高壓射水輔助插打鋼板樁在粉質粘土夾角礫土層中的應用

秦文明，倪穎

（1.安徽巖土工程有限責任公司，安徽 合肥 230601；2.安徽地礦建設工程有限責任公司，安徽 合肥 230601）

1 工程概況

擬建項目位于安徽省南部某市，根據安徽省區域地質資料分析，該市各時代地層發育較為完整，其構造格架主要是在印支－燕山旋回期造就的。施工現場原場地局部為魚塘，后經多次回填。根據勘查單位提供的勘查報告和原位測試，擬建場地地層結構層序分別如下：①層雜填土—②層粉質粘土—③層粉質粘土夾角礫—④層全風化泥質砂巖夾砂礫巖—⑤層強風化泥質砂巖夾砂礫巖。

擬建場地地下水類型有兩種類型：即上層滯和巖層裂隙水。支護面原場地局部為魚塘，后經多次回填，使得場地情況更加復雜。因鋼板樁設計打入土層為第三層粉質粘土夾角礫，前三層土層參數值見下表。

2 施工難點

本工程邊坡全部在臨近既有建筑物的西北側，且土方開挖基本完成，開挖深度最深6.85m。19#樓西側開挖深度最深，為6.85m，約1:0.2放坡，開挖后坡頂距離老干部周轉房圍墻距離1.2m，目前邊坡已局部塌方；19#樓東北側為本工程臨時配電變壓器，變壓器到基坑邊距離2m，變壓器東側已開挖至5.5m深度，約1：0.5放坡，變壓器南側暫未開挖完成；場內另有兩處臨近武警大院圍墻處開挖部位深度為4.85m，約1:0.2放坡，坡頂距離圍墻1.5m。其余部位開挖深度多在3m以內，約1:1放坡。

前三層土層參數值

本工程建成后與老干部周轉房室外地坪高差為1.5m，與武警大院南側圍墻高差1m，與武警大院東側圍墻高差2m。

圖1 場內與相鄰建筑室外高差

3 支護方案的選擇

擬建項目的主體結構的基礎形式為樁基礎。目前主體結構的樁基全部完成，現場已經大面積開挖，現場不具備旋挖樁機施工的工作面。現場開挖與北側小區高差較大，地表水較豐富，工期要求較緊，故排除人工挖孔樁。從工期、費用、安全性等綜合考慮，使用鋼板樁作為支護。

本工程鋼板樁采用SP-IV型拉森鋼板樁，鋼板樁規格為400mm×170mm×15.5mm，長為12m，力學性能 指 標 為 I=39600cm4/m，W=2200cm3/m，Q=105kg/m。進入③層粉質粘土夾角礫層。

4 施工工藝

4.1 工藝原理

高壓射水輔助鋼板樁沉樁工藝主要是通過在原有的鋼板樁上安裝一套高壓射水系統，當常規的鋼板樁沉到一定的地層無法沉入時，通過高壓水流將樁體周圍的土體局部切開，減小鋼板樁沉入土體中的阻力，從而達到輔助沉樁的效果。

4.2 高壓射水系統

射水系統包括高壓水泵、輸水管、出水鋼管等幾個部分。輸水管采用直徑為48mm的軟管，出水鋼管采用A48mm×5mm普通鋼管，鋼管底部的出水嘴加工成橢圓結構，增加出水壓力。在拉森鋼板樁的上端和下端分別焊接2個環形卡口，用來固定高壓射水鋼管，在底部設置一個限位活動卡板，防止出水鋼管在高壓射水的反作用力下脫落。如圖2所示

圖2 射水鋼管固定位置

4.3 重點工序

鋼板樁施工工藝流程：準備工作→測量放線→施工定位樁→安裝導向架→鋼板樁施工→第一道角撐安裝→土方開挖→第二道角撐安裝。

4.3.1 插打鋼板樁前的準備工作

檢查鋼板樁因運輸和周轉過程中存在的各種缺陷，如鋼板樁彎曲，鎖口變形、破裂、扭曲等。在鋼板樁的鎖口內涂抹一定量的黃油或者其他可以潤滑的油劑物品，用來減少摩擦。

振動錘設備是打拔鋼板樁的關鍵設備，在施工前一定要專門檢查，確保線路暢通，功能正常，夾板不能有磨損。

4.3.2 初步施工

測量定位放線，先施工2根定位樁，然后在定位樁上安裝導梁，組成框架式的圍籠作為鋼板樁施工的導向架。

4.3.3 高壓射水沉樁

鋼板樁在振動錘的作用下，沉入土層一定深度時，出現進尺緩慢，多次反復打插都無法到設計標高。此時開始高壓射水輔助沉樁，振動錘緩慢進尺，然后打開高壓水泵，通過出水嘴噴出的高壓水，形成一個切割土壤的“水刀”，對周圍土體進行局部切割，方便鋼板樁插入，同時，水在土壤中起到一定的“潤滑”作用。

在沉樁的過程中，確保沉樁位置是關鍵，現場通過專門的測量放線人員，隨時觀測鋼板樁的垂直度。以第一片鋼板樁為基準，兩邊對稱沉樁。當鋼板樁達到設計樁頂標高時，停止沉樁，并關閉高壓水泵。將高壓射水鋼管從鋼板樁上移除，套在下一根鋼板樁上依次循環反復沉樁施工，至鋼板樁全部沉樁完畢。

5 結 語

通過高壓射水輔助鋼板樁沉樁，解決了部分地質條件較差的地方的沉樁問題，提高了鋼板樁的沉樁速度，有效的縮短了工期，很大程度上的節約了勞動力成本，獲得了明顯的經濟效益。

通過現場基坑周圍監測點監測出的基坑周圍沉降值，均在可控范圍內。對比灌注樁體系的永久性支護，鋼板樁具有施工速度快、成本低廉、周期短、施工作業面要求較低等明顯的優勢。通過高壓射水進行引孔，解決了鋼板樁在粉質粘土夾角礫中的進尺問題，為類似地層中施工鋼板樁提供了一定的經驗。