高压射水辅助插打钢板桩在粉质粘土夹角砾土层中的应用

秦文明，倪颖

（1.安徽岩土工程有限责任公司，安徽 合肥 230601；2.安徽地矿建设工程有限责任公司，安徽 合肥 230601）

1 工程概况

拟建项目位于安徽省南部某市，根据安徽省区域地质资料分析，该市各时代地层发育较为完整，其构造格架主要是在印支－燕山旋回期造就的。施工现场原场地局部为鱼塘，后经多次回填。根据勘查单位提供的勘查报告和原位测试，拟建场地地层结构层序分别如下：①层杂填土—②层粉质粘土—③层粉质粘土夹角砾—④层全风化泥质砂岩夹砂砾岩—⑤层强风化泥质砂岩夹砂砾岩。

拟建场地地下水类型有两种类型：即上层滞和岩层裂隙水。支护面原场地局部为鱼塘，后经多次回填，使得场地情况更加复杂。因钢板桩设计打入土层为第三层粉质粘土夹角砾，前三层土层参数值见下表。

2 施工难点

本工程边坡全部在临近既有建筑物的西北侧，且土方开挖基本完成，开挖深度最深6.85m。19#楼西侧开挖深度最深，为6.85m，约1:0.2放坡，开挖后坡顶距离老干部周转房围墙距离1.2m，目前边坡已局部塌方；19#楼东北侧为本工程临时配电变压器，变压器到基坑边距离2m，变压器东侧已开挖至5.5m深度，约1：0.5放坡，变压器南侧暂未开挖完成；场内另有两处临近武警大院围墙处开挖部位深度为4.85m，约1:0.2放坡，坡顶距离围墙1.5m。其余部位开挖深度多在3m以内，约1:1放坡。

前三层土层参数值

本工程建成后与老干部周转房室外地坪高差为1.5m，与武警大院南侧围墙高差1m，与武警大院东侧围墙高差2m。

图1 场内与相邻建筑室外高差

3 支护方案的选择

拟建项目的主体结构的基础形式为桩基础。目前主体结构的桩基全部完成，现场已经大面积开挖，现场不具备旋挖桩机施工的工作面。现场开挖与北侧小区高差较大，地表水较丰富，工期要求较紧，故排除人工挖孔桩。从工期、费用、安全性等综合考虑，使用钢板桩作为支护。

本工程钢板桩采用SP-IV型拉森钢板桩，钢板桩规格为400mm×170mm×15.5mm，长为12m，力学性能 指 标 为 I=39600cm4/m，W=2200cm3/m，Q=105kg/m。进入③层粉质粘土夹角砾层。

4 施工工艺

4.1 工艺原理

高压射水辅助钢板桩沉桩工艺主要是通过在原有的钢板桩上安装一套高压射水系统，当常规的钢板桩沉到一定的地层无法沉入时，通过高压水流将桩体周围的土体局部切开，减小钢板桩沉入土体中的阻力，从而达到辅助沉桩的效果。

4.2 高压射水系统

射水系统包括高压水泵、输水管、出水钢管等几个部分。输水管采用直径为48mm的软管，出水钢管采用A48mm×5mm普通钢管，钢管底部的出水嘴加工成椭圆结构，增加出水压力。在拉森钢板桩的上端和下端分别焊接2个环形卡口，用来固定高压射水钢管，在底部设置一个限位活动卡板，防止出水钢管在高压射水的反作用力下脱落。如图2所示

图2 射水钢管固定位置

4.3 重点工序

钢板桩施工工艺流程：准备工作→测量放线→施工定位桩→安装导向架→钢板桩施工→第一道角撑安装→土方开挖→第二道角撑安装。

4.3.1 插打钢板桩前的准备工作

检查钢板桩因运输和周转过程中存在的各种缺陷，如钢板桩弯曲，锁口变形、破裂、扭曲等。在钢板桩的锁口内涂抹一定量的黄油或者其他可以润滑的油剂物品，用来减少摩擦。

振动锤设备是打拔钢板桩的关键设备，在施工前一定要专门检查，确保线路畅通，功能正常，夹板不能有磨损。

4.3.2 初步施工

测量定位放线，先施工2根定位桩，然后在定位桩上安装导梁，组成框架式的围笼作为钢板桩施工的导向架。

4.3.3 高压射水沉桩

钢板桩在振动锤的作用下，沉入土层一定深度时，出现进尺缓慢，多次反复打插都无法到设计标高。此时开始高压射水辅助沉桩，振动锤缓慢进尺，然后打开高压水泵，通过出水嘴喷出的高压水，形成一个切割土壤的“水刀”，对周围土体进行局部切割，方便钢板桩插入，同时，水在土壤中起到一定的“润滑”作用。

在沉桩的过程中，确保沉桩位置是关键，现场通过专门的测量放线人员，随时观测钢板桩的垂直度。以第一片钢板桩为基准，两边对称沉桩。当钢板桩达到设计桩顶标高时，停止沉桩，并关闭高压水泵。将高压射水钢管从钢板桩上移除，套在下一根钢板桩上依次循环反复沉桩施工，至钢板桩全部沉桩完毕。

5 结 语

通过高压射水辅助钢板桩沉桩，解决了部分地质条件较差的地方的沉桩问题，提高了钢板桩的沉桩速度，有效的缩短了工期，很大程度上的节约了劳动力成本，获得了明显的经济效益。

通过现场基坑周围监测点监测出的基坑周围沉降值，均在可控范围内。对比灌注桩体系的永久性支护，钢板桩具有施工速度快、成本低廉、周期短、施工作业面要求较低等明显的优势。通过高压射水进行引孔，解决了钢板桩在粉质粘土夹角砾中的进尺问题，为类似地层中施工钢板桩提供了一定的经验。