应力释放孔在预制桩桩基工程中的应用及分析

施 瑾

(上海辉固岩土工程技术有限公司,上海 200136)

应力释放孔在预制桩桩基工程中的应用及分析

施 瑾

(上海辉固岩土工程技术有限公司,上海 200136)

分析了应力释放孔在预制桩桩基工程中的影响及破坏机理，结合工程实例，对应力释放孔的设计及施工方法进行了研究，通过实时监测表明：施工中采取的应力释放措施确保了周边建筑物的安全。

预制桩，应力释放孔，挤土效应，周边建筑物

预制桩施工时，由于土体的挤压和超静孔隙水的作用,将导致邻近范围的土体隆沉和水平变形。通过合理设置应力释放孔，能很大程度减少预制桩施工对周边建筑物等设施的扰动程度，图1为设置应力释放孔及没有应力释放孔两种情况下周围土体(表面)径向位移变化情况。

通过比较可以清楚的看到，在应力释放孔的位置(r=2.0 m 处)后，曲线发生突变，径向位移突然变小。所以不难看出：设置应力释放孔后，释放孔外围土体径向位移大大减小，从而对周边建筑物起到保护作用，也反映出应力释放孔在环境保护中的必要性。

1 影响及破坏机理分析

只有清楚了解沉桩过程周围土体破坏机理，才能更灵活、合理布设应力释放孔(沟)，使之成为预制桩施工的真正“保护伞”。预制桩沉桩过程中产生的挤土应力，破坏了土体的初始应力状态，土体被挤压后，周围土体发生径向和竖向变形，这种变形不断向远处传播并逐渐减弱，变形范围一般为1倍～1.5倍桩长。沉桩过程除了桩体对土体的直接挤压造成土体变形外，对于上海这样的饱和软粘土，土体渗透性很差，一旦排水受阻，沉桩过程很容易产生超静孔隙水压力，使得作用于土骨架上的有效应力发生变化，限制土体变形，从而把沉桩过程发生的挤土应力传播得更快更远。同时，一旦超静孔隙水压力消散，土体发生固结变形，易对周围建筑物等设施造成“二次伤害”，加大建筑物等设施变形幅度。所以在周围建筑物与桩基区域之间有效设定应力释放孔(沟)，能大大释放因沉桩造成的挤土应力，同时也能使沉桩过程产生的超静孔隙水压力得到快速消散，有利于保护周边建筑物等设施。

2 工程实例

2.1 工程概况

上海某桩基工程为3幢3层厂房，工程桩采用φ500 mm预应力钢筋混凝土管桩，桩深37 m，共334根。施工工艺采用静力压桩。该项目场地狭小，沉桩区域南侧为旧式民宅(见图2)，大都建于二十世纪七八十年代，部分建于五六十年代。建于五六十年代的建筑物基本为危房(有人居住)，结构破坏性裂纹众多，裂缝最宽达8 cm。桩基距离建筑物边线很近，最小约6.2 m，一般8 m左右。由于建筑物紧邻桩基区域，且部分建筑物为危房，预制桩桩基施工过程中，如果不采取应力释放孔等措施，后果将不堪设想。

2.2 应力释放孔设计、施工方法

设置应力释放孔的目的就是要释放沉桩过程产生的挤土应力和消散超静孔隙水压力。根据现场勘察，本桩基工程南面为旧式民宅，管桩为挤土成型桩，施工时会产生挤土现象。挤土将对南侧建筑物产生影响，所以靠近南侧区域应布置应力释放孔。

2.2.1 应力释放孔设计措施

1)充分调查工程施工区域周围环境情况，对施工区域南侧老式建筑物重点保护。

2)本桩基工程，桩长38 m，根据预制桩沉桩过程影响范围(按1倍深度计算)，约40 m，将影响工程南侧两排建筑物。在建筑物与桩位之间设计应力释放孔，防挤沟和更改最外侧桩基的挤土方式。设置多道应力释放屏障，确保建筑物的安全。

3)选桩：宜选大直径桩，这类桩承载力高，桩数量可减少，沉桩过程可降低对周边环境影响程度。本工程根据现场情况，设计听取各方意见更改了桩径，由原来φ350管桩改为φ500管桩。

2.2.2 应力释放孔施工措施

1)设置应力释放孔。在桩位2 m处(靠建筑物方向)布置两排应力释放孔，呈梅花形分布。应力释放孔孔径500 mm，孔深20 m，间距1 m，排距1 m。应力释放孔钻好后应立即放置事先编好的竹笼,竹笼由竹片编织而成,编制形式同钢筋笼。应力释放孔能有效释放沉桩产生的总压力，从而减小其挤土效应。

2)为了进一步减少预制桩基施工的挤土效应，靠近建筑物第一排桩采用部分挤土桩，释放桩深范围内土体上部应力，即采取钻孔取土20 m，再进行压桩施工，进一步减少沉桩施工对南侧建筑物影响程度。

3)设置防挤沟。南侧建筑物为老式民宅，基础很浅，在距建筑物2 m～3 m开挖一条2 m深左右的防挤沟，阻断沉桩过程表面土体应力传播，大大减小沉桩过程产生的应力直接对建筑物的水平冲击。

4)控制打桩速率，靠近建筑物一侧，控制打桩速率不大于10根/d；打桩方向为背离建筑物方向，同时加强对打桩期间建筑物变形监测。

2.3 建筑物变形监测

本次打桩历时32 d，打桩期间由监测单位跟踪监测建筑物变形及裂缝观测，监测结果见表1。

表1 建筑物累计垂直变形量 mm

从表1可以看出，本次预制桩基施工过程，周边建筑物最大累计垂直变形量为9.5 mm，均控制在10 mm以内，小于监测方案设定的报警值±20 mm。建筑物外墙未发现明显外墙剥落或裂缝增大等损坏情况。本次预制桩基施工，释放孔布置得当，周边建筑物变形控制在安全范围内。

3 结语

1)本工程属于上海软土地基区域，施工区域南侧分布大片老式民宅，部分为危房，给工程带来很大难度。经实践检验，本工程采用了应力释放孔、防挤沟、更改桩径、更改部分桩入土方式(挤土桩改为部分挤土桩)等多种应力释放措施，确保了周围建筑物的安全。

2)桩基施工过程中应严格按照方案施工，释放孔施工要和压桩施工交替进行,严禁先压桩施工。同时，要灵活运用多种土体应力释放孔形式。

3)监测作为桩基信息化施工管理的主要手段，打桩阶段实时跟踪监测并及时提交监测数据，施工方根据监测数据及时调整打桩速率和其他参数，从而达到信息化施工要求。

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Application analysis on stress releasing hole in precast pile foundation engineering

Shi Jin

(ShanghaiHuiguGeotechnicalEngineeringTechnologyCo.,Ltd,Shanghai200136,China)

The paper analyzes the impact and damaging mechanism of stress releasing hole in precast pile foundation engineering, studies design and construction methods of stress releasing hole by combining with engineering examples. Timely monitoring shows that: stress releasing hole applied in construction guarantees surrounding building safety.

precast pile, stress releasing hole, squeezing effect, surrounding buildings

2015-01-09

施 瑾(1977- )，女，工程师

1009-6825(2015)08-0086-02

TU473.13

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