郭 煒，吳世新

（1.揚(yáng)州市江都區(qū)水務(wù)局，江蘇揚(yáng)州 225200；2.江蘇省水利建設(shè)工程有限公司，江蘇揚(yáng)州 225100）

1 工程概況

江都通南高沙土區(qū)位于江都區(qū)南部，地處蘇中沿江地區(qū)、南水北調(diào)水源地，總面積約374 km2。通南地區(qū)現(xiàn)狀骨干河道有白塔河、紅旗河、向陽河、灰糞港、老通揚(yáng)運(yùn)河等，初步形成引、排、通航功能較為齊全的水系［1］。其中紅旗河北起新通揚(yáng)運(yùn)河，流經(jīng)郭村、吳橋、大橋等鎮(zhèn)，在大橋鎮(zhèn)嘶馬村入長江，全長19.8 km，是通南高沙土地區(qū)一條南北向引、排、通航綜合利用的重要河道，本次整治包括河道疏浚6.28 km，兩岸新建擋墻護(hù)岸12.59 km，拆建、新建、改造沿線配套建筑物18座，對現(xiàn)狀5座跨河橋梁下河坡進(jìn)行防護(hù)。

紅旗河（波莊河～通江閘段）整治工程河道駁岸采用裝配式樁板結(jié)構(gòu)型式，樁頂平臺(tái)高程3.8 m，墻后平臺(tái)寬2.0 m，高程3.8 m以1∶3坡至現(xiàn)狀高程；樁前高程為2.53 m，以1∶4.5坡至河底。預(yù)制方樁規(guī)格為30 cm×40 cm，樁身強(qiáng)度為C30，樁長8.8～12.1 m（砂土段平均樁長9.1 m，淤泥段12.1 m），樁間距1.5 m，樁間插148 cm×200 cm×13 cm（寬×高×厚）預(yù)制板擋土（高程▽3.3 m～▽1.3 m），板分縫位置貼1 m寬土工布一層，樁頂設(shè)63 cm×50 cm 冠梁。冠縫每15 m 分縫，分縫位于兩樁中點(diǎn)位置，分縫處兩側(cè)板加寬，尺寸223 cm×200 cm×13 cm（寬×高×厚）。

現(xiàn)狀河道駁岸建設(shè)高程土層主要含土層1-1（淤泥質(zhì)壤土）、土層2（重粉質(zhì)壤土）和土層3（輕粉質(zhì)砂壤土夾粉砂），以土層3 為主，土層2 沿線普遍分布，土層1-1局部分布。

經(jīng)統(tǒng)計(jì)12.59 km 樁板式護(hù)岸中各種規(guī)格預(yù)制方樁累計(jì)8 371根。其中樁長12.1 m，段長0.32 km，共計(jì)234根方樁；樁長9.4 m，段長1.24 km，共計(jì)867根樁方樁；樁長9.1 m，段長9.79 km，共計(jì)6 403 根方樁；樁長8.8 m，段長1.24 m，共計(jì)867 根方樁；寬度148 cm 混凝土插板5 866 塊，寬度223 cm 混凝土插板1 676 塊，總計(jì)7 542 塊混凝土插板。經(jīng)統(tǒng)計(jì)12.59 km樁板式護(hù)岸中，樁長12.1 m，段長0.32 km；樁長9.4 m，段長1.24 km；樁長9.1 m，段長9.79 m；樁長8.8 m，段長1.24 km。

施工要求樁身垂直度≤1%，樁位偏差≤20 mm（垂直河道駁岸軸線方向與沿河道駁岸軸線方向），樁頂高程允許偏差±50 mm。

為確定既定沉樁方法、沉樁設(shè)備的施工質(zhì)量是否滿足施工圖紙及規(guī)范要求，可通過試樁獲取施工數(shù)據(jù)，為后續(xù)大范圍施工提供指導(dǎo)。

2 試樁方案

2.1 試樁位置與地質(zhì)情況

本次試樁選擇樁長12.1 m 的2 根、樁長9.1 m的4 根、樁長9.4 m的1根、樁長8.8 m的1根，試樁時(shí)根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行了局部調(diào)整，具體位置及相應(yīng)土質(zhì)見表1。

表1 試樁位置及相應(yīng)土質(zhì)情況

2.2 試樁工藝

本文對采用高壓水沖一次性沉樁至設(shè)計(jì)標(biāo)高和采用高壓水沖+最后1 m 振動(dòng)沉樁兩種工藝進(jìn)行比較。

2.2.1 高壓水沖一次性沉樁至設(shè)計(jì)標(biāo)高

（1）高壓水沖沉樁原理

高壓水沖沉樁是利用高壓水流噴射產(chǎn)生的力，作用在地基土體上，從而切割松動(dòng)土基，土體隨著水的回流被帶到地面形成孔，同時(shí)預(yù)制樁在自重的作用下在形成的孔中自然下沉的施工方式?？梢?，這種施工方法中，沖孔和沉樁是在同一時(shí)間進(jìn)行的，一邊沖孔一邊沉樁，由于高壓水流形成的噴射力較大，能松動(dòng)大部分土體，除較大的粗砂、礫石難以清除被留在孔底外，一般土壤顆粒都能被回水沖出孔內(nèi)［2］。

