一种消减群桩挤土效应的施工方法

技术领域

本发明涉及管桩施工方法技术领域，尤其涉及一种消减群桩挤土效应的施工方法。

背景技术

在目前的建筑土木工程等基础设施建设中，预应力高强度混凝土管桩(PHC管桩)在建筑地基处理中得到广泛地应用，该桩型具有工程造价低、成桩效率高、施工噪声小和无泥浆环境污染等特点。但在沿海软土地基中，由于软土具有高压缩性、低渗透性、高触变性和流动性等特性，PHC管桩在软土地基沉桩时，由于管桩四周的土体扰动、土体移动破坏、周围土体隆起和土中孔隙水压力增大的程度均超过正常土层，且沉桩后土体中的孔隙水压力会逐渐消减、重塑、土体再次固结，产生明显的挤土效应；尤其是在群桩施工中挤土效应更加明显，对周围建构筑物影响更加显著。因此需要采用一定的施工措施和方法消减群桩沉桩时产生的挤土效应，减小对周围建筑物造成的影响。

一般传统的减少沉桩挤土效应传统方法为合理安排沉桩顺序、控制沉桩速率、设防挤沟和常规预钻孔等措施减少沉桩引发的土中应力。但对于高含水率、高触变性和流动性的软土地基这种处理措施效果不理想，因沉桩引发软土中土压力和超孔隙水压力增加、消散不及时，土体发生蠕变，进而导致沉桩周边土体产生竖向隆起和水平位移。因此，需要优化传统方法，消减群桩沉桩时的挤土效应，对一些敏感性的建筑物体，例如大口径出水管等进行保护。

发明内容

本发明的目的在于提供一种消减群桩挤土效应的施工方法，消减群桩沉桩时的挤土效应，对一些敏感性的建筑物体，例如大口径出水管等进行保护。

为实现上述目的，提供以下技术方案：

一种消减群桩挤土效应的施工方法，包括如下步骤：

步骤1、在群桩施工区域与外部建筑物区域之间测定隔离沟和钢板桩的位置，所述钢板桩的一侧面朝向所述外部建筑物区域，另一侧面朝向所述群桩施工区域，所述隔离沟设于所述钢板桩与所述群桩施工区域之间；

步骤2、将所述钢板桩打设在地面中；

步骤3、开挖所述隔离沟；

步骤4、在所述隔离沟的底部钻设多个应力释放孔，并向每个所述应力释放孔(3)中沉放隔振组件；

步骤5、对所述群桩施工区域进行施工。

进一步地，步骤2中的所述钢板桩上间隔设置有多个凹槽，所述凹槽沿垂直于地面的方向延伸。

进一步地，所述钢板桩为U型钢板桩。

进一步地，在步骤3和步骤4之间还包括：

步骤M、围设所述隔离沟的防水结构。

进一步地，步骤M中的所述防水结构包括挡水土埂和截水沟，所述挡水土埂围设于所述隔离沟外，所述截水沟围设于所述挡水土埂的四周。

进一步地，所述隔离沟呈倒梯形。

进一步地，在步骤4中，在所述隔离沟的底部钻设多个应力释放孔，并向每个所述应力释放孔中沉放隔振组件的步骤如下：

步骤4.1、在所述隔离沟的底部测定所述应力释放孔的位置；

步骤4.2、沿垂直于地面的方向，按所述应力释放孔排列跳孔施工，依次钻设多个所述应力释放孔，每钻设一个所述应力释放孔，并向该所述应力释放孔中沉放相应的所述隔振组件。

进一步地，步骤4中的所述隔振组件包括填充袋以及放置于所述填充袋内的碎石和泡沫板，所述泡沫板沿所述应力释放孔的轴向延伸，沿垂直于所述应力释放孔轴向的方向，所述碎石布置于所述泡沫板的两侧，并填充满所述填充袋，所述泡沫板两端分别贴靠于所述填充袋的内侧壁。

进一步地，步骤4中的多个所述应力释放孔呈梅花形布置。

进一步地，在步骤1之前还包括：

步骤P：平整所述群桩施工区域与所述外部建筑物区域之间的施工场地。

本发明的有益效果为：

在本发明的消减群桩挤土效应的施工方法中，通过在群桩施工区域与外部建筑物区域之间设置隔离沟能够有效减少、阻断PHC管桩静压沉桩时引发的地表振动波的传递，减少地表隆起；通过隔离沟底部钻设的多个应力释放孔与其内填充的隔振组件相互配合，能有效隔断PHC管桩沉桩引发周围软土振动、触变，减少软土的水平和竖向位移，并将软土中产生的超孔隙水压力排出；此外，在隔离沟与外部建筑物区域之间设置的钢板桩能够对通过应力释放孔的剩余振动波进行原路折射返回，阻断振动前移，防止敏感性建筑物体，例如大口径出水管被挤压变形或破坏。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的消减群桩挤土效应的施工方法的结构示意图一；

