拉森鋼板樁作為近些年來常用的圍護工藝，因具有質量輕、強度高、水密性好及施工簡便、工期短優點，目前已在二三級基坑、水中圍堰等工程發揮重要作用。根據以往經驗，施工鋼板樁常采用機械手或振動錘將鋼板樁振動壓入土中。

但當遇到硬質土層（如貫入阻力較大、埋深較深、擠密性或握裹性較強）、鋼板樁較長或變形時，使得鋼板樁在施工過程中因阻力較大從而沉樁困難。

一、高壓水刀引孔法

解決鋼板樁在施工過程中因阻力較大使得沉樁困難的關鍵是減少鋼板樁與土層之間的摩阻力，高壓水刀引孔法能實現這一要求。水刀，即以水為刀，由電機為動力源與煤層注水機組合而成的一種輔助鋼板樁下沉的一種產品，其在硬塑黏土、中密實砂土及風化巖層等土質應用效果良好。水刀相對于其它引孔設備操作簡單，實用性強，實用地廣，性價比高。

水刀引孔后臺及工作圖

二、水刀引孔在硬質地層鋼板樁圍堰的應用

（1）工程簡介

亳州市渦陽縣義門鎮X024渦河大橋項目，3#與4#主墩承臺位于河邊，擬回填土后，采用6號24m拉森鋼板樁圍堰+609鋼管支撐施工。

（2）工程地質條件

根據《渦陽縣義門鎮X024渦河大橋及接線工程地質勘查報告》，③與④承臺圍堰開挖深度影響范圍內土層自上而下依次為：①回填土、②-1淤泥質粉質粘土、③細砂及④粉質粘土。

（3）圍堰方案設計

本項目③/④號承臺尺寸長28.2m，寬8.2m，鋼板樁圍堰尺寸長33.2m，寬13.2m。鋼板樁采用六號樁，長24m（采用18m+6m焊接），樁入土深度3.64m，數量155根。

▲ 鋼板樁圍堰平面布置圖

▲ 鋼板樁圍堰剖面圖

三、施工工藝選型

根據承臺以下地質條件，鋼板樁沉樁須穿過①回填土、②-1淤泥質粉質粘土，進入③細砂，而③細砂層呈密實飽和狀態，標貫擊數達31.5，地基承載力基本容許值達180kPa，相對較大。

根據承臺以下地質條件，鋼板樁沉樁須穿過①回填土、②-1淤泥質粉質粘土，進入③細砂，而③細砂層呈密實飽和狀態，標貫擊數達31.5，地基承載力基本容許值達180kPa，相對較大。

由于以上不利地質因素及施工難度，綜合考慮工期與造價，在鋼板樁下沉工藝中擬引入了高壓水刀技術。

設備參數：

①75噸起重機+DZJ150電錘

作業性能參數：主臂最大額定性能起重量（t）：75

固定副臂最大額定起重量（t）：12t

最大起重力矩（t·m）：286

錘頭性能參數：偏心力矩（kN·m）114；激振力（t）:115。

起重機+電錘設備

②水刀高壓泵

規格：高壓泵

最大工作壓力（MPa）：28~36。

▲動力泵控制系統

③水壓連接頭、輸壓管及水刀

輸壓鋼管兩頭進行車床加工（車絲對接），其優點是安裝快捷且使用過程中確保水壓無泄漏。

▲輸壓鋼管與鋼板樁鏈接

在鋼管頂端對接高壓軟管，在對接口下20cm處鋼板樁凹槽頂端焊接橫擔固定軟管，防止長時間使用接口損壞，軟管另一端連接水刀機組出水口，完成組裝。

動力泵軟管與輸壓鋼管連接

▲ 動力泵軟管與橫擔固定

使用45#鋼柱加工水刀，水刀長度約5cm，直徑約3cm錐形圓柱，在加工好的圓柱中心開孔徑2.5mm的圓孔。

▲ 輸壓管與水刀連接頭

四、施工工序

（1）鋼板樁接長

24m鋼板樁采用15m+9m定型鋼板樁現場對接滿焊，且內、外面用鋼板貼焊牢固；角樁采用整樁與半樁幫焊，接樁斷面交錯對焊；鋼板樁插打時，接頭應間隔錯開。

▲ 鋼板樁接長

（2）輸壓管固定

采用光圓鋼筋壓住輸壓鋼管后，將光圓鋼筋與鋼板樁凹槽進行焊接，以確保在沉樁過程中，輸壓鋼管與鋼板樁之間無相對移動。

▲ 輸壓管固定

（3）起吊、定位

由于打樁機械吊重、吊高的局限性，24m鋼板樁由75t履帶吊配合起吊，鋼板樁就位后再由打樁持樁插打至設計高程。

▲ 起吊定位

（4）下沉

鋼板樁吊起后，開啟動力泵，水刀切土與鋼板樁在振動錘高頻振動及壓力的共同作用下沉就位。

▲ 水刀引孔、振動下沉

五、施工控制要點

（1）場地整平，根據標注的施工線利用挖機清理地表回填的建筑垃圾石塊等。

（2）水刀就位開機測試，發動機逐步加大觀察進水出水是否正常，接頭是否漏水，刀頭噴射情況。

（3）按設計點位引入第一根鋼板樁，逐步開引注意鋼板樁的垂直度緩慢打入，一直打到設計標高處。

（4）按上述依次打入鋼板樁。

（5）根據土質情況，水刀可以改裝成單刀頭或者多刀頭或者大輸出動力。

六、水壓不足原因

（1）噴嘴過大，建議2.5mm噴頭；

（2）柴油機的供油不夠；

（3）供水含砂，導致管路堵塞；

（4）供水量、供壓不足；

（5）使用時間過長，設備老化。

七、優缺點及適用范圍

優點：

（1）根據地層承載力情況配置相應適壓水刀動力泵及配套，可以有效穿透硬質地層。

（2）沉樁對穿過土層的影響范圍較小，有利于圍堰周圍土體維持原自穩定狀態。

缺點：

（1）工序作業專業性較強，對專業隊伍的管理能力與操作工人的技能要求較高。

（2）工藝涉及的設備較普通振動錘沉樁工藝多，多設備協同作業工作量大。

應用范圍：

水刀輔助下沉工藝涉及的設備多且工序復雜，本工藝主要適用于飽和單軸抗壓強度＜5MPa風化巖、硬塑黏土、砂礫土及粒徑＜2cm的碎石土中應用。

八、總結

目前，本項目鋼板樁的施工已接近尾聲，采用振動錘+高壓水刀引孔工藝有效解決了硬質地層中拉森鋼板樁的沉樁困難的問題，同時提高了工效，為后續作業時間上提供了有力保障。