（2）高壓水沖沉樁施工工藝流程

施工放線定位好后，吊裝船就位，準(zhǔn)備沖孔。

射水管與水泵之間用尼龍軟管連接，以預(yù)制樁的邊線向外延展5～10 cm為沖孔位置。沖孔人員站在船上，手握射水管，射水管先在樁位上試沖孔深60 cm左右后，進(jìn)一步確定樁的位置，樁位無誤后再向下放松射水管，如孔位有偏差需進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。當(dāng)沖孔至樁尖設(shè)計(jì)高程100 cm左右時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場土質(zhì)實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整射水的壓力和速度，當(dāng)孔中土體被高壓水流沖出后，進(jìn)一步校核樁的位置，如樁孔無誤即可下樁，如存在偏位則需要進(jìn)行一定的調(diào)整［3］。

一般情況下，射水鋼管管嘴應(yīng)放置在距離樁尖設(shè)計(jì)高程40 cm左右的地方，施工過程中控制好射水力度和時(shí)間，避免設(shè)計(jì)樁尖處的原狀土遭到破壞。

當(dāng)沖孔成型后，就可以起吊樁進(jìn)孔。吊樁時(shí)，首先把吊鉤掛在樁頂?shù)牡醐h(huán)內(nèi)，使樁吊立成垂直狀態(tài)進(jìn)孔，當(dāng)樁尖離設(shè)計(jì)高程100 cm時(shí)，校準(zhǔn)樁中心，松開吊裝纜繩，使樁沖擊入孔就位，通過樁前的鋼絲繩及樁與樁之間的定位木撐調(diào)整樁頭位置，靜置不少于2 min，待樁不再下沉后，解除吊纜，移至下一樁位繼續(xù)施工。見圖1。

圖1 高壓水沖沉樁施工流程

2.2.2 高壓水沖+最后1 m振動(dòng)沉樁

高壓水沖沉樁施工工藝流程同上文一致，其中最后1 m采用振動(dòng)沉樁，振動(dòng)沉樁工藝：①打樁船按預(yù)定順序進(jìn)入待施工區(qū)域，調(diào)整船位，下定位樁，以固定船只。振動(dòng)機(jī)械手將振動(dòng)錘夾緊樁頭，調(diào)整打樁機(jī)垂直度。②啟動(dòng)機(jī)械手上的振動(dòng)錘，利用其振擊力和機(jī)械手大臂壓力將樁打入土中，直至設(shè)計(jì)標(biāo)高［4］。沉樁流程見圖2。

圖2 高壓水沖+最后1 m振動(dòng)沉樁流程

2.2.3 試樁檢測要求

（1）沉樁前逐樁目測記錄檢測樁身完成性。

（2）采用線錘或側(cè)斜儀逐樁檢測垂直度，要求偏差不得超過1%。

（3）采用全站儀逐樁檢測樁位偏差，要求垂直河道駁岸軸線方向偏差不超過20 mm，沿河道駁岸軸線方向偏差不超過20 mm。

（4）采用水準(zhǔn)儀逐樁檢測樁頂高程，要求偏差±50 mm。

（5）其他檢測要求等滿足《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》（JGJ106—2014）等要求。

2.3 現(xiàn)場施工記錄與沉降觀測記錄

2.3.1 試樁過程中原始記錄

對選擇的8根樁進(jìn)行原始記錄，見表2。

表2 試樁原始記錄

由表2 可知，編號(hào)ZX05、ZX06 采用高壓水沖+最后1 m 振動(dòng)下沉的沉樁工藝，樁始終達(dá)不到設(shè)計(jì)標(biāo)高。

2.3.2 沉降觀測記錄

經(jīng)過連續(xù)對6根高壓水沖沉樁試樁的沉降量進(jìn)行觀測（未振動(dòng)沉至設(shè)計(jì)高程的未進(jìn)行觀測），累計(jì)沉降量見表3。

表3 試樁沉降觀測成果

2.3.3 水平承載力檢測

本工程預(yù)制樁樁徑為300 mm×400 mm，按照《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》（JGJ106—2014）,采用多循環(huán)加載法，通過對試樁水平承載力進(jìn)行檢測，得到一般砂性土中樁頂水平荷載10 kN時(shí)水平位移為1.02～1.39 mm，樁頂水平位移10 mm 時(shí)水平承載力為26～30 kN；淤泥質(zhì)土中樁頂水平荷載12 kN 時(shí)水平位移為1.6 m，樁頂水平位移10 mm時(shí)水平承載力為32 kN，檢測結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求。

2.4 試樁結(jié)果

試樁結(jié)果表明，按設(shè)計(jì)要求采用高壓水沖+最后1 m振動(dòng)下沉的沉樁工藝，該工藝沉樁非常困難，樁頭破損嚴(yán)重且樁身傾斜，始終達(dá)不到設(shè)計(jì)標(biāo)高，工藝試驗(yàn)不成功；而采用高壓水沖一次性沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高的沉樁工藝，沉樁比較順利，樁頂高程及線形控制較好，經(jīng)過約25 d，對試樁進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求，工藝試驗(yàn)成功。

