高壓水刀輔助鋼樁沉樁在硬塑狀粘土的應用

金寶林 劉 飛 李仁民,2 顧 全 黃 浩

(1.江蘇東合南巖土科技股份有限公司，江蘇 南京 210036; 2.東南大學巖土工程研究所，江蘇 南京 210096)

1 工程概況

南京某項目為地上2層～3層，框架結構，地下結構2層，基坑面積約3 630 m2，周長約為240 m，基坑支護采用600×180鋼板樁，樁長12.0 m，樁端嵌入③粉質粘土，土層情況如表1所示。

表1 土層信息表

2 施工技術難點

本項目樁體下部巖層埋深淺，支護樁長12.0 m，穿過軟土層，最終進入相對較硬的③層粉質粘土，土層粘聚力為48.6 kPa，內摩擦角為21.2°，標貫擊數值為19，施工難度較大。

原方案采用450機械手打樁機，直接下壓沉樁。當沉樁深度達到9.0 m左右時，樁尖開始進入③層粉質粘土，1 h內沉樁深度不足0.2 m，沉樁工作無法繼續進行。

3 現場施工

3.1 施工方案

鋼板樁施工時，機械手打樁機夾緊鋼板樁，利用機械下壓力打樁。針對土硬難打的技術難題，對原打樁工藝進行改進，在樁體入土下端安裝高壓水刀，水泵通過細鐵管向高壓水刀供水，細鐵管兩端連接高壓水刀和水泵，并固定在鋼板樁側壁。沉樁施工時，水刀噴射高壓水流，噴射水壓力20 MPa左右，同時，噴射高壓水流和沉樁工作同步進行，見圖1。

施打鋼板樁時，采用復打方式，先插打一定深度后，向上拔起50%鉆進深度，然后再插打。施工時，注意打樁進尺情況，并關注壓力表變化。

3.2 施工效果分析

采用高壓水刀輔助沉樁后，不改變原施工機械情況，標貫擊數大于20的硬土層中，樁體順利打入設計要求深度，最下面約3 m硬土層施工難題得以解決，施工效率也由原來無法沉樁到位，提高到0.5 h完成一根樁。

在樁體下端安裝高壓水刀，水刀噴射高壓水流對土體進行射流破壞、沖孔，產生水、泥以及砂等混合液，邊沖孔邊沉樁，隨著噴射水流的增多，混合液中泥、土、砂等土體顆粒被帶出地表。

通過高壓水刀輔助沉樁，打樁位置土體被預先擾動、剪切破壞，局部形成孔洞，有利于后期打樁施工，減少沉樁阻力，降低施工難度，提高工作效率。

3.3 現場試驗

為查看噴射壓力對沉樁速度的影響，在保證樁體下沉的情況下，調整噴射水流壓力，分別設定為15 MPa,20 MPa,25 MPa,30 MPa，在不同水流壓力情況下，進行打樁試驗。

現場打樁試驗結果顯示，噴射水流壓力在30 MPa時，沉樁速度最快，水流壓力在15 MPa時，沉樁速度相對較慢。噴射水流壓力越大，沉樁進尺越多，沉樁速度越快，見表2。

表2 射流壓力與沉樁速度關系表

4 結語

高壓水刀輔助沉樁技術解決了打樁過程中穿過堅硬土層的難題，打入深度大大提高，方法簡單可行，工程造價降低，施工質量得以保證。

本文涉及樁體為鋼板樁，該高壓水刀輔助沉樁技術也可應用于鋼管樁、管樁、H型鋼施工中。

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