桩基工程引发的环境问题及其防治技术

'第35卷（2004年）第3期建筑技术VFK.35WF.3?DNAEtBNtGDB=BNAHFKFgO·1<3·（1）在桩位线和要保护的建（构）桩基工程引发的环境问题及其防治技术;筑物之间开挖挤土缓冲沟即隔离槽或控制桩（如宽1.5m，深2m），其与桩长蒋建平高广运的关系见图1[4]。摘要：挤土桩的挤土效应会引发较为严重的环境问题，对于深层搅拌桩可采取减缓成桩速率等4条措施进行防治；对于钻孔灌注桩可采取机械处理、化学处理、机械化学联合处理、重力沉淀处理等措施；防治桩基沉降引起地铁隧道位移的措施主要有加长工程桩、设置遮拦桩、跟踪注浆法等。关键词：挤土桩；深层搅拌桩；钻孔灌注桩；环境问题图1隔离槽示意图中图分类号：=>4<3.1文献标识码：?文章编号：1000-4<26（2004）03-01<3-03关系式为：ENVIRONMENTALPROBLEMSINDUCEDBYPILEaH≥h0[l+]l·tg(45º+φ/2)-a-bFOUNDATIONENGINEERINGANDITSPREVENTION在沟内回填砂或者其他松散材TECHNOLOGY料，这种防护沟对减少地面表层位移JIANGJianpingGAOGuangyun的效果较好，特点是对于浅埋管线能Abstract@=ABCBDEFGCBHIEDFHmBHtJKLDFMKBmCNJHMBEHdGNBdMO起到一定的保护作用。tABCFEK-dECLKJNBmBHtBPPBNtCFPCFEK-dECLKJNBdLEKBC.FFGDLDBIBHtEFH(2）为保护各种管线，可在缓冲mBJCGDBCNJHMBJdFLtBdPFDtABdBBLmEQEHgLEKBCMODBdGNEHgtAB沟中每隔2m钻一直径0.5m、深15mPFDmEHgLEKBDJtB.=ABmBJCGDBCFPtABmBNAJHENJKtDBJtmBHtRtABNABmES的取土孔（15m为沉桩挤土效应的影NJKtDBJtmBHtRtABNFmMEHJtEIBtDBJtmBHtFPmJNAEHBDOJHdNABmECtDOR响深度）。JHdtABgDJIEtOdBLFCEtEFHtDBJtmBHtNJHMBJdFLtBdPFDtABMFDBdNJCt-(3）必要时开挖水管防挤沟。如EH-LKJNBLEKBC.=ABLDBIBHtEFHmBJCGDBCPFDtABGHdBDgDFGHdtGHHBKdECS某工程区西北侧地下约2.6m有一条LKJNBmBHtNJGCBdMOtABLEKBCBttKBmBHtmJEHKOEHNKGdBKBHgtABHBdLEKBCR9800的市政给水管，距沉桩密集区最CBttEHgCABKtBDLEKBCRPFKKFTEHggDFGtEHgmBtAFdRBtN.Keywords@CFEK-dECLKJNBdLEKBUdBBLmEQEHgLEKBUMFDBdNJCt-EH-近处不足10m，挤土影响较大，水管一LKJNBLEKBUBHIEDFHmBHtLDFMKBmC旦遭到破坏将造成市区局部停水，导致不良的社会影响和重大的经济损当前环境问题已越来越受到重中沉人桩越多，土向四周的扩张压失。为确保水管在施工期间万无一失，视，桩基工程也会引发一系列的环境力和位移就越大。这种挤土作用往往采取以下措施：沿水管挖防挤沟，在压问题，如挤土桩沉入地下时，桩身将置造成对建（构）筑物或地下管线的破桩区一侧沟底加深至水管底以下150换等体积的土体，因此沉桩会在周围坏[1～3]。例如宁波市某大厦沉桩施工，mm。