3 預(yù)制樁施工

本工程預(yù)制方樁沉樁采取高壓水沖一次沉至設(shè)計(jì)高程的施工工藝可行，選擇單套沉樁設(shè)備包括浮吊船1 艘、射水嘴6 個(gè)、射水管2 根、連接軟管30 m、15 kW高壓水泵1臺(tái)。

射水噴嘴包括圓形、扁形、梅花形等形式，它通過縮小過水面積的方式，將射水管輸送的高壓水流再次增速增壓，加大作用在土體上的作用力，起到強(qiáng)力沖刷的作用。射水嘴尖端直徑為20～25 mm，最大的38 mm，側(cè)孔（φ10 mm）與管壁成30°～45°角。圓形射水嘴的大小約為射水管面積的1/4，射水管內(nèi)徑38～63 mm，每節(jié)長4.5～6.0 m，用法蘭連接。進(jìn)行樁外射水時(shí)，為了使彼此對稱，可在樁兩側(cè)或四側(cè)各安裝1個(gè)射水管［5］。

射水管與上部高壓耐壓（2.0 MPa 以上）水泵的連接可采用橡皮軟管，用滑車組將射水管吊起，可實(shí)現(xiàn)自由升降，能在任何高度上沖刷土體。高壓水泵采用電動(dòng)離心式，水壓0.5～2.0 MPa，出水量0.2～2.0 m3/min；水沖法所需用射水管的直徑、水壓及消耗水量等數(shù)值，一般根據(jù)樁的尺寸、土的性質(zhì)及入土深度等參數(shù)確定。

（1）射水配合下沉預(yù)制樁時(shí)，射水管布置在樁的外側(cè)，射水所需的水壓、水量和射水管的數(shù)目與直徑見表4。

表4 射水所需的水壓、水量和射水管的數(shù)目與直徑

（2）水泵的要求工作壓力，是綜合考慮了射水噴嘴處的要求水壓、水在中上升所需的水壓以及管路中的水力損失，根據(jù)射水沉樁所需的水壓和每根樁的消耗水量選擇高壓水泵。

（3）管路包括輸水管和射水管。輸水管及其配件尺寸一般與水泵出口管徑相同，固定的管段用無縫鋼管，活動(dòng)的管段用膠管。與射水管連接的一段膠管，可使用內(nèi)徑比固定管路小，但不應(yīng)比射水管小的膠管，使用起來更為方便。

射水管內(nèi)徑一般小于輸水管，但材質(zhì)更為堅(jiān)固，更有利于起吊和拼裝，一般射水管內(nèi)徑不大于76 mm，宜采用無縫鋼管，避免工作過程中在樁內(nèi)斷裂，難以處理。

射水管一般采用法蘭盤焊接連接，法蘭盤接頭的結(jié)構(gòu)應(yīng)能承受水壓，盤平面垂直與管軸線，盤平面不得有輻射方向的溝槽，其螺栓孔的位置與直徑應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化。

（4）射水嘴的大小一般依據(jù)水壓及水量選定，對土摩擦力較大的深樁，采用側(cè)壁有6 個(gè)或8 個(gè)斜孔的射水嘴；一般沉樁采用側(cè)壁有3～4 個(gè)平孔或斜孔的射水嘴；當(dāng)沖刷樁尖處有堅(jiān)硬的土層時(shí)，一般采用側(cè)壁無孔的射水嘴；此外還有在樁外側(cè)對稱布置的扁形嘴，其長邊與樁長方向平行，在樁偏倚時(shí)可幫助矯正樁身。本工程采用側(cè)壁有3～4個(gè)平孔或斜孔的射水嘴即可，如遇特殊情況作相應(yīng)調(diào)整。

（5）設(shè)備布置和安裝。輸水管路應(yīng)盡量減少彎曲，力求順直。當(dāng)下沉預(yù)制樁時(shí)，采用兩根射水管對稱安裝在樁的兩側(cè)，使其能沿樁身上下移動(dòng)，可以在任何高度沖土。

4 結(jié) 語

本文以江都通南高沙土區(qū)紅旗河（波莊河—通江閘段）整治工程為例，研究高壓水沖法沉樁的應(yīng)用。該河道駁岸采用裝配式樁板結(jié)構(gòu)型式，選取8根鋼筋混凝土預(yù)制樁。本研究對試樁的施工方法、施工觀測與試驗(yàn)檢測數(shù)據(jù)及選定的施工參數(shù)進(jìn)行分析，得到結(jié)論如下：

（1）采用高壓水沖+最后1 m振動(dòng)下沉的沉樁工藝的兩根樁達(dá)不到設(shè)計(jì)標(biāo)高。

（2）采用高壓水沖一次性沉樁工藝的6 根樁可順利達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高，且累計(jì)沉降量和水平承載力均滿足要求。

（3）根據(jù)樁的斷面、土的種類及入土深度等選擇合適的沉樁設(shè)備，以保證預(yù)制樁施工質(zhì)量滿足相關(guān)要求。