预制桩施工对环境效应主要表现在挤土问题以及打桩的噪音、振动等对周围环境、邻近建筑物及地下管线的不利影响。挤土效应及振动对周围环境的不利影响表现轻则为：使建筑物的粉刷脱落，墙体和地坪开裂；重则使圈梁和过梁变形、门窗启闭困难、邻近的地下管线破损或断裂、路基变形、邻近结构物基础被推移、周围开挖基坑坍塌或侧移增大等。实践表明，预制桩施工引起的环境效应问题是可以预防的，但若掉以轻心将会导致工程事故、经济损失及一些社会问题。

3.2.6.1　挤土影响及防护

在饱和软粘土地基中沉桩时，由于土的不排水抗剪强度很低，具有弱渗透性和不排水时压缩性低的特点，桩沉入地基后桩周土体受到强烈扰动，主要表现为径向位移，桩尖和桩周一定范围内的土体受到不排水剪切以及很大的水平挤压，桩周土体接近于“非压缩性”，并产生较大的剪切变形，此时地基扰动重塑土的体积基本上不会产生变化。土体颗粒间孔隙内的自由水被挤压而形成较大的超静孔隙水压力，从而降低了土的不排水抗剪强度，促使桩周邻近土体因不排水剪切而破坏，与桩体积等量的土体在沉桩过程中向桩周发生较大的侧向位移和隆起。由于孔隙水向四周消散及地基土体低压缩性的影响，以及群桩施工中的叠加因素，进一步扩大位移和隆起的影响范围，这也会使已打入的邻桩和邻近建筑物产生侧向位移和上浮。

根据实测表明，地面隆起量与打桩速率有直接的关系，如图3-26所示，打桩速率越快，隆起量也越大。

图3-26　打桩速度与地面隆起关系

地面隆起与桩数也有直接关系，如图3-27所示，在同一区域内沉桩量越多，地面隆起量也越大。

图3-27　沉桩量与地面隆起的关系

（系450mm×450mm钢筋混凝土桩）L—观测点与桩距离；l—桩长

图3-28　打桩引起地面隆起量与距离的关系

（系450mm×450mm钢筋混凝土桩）L—观测点与桩距离；l—桩长

沉桩引起隆起的影响范围、沉桩流程、桩距等因素与隆起量的关系如图3-28所示。根据工程实测经验，挤土桩沉桩引起的地面隆起影响范围一般为桩长的0.6～0.8，或等于软土层的厚度。

沉桩过程地面隆起，使邻桩桩身产生拉应力，导致邻桩上浮，严重者产生预制桩接头脱离等工程质量事故，从而影响桩的承载力。实测资料表明，由于挤土造成的邻桩上浮量，在沉桩结束时，可认为与该处地面隆起量相当。

挤土桩沉桩过程中引起的土体水平位移及邻近桩的挠曲一般发生在浅层。桩身最大弯曲应力一般发生在桩尖以上0.8倍桩长处，这是引起断桩的原因之一。图3-29、图3-30为实测得到的土体水平位移随深度及随水平距离变化曲线。图3-31为实测得到的不同排土量与土体水平位移的关系曲线。根据实测分析，饱和软土地区挤土桩沉桩引起的土体水平位移影响范围为：

图3-29　水平位移与深度之关系

式中　ρH——打桩区某一小块面积的形心至观测点的距离；

n——打桩区某一小块面积内的桩数；

A——桩的截面积。

图3-30　打桩时地面位移实测值

图3-31　各种桩的排土量和地基位移

在挤土桩施工区内，可根据基础平面形状、桩数、桩径、桩长、桩距、地质条件、地下水位高低情况、施工工期等诸因素，合理选择以下几种措施，达到消除或减少挤土效应及对周围环境的影响。(www.daowen.com)

（1）预钻孔沉桩法　根据施工实践经验，采用预钻孔沉桩法可明显改善挤土效应，地基土变位可减少30%～50%；超孔隙水压力值可减少40%～50%，并可减少对已沉入桩的挤推及上浮，也有利于减少对周围环境的影响。预钻孔直径一般取桩径的70%左右，深度视桩距和土的密实度、渗透性而定，预钻孔深度宜取桩长的1/3～1/2，应随钻随打。

（2）采用降低地下水位或改善地基土排水特性的方法　通常采用井点或集水井降水措施，或采用袋装砂井、砂桩、碎砂石桩、塑料排水板等排水措施，减少和及时疏导由沉桩引起的超静孔隙水压力，防止砂土液化或提高邻近地基土体的强度以增大其对地基变位的约束作用，从而减少地基变位的影响范围。一般采用砂井等排水措施，可降低超孔隙水压力40%左右，袋装砂井直径一般为70～80mm，间距1～1.5m，深度10～12m。

（3）采用合理的沉桩顺序和工艺　合理安排沉桩顺序、控制沉桩速率、重锤轻击以及先开挖基坑后沉桩等措施，对减缓超静孔隙水压力的积聚、超孔隙水的消散及减少影响范围、土体变位，减轻对周围环境的影响程度等，都有明显的效果。