为保护水管，沟内和水管顶部填一定范围内的地面发生竖向和水平向离大厦沉桩场地13m处的住宅楼F8入草或泡沫等软质物，并将挖出的土位移，大量的土体移动常导致邻近的柱上抬11mm，同时向西南偏移25回填入沟内，表面适当压实，同时在水建筑物和构筑物产生裂缝、道路路面mm，地梁上墙体开裂，呈垂直裂缝，裂管上设置6个监测点，监测点周围用损坏、水管爆裂、煤气泄漏、边坡失稳缝宽3～5mm，共两条。住宅楼地梁开裂砖砌保护井，上放保护盖。等一系列环境事故。就是由于某大厦工程桩间土体挤压造(4）在打桩区的四周或者群桩1一般挤土桩施工引发的环境问题成的，具体原因主要是：（1）沉桩速率内部，挖出一定桩径和桩深的桩体空及防治措施太快，发生开裂时沉桩速度达9根/d；间，内部填砂或埋置塑料排水板。由理1.1挤土桩施工引发的环境问题（2）防护措施不充分，防挤沟过浅；论分析可知，在饱和软土中打桩，会导实践表明，在挤土桩施工中经常（3）违反先深后浅、先高后低的正常致很高的孔隙水应力。砂井和排水板对周围环境产生不利的影响。地基土施工程序，也是造成事故的一个客观的作用是在挤土桩施工过程中，孔隙原因。水可以流向砂井中或经排水板排出地蒋建平，1966年8月生，湖南邵阳人，同济大学1.2挤土桩环境影响的防治措施面，促使孔隙水应力很快消散。工程实土木工程学院，博士，200092，上海常见的减小挤土桩挤土效应引发测发现，砂井对孔隙水压力的减压作收稿日期：2003-12-18;国家自然科学基金项目（501<8056）资助环境问题的措施如下。用平均达40:左右，在孔隙水压力出 ·174·建筑技术第35卷现峰值时，作用发挥得最好(可减压体及已压入桩的变位取决于挤土方向围已有建筑物构成威胁[10]。50～60kPa)，一般情况下可减压10～20和超静孔隙水压力值、持续作用时间钻孔灌注桩造成的另一个环境问kPa。在桩区内打设1～2排砂井，可使及其消散方向，变位方向基本上与压题是泥浆对环境的污染问题[11-12]。地面水平位移减少1～2cm。排水砂井桩施工顺序一致，所以在制定施工方钻孔灌注桩的泥浆是桩孔施工的对消除孔隙水压力效果显著，塑料排案时，应选择对环境影响小、压桩效率冲洗液，主要作用是清洗孔底、携带钻水板效果一般。高的合理顺序，例如密集区先压。渣、平衡地层压力，以及护壁防塌、润(5）在设计的孔位上，也可以在对以上防治措施要具体情况具体滑和冷却钻头等。桩之间或打桩的四周预钻孔，其直径分析。要根据具体工程中的沉桩方式及由于采用泥浆作业，特别是在易一般不大于桩径的2/3，深度不大于速率、土性、沉桩区与要保护建（构）筑于自然造浆的粘土层钻进，往往会产桩长的2/3，然后在这个预钻孔中置物的距离和位置关系、要保护建筑物的生大量的高粘度、高密度的废泥浆，加入预制桩体。这种措施的作用相当于结构类型及重要程度等因素来决定采上排出的大量钻渣，处理不当很容易增加了塑性区内土的体积压缩变形。取其中某条措施或综合几条措施。造成附近水质污染。从孔隙水压测试资料表明，该方法防2深层搅拌桩施工引发的环境问题近些年来，国内外有关科研和施止挤土效应效果明显。及其防治措施工部门致力于研究废浆钻渣的处理，(6）打桩速率是指每天的打桩深层搅拌法是利用水泥等材料作取得了很大进展，能够比较有效地处数，每天入土的桩数越多，孔隙水应力为固化剂，通过特制的搅拌机械，在地理这些施工废弃物，控制对环境的污的积聚越快，土的扰动越严重。特别是基深处就地将软土和固化剂强制搅染。目前常用的方法有如下几种[13]：打桩后期，打桩区内入土的桩数已达拌。由于固化剂和软土间所产生一系3.1机械处理一定数量，土体的可压缩性逐渐丧失，列物理化学反应，使软土硬结成具有使用专门的泥水分离设备对废因此打桩速率的影响特别敏感，如不整体性、水稳定性和一定强度的水泥浆、钻渣进行分离处理。这类泥水分离加控制，危害很大。速率控制多少为加固土，从而提高地基强度和增大变设备有机械振动筛、旋流除砂器、真空宜，应根据工程的具体情况以及周围形模量[5、6]。