高压水刀辅助钢桩沉桩在硬塑状粘土的应用

金宝林 刘 飞 李仁民,2 顾 全 黄 浩

(1.江苏东合南岩土科技股份有限公司，江苏 南京 210036; 2.东南大学岩土工程研究所，江苏 南京 210096)

1 工程概况

南京某项目为地上2层～3层，框架结构，地下结构2层，基坑面积约3 630 m2，周长约为240 m，基坑支护采用600×180钢板桩，桩长12.0 m，桩端嵌入③粉质粘土，土层情况如表1所示。

表1 土层信息表

2 施工技术难点

本项目桩体下部岩层埋深浅，支护桩长12.0 m，穿过软土层，最终进入相对较硬的③层粉质粘土，土层粘聚力为48.6 kPa，内摩擦角为21.2°，标贯击数值为19，施工难度较大。

原方案采用450机械手打桩机，直接下压沉桩。当沉桩深度达到9.0 m左右时，桩尖开始进入③层粉质粘土，1 h内沉桩深度不足0.2 m，沉桩工作无法继续进行。

3 现场施工

3.1 施工方案

钢板桩施工时，机械手打桩机夹紧钢板桩，利用机械下压力打桩。针对土硬难打的技术难题，对原打桩工艺进行改进，在桩体入土下端安装高压水刀，水泵通过细铁管向高压水刀供水，细铁管两端连接高压水刀和水泵，并固定在钢板桩侧壁。沉桩施工时，水刀喷射高压水流，喷射水压力20 MPa左右，同时，喷射高压水流和沉桩工作同步进行，见图1。

施打钢板桩时，采用复打方式，先插打一定深度后，向上拔起50%钻进深度，然后再插打。施工时，注意打桩进尺情况，并关注压力表变化。

3.2 施工效果分析

采用高压水刀辅助沉桩后，不改变原施工机械情况，标贯击数大于20的硬土层中，桩体顺利打入设计要求深度，最下面约3 m硬土层施工难题得以解决，施工效率也由原来无法沉桩到位，提高到0.5 h完成一根桩。

在桩体下端安装高压水刀，水刀喷射高压水流对土体进行射流破坏、冲孔，产生水、泥以及砂等混合液，边冲孔边沉桩，随着喷射水流的增多，混合液中泥、土、砂等土体颗粒被带出地表。

通过高压水刀辅助沉桩，打桩位置土体被预先扰动、剪切破坏，局部形成孔洞，有利于后期打桩施工，减少沉桩阻力，降低施工难度，提高工作效率。

3.3 现场试验

为查看喷射压力对沉桩速度的影响，在保证桩体下沉的情况下，调整喷射水流压力，分别设定为15 MPa,20 MPa,25 MPa,30 MPa，在不同水流压力情况下，进行打桩试验。

现场打桩试验结果显示，喷射水流压力在30 MPa时，沉桩速度最快，水流压力在15 MPa时，沉桩速度相对较慢。喷射水流压力越大，沉桩进尺越多，沉桩速度越快，见表2。

表2 射流压力与沉桩速度关系表

4 结语

高压水刀辅助沉桩技术解决了打桩过程中穿过坚硬土层的难题，打入深度大大提高，方法简单可行，工程造价降低，施工质量得以保证。

本文涉及桩体为钢板桩，该高压水刀辅助沉桩技术也可应用于钢管桩、管桩、H型钢施工中。

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