摘要：静压桩的沉桩过程中会产生挤土效应，对周围的环境会造成不小的影响。由理论分析、数值模拟和工程经验三个方面对静压桩沉桩进行全面分析，从而对静压桩的设计和施工两个方面提出相应处理预案。在具体过程中可综合考虑选择合适的方案。 关键词：静压桩挤土效应沉桩 工程经验处理预案
Abstract: the static pile pile driving process will produce compaction effect, to the surrounding environment can cause a lot of influence. By theoretical analysis, numerical simulations and engineering experience, three aspects of jacked pile complete analysis, and the static pile to the design and construction of the two put forward the corresponding treatment plan. In the specific process can consider to choose the right plan comprehensive.
Keywords: static pile soil compaction effect pile engineering experience treatment plan
概述
目前社会对工程施工过程提出了更高的要求，要求污染小，施工噪音小等。静压桩正是由于具有无噪音、无振动、无污染、无冲击力、成本低、工期短等优点才得到一定的应用。同时，静压桩作为挤土桩，在沉入地层过程中会对周围的工程建筑以及相互桩基之间造成很大的影响。静压桩的沉桩机理为：当预制桩在静压力作用下贯入土层中时，桩周土体会受到剧烈的挤压，桩头首先直接使土体产生冲剪破坏，孔隙水受此冲剪挤压作用形成不均匀水头，产生急剧上升的超孔隙水压力，扰动了土体结构，这种扰动和破坏随着桩的贯入会连续不断的向下传递，使桩周一定范围内的土体形成塑性区，从而很容易使得桩身继续贯入。 挤土效应
沉桩时，靠近桩头的土体会发生极限破坏，形成塑性流动状态，向桩头以下和桩侧向四周排开，通常在桩头处形成4～6倍桩径的球状扰动区，土体压密﹑开裂﹑桩头嵌入，并使桩周土体发生竖向（表层）隆起和水平径向位移（深层）。桩体表面存在桩土间的接触﹑滑移和摩擦效应。桩土接触面上有较大的剪切作用，使得桩周土体产生相对于桩体的位移和变形。挤土效应产生的影响：
压桩过程中周围的土体会被重塑或扰动甚至压密或挤开，土体会横向移动和竖直隆起。会使周围桩体偏移甚至剪断，对工程建筑同样会造成破坏。
如果压入的深度与地下水位接近，在沉桩过程中会造成很大的孔隙水压力，造成土体蠕变或破坏。
静压桩沉桩分析
3.1理论分析
柱形孔扩张法
由应力平衡方程式及摩尔—库伦破环条件，可列出微分方程，得出塑性区挤土引起的径向应力
在弹性区域内，由弹性力学理论可求得径向位移的拉梅解
设为塑性区体积应变，则刚度指标
修正刚度指标
最终扩张力
在实际工程中，根据以上公式可计算任意点的径向位移。
3.2工程经验
颜面骨折什么意思静压桩在安全与经济上均占有绝对的优势，被广泛用于工程建设中。在施工过程中，人们发现了许多问题，也积累了不少经验，现归纳如下。
1.陈志坚等通过对静压桩施工过程中的挤土效应和桩效应进行监测，得出预钻孔掏土卸压措施对改善基桩受力状态效果明显；而袋装砂井则在增强软土透水性和加快超静孔压消散方面效果良好，可使超静孔压在22小时内消散70％ ；另外，碎石桩式复合降水井在透水性差的软土中具有良好的降排水效果，并能有效削减超静孔压。
2.丁国洪通过某商住楼静压桩工程的测试，得到设置防挤沟并同时在防挤沟中设置砂井，既可用来避免压桩时被挤的浅表层土的影响，又可尽快地消散压桩产生的超孔隙水压力。
3.黄生根等采用挤密砂桩来纠正因静压桩挤土引起的桩周土位移，运用圆柱孔扩张理论推
导出桩周土体在打桩过程中产生的径向位移，通过合理布置挤密砂桩的桩数和排数，使桩产生需要的反向位移，从而达到纠偏的目的：且根据检测结果，实际偏移值与计算值比较吻合。