长期以来认为其可最大限式过滤机械、滚筒或带式碾压机及大建筑物的反应而定。度地利用原土，搅拌时不会使地基侧型沉淀箱等。使用时，通常将上述几种在软土地基中，压桩施工进度过向挤出，因而对周围环境没有影响。但机械联组成一套废浆钻渣处理系统，快，不但会显著增加孔隙水压力值，促是最近在某些基坑工程围护止水桩进行泥水分离联合处理，形成含水量使邻近土体剪切破坏，增大地基土体(深层搅拌桩)施工的监测过程中，发现不高的湿土和符合排污标准的污水。的变形值，而且扩大了超孔隙水压力了其施工对周围土存在挤土效应而使最后湿土装车外运，污水从下水道排和地基变位的影响范围，所以施工时得地基土产生垂向隆起等现象，进而造走。这类处理方法的主要不足是占用应严格控制每天压桩的数量，目的是成了地面变形和煤气管线挠曲[7-9]。场地较大，动力消耗增加，处理量一般使挤土引起的超孔隙水压力有时间消对深层搅拌桩施工造成的环境问不超过15m3/h，不能适应大量废浆及散，可有效地减小挤土效应。打一定数题可采取如下措施：时处理。量桩后稍加停歇，这样孔隙水有一个（1）减少每次连续成桩数量，减3.2化学处理消散的时间过程，可以减少孔隙水压缓成桩速率；使用化学絮凝剂进行絮凝沉淀，力值。如南京长江大厦，当时挤土效应（2）先施工外排桩，再施工内排使泥水分离，然后清出沉淀的泥渣。由显著，后经控制打桩速度，每天小于桩，以达到一定的屏蔽作用；于这类絮凝剂的价格较高，而使用量15根，基本控制了挤土效应。（3）在被保护对象与桩之间挖设往往又比较大，所以处理费用也较大；(7）打桩的流向对减少环境影卸压槽，以减少挤压力，阻隔其隆起；此外，为防止有害化学元素对地下水、响、保护管线和建筑物效果较好。实践（4）进行连续施工监测，根据监邻近地面水或土的污染，对使用化学证明，与对着建筑物打桩相比，背着建测资料调整施工部署，当隆起值过大絮凝剂也作了比较严格的限制，故在筑物打桩的桩土影响要小得多。这是时暂时停工，待隆起值降低到一定程施工中单独使用化学方法对废泥浆的因为对建筑物而言，先打入的桩或多度后再行施工。根据监测数据，调整至处理也比较少。或少起到了遮帘或隔障的作用，使挤最佳施工参数。3.3机械化学联合处理土的方向有所改变，从而起到一定的3钻孔灌注桩施工对环境的影响及这种方法采用较多。首先用振动保护作用。其防治筛将废浆中大颗粒的钻渣筛出，再加(8)压桩施工顺序对地基土体的钻孔灌注桩虽可以避免振动影入高效的高分子化学絮凝剂对细小的超静孔隙水压力的形成及其水力梯度响，但当桩穿过沙层时，若未能及时用钻渣进行絮凝聚沉，然后送至压滤机的大小和方向有明显的关系。粘性土泥浆护孔，会造成涌沙、塌孔等，对周或真空过滤机进行泥水分离，最后将 第35卷（2004年）第3期建筑技术Vol.35No.3ArchitectureTechnology·175·挤土量，减少对周围土体的挤压力及减少沉桩施工对周围环境影响扰动。但挤土影响并非沿桩体长度成比例减少挤土量，在桩区内和近距离措施分析与讨论的土体减少挤土量要多(约40%～25%)，因此预钻孔取土法是减少预钻朱奎孔深度范围内挤土较直接的有效手段关键词：打桩；挤土作用；环境影响之一，特别是可以减少浅层的挤压作中图分类号：TU473文献标识码：A文章编号：1000-用，但上部的取土并不能改善深层土4732(2004)03-0175-02体的侧向挤压。预钻孔取土也可以打在非桩位ANALYSISANDDISCUSSIONONMEASURESOFREDUCING上。此种方法相当于增加了塑性区内INFLUENCEOFPILEDRIVINGCONSTRUCTIONON土的压缩性，对周围土体的扰动及挤ENVIRONMENT压应力明显减小。