图2为本发明实施例提供的消减群桩挤土效应的施工方法的结构示意图二；

图3为本发明实施例提供的消减群桩挤土效应的施工方法的隔振组件的结构示意图。

图中：

10-群桩施工区域；

20-外部建筑物区域；

1-隔离沟；11-挡水土埂；

2-钢板桩；21-凹槽；

3-应力释放孔；

4-隔振组件；41-填充袋；42-碎石；43-泡沫板。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或是本产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，或者用于区分不同结构或部件，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

参见图1，本实施例公开了一种消减群桩挤土效应的施工方法，包括如下步骤：步骤1、在群桩施工区域10与外部建筑物区域20之间测定隔离沟1和钢板桩2的位置；步骤2、将钢板桩2打设在地面中；步骤3、开挖隔离沟1；步骤4、在隔离沟1的底部钻设多个应力释放孔3，并向每个应力释放孔3中沉放隔振组件4；步骤5、对群桩施工区域10进行施工。

在本实施例的消减群桩挤土效应的施工方法中，通过在群桩施工区域10与外部建筑物区域20之间设置隔离沟1能够有效减少、阻断PHC管桩静压沉桩时所引发的地表振动波的传递，减少地表隆起；通过隔离沟1底部钻设的多个应力释放孔3与应力释放孔3内填充的隔振组件4相互配合，能有效隔断PHC管桩沉桩引发的周围软土振动和触变，减少软土的水平和竖向位移，并将软土中产生的超孔隙水压力排出；此外，在隔离沟1与外部建筑物区域20之间设置的钢板桩2能够对穿过应力释放孔3的剩余振动波进行原路折射返回，阻断振动前移，防止敏感性建筑物体，例如大口径出水管被挤压变形或破坏。

在本实施例中，参见图1和图2，步骤1中的钢板桩2的一侧面朝向外部建筑物区域20，另一侧面朝向群桩施工区域10，根据外部建筑物区域20的位置规划测定钢板桩2的位置并用白石灰标记，其中，钢板桩2距离外部建筑物区域20为2～5米；钢板桩2的顶部与地面齐平，且向地面以下插入长度为9米，可根据群桩的具体施工情况对应力钢板桩2的尺寸进行调节。隔离沟1开设于钢板桩2与群桩施工区域10之间，且隔离沟1底部朝向钢板桩2的一侧边距离钢板桩2为2～3米。上述设置中的隔离沟1与钢板桩2在群桩施工区域10与外部建筑物区域20之间形成多道减振防护屏障，有效消减群桩沉桩产生的挤土效应，保护外部建筑物区域20内的敏感性物体。

参见图2，步骤2中的钢板桩2上相互平行且间隔设置有多个凹槽21，每个凹槽21沿垂直于地面的方向延伸，多个凹槽21在钢板桩2上形成凹凸不平的表面，有利于消减各种波长范围内的振动波。在隔离沟1与应力释放孔3的基础上，钢板桩2在外部建筑物区域20前进一步形成坚固的防护屏障，阻断穿过应力释放孔3的剩余振动波，从而保护像大口径出水管等敏感性物体。

可选地，钢板桩2可选用U型钢板桩，取材方便且减振作业效果好，其中，U型钢板桩上的U型槽的延伸方向沿垂直于地面的方向设置。

可选地，在步骤2中，打设钢板桩2时应保证钢板桩2的垂直度，防止向外部建筑物区域20倾斜或偏移，且打桩设备的工作位置远离敏感性建筑物体。

可选地，参见图1和图2，隔离沟1呈倒梯形，隔离沟1的深度为1米。具体地，沿从群桩施工区域10朝向外部建筑物区域20的方向，隔离沟1底部的长度为1.5米，隔离沟1位于地面处的端面的长度为2.5米，可根据群桩的具体施工情况对隔离沟1的尺寸进行调节；且沿隔离沟1的周向，隔离沟1的侧面倾斜设置形成防护边坡，在发挥隔振作用的同时避免隔离沟1侧壁土体滑落或坍塌。

可选地，参见图1，在步骤3和步骤4之间还包括：

步骤M、沿隔离沟1的周向，在隔离沟1位于地面处的端口围设防水结构，防水结构的设置有效防止外侧地表水流入隔离沟1和渗流入边坡体和应力释放孔3内，避免隔离沟1的沟壁和应力释放孔3内积水而导致软土坍塌变形。

