不同桩型施工交互影响分析及建议

摘要：文章以杭州某车辆段的桩基交互施工为工程背景，从不同桩的施工特点以及作用机理出发，对车辆段的四种桩型进行了比较分析，并提出了减少交互影响的控制措施。研究表明：在本工程所采用的四种桩型种，管桩以及高压旋喷桩由于其对土体的挤压作用，不利于周围桩基工程的施工，而钻孔灌注桩和水泥土搅拌桩其扰动较小，在桩基施工时可以不用考虑其对其他桩基的交互影响;在临近桩基施工中，因先进行扰动大的桩型施工，再进行扰动小的桩型施工，当两个扰动大的桩型临近施工时，后施工的桩型应选择对称施工的方式，减少对既有桩基的影响。研究成果可以为类似工程的施工方案设计提供借鉴。

[作者简介]孙旭（1988—），男，本科，工程师，从事地铁施工工作。

滨海地区大部分为软土地区，其上要进行建筑物搭建必须进行相应的地基处理。目前的地基处理形式越来越复杂，但桩基础由于其具有使用范围广、施工方式限制少等优点在人口密集区的市区被广泛使用[1]。

不同的桩基处理形式效果不同，对周围环境的影响不同，造价也不同，在工程施工中不仅要保证施工质量，更要减少工程造价，故通常采取不同的桩型组合来达到建筑物地基处理的目的，保障工程的安全进行。但不同的桩型施工过程中对于周围的土体有不同的作用形式，对周围构筑物的影响也不同，比如高压旋喷桩施工就会对周围环境产生较大影响[2]。故了解不同桩型施工对于周围的影响，对于保障既有桩基的性能以及自身的成桩效果具有重要意义。

但目前桩基的研究大都集中于其桩基作用机理研究[3-5]和在工程中应用研究[6-8]，有关于桩基施工的交互影响研究较少。邓开鸿等[9]通过浆液流体性质以及浆液渗透理论，建立了高压旋喷桩施工影响模型，研究了高压旋喷桩施工对于管桩的研究，研究表明：高压旋喷桩在软土层施工时会使管桩受到的较大的侧向挤压力，单侧施工会使既有管桩发生较大侧向变形。朱大龙[10]利用ABAQUS软件研究了高压旋喷桩在不同土层情况下对不同桩型的既有桩基的影响，并提出了两种高压旋喷桩挤土效应的计算方法。陈超群等[11]利用FLAC研究了管桩静压对于临近桩基的影响机理，并提出了相应的防治措施。

本文以杭州某车辆段桩基施工情况为施工背景，从不同桩基施工的特点，以及对于周围桩基的影响进行讨论，提出桩基施工交互影响的控制措施，为今后工程中的多种桩基施工工程提供借鉴。

1 项目概况

1.1 项目介绍

该项目车辆段位于余杭区良渚街道，距新兴路站约1.5 km，东侧为既有的仁和大道，南侧为既有杭州绕城高速，西侧为规划道路和既有的宣杭铁路，占地面积为37.82×104 m2。场地原为农田和农舍，土质情况较差，需要进行地基处理，方能进行车辆段工程。本项目根据功能区的不同，对基线里程JDK0+000.00～JDK2+000.000软土地基处理设计，沿场区基线方向总长2 000 m。含几部分内容：①库外碎石道床区地基处理;②整体道床与碎石道床之间过渡段地基处理;③场区道路地基处理。具体地基处理方式见表1。

1.2 土层情况

该车辆段桩基穿过的土层从上到下分别为：杂填土层、粉质黏土层、淤泥质粉質黏土层、粉质黏土层、粉质黏土夹粉土层（水泥土搅拌桩桩底基本位于该层内）、粉质黏土层（高压旋喷桩桩底基本位移该层内）、粉细砂层（PHC管桩持力层）、砾中粗砂、中等风化砂砾岩（灌注桩持力层）。场地具有深厚的软土地层。

2 各类桩型作用机理

2.1 钻孔灌注桩

钻孔灌注桩主要是通过成孔后，放入钢筋笼，再灌注相应型号的混凝土形成的桩，其优点主要在于适用地基范围广，并可得到各种桩型。但由于其是通过钻孔灌注形成的桩，其质量比较难控制，受外部影响较大，在施工中有塌孔、缩颈和桩孔偏斜等危害。

故钻孔灌注桩在规范操作时其施工对于环境的扰动影响较小，反倒成桩以及养护过程中易因环境因素导致成桩质量受到影响。

2.2 管桩

不管是管桩还是预应力管桩，其都是在工厂或现场预制成桩后，通过机械的方法如锤击法、静压法、振动法等施工方法打入土体中。其优点在于桩形式可以多样，成桩质量不受施工场地影响，但管桩施工会对周围造成较大影响。

管桩进入土中会有挤土效应，会对周围构筑物产生不良影响：①桩周土体被压密或者挤开，使得桩周土体出现水平向移动或垂直方向隆起现象，可能导致周围的桩产生上浮或者偏移;②土体中孔隙水压力会在压桩过程中升高，严重的会导致土体破坏。即使土体未发生破坏现象，其挤压导致的超孔隙水压力产生、传播以及消散的过程也会导致土体出现蠕变现象，从而影响到周围构筑物的工作性能;③压桩时由于土体受到强烈扰动，原有的土层工程性质遭受破坏，导致后续桩基实际施工中其承载力及施工质量不满足设计要求。