4.李永盛等针对锚杆静压桩的挤土效应问题，先按弹性计算桩周土体的应力状态，即根据布辛奈克斯公式求解，然后再根据库仑一摩尔准则来判别桩周土体的塑性区范围，继而得出塑性区半径和挤土压力。
处理预案
4.1施工前的准备工作
（1）桩基础方案选择
在工程设计时，可以选择沉桩挤土影响小的桩基础方案。因为桩基础的形状会对土体位移分布产生较大影响。比如桩形状如果不规则不对称，产生的侧向位移会更大；桩基内部如果存在高差，较低区域的隆起位移会增加而较高区域的反而会减少等。
（2）采用疏桩设计
疏桩设计是指把建筑物按传统桩基设计确定的桩的数量与间距进行精减、疏布, 来提高单桩的有效承载力, 并发挥桩间土的承载力来补偿桩基,即上部荷载不再全部由桩承担而是由桩与桩间土共同来承担。
（3）预钻排水孔
帮站效果好在桩基施工区域周边钻双排孔，孔深根据饱和土层而定，孔径可为250mm，孔距500mm左右。钻排水孔的作用是疏排孔深范围内的地下水，降低孔隙水压力，达到减小土体位移的目的。
（4）设置防挤沟
为减小桩对周围环境的影响, 可在桩与可能受影响建筑物之间开挖防挤沟, 其宽度一般采用1.2～2.5m这种方法只能消除对土体浅层挤压作用, 对于减少地面表层的位移效果较好, 无法隔断深层挤土作用, 对于浅埋管线能起到
一定的保护作用, 防挤沟底标高低于保护对象基础底面则效果更好。
4.2施工期间的准备工作
（1）控制压桩速率
在实际压桩过程中，应该控制每天的最多沉桩数目；每天进行测斜和水平位移测试。如果发现位移量较大则应立即减少沉桩数目；合理控制沉桩速率，使土体有足够的时间释放内力。
（2）合理安排压桩顺序
在实际压桩过程中，应该背离建筑物沉桩，因先压桩有“遮帘”作用，可削弱后排桩的挤土效应；
（3）钻孔取土
由于浅层挤土效应比较明显，因此采用钻孔取土来减少挤土效应。钻孔的直径略小于桩径，深度可取桩长的三分之一。
（4）设置钢板桩隔障
海上巨眼在压桩流水的垂直方向设置一排钢板桩, 能大大减少建筑物所在土体的位移, 这就相当于
在挤土方向上置设了一个防挤土的隔障。
（5）设置排水砂井
砂井可为超孔隙水压力消散提供排水通道，加速其消散，使塑性区内土体产生体积压缩。目前常用砂井深度一般为10m 左右, 间距为1.5～2.0m，井径0.4m, 在沉桩区四周一般设置2或3排。
（6）设置应力释放孔
应力释放孔分为场地外围钻释放孔和场地内钻释放孔两种。场地外释放孔通常是在围护一侧先钻一些500～ 800mm 的钻孔, 半方差函数并用钢筋笼加上竹片护住孔壁, 当沉桩向场地外围挤土扩张到达孔附近时, 因孔中应力很低, 流变的软泥优先挤入孔内, 吸泥设备及时将软泥排出孔外, 从而阻止软土向场外扩张, 保护了邻近建筑物和管道。
（7）设置压桩的角度化学学报
在压入后一根桩时，其受到前面桩产生挤土效应的水平力和力矩共同作用下，的摩擦桩﹑的端承桩以及的嵌岩桩任意深度的桩身水平位移﹑转角如下：
式中，无量纲系数 都是和的函数。
4.3施工后的补救措施
为保证桩的正常使用，完工后拟采用压密砂桩进行桩位的纠偏并对场地进行加固处理。先在场区进行实验，初步选定砂桩直径华北水利水电学院学报377mm,长度7.5mm。单根砂桩塑性区范围R=1.2m,塑性区边界位移u=10.46mm,预制桩中心位移17.6mm.若按桩距700mm,排距700mm,布置三排桩。可见，第一排可产生84mm的反向位移，第二排可产生56.5mm的 反向位移。
结束语
本文对静压桩的挤土效应进行了较为全面的分析。通过理论分析、数值模拟、工程经验三个方面分析沉桩，从而对静压桩的设计和施工两个方面提出相应处理预案，主要结论如下：
a)施工前，可以选择沉桩挤土影响小的桩基础方案，如规则对称的庄形状、桩基内部设置合理高差等。尽量采用疏桩设计，预钻排水孔和开挖防挤沟都可有效降低挤土效应。
b)施工过程中，控制压桩速率、合理安排压桩顺序、采用钻孔取土、设置钢板桩隔障、设置排水砂井、设置应力释放孔均可降低压力，减少挤土效应。其中设置压桩的角度，由理论分析猜测得出，目前尚无实用于工程实践中。
c)施工后，采用压密砂桩进行桩位的纠偏并对场地进行加固处理。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
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