可选地，步骤M中的防水结构包括挡水土埂11和截水沟，挡水土埂11围设于隔离沟1外，截水沟围设于挡水土埂11的四周，挡水土埂11配合截水沟使用，能够将外侧地表水拦截留在截水沟中，避免越过挡水土埂11进入隔离沟1和应力释放孔3中，保证隔离沟1与应力释放孔3对群桩挤土效应的隔振消减功能。

在本实施例中，参见图1和图2，在步骤4中，在隔离沟1的底部钻设多个应力释放孔3，并向每个应力释放孔3中沉放隔振组件4的步骤如下：

步骤4.1、平整隔离沟1中施工场地，并在隔离沟1的底部测定应力释放孔3的位置，其中，每个应力释放孔3的孔深为15米，孔径为0.3米；多个应力释放孔3呈梅花形布置，可根据群桩的具体施工情况和隔离沟1的尺寸对应力释放孔3的尺寸进行调节。

步骤4.2、沿垂直于地面的方向，利用旋挖钻钻机按应力释放孔3排列跳孔施工，依次钻设多个应力释放孔3，能够减少应力释放孔3之间的相互干扰；每钻设一个应力释放孔3，并立即向该应力释放孔3中沉放相应的隔振组件4，避免长时间等待导致应力释放孔3缩径影响隔振组件4的下放，保证隔振组件4的外侧能够完全贴合于应力释放孔3的内壁。

可选地，参见图2，步骤4.1中多个应力释放孔3可布置三排，沿从群桩施工区域10至外部建筑物区域20的方向，三排应力释放孔3相互平行且均匀间隔设置，相邻的两排应力释放孔3之间错位布置，每排中相邻的两个应力释放孔3间距1.0米，使得三排应力释放孔3形成梅花形布置，既有利于从各个方向消减群桩挤土效应，又能够避免相邻的应力释放孔3之间的施工影响。

优选地，参见图1和图3，步骤4中的隔振组件4包括填充袋41以及放置于填充袋41内的碎石42和泡沫板43，泡沫板43沿应力释放孔3的轴向延伸，沿垂直于应力释放孔3轴向的方向，碎石42布置于泡沫板43的两侧，并填充满填充袋41，泡沫板43两端分别贴靠于填充袋41的内侧壁。在上述设置中，填充袋41外侧的水可以穿透填充袋41，而软土颗粒被隔离在填充袋41外面，有利于减少群桩施工产生的超孔隙水压力；碎石42使得隔振组件4的渗透系数大，加快应力释放孔3中的水向上流动，也能迅速消散群桩沉桩时因振动引起的孔隙水压力；泡沫板43可有效隔绝群桩沉桩振动，对振动波有折射作用，减少振动能量的传播，通过填充袋41、碎石42和泡沫板43三者相配合使得隔振组件4具有良好的隔振效果。

具体地，在组装隔振组件4时，先将泡沫板43放入填充袋41中，支撑起整个填充袋41，然后在泡沫板43与填充袋41之间的空隙中填放碎石42，泡沫板43两侧的碎石42应保持匀速下放，保证泡沫板43不会移位；组装完成后应及时下放于应力释放孔3中，调整隔振组件4在应力释放孔3中的位置；下放时保证填充袋41竖直、不变形，使得填充袋41的外壁与应力释放孔3的内壁良好贴附，保证隔振组件4更好地发挥隔振功能。

可选地，填充袋41可选用聚丙烯编织袋，具有良好的抗拉性能和渗透性能，其中，填充袋41的直径为290mm，长度与应力释放孔3的深度相适应，可根据应力释放孔3的尺寸调节填充袋41的尺寸，保证填充袋41能够充满整个应力释放孔3。

可选地，填充袋41的抗拉性能不小于20kN/m，渗透系数不小于0.6m/s。

可选地，碎石42可选用直径为10～30mm规格，其中碎石42中含泥量不大于3％，针片状颗粒含量不大于10％，优先选用级配良好的。

可选地，泡沫板43可选用规格为宽度290mm，厚度50mm，长度与应力释放孔3的深度相同，可根据应力释放孔3的尺寸调节泡沫板43的尺寸。

可选地，泡沫板43可选用聚苯乙烯泡沫板。

可选地，在步骤1之前还包括：

步骤P：平整群桩施工区域10与外部建筑物区域20之间的施工场地，便于对钢板桩2和隔离沟1进行施工。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所说的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。