ZHuKui一般为保证打入桩的承载能力，预钻孔的直径为不大于桩直径(或折Keywordspiledriving;soil-squeezingaction;environmentinfluence算直径)的2/3。预钻孔的深度H宜为对于挤土桩而言，不论采取防治效措施，可大大减少其造成的振动和1/3～1/2的桩长。措施与否，只要存在挤土作用，沉桩时挤土效应对周围环境的影响，保证施根据温州某工程的实测数据，预都会对邻近建(构)筑物和地下管线发工顺利进行，本文结合工程实践介绍钻孔深度范围内地基土体内的超静孔生影响，仅影响的程度有所不同而已。和讨论减少打桩对环境影响的措施。隙水压力可减少40%，地基变位值可精心安排施工方案和合理采用各种有1减少或控制挤土的措施减少30%，其影响深度可达钻孔深度1.1预钻孔取土成孔后打桩以下2～3m的范围。朱奎，1975年1月生，浙江温州人，温州瓯海预钻孔取土法是预先在桩位处或桩位预钻孔是一种有普遍适用性质量监督站，工程师，经济师，硕士，325000，浙江温州在打桩区内钻孔取土，基本概念是用的控制挤土桩挤土作用的措施。对于收稿日期：2003-12-14这部分取出的土量去抵消一部分桩的保护地下管线，预钻孔的深度需结合===============================================分离出的湿土和污水分别清出排走。形[15]。防治桩基沉降引起地铁隧道位环境的影响分析.土工基础，1998，12（3）：1～5其基本工艺流程如图2所示。移的措施主要有加长工程桩、设置遮8潘行庄，潘建华，许伟成.深层搅拌桩施工对3.4重力沉淀处理拦桩、跟踪注浆法等[16]。环境的影响.大坝观测与土工测试，2001，25这种方法比较简单，主要依据场参考文献（1）：46～49地条件设置数个沉淀池，泥浆中的钻1李向红，龚晓南.软粘土地基静力压桩的挤9徐永福.粉体搅拌桩下沉原因分析及对策.土效应及其防治措施.工业建筑，2000，30建筑技术，2000，31（3）：171～172渣靠自身的重力沉淀，形成含水量较（7）：11～1410王霄志.桩基础施工对周边建筑物的影响.大的浓稠状废浆，装入槽罐车运走。在2胡军.临近桩基施工造成新建住宅开裂事故广东土木与建筑，2000（6）：71～74以砂层为主的地层钻进时这种处理方的分析与处理.工程质量，2000（4）：38～3911魏昊.30m深泥浆护壁水下浇筑灌注桩施法简单易行，可满足施工要求。3杨林，王军.建筑打桩对环境的影响及防治工技术.建筑技术，2000，31（3）：175～176措施.江苏建筑，1995（4）：17～1812马军，郄伟丛，孙国明.深桩泥浆护壁水下另外，在隧道附近打桩会引起隧4姜朋明，尹蓉蓉，胡中雄.打桩引起土体位移灌注混凝土施工.建筑技术，2001，32（3）：道的位移[14]。钻孔灌注桩基础会对紧的计算分析.华东船舶工业学院学报，2000，182邻地铁隧道产生竖向附加应力和变14（2）：19～2213李世京，刘小敏，杨建林.钻孔灌注桩施工化学处理5辜振民.复杂软土地技术.北京：地质出版社，1990基粉喷桩应用的几14黄院雄，许清侠，胡中雄.饱和土中打桩引个问题.建筑技术，起桩周围土体的位移.工业建筑，2000，30振动筛化学絮泥水分离废浆泵泵或旋流器凝聚沉（脱水）装置2000，31（3）：173（7）：15～206程鉴基.水泥土深层15楼晓明，金志靖.钻孔灌注桩基础对紧邻地装车外运湿土搅拌桩设计与施工.铁隧道产生竖向附加应力和变形的计算建筑技术，2001，32分析.岩土力学，1996，17（3）：48～53符合标（3）：17216林永国，周正茂，刘国彬.桩基沉降引起地污水准排放7罗哲，李发明.深层铁隧道位移的治理.建筑技术，2001，32搅拌桩施工对周围（4）：233～234图2机械-化学处理废浆基本工艺流程图'