无锡某建筑工程静压桩施工监测方法研究

吉林大学建筑工程学院 长春万科物业服务有限公司 于 杰

1.概况

无锡广播电视集团拟建“无锡广电传媒中心”，拟建场地位于无锡滨湖区湖滨路西侧，工程主要包括数码大厦、广播大厦及商业用房，主体建筑(数码大厦、广播大厦)19层，裙房(商业用房)2～4层，并设整体2层地下室。拟建工程位于繁华市区内，周边建筑物、道路地下管线及通信电缆密集，工程设计采用PHC-600型静压预应力管桩1000根桩，预计挤土9834m3。

由于拟建项目大量的桩基工程施工会对周围环境和桩基施工本体产生相当大的影响，为此，对拟建传媒中心桩基工程施工进行了监测工作。

2.桩基施工监测目的及方法

2.1 监测目的

建场地施工区域工程桩的数量大、密度高，大量的桩基工程施工会对周围建(构)筑物基础及管线电缆等公共设施和桩基施工本体产生相当大的影响，密集的桩基工程会导致很高的超孔隙水压力→挤土现象→桩头偏位。监测工作主要目的为桩基施工服务，实现动态观测整个打桩区域桩基、浅层及深层土体的变化情况，以便合理确定桩基施工进度，保证桩基工程的顺利施工和安全运行，保护周围建筑物基础和公共设施不受破坏。在本工程的实施过程中，考虑到地下工程中可能存在的不明确和不利因素，严格控制桩和土体的水平和垂直位移，对附近土体的变形和孔隙水压力进行分析和判断，以便在出现异常征兆时，及时调整施工工艺，确保安全。

2.2 监测方法

拟建工程场区地表下5.5～18m、28～39m为软塑粉质粘土夹饱和流塑淤泥质土及松散粉土，该类土具有高含水量、高灵敏度、流塑状、可液化等特征，在饱和软粘土内沉桩，挤土会造成桩头偏移，沉桩时大量的挤土和由此引起的超孔隙水压和可液化土在沉桩时产生液化是桩偏位的主要动力。本工程两幢主楼(高19层)密集的PHC桩在打入过程中，会使土体上隆和侧移，并在软塑粉质粘土层中产生很大的超孔隙水压力，粉土会产生液化，导致桩周土对桩的约束作用减小，主楼工程桩入土深度约45m，相当于1/2～1/3的桩长处于可流变的土层中，工程桩下部约6m长度位于(7)层硬塑粉质粘土和(8)层中密粉土中，桩尖与下部土层之间的约束关系近似为铰接，一旦上部软质粉质粘土产生塑流，桩会失稳倾斜。沉桩引起的土体内挤胀应力和超孔隙水压力较高，对已建工程基础也会产生较大影响，本工程桩基施工应避免桩偏位等不良情况的发生，因此除设计方面外还应采取有针对性的控制措施，在本工程桩基施工时无锡水文工程地质勘察院在场地内及外围布设了深层土体位移、孔隙水压力、桩顶位移、地表变形等桩基施工监测手段，对打桩过程中桩体和已有建(构)筑物及周围公共设施影响监测。

2.2.1 深层土体水平位移监测

通过测斜管来掌握桩基施工工程中引起桩周土体在某时间段不同深度处的水平位移情况。具体布置如下：两幢主楼的四周选择可能对周围环境产生最大土体位移处设置测斜管共8根，测斜孔深48m，编号：C1～C8。具体施工方法：先采用GXY-1型钻机，采用泥浆护壁钻进成孔，成孔直径108mm，在孔内埋设带轨道槽的专用测斜管，采用JJX-4系列钻孔测斜仪进行测量。

观测频率视打桩速率和打桩位置与观测孔的距离来确定。当打桩位置距观测孔位置较近，有明显影响时，按每天测斜一次，必要时增加观测次数；当打桩位置距观测孔位置较远，影响较小时，每5d测斜一次。

2.2.2 孔隙水压力观测

在打桩区域内布置一定数量的观测孔，观测打桩期间孔隙水压力变化，每组布置2只孔隙水压力计，深度分别是9m、15m。根据桩位图共布置8组观测点，总计16只孔隙水压力计，编号：K1～K8。

具体施工方法：先采用GXY-1型钻机，采用泥浆护壁钻进成孔，钻至设计深度，埋设孔隙水压力计，同一组两测点水平间距0.5m。观测与桩基施工同时进行，1～2d观测一次，在桩基施打密集处增加观测次数。当孔隙水压力趋于稳定时，观测频率相应放宽至5d测一次。

2.2.3 地面位移观测

沿每根测斜管布置一条地面位移观测剖面，以测斜管顶作为基点，在距测斜管外侧3m、10m处各布置1个地面位移观测点，在施工时对周围建筑物和场地位移进行监测，共设置8条观测剖面，具体距离根据现场周边实际空间确定，地面位移观测点编号：D1～D8。地面变形观测与钻孔测斜同步进行，1～2d观测一次。当变形趋于稳定时，观测频率相应放宽至5d测一次。

2.2.4 桩顶位移观测

根据桩位图和实际施工流向安排及现场实际施工条件，本次监测选择在北楼西段桩集中处，共布置1根桩进行桩顶水平位移及沉降观测桩，了打桩对已打入桩的影响，具体桩号及编号：Z60。

根据打桩的顺序安排观测桩，每天观测一次，并在桩基施打密集处增加观测次数。当变形趋于稳定时，观测频率相应放宽至5d测一次。

3.监测情况及资料分析

拟建传媒中心工程桩基施工自2008年1月8日开始，按先施工南楼后施工北楼、最后施工外附属设施的顺序进行，整个工程桩基施工于2008年3月10日结束，为时2个月。监测设施埋设时间为2008年1月5日～1月15日。共埋设深层土体水平位移测斜监测孔8个，单孔埋深48m；地下超孔隙水压力监测点8组，每组埋设2只监测探头，埋深分别为9m和15m；根据先埋设先观测的原则，自2008年1月8日始，部分监测点在埋设时间段内随着桩基施工的进行已开始观测。监测测量控制网于打桩过程中定期进行了校核，符合规范要求。

(1)拟建场地在桩基施工过程中对地下超孔隙水压力进行了跟踪监测，2008年2月17日场地孔隙水压力监测值先后大幅超报警值，在及时采取了施打塑料排水板及沙井等措施，至3月15日所有监测点超孔隙水压力均已回落到打桩前的初始状态。

(2)经过测斜监测，桩基施工期间场地深层土体累积水平位移变化值处于安全范围之内，符合规范要求。

(3)桩基施工期间地面位移观测点累积水平位移值在7mm左右，符合规范要求。

(4)桩顶水平位移最大2.34mm，低于报警值，符合规范要求。

(5)从各观测点的位移量分析，施工期间在桩基施工区域布设93个20～23m深的塑料排水板钻孔对孔隙水压力的消散及减小土体、桩土位移产生了良好效果。

4.结论

通过对项目组所提供的监测资料和及时采取的防范措施分析研究可知，采用深层土体位移、孔隙水压力、桩顶位移、地表变形等桩基施工监测手段是保证桩基安全施工行之有效的方法，使工程质量和安全始终处于受控状态。本次监测工作达到了为信息化施工服务的预期目的。