故管桩在施工过程中对周围桩体施工会产生较大影响，在桩基施工交互影响下抗干扰能力强。

2.3 高压旋喷桩

高压旋喷桩是通过高压浆体进入土层，与土层混合形成的水泥加固体。其优点是施工占地小、振动小，适用于处理软土、粉土以及碎石土等。

高压旋喷桩由于是高压浆体注入土层，故其对于土体也有明显的挤压作用，也会使得施工时桩周土体被挤密，导致其周围的构建物因土体的移动收到侧向压力，更严重的发生破坏现象。但其对土体的扰动形式是浆液形式，在规范施工时，其压力对于土体的扰动影响小于管桩对于土体的扰动。

2.4 水泥土搅拌桩

水泥土搅拌桩施工即是通过搅拌机器强行把土和固化剂进行搅拌，发生作用后形成固化桩体。其优点是最大程度利用了地基土，并且基本不会改变土体重度，也不会产生侧向挤压力，对周围环境影响小。

水泥土搅拌桩对于周围桩体施工的扰动也较小，但由于其承载力低，强度不好控制，故容易受到环境的影响。

3 多种桩型场地施工建议

在桩基工程施工中，要严格检查材料的入场，确保管桩以及水泥等原材料的质量符合施工设计所需。要严格按照设计和规范进行桩基工程作业，注意桩间距，确保桩基工程的施工质量。

同时在施工中要考虑各种桩型的施工方法以及其对于周围环境的影响，尤其是临近桩施工时，要考虑桩基施工的交互影响作用。在该车辆段的所使用的四种桩基工程中，水泥土搅拌桩和钻孔灌注桩对于周围环境的影响都较小，而高压旋喷桩和管桩都对周围的土体有挤压扰动，其对其他桩基工程施工质量的干扰较大，故当桩基施工位置较近时，应优先进行这两种桩基的施工作业。

又由于管桩和高压旋喷桩都对周围土体影响大，但该车辆段内C区处理段处于B区处理的范围之内，故两者桩型施工中先施工的必将对后施工的桩型产生影响。为了减少这种影响，在施工中应该采用对称施工的方式，比如管桩已经处理完后，在管桩处理的地基处对称进行高压旋喷桩处理，该处理方式能有效减少管桩水平向的受力影响，防止管桩倾斜。

4 小结

以杭州某车辆段的桩基交互施工为工程背景，从不同桩的施工特点以及作用机理出发，对车辆段的4种桩型进行了比较分析，并提出了减少交互影响的控制措施。研究表明：

（1）在本工程所采用的4种桩型种，管桩以及高压旋喷桩由于其对土体的挤压作用，不利于周围桩基工程的施工，而钻孔灌注桩和水泥土搅拌桩其扰动较小，在桩基施工时可以不用考虑其对其他桩基的交互影响。

（2）在临近桩基施工中，因先进行扰动大的桩型施工，再进行扰动小的桩型施工，当两个扰动大的桩型临近施工时，后施工的桩型应选择对称施工的方式，减少对既有桩基的影响，保证桩基施工质量。本文的研究成果可以为类似工程的施工方案设计提供借鉴。

参考文献

[1] 邓开鸿.高压旋喷桩的成桩机理和挤土效应研究[D]. 广州：华南理工大学， 2012.

[2] Ing H W， Teoh Y P. Effects of jet grouting on adjacent ground and structures[J]. Journalof Geotechnical and Geoenvironmental Engineering，2000， 24（3）： 247-256.

[3] 趙传学. PHC管桩桩土相互作用承载特性及影响因素研究[D].南昌：南昌航空大学，2014.

[4] 厉有轩. 水泥土搅拌桩复合地基承载力计算的研究[D].广州：广州大学，2015.

[5] 孙梦杰. 高压旋喷桩压剪复合特性的应用研究[D].重庆：重庆交通大学，2018.

[6] 王贤昆，程群，庞建勇，等.水泥土搅拌桩止水帷幕工程特性研究[J].地下空间与工程学报，2015，11（3）：706-712.

[7] 林睦良. 高压旋喷桩施工及土方开挖对既有桥梁基础承载力的影响研究与评估[D].大连：大连理工大学，2017.

[8] 苏术玉，李小青，张健，等.某深厚淤泥场地大面积管桩施工引起的水平变形分析[J].勘察科学技术，2020（5）：33-38.

[9] 邓开鸿，汪益敏，陈页开. 旋喷桩施工对管桩基础影响的数值模拟[C]//中国土木工程学会土力学与岩土工程分会、中国工程院土木、水利与建筑工程学部.第十一届全国土力学及岩土工程学术会议论文集.中国土木工程学会土力学与岩土工程分会、中国工程院土木、水利与建筑工程学部：中国土木工程学会，2011：6.

[10] 朱大龙. 高压旋喷桩施工对既有桩基的影响研究[D].大连：大连理工大学，2020.

[11] 陈超群，陈恒.静压管桩对临近既有管桩影响的数值分析[J].安徽建筑，2021，28（4）：117-119.