水冲桩施工技术.doc

水冲桩施工技术
二航局第三分公司 朱望红 王 勇
一、概述
一般锤击沉桩要穿过连续层厚8～15m、标贯N>20击的砂层是很困难的,碰到这种情况，可行的办法是改为水冲桩。江阴长江拆船厂码头工程为新建5万吨级散货码头，共有桩基838根。其结构型式为600*600mm预应力砼方桩，原设计全部为干打桩，分析地质资料，桩基很难穿过密实的粉细砂层,建议设计院改为水冲桩。设计院将桩长为22m~25m的桩未作变更，仍为干打桩，共计75根；将桩长为27m～46m的桩变更为水冲桩，共计763根.
二、地质情况
经地质资料反映，地质情况自上而下可分为四层，详见下表：
层次
地层名称
含
水
量（％)
天然
重度kN/m3
孔
隙
比
塑性指数
液性指数
直快
修正后标贯击数
桩侧阻力标准值kPa
桩端阻力标准值kPa
内聚力kPa
内摩擦角φ°
1
淤泥质粉细粘土

1.68

2
粉土夹粉砂
26.0
19。5
0.743
8.8
0。82
5.8
33。1
12.1
72
1300
3
粉细砂
24。0
19。6
0。705

4.9
34。7
27。3
90
4200
4
粉质粘土
29.9
19.1
0。849
11.3
0。73
5。81
23.7
14。2

三、船机设备
1. 本工程选用了三条打桩船施工,性能如下表：
序号
桩船名称
桩锤型号
水泵型号
1
航工桩八
D100
TBDW150-30＊6
2
大桥桩一
MH72B
TBDW150-30＊6
3
舟定桩一
D60
TBDW150-30＊6
2。水泵性能如下：
水泵型号
流量
（m3/h)
扬程
(m）
转速
（r/min)
电机功率
（kW)
效率
（%）
必须汽蚀余量（m）
出水口处水压
（MPa)
TBDW150-30*6
155
174
1480
132
77
3.5
2.0
3。水冲管喷头结构图如下：

75mm

侧面喷口4φ6mm

28mm

四、水冲沉桩工艺
沉水冲桩前,应先将水冲管穿入桩内的空腔中，水冲管下口应伸出桩尖20cm。桩船吊桩后,接通水冲线路，开动水泵，将水压提升到0。3MPa，然后下桩，根据下沉的速度慢慢加大水压，最大控制在1。7MPa，下桩过程中不得锤击,桩应在水冲的作用下依靠自重下沉,当不能依靠自重下沉时方可锤击，但应少锤多冲，穿过砂土层后，进入粉质粘土层时,应加大水冲时间，尽量少锤击。当发现水冲管顶部上升大于20cm时应停止锤击,继续水冲，采取边水冲、边锤击的方法将桩沉至距设计标高1m,然后将水压减小至0。1MPa，直接锤击至设计标高。
五、水冲沉桩注意事项
1. 适用范围
在砂土地基锤击沉桩困难时，可采用水冲锤击沉桩。粘土层或粘土夹砂层不易被水冲散，在这种情况下是不能考虑水冲锤击沉桩的。由于水冲桩的施工工艺比干打桩的施工工艺复杂,所以,采用水冲锤击沉桩前，必须经过充分的论证.
2. 水冲方式
本工程采用内冲外排与内冲内排相接合的方式沉桩。沉桩刚开始时，由于地质较软，经水冲散后的泥砂直接从桩尖外口排出;当桩基沉至一定的深度后,桩尖外侧阻力不断变大，泥砂将不能从桩尖外侧排出，而是沿着桩内空腔从桩顶排出，形成内冲内排。水冲管下口伸出桩尖20cm是保证泥砂能够被冲散和排出的关键，在施工的各个环节中应加强检查.
3. 水压控制
水压应根据地质情况不断变化.沉桩刚开始时，将水压控制在0。3MPa左右，只要桩在冲水的情况下能够依靠自重顺利下沉，水压就不要加大。当桩下沉困难时，可加大水压,增加值以0.2MPa为一档，依次增加.施工中要加强水路的检查，发现漏水应及时处理，减小水压的损失.本工程由于水冲线路中的软管所承受的压力约为1.8MPa，将水冲时的最大压力控制在1.7MPa以下，遇到地质较硬的情况时，冲水的时间就要加强了，影响了沉桩的速度，在以后的施工中应加以改进。
总之，水压过大,容易造成沉桩偏位过大；水压过小，沉桩速度太慢。为保证沉桩质量和速度，水压要在施工中不断摸索和总结,根据不同的地质确定合理的水压。
4. 下桩速度
下桩速度也是水冲沉桩能否成功的关键。下桩速度的快慢应以桩在下沉过程中能够保证内冲外排的水路畅通为标准，当地质较软时，桩在水冲和自重的作用下下桩速度非常快，并有可能溜桩，如果发生该现象，水路很容易被堵,水路堵塞后,即使加大水压，水路也不容易畅通了，桩很有可能沉不到设计标高，所以桩在刚开始下沉时就应带紧吊桩的钢丝绳,使其下沉速度在2m/min左右。
5. 锤击时间
当桩不能依靠自重和水冲的作用下沉了，就可以开始锤击。第一次锤击的击数宜控制在3~5击，因为这时候水冲的时间相对较长，地质比较松散，若锤击的击数不加以控制，可能发生溜桩。若桩在锤击的作用下贯入度比较正常，则可继续锤击，锤击的过程中水压保持不变。当贯入度小于5cm或者水冲管顶部上升大于20cm时，应停止锤击，继续水冲，刚开始的排出来的水是浑浊的，当水变清时，再开始锤击。总之，水冲桩应采取边水冲、边锤击、以水冲为主、少锤击多水冲的方法将桩沉至设计标高.
6. 停水和停锤标准
当桩沉至距设计标高1m，应将水压减小至0.1MPa，直接锤击至设计标高。
7. 桩锤选型
本工程的桩锤选用了D100、MH72B、D60三种锤型,锤击能量相差很大，但桩基的承载力和桩顶标高均达到了设计要求，所以，水冲桩对桩锤型号的要求不高，只有当水冲沉桩困难时，锤型大可以将桩作为干打桩沉至设计标高。
六、结束语
本工程的桩基经高应变检测，桩身完整、承载力均符合设计要求。但以下问题在以后的施工中要不断探索和改进：
1。沉桩的速度与水冲的压力和锤击数关系很大。水压大，沉桩速度快、桩基偏位大，锤击数多，沉桩速度快、桩顶破损率高，但容易造成桩沉不到设计标高；反之，沉桩质量好,但工期难以保证。这就需要在施工中总结，找出一个合理的控制值。
2。根据本工程的实际情况,当锤击数过多时，桩顶容易破损，水冲管伸出桩尖过多，造成沉桩偏位较大，并且桩可能沉不到标高，建议在以后的施工中对桩顶进行特别处理，如桩顶掺钢纤维或增加桩顶钢抱箍的高度等。