用先中间再外围，然后是整排向一侧推进，如果兼有间隔压桩效果会更好。压桩速度越快，桩位水平偏位越多，当压桩速度超过7根/d，桩位水平偏位超限的占比会降低。

2）邻近建筑物水平位移要求控制在6 mm左右时，可不考虑1.5L范围外压桩挤土效应；当水平位移要求控制在10 mm左右时，可不考虑0.8L～1.5L范围外压桩挤土效应。

3）防挤沟与应力释放孔有助于减少压桩导致的土体位移，而对附近桩顶水平偏位、竖向偏位和场地孔隙水压力变化的影响较小。