（4）设置防挤防震沟　设置防挤防震沟，对于消除浅层的水平挤压作用，减少土体变化及影响范围，隔断打桩产生的地震波，减缓沉桩对周围环境的影响也具有显著的作用。一般沟宽采用0.5～0.8m，深度宜超过被保护的附近管线和基础埋深为好，同时要根据土质合理放坡，避免沉桩引起沟壁坍塌。

（5）设置防挤、防渗墙　在沉桩区域周围设置防挤、防渗墙壁可有效地限制沉桩引起的变位及超孔隙水压力对邻近建筑物的影响。防挤、防渗墙可采用打钢板桩、地下连续墙或水泥搅拌桩壁、旋喷、粉喷加固壁等，宜结合周边围护结构统一考虑，以节约造价。

3.2.6.2　振动影响及防护

沉桩振动危害影响程度不仅与桩锤锤击能量、桩锤锤击频率、离沉桩区的距离有关，而且取决于沉桩区的地形、地基土的成层状态和土质、邻近建筑物的结构形式及其规模大小、重量和陈旧程度、建筑物的设备运转对振动影响的限制要求等。

以振动加速度为振动影响的评价标准时，可参考我国地震烈度表（见表3-4）。以振动幅度和振动频率为振动影响评价标准时，可参考图3-32，该图适用于维护良好的建筑物，对于旧老的建筑物，应用时应特别慎重。

图3-32　振动对结构物损害及人的感受程度的判定标准

一般沉桩引起地面土体的振动频率约为10～7Hz。地面土的振幅和振动加速度将在沉桩区10～15m处达最大值，且振幅不大于0.2mm，振动加速度不大于0.06g。当距离增大至20m后，振幅与加速度将显著减少，振动频率也随距离的增大而减小。在软土地基中，当桩锤能量为（3～5.5）×104J时，地面土的质点振动速度在离沉桩区5～6m处将小于10mm/s。当桩锤能量为21.5×104J时，地面土的质点振动速度在离沉桩区10m处将小于1.5～1.8mm/s，但地基存在硬土层时，则有时可达15mm/s。在一般施工条件下（桩锤锤级为3～6t），沉桩振动的显著影响范围约为10～15m。

表3-4　我国地震烈度表

为了缩短沉桩振动影响时间和减少振动影响程度，可在沉桩施工中采用特殊缓冲垫材或缓冲器，合理选择低振动强度和高施工频率的桩锤，采取桩身涂覆减少摩阻力的材料以及与预钻孔法、掘削法、水冲法、静压法相结合的沉桩施工工艺，控制沉桩施工顺序（由近向远沉桩顺序）等防护措施。

为了减少沉桩振动对沉桩区邻近的振动危害影响，也可设置遮断减振壁设施（图3-33），使地面传播的振动弹性波的大部分能量被吸收和反射，从而减少继续传播中的振动弹性波的振动强度和振动影响范围。一般遮断减振壁的厚度为50～60cm，深度4～5m，当地基土软土层较厚时宜深些，有时可达15～16m。通常这一减振设施对减少振动表面波垂直方向的振动强度有显著效果，一般可减少至1/3～1/10。遮断减振壁的位置可设置于离沉桩区5～15m处。

图3-33　遮断壁的防振效果

3.2.6.3　沉桩噪音及防护

噪音在空气中以平面正弦波传播，并按音源距离对数值呈线性衰减。一般以音压单位dB来衡量噪音的强弱及其危害程度。噪音的危害不仅取决于音压大小，而且与持续时间有关。沉桩施工工艺不同，噪音音压也有所不同。见图3-34和3-35。

住宅区噪音音压一般应控制在70～75dB，在工商业区噪音音压可控制在75～80dB。当沉桩施工噪音音压高于80dB时，应采取减小噪音的处理措施，一般可采取以下几种基本防护措施。

音源控制防护　如锤击法沉桩可按桩型和地基条件选用冲击能量相当的低噪声音冲击锤；振动法沉桩选用超高频振动锤和高速微振动锤；也可采用预钻孔辅助沉桩法、振动掘削辅助沉桩法、水冲辅助沉桩法等工艺。同时可改进桩帽、垫材以及夹桩器来取得降低噪音的效果。在柴油锤锤击法沉桩施工中，还可用桩锤式或整体式消音罩装置将桩锤封隔起来。

遮挡防护　在打桩区和受音区之间设置遮挡壁可增大噪音传播回折路线，并能发挥消音效果，显著增大噪音传播时的衰减量。通常情况下遮挡壁高度不宜超过音源高度和受音区控制高度，一般宜为15m左右比较经济合理。

图3-34　噪音音压与人能经受的允许时间

图3-35　打桩噪音与距离的关系

时间控制防护　控制沉桩施工时间，午休和晚上停止沉桩施工，以尽可能减小对打桩区邻近住宅区的噪音危害影响，确保正